《声控报警器报告》word版.doc

专业（电子）课程设计报告题目： 声控报警器 院 （系） 专 业 年 级 姓 名 学 号 指导教师 年 月 日一、 设计任务与要求1.设计任务.利用生传感器和555定时器等元件完成声音控制报警器电路的设计，实验收到拍掌及脚步声时报警。.用软件画出电路原理图。.按电路原理图合理设计电路板并做出实物。2.设计要求.查找资料，自行设计电路，设计出电路原理图，明白设计原理。.用软件画出电路原理图。.购买元件，在电路板上安装，完成焊接并调试电路，最终应达到设计任务要求。.撰写课程设计报告（按课程设计报告的格式要求完成总结报告）。上交实验报告。二、 设计方案1.资料查阅查找（阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社）从中知道由NE555构成的单稳态触发器以及由NE555构成的多谐振荡电路的原理（原理如 三、电路设计5电路的工作原理中所示）；在百度中，查找压电陶瓷片原理及应用（原理如 三、电路设计5电路的工作原理中所示）。2.方案确定方案1 ：采用压电陶瓷片采集声音信号，采用LM324放大经过反向后输出，输出信号触发单稳态触发器和多谐振荡器工作，触发报警电路，但是使输出反向比较麻烦且元件利用率不高，LM324只利用了其中一部分，并且触发信号没必要太大，不予采用；方案2 ：采用压电陶瓷片采集声音信号，经三极管C9013反向放大后触发一个NE555芯片构成单稳态触发器，驱动蜂鸣器和发光二极管工作，发光二极管和蜂鸣器两端用稳压管使电压稳定，但是单稳态触发器是低电平触发，时间比较短暂，报警不明显，不易觉察，不予采用；方案3 : 在方案1的基础上增加多谐振荡器，再输出到报警部分两端，驱动其工作，仍然采用稳压管使其稳压，稳压管的稳压值不能高于5V，否则就不起作用，电路虽然增加元件，但是电路并不变得复杂，也比较经济。三、电路设计1 系统框图声音采集电路放大电路单稳态触发器多谐振荡器报警电路图1.系统框图2 原理图 图2.原理图3.电路实物图图3.电路实物图4元件选择元件序列号元件名称及规格个数在电路中的名称1NE555芯片1ICI5552压电陶瓷片1B13蜂鸣器1B 24发光二级管1发光二极管5C9013三极管1C901361uf的电容2C1、C4710uf的电容2C2、C58100uf的电容1C39500k的滑动变阻器1RP1024k的电阻1R31156k的电阻1R212100k的电阻4R1、R5、R6、R7131M的电阻1R4143.3M的电阻1R8表1.5.电路的工作原理对电路总的工作原理进行分析高灵敏声控报警器电路如图1所示。三极管C9013组成一级电压放大器，通过可调电阻RP调节三极管放大器的射极偏压来调节电压放大器的增益。由于三极管放大器具有很高的电压增益，因此用一级放大器就可满足电路的要求。压电陶瓷声传感器被声波激发后输出脉冲电信号，并经过C9013放大后由集电极输出，通过耦合电容C1去触发一个单稳态触发器。由555定时器集成电路与R4、C3组成的单稳态触发器，受低电平或脉冲下降沿的触发而翻转。平时，IC1的3脚输出低电平。当声传感器受到触发后输出脉冲信号并经C9013放大后由集电极输出时，输出脉冲的下降沿将单稳态电路触发并使其翻转，3脚输出高电平。IC1翻转后，电路进人暂稳态，电源通过R4向C2充电，充电时间约2min。2min后，C3充电电压升高到6脚的阀值电平，触发器自动翻转，3脚恢复低电平，电路进人稳态。报警声发生电路是一个由555时基集成电路组成的多谐振荡器，受总复位端4脚的控制而工作。平时由于IC1的3脚输出低电平，振荡器不工作，当IC1输出高电平时，振荡器开始工作，发出报警声。多谐振荡器的振荡频率由R5、R6与C4的数值决定，本电路约为4. 8kHz。调整R5、R6及C4的数值，可得到所需要的振荡频率和报警声。