电子系统设计课程论文

1、电子系统设计课程论文 题 目 电子系统设计及应用 项目成员 专业班级 指导教师 学 院 完成日期 2014年12月26号 目录1.延迟式门铃的设计与仿真11.1 设计原理11.2 设计原理图11.3 设计仿真11.4 面包板实现11.5 出现问题及解决方法12.光控防盗报警器22.1 设计原理22.2 设计原理图22.3 设计仿真22.4 面包板实现22.5 出现问题及解决方法23.声、光提示预防近视测光器33.1 设计原理33.2 设计原理图33.3 设计仿真33.4 面包板实现33.5 出现问题及解决方法34.触摸电子开关34.1 设计原理44.2 设计原理图44.3 设计仿真44.4 面

2、包板实现44.5 出现问题及解决方法45.停电自锁开关55.1 设计原理55.2 设计原理图55.3 设计仿真55.4 面包板实现55.5 出现问题及解决方法56.模拟电子蜡烛56.1 设计原理56.2 设计原理图66.3 设计仿真66.4 面包板实现66.5 出现问题及解决方法6第 22 页 共 23 页电子系统设计课程论文1.延迟式门铃的设计与仿真1.1 设计原理本电路是一种具有延迟功能的电子门铃。如图1， 三极管VT1、VT2构成一个延迟开关电路，当开关S1被按下时，电源通过S1向电容C1充电，由于充电时间常数较小，C1两端很快就充到电源电压。VT1通过R1、S1获得偏流，其发射极电流在

3、电阻R2两端产生压降，当压降大于0.7V时，VT2即开始导通，同时VT3、VT4组成的对称型无稳态自激多谐音频振器得电开始工作，VT4集电极输出方波音频信号，经R7加至功率放大管VT5的基极，经VT5进行功率放大后推动扬声器BP发声。当松开S1后，C1存储的电荷就通过R1向VT1基极放电，使VT1、VT2继续维持导通状态，VT3、VT4振荡器仍能维持振荡，所以响声仍能持续。当C1电荷基本放完，VT1、VT2恢复截止，振荡器停止，门铃恢复到原来的禁止态。 1.2 设计原理图 图1 延迟式电子门铃原理图1.3 设计仿真 1.4 面包板实现 1.5 出现问题及解决方法1.一开始插板时按照书后面的装配

4、图照着插，结果却不能出现现象，后来仔细检查后发现是装配图中连接是错误的而且面包板2325位之间没有连通。后来按照原理图核对后改过来就对了。2.接通电源，按下开关，能顺利的第一次听到“哧哧”的声响。如果电路存在问题“哧哧”声很小，频率很低，更换了电阻R1大小，将频率提高。2.光控防盗报警器2.1 设计原理本电路是一个光控式防盗报警器，如果把它放在抽屉里，当抽屉被非法打开时，光敏电阻一旦见光，它就会发出“呜喔！呜喔！”的警报声。电路图如图2所示。报警器由超低频振荡器、音频振荡器和光控开关三部分组成，晶体管VT2、VT3构成互无稳态多谐超低频振荡器，在电路通电后，VT2与VT3将轮流交替导通和截止。

5、VT4、VT5构成互补型音频振荡器，振荡频率高低主要由VT4基极偏流电阻R5（或R6）和反馈电容C5的数值决定。当VT3导通、VT2截止时，VT2集电极输出高电平，VT3集电极输出低电平，这时VD1正偏导通，使电阻R5接入电路，而VD2反偏截止，R6不起作用。由于R5阻止取得较大，所以VT4、VT5的振荡频率较低。当VT2导通，VT3截止时，VD1反偏截止，VD2正偏导通，这时R6接入电路，R5不起作用。由于R6阻值较小，所以VT4、VT5振荡频率较高。当VT2、VT3轮流导通与截止时，R5与R6就交替接入电路，扬声器BP就能发出类似警笛的双音声响。光敏电阻器RG等构成光控开关。当抽屉关闭时，

