电子综合设计参考资料全

1、电子综合设计参考资料1、音响报警电路音响报警电路应用很广。这里筒要介绍几种结构简单、容易制作、价格便宜、性能稳定可 靠、效果良好的音响报警电路，简称音响电路。3D .1用反相器组成的单频率音响电路用CMOS与非门和反相器及电阻、电容组成的单频率音响报警电路如图3D-1所示，图中与非门1和反相器2构成低频振荡器，与非门3和反相器4组成音频振荡器。当控制端A为 低电平时，低频振荡器不振荡，它的输岀端（即图中的B点）为低电平，因此，音频振 荡器也不振荡，压电瓷蜂鸣片不发出声音。国知41单類率晋响报窗电路_juLn_JRflLMLJlL图图3D1电路的渡形当A点为高电平时，低频振荡器产生矩形波，振荡周

2、期为秒数量级，即B点的波形 如图3D-2中的波形B所示。这个矩形波的占空比可通过图中的电位器Rw来调节。当B点为高电平时,.音频振荡器产生方波，使蜂鸣片发出声响。音频振荡器的振荡频率约为1KHz,改变R1的阻值或C1的容量,便可改变振荡频率。据以上所述，可画岀图3D-1所示电路中A、B、C三点的波形，如图3D-2所示，其 中波形C是加在蜂鸣片两端的波形，因此它发岀的声响为间歇式。除以上所述外，关于图3D-1电路尚有以下两点需要说明：1. 压电瓷蜂鸣片所能发岀的音量较小，若需要获得较大音量，则需采用扬声器作为电声 元件，并加一级三极管放大器。2. 用CMOS或非门代替图中的与非门，这个电路仍可起

3、单频率音响报警作用，只是蜂鸣片发出声响的条件发生了变化，即控制端为低电平时，低频振荡器和音频振荡器都振荡，使蜂鸣片发岀声响 ，若A点为高电平，则B点和C点均为高电平不变，峰鸣片不发岀声音。 3D .2 两种频率交替的音响电路前面介绍的电路比较简单，成本低,但它只能发岀“滴一滴”的声响，声音比较单词。如果期望发岀“滴-嘟、滴-嘟”两种音调交替的声响，则可采用图3D-3所示电路。这个电路中有三个振荡器，即反相器1和2组成频率约1KHz的音频振荡器，反相器3和4组 成频率约2KHz的音频振荡器，反相器5和6组成频率约1Hz的低频振荡器。在 RSR的 条件下，图中C点波形的频率与 电阻、电容的近似函数

4、关系是團31X3 两种頻邸交粋的音响电路之一f1(3D-1 )2.2RC若RS = R，则f1(3D-2)1.8RC若RSR，则f1(3D-3)1.4RC由于音响报警电路对振荡频率要求不严格因此一般可以不比较Rs与R的大小律按下式粗略估算(3D-4)1.8 RC显然，图中a点和d点波形的频率与电阻、电容的函数关系，跟c点波形的频率与电阻、电容的函数关系类似。这个电路的工作原理是简单的，只要画岀图中a、b、e、f和g点的波形（如图3D-4所示），便可知g点的波形是两种频率交替的方波。当控制端A为低电平时，喇叭发岀两种音调交替的声响。若 A端为高电平，贝9喇叭不发岀声音。UW_图电骼的戟形翊孵交替

5、的音啣电錨之二两种频率交替的音响电路也可以用555集成定时器组成，这种电路如图3D-5所示。图中的555 1组成低频振荡器 p频率约为1H Z, 5552组成音频振荡器。由于前者的输出（管脚 3经过电阻接到后者的控制输入端（管脚5），因此，当前者的输岀为高、低两种不同电平时，后者可输岀两种不同频率的方波。而且565定时器的输岀电流最大可达200mA，所以可直接驱动喇叭。当然，只有当控制端 A为高电平或悬空时 ，喇叭才能发岀“滴一嘟、滴一嘟”的声响。若A端为低电平，定时器5552处于复位状态，喇叭不 会发出声音。此外，若555 1和555 2合用一块集成双定时器556,则可缩小体积、降低成本。O