对部分器件的原理进行分析声音采集放大：这部分电路比较简单，由压电陶瓷片采集声音，使其转换为电信号，经过三极管共射反向放大后触发由555构成的单稳态时基电路。放大倍数只要够大就能够触发后面电路工作。压电蜂鸣片由压电陶瓷片和金属振动板粘贴而成，由振荡电路激励，通过压电效应，采集声音信号并将其转换为电信号，压电陶瓷片是一种结构简单、轻巧的电声器件，因具有灵敏度高、无磁场散播外溢、不用铜线和磁铁、成本低，耗电少、修理方便、便于大量生产等优点而获得了广泛应用。适合超声波和次声波的发射和接收，比较大面积的压电陶瓷片还可以运用检测压力和振动，工作原理是利用压电效应的可逆性，在其上施加音频电压，就可产生机械振动，从而发出声音。如果不断对压电陶瓷片施加压力它还会产生电压和电流。压电陶瓷片的振动方式图如图4图4. 压电陶瓷片的振动方式由NE555构成的单稳态触发器：由NE555构成的单稳态触发器如图5所示，将555定时器的2号脚作为外触发信号的输入端，将输入端2与放电三极管C9013的放电端连在一起，并接在RC回路中的VC端。单稳态触发器的外触发信号的有效电平为低电平，如果没有触发信号，V1处于高电平（V12VCC/3）。这时，放点三极管导通VC约为0，即V112VCC/3时，如果此时输入的触发已消失，V1回到高电平，则RS触发器将被置0，输出返回V0=0状态，同时三极管变为导通状态，电容C1通过三极管迅速放电，直到VC约等于0，电路自动恢复到稳态。在输入触发信号作用下，VC和VO相应的电压波形如图6所示：图 5.由NE555构成的单稳态触发器电路图6 由NE555构成的单稳态触发器工作波形图单稳态触发器的脉冲宽度为：Tw=1.1RA*C通过改变改变RA、C的大小,可以使脉冲宽度在一定的时间内变化，因此可以得到不同的定时时间和延迟时间。由NE555构成的多谐振荡电路：用555定时器构成的多谐振荡器电路如图7所示。R由RA和RB两只电阻组成，两个电阻的中点接到放电三级管的放电端7脚。比较器电压由电源Vcc经三个电阻分压形成。外接控制电压输入端未用，经0.01uF电容接地，以防干扰。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过RA,RB向C充电，以及C通过RB向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在Vcc/3和2Vcc/3之间充电和放电，其波形如图8：图7 由NE555构成的多谐振荡器图8 由NE555构成的多谐振荡器工作波形图输出信号的时间参数是:T=tHtL；tH=0.7(RA+RB)C；tL=0.7RBC。四、电路的制作与调试电路的制作首先观察自己所用的电路板，由于电路板上的一些焊点是相连的，所以能找出能使电路连接方便简易的位置连接；然后开始连接电路。在连接的过程中，现接入两个555定时器的插槽（注：焊接好插槽才可以接555定时器，否则555定时器很容易被烧毁）然后顺次连入电路图中所示的原件。最后接入电源。调试仪器DT9202 数字万用表1个6V直流稳压电源1台示波器 1台3.调试方法和过程电路板做好后即可进行调试步骤如下：（1）首先观察电路有无断点或可疑点，若有则用电烙铁进行焊接。（2）用万用表测试所有线路，确保都为正常电路；（3）调节电源为12伏，用万用表测试电压，保证电压正常能够使芯片工作；（4）先不插芯片，将电源正确的接在电路的正负两端，此时绿灯亮，测量芯片的工作电压是否正常，测试为5.89V，能使芯片工作正常；（5）正确插上芯片，接上压电陶瓷片，击掌，看是否报警，报警为发声，如果没有信号指示证明电路没有工作，从前面开始检测电路，用示波器检测555是否产生振荡，确保在每部分电路都工作的情况下在测试，没有现象证明灵敏度不够，开始改变电阻的阻值，直到电路能够正常工作；（6）在确保电路连接正确的情况下，按设计的方案验证实现的功能。4.测量结果经测量计算，三极管工作在正常状态，Ebc=0