6、光敏电阻RG无照射，呈高电阻状态，VT1截止，由VT2、VT3和VT4、VT5组成的两个振荡器均失电不工作，扬声器BP无声。如果抽屉一旦被打开，RG见光后立即呈低电阻，VT1导通，两个振荡器得电起振，扬声器BP就发出报警声响。电源开关S1是用于控制报警器工作与否，平时可以隐藏在暗处。在不需要防盗的时候，将S1断开，需要报警时再接通。 2.2 设计原理图 图2 光控防盗报警器原理图2.3 设计仿真2.4 面包板实现 2.5 出现问题及解决方法1、 做原理仿真时，斜线不会连接，后来大家都问过老师之后知道用shift+空格键就可以改变直线，变斜线。2、 仿真时三极管9012和9013要选择相近的型号

7、，开始试了很多次都不对，不能发声，后来同学们在不断的尝试中有人先找到合适的，然后大家都成功了。3、 插面包板时，第一次因为光敏电阻不灵敏反应很慢，换了一个光敏电阻就ok了。3.声、光提示预防近视测光器3.1 设计原理 本电路是告诫人们光线太弱，不要再看书写字，应及时提高照明亮度。电路原理图如图3所示，光敏电阻RG与可变电阻RP1组成分压器，分压点接在三极管VT1的基极。当环境光线较强时，RG阻值较小，分压点即VT1的基极电平升高，VT1因此导通，绿色发光二极管LED1点亮发光。此时VT1的集电极为低电平，VT2截止，由VT3与VT4组成的互补振荡器停振不工作，红色发光二极管LED2也不亮。如果

8、光线变暗，则RG阻值变大，此时VT1基极电平下降，VT1由原来的导通转为截止，LED1熄灭，此时VT1集电极为高电平，VT2由R1获得基极偏流而导通，其发射极电流经R3注入VT3的基极，所以由VT3、VT4组成的振荡器起振，扬声器BP就发出响亮的“嘟”报警声，同时红色发光管LED2点亮发光。3.2 设计原理图 图3 声、光提示预防近视测光器原理图3.3 设计仿真3.4 面包板实现 3.5 出现问题及解决方法在插板时遇到了问题，灯都不会亮，蜂鸣器也不会发声。从头到尾检查连线，测电阻三级管等好几遍，都没有看出问题。后来林佳倩和黄亚芬做完自己的之后帮我检查，每根线都先拔出再插，找到电容C2没有接电，

9、改完后现象可以了。4.触摸电子开关4.1 设计原理本电路由出发控制和控制执行电路两部分组成，电路原理图如图4所示：VT1、VT2、VT3、VT4和R1、R2、R3、R4等组成触摸控制电路，当用手触摸电极M2时，人体的感应信号经过VT3放大后，使VT1导通，VT1集电极为低电平，VT4的基极也为低电平，故VT4截止，其集电极为高电平，VT5的基极也为高电平，故VT5导通，继电器K吸合，常开触点闭合，同时并接在继电器K线圈两端上的LED1也被点亮，指示开关处于吸合状态。 当用手触摸电极M1时，人体感应信号经过VT2放大，使VT4导通，VT4集电极集电极为低电平，故VT5基极也处于低电平，VT5将处

10、于截止状态，继电器K线圈将失电常开触点将处于断开状态，LED1也将熄灭，指示开关处于断开状态。 4.2 设计原理图 图4 触摸电子开关原理图4.3 设计仿真 4.4 面包板实现 4.5 出现问题及解决方法1、 仿真时，这是第一次需要自己画继电器和触摸电极器件。画继电器时因为是第一次，用了很长时间去设置参数，摆放引脚，加入元件图库等。2、 面包板插线的时候，我总是搞不清楚5引脚的继电器到底要如何插线，如何连接在电路中，虽然知道继电器的工作原理，却总是连不对，而同学们的连法各不相同，每个人都有自己的连法似的，最后，自己一个一个引脚画出来，又在面包板上换来换去的尝试，总算解决了继电器连接问题。3、

11、插面包板时，发现后面的装配图很乱，连线很多。自己按原理图改进了一下，有的元器件比如电容、电阻等直接插入接电源或者接地小孔，就省下了很多不必要的线，面包板显得简洁明了。5.停电自锁开关5.1 设计原理停电之后，人们经常忘记将本来的灯关上，使得来电后这些灯因无人值守而长明，造成了电能的浪费，这里介绍的停电自锁电路，能够在停电之后自行锁定在关闭状态，从而避免了浪费。电路原理图如图6所示。电路中的开关S1可以等效为墙壁上的机械开关。假设开关S1在停电时处于闭合状态，当电路重新上电后，与非门IC1A的输入端第1脚为低电平，故IC1A输出端第3脚将为高电平，此高电平送至另一与非门IC1D的输入端第12脚。