6、.dTl pF图3Z调隸式音响电路3D .3调频式音响电路图3D- 6是一个音频振荡器。前级中,种调频式音响电路 ，它由前后两级组成,C1充电的时间常数为（R1R2 ） C1前级是一个低频振荡器, 后级是电容C1放电的时间常数为R2 C1据图中参数可知,C1充、放电的时间常数之比是R R2100 10R21011可见C1充电比放电慢得多即C1两端电压的波形如图3D-7中波形VB所示，这个信号送给三极管（它的B值应足够大图中控制端 A为高电平或悬空的条件下的基极，再从发射极输岀给后级555 2的管脚5 <,555 2的振荡频率随时间变化的规律大致如图。因此，在3D-7中的波形Vo所示，所以

7、喇叭可发岀类似"纠一乌、纠一乌"的声响。实际应用时可根据需要，适当调整R1和R2的阻值图3 D-7 图3DM电躊的波形示:&图电容6两端的絞形 吋 555a$?脚宫的谀形2、触摸按钮和触摸开关我们知道，CMOS器件的输入电阻高达 10 9以上，它比人手指的电阻值大得多，因此可用CMOS反相器或OMO门电路及电阻、触摸探头等构成触摸按钮和触摸开关。由于这种触摸按 钮和开关没有机械运动，寿命长，且价格低廉 ，所以应用日趋广泛。下面介绍几种常用的触摸按钮和触摸开关。3E .1触摸按钮触摸按钮由CMOS反相器、电阻和触摸探头构成，它有两种不同的形式，分别如图3E-1(a )

8、和(b) 所示。图中的电阻 R1可取6.8M Q 左右，R 2可取100K Q左右。图中除了 CMOS反相器 和电阻外，还有触摸探头。实际上它就是两块距离很近(约lmm )、彼此绝缘的小导体，在图中用带斜线的小长方块代表。它可以是两根距离约1 mm的裸导线。若有铜板 3可取一小块，可 oh 空 > or, at用小刀刻去一条宽约1mm的铜形成绝缘缝隙再在绝缘缝隙两边各焊一根连线，便成了使用方便的触摸探头当人的手指触及探头时，相当予探头上跨接一个等效电阻(其意是指人的手指同时触及绝缘缝隙两边的导体)其阻值一般小于 2MQ (实际阻值与人体手指的干湿程度等因素有关),因(a)和图(b)中，反

9、相器输入端的电位分别相当于高电平和低电平因此，它们的输岀分别为低电平和高电平。当人的手指离开探头即常态时图(a)的和图(b电路分别输岀高电平和低电平故分别简称为 0H型和0L型触摸按钮。3E .2触摸开关在人的手指未触及探头时触摸按钮的输岀状态是唯一的，而触摸开关有两种不同的输岀状态。它由双门 RS触 发器和两个触摸探头及电阻构成，如图3E-2所示。 图中的电阻R可取6.8 M Q左右。当人的手指触及探头A时，输岀电压V0为高电平。手指离开探头 A后,V0仍保持高电平不变，直至手指触及探头B , Vo才由高电平变为低电平。触摸开关也可用或非门和探头及电阻构成，其电路留给读者思考，也可查阅其他参

10、考资料。3、编码电子锁电子锁的种类较多，下面介绍触摸式编码电子锁和密码报警电子锁。编码电子锁不需要钥匙 ，只要记住一组十进制数字 （即所谓的密码，一般为四位数， 例如1479 ,顺着数字的先后从高位数到低位数 ，用手指逐个触及相应的触摸按钮，锁便 自动打开。若操作顺序不对 ，锁就打不开。图3H-1是用集成电路组装的触摸式编码电子锁电路图。图中有十个触摸探头，分别记为0、1 、29。此图的上方有四个 D触发器，由两只CMOS双D触发器CC4013组成。1sCC401J,6316.51:Q(1O-I2JV2kQ誉C轴SR GC-JOlSj £3H-1舱菠式曙阳予駅尽廉图四个D触发器的复位

11、端都连在一起，经电阻Ro接地，并接一只电容 Co连到 VDD由于电容两端的电压不能突变，因此在接通电源瞬间， R端为高电平，使四个D触发器自动呈 “ 0”状态。左边的触发器CC4013的D1端通过R9接VDD,即D1始终为高电平。它的输岀端Q1也接CC401工的D2端。同理，Q2接D3 , Q3接D4。因此，后一个触发器 D输入端的状态与前 一个触发器 Q输岀端的状态相同，即Dn+1= Qi。四个D触发器的时钟脉冲输入端CPI、CP2、CRB和CF4分别接到1号、4号、7号和9号触摸探头，形成1479四位编码。由于四个 CP 端各有一个6.8 MP的电阻接地，因此，在人的手指投有触及 1号、4