12、而此时由于D触发器IC2A的R1端（第4脚）接有RC清零复位电路，因此D触发器的输出端Q1（第1脚)，1端（第2脚）输出高电平。此高电平又反馈到IC1D的另一输入端第13脚，与IC1A输出的高电平共同作用使得IC1D输出低电平。这样就使得D触发器IC2A的Q1端输出维持低电平。该低电平同时加至IC1C的一个输入端第9脚，故IC1C的输出端第10脚将输出高电平，经电阻R3加至PNP型三极管VT1的基极，VT1截止，继电器K不吸合，发光二极管LED1熄灭，表示被控负载电灯处于关闭状态。这时如果需要重新打电灯，首先需要再次按动开关S1，使其先断开，这时在上拉电阻R1的作用下，与非门IC1A的两个输入

13、端的两个输入端第1脚和第2脚均为高电平，故其输出第3脚变为低电平，IC1D的输出端第11脚跳变为高电平。而IC2A的D端（第5脚）接在高电平上，因此D触发器IC2A的输出将发生翻转，Q1输出变为高电平，1变为低电平，此低电平又加到ICID的输入端第13脚，使得IC1D的输出端第11脚维持高电平。这是由于ICB1的两个输入端第5脚和第6脚均为高电平，故其输出端第4脚将为低电平，该低电平加至IC1C的输入端第8脚.虽然此时D触发器IC2A的Q1输出端已经翻转到高电平状态，但IC1C的输出仍将维持高电平状态，三极管VT1依然保持截止状态。当再次按动开关S1，使其处于闭合状态时，IC1D的输入端第5脚

14、将变为低电平，输出端第4脚变为高电平，IC1C的输入端均为高电平，故IC1C的输出端将变为低电平，三极管VT1导通，继电器K吸合，发光二级管LED1点亮。接下来，由于IC1D已经处于锁定状态，输出端第11脚不再发生改变，D触发器IC2A也就同时处于锁定状态，Q1输出维持高电平，1输出维持低电平，因此IC1C的输出状态将只由开关S1来控制，这样开关S1的功能，就和普通开关一样了。 5.2 设计原理图图6 停电自锁开关原理图5.3 设计仿真 5.4 面包板实现 5.5 出现问题及解决方法1、 本实验用到两块集成电路芯片4011和4013,4个与非门和D触发器，又用到了我自己搞得不是很清楚的5脚继电

15、器，所以插板连线时用了很多时间分析。2、 这个电路在画PCB图时，两块芯片是老师给的，需要添加元器件库，开始也不会用，还是在陈梦梦的帮助下完成的。后来画完PCB图导入的时候，有三块芯片导入，检查之后发现是因为4013两块芯片覆盖在之前的PCB图中了，重新导入后，用了自动布线功能。6.模拟电子蜡烛6.1 设计原理 如图7，本电路利用双D触发器4013中的一个D触发器，接成R-S触发器形式。接成电源后，R6，C3组成的微分电路产生一个高电平微分脉冲加到IC1的R1端，强制电路复位，Q1端输出低电平，三极管VT4基极液位低电平，VT4截止，发光二级管LED1不发光。当用光照射光敏电阻RG后,RG呈现

16、低电阻状态，三极管VT1导通，产生的高电平脉冲加到4013的S1端，使Q1端翻转变为高电平。VT4导通，发光二级管LED1点亮，相当于用火柴点亮蜡烛。此时及时光线离开光敏电阻RG,或者再次用光线照射光敏电阻RG,也不会使电路状态发生改变，LED1依然维持点亮。当用风吹驻极话筒MIC时，驻极话筒输出的音频进过C2加至VT2的基极，触发VT2导通。因电阻R5的阻值比较大，故VT2的集电极电位降得很低，PNP型三极管VT3的基极电位也就很低，从而使VT3导通，高电平脉冲加到触发器R1端。触发器复位,Q1端由高电平变为低电平，VT4截止，发光二级管LED1熄灭，实现“风吹火息”的仿真效果。 6.2 设计原理图 图7 模拟电子蜡烛原理图6.3 设计仿真 6.4 面包板实现 6.5 出现问题及解决方法本电路的实验现象是一开始接电源，相当于点燃火柴，LED灯亮，将光敏电阻