12、号、7号和9号 触摸探头时，四个CP端均为低电平。当人的手指触及1号触摸探头时，由于手指的导电作用 ， CP1将岀现上升边 ，使触发器CC4013变为 “ 1”状态，即D2=Q1=1。此后，当人的手指 依次触及4号、7号和9号触摸探头时，将依次使D3=C2=1，D4=Q3=1和C4=1。C4作为输 岀端接到三极管驱动器。当C4 = 1时，继电器接通图3H-2中电磁线圈6，吸动铁质门栓 3 ，锁便打开。当 Q4 = O时，由于图 3H-2中弹簧2的作用，把门栓3推进锁框4中，锁处 于“锁 住”状态。图3H-2中的1是固定座，5是电磁线圈的框架。图3H-1左侧或门4的输岀端通过一个二极管连到四个D

13、触发器的R端。这个或门有三个输入端，其作用如下：1. 当人的手指触及0号触摸探头时,a点的电位由低变高，这个信号经过D1和C3、R8组成的微分电路，再经过或门4,使所有的D触发器清零。此外，当a点为高电位时，以CMOS与非门5和反相器6为主构成的信号发生器产生约500Hz的方波，经过三极管放大后驱动蜂鸣片发岀声响。当人的手指离开0号触摸探头时，a 点变为低电平，信号发生器停 止振荡，声响停止。因此0号触摸探头相当门铃按钮和清零按钮。2. 当人的手指按编码顺序依次触及相应的触摸探头，使Q4由低变高后，锁被打开。同时，Q4由高变低的信号经过反相器 1和电阻R5、电容C1构成的延迟电路 ，再经过反相

14、器 2 和3送到或门4的输入端。因此 锁打开后经过一段延迟时间 ，或门4的输岀将由低变高， 使四个D触发器都恢复0状态。3. 非编码的触摸探头 （在图3 H-1 中的编号为2、3、5、6和8）相互并联,一端经过电阻R15和R16接VCC,另一端（即b点）经D2和C2、R7构成的微分电路，接到或门4的输入端。若有不知道编码的外人随意触及触摸探头p只要触及任意一个非编码探头，b点的电位将由低变高，或门4的输岀将使四个 D触发器请零，锁不会被打开。4、密码报警电子锁密码报警电子锁具有防盗报警能力，如果手碰触摸探头的顺序与密码不符，报警器就会发岀报警声响。这种电子锁的电路如图3H-3所示。按图中所示接

15、钱，它的编码为3568。图中三极管T1、T2、T3、和T4串联在一起，构成三极管与门。只有当T1、T2、T3和T4同时导通时，三极管T5才导通。要想使这四个三极管同时导通，应当先用手触及 3号触摸探头，使T1导遍，同时电容C1充电。手离开 3号探头后，C1放电，在一定时间 T1仍导通。在 此时间用手碰 5号探头，T2导通，同时C2充电。然后再用手先后碰 6号和8号探头，T5 和T5依次导通。由此可见，开锁者应在规定的时间按顺序完成密码操作，T1、 T2、T3和T4才能同时导通。如果超过规定的时间，电容放电达到一定的程度,三极管就会截止，而使四个三极管不能同时导远。这样可以防止不知编码者用慢慢试的办法开钱。当三极管T5饱和导通时，继电器J动作，它的接点j 2与al接 通，使继电器自锁。同 时接点j 1与bl接通，使门锁的电磁线圈 L通电，磁力吸动锁栓，锁被打开。IDE门2MQ30k £1_ *：t .i 50UF 虽二1 叫 卜遊 斗n劣吐口 珂少F（即图中的0、1、I0k»如果不按规定的编码操作aa-9 碍液驚馆子电晤离那么当人的手指触及任何一个非编码探头2、4、7和9号探头电源VDD就会通过 R9,使晶闸管3CT导通。当晶闸管导通时将为高电位，由门1、反相器2