电子线路课程设计电子猫详解Word文档下载推荐.docx

1、设计任务与要求查找一个感兴趣的电子技术应用电路，要求电子元件超过3050个或以上，根据应用电路的功能，确定封面上的题目，然后完成以下任务：1、分析电路由几个部分组成，并用方框图对它进行整体描述；2、对电路的每个部分分别进行单独说明，画出对应的单元电路，分析电路原理、元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等；3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图，在电路图中加上自己的班级名称、学号、姓名等信息；4、对整体电路原理进行完整功能描述；5、列出标准的元件清单；设计步骤1、查阅相关资料，开始撰写设计说明书；2、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明；3、依次对各部分分别给出单元电路，并进行

2、相应的原理、参数分析计算、功能以及与其他部分电路的关系等等说明；4、列出标准的元件清单；5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明；6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。设计说明书字数不得少于3000字。参考文献1、总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42、555定时器的结构及功能. . . . . . . . . . . . . . . . . . .53、单稳态触发器的构成及工作原理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . .74、三极管放大电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .106、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .117、元件清单；. . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .128、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141.总体方案与原理说明电子猫是一种利用简单元器件制作的玩具。因此我们可以利用一些简单的元器件来制作一只电子猫。制作电子猫的核心元

5、器件是555定时器。制作电子猫我们还需要麦克风MIC采集声音，两个发光二极管LED1，LED2 相当于猫眼。当MIC接收到声音时，电子猫会行走. 555定时器等组成的单稳触发延时电路，当给麦克风一个震动时，此麦克风将会产生一个电信号，这个信号会经过三极管Q1放大加至555的触发端2管脚。由于Q1饱和导通，2 脚电位低于1/3VDD 触发电平，555被置位，3 管脚输出高电平，所以Q 2、Q3 则会导通。这时Q2、Q3、L、C4、C5 则会开始震荡。震荡时间取决于单稳态的延时时间。而这个时间的长短则由RP1、C3 来控制。当555 被置位后此时C3 将会被充电。当C3 上的电压超过2/3VDD

6、时，555 又被置位，此时3 脚输出低电平，振荡器停止震荡。猫则停止。 电子猫是声控、光控、磁控机电一体化电动玩具。主要工作原理：利用555定时器构成单 稳态触发器，在三种不同的控制方法下，均给以低电平触发，促使电机转动，从而达到了电子 猫停走的目的。即：拍手即走、光照即走、磁铁靠近即走，但都只是持续一段时间后就停下， 再满足其中以条件时将继续行走。根据这个原则，我们可以画出整体方框图: 2. 555定时器的结构及功能 555定时器的功能表4复位RST2触发输入TR6阈值输入TH3输出OUT任意导通11/3UCC2/3UCC截止=/3UCC不变1/3UCC2/3UCC555定时器的工作原理 5

7、55定时器的功能主要由两个比较器C1和C2 决定 比较器的参考电压由分压器提供 在电源和地之间加VCC电压 并让VM悬空时 让比较器C1的参考电压为2/3VCC 下比较器的C2为1/3VCC。图2为555定时器结构框图 单稳态触发器电路平时（即触发信号未到来时）总是处于一种稳定状态，在外来触发信号的作用下，它能翻转成新状态。但这种状态是不稳定的，只能维持一定时间，因而称之为暂稳态，简称暂态。暂态时间结束。电路能自动回到原来状态，从而输出一个矩形脉冲，由于这种电路只有一种稳定状态，因而称之为“单稳态触发器”，简称“单稳态电路”或“单稳”。单稳电路的暂态时间长短TW与外界触发脉冲无关，仅由电路本身

8、的耦合元件RC决定，因此称RC为单稳态电路的定时元件。TW=1.1RC 555定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得 两个分压值，一般称为阈值。555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。555定时器的输出端电流可以达到200mA，因此可以直接驱动与这个电流数值相当的负载

9、，如继电器、扬声器、发光二极管等。 当TH高触发端6脚加入的电平大于1/3UCC ，TL低触发端2脚的电平大于1/3UCC 时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。当TH高触发端加入的电平小于1/3UCC ，TL低触发端的电平大于1/3UCC 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。当TH高触发端6脚加入的电平小于1/3UCC ，TL低触发端的电平小于1/3UCC 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高

10、电平。因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。由电路框图和功能表可以得出如下结论：1555定时器有两个阈值。2输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7脚外接 有上拉电阻时，7脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。3输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为 。4输出与触发输入反相。掌握这四条，对分析555定时器

11、组成的电路十分有利。3. 单稳态触发器的构成及工作原理单稳态触发器只有一个稳定状态，一个暂稳态。在外加脉冲的作用下，单稳态触发器可以从一个稳定状态翻转到一个暂稳态。由于电路中RC延时环节的作用，该暂态维持一段时间又回到原来的稳态，暂稳态维持的时间取决于RC的参数值。555定时器构成的单稳态触发器的工作波形输出脉宽tW。tW1.1RC触发翻转阶段输入负脉冲Vi到来时，下降沿经RiCi微分环节在Vi端产生下跳负向尖脉冲，其值低于负向阀值（1/3Vcc）。由于稳态时Vc低于正向阀值（2/3Vcc），固定时器翻转为1，输出Vo为高电平，集电极输出对地断开，此时单稳态触发器进入暂稳状态。暂态维持阶段：由

12、于集电极开路输出端对地断开，Vcc通过R向C充电，Vc按指数规律上升并趋向于Vcc。从暂稳态开始到Vc值到达正向阀值（2/3Vcc）之前的这段时间就是暂态维持时间tpo 。返回恢复阶段当C充电使Vc值高于正向阀值（2/3Vcc）时，由于Vi端负向尖脉冲已消失 ，Vi值高于负向阀值（1/3Vcc），定时器翻转为0，输出低电平，集电极输出端对地导通，暂态阶段结束。C通过7脚放电，使Vc值低于正向阀值（2/3Vcc），使单稳态触发器恢复稳态。4. 三极管放大电路共发射极放大电路简称共射电路，输入端外接需要放大的信号源；输出端外接负载。发射极为输入信号ui和输出信号uo的公共端。公共端通常称为“地”（

13、实际上并非真正接到大地），其电位为零，是电路中其他各点电位的参考点，用“”表示。1. 三极管VNPN管，具有放大功能，是放大电路的核心。 2. 直流电源VCC使三极管工作在放大状态，VCC一般为几伏到几十伏。3. 基极偏置电阻R它使发射结正向偏置，并向基极提供合适的基极电流4. 集电极负载电阻R它将集电极电流的变化转换成集-射极之间电压的变化，以实现电压放大。R的值一般为几千欧至几十千欧。 5. 放大电路的静态分析：静态是指放大电路没有交流输入信号（ui=0）时的直流工作状态。静态时，电路中只有直流电源VCC作用，三极管各极电流和极间电压都是直流值，电容C1、C2相当于开路，该电路称为直流通路

14、。5.总体电路原理相关说明 电子猫核心部件主要由声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路、触发电路、单稳态 电路、电机驱动电路和开关等组成。声控、光控、磁控检测电路分别主要由麦克风、光敏三极 管（红外接收管） 、干簧管构成，可将声信号、光信号、磁信号转变为电信号，以此作为单稳态 触发器的触发信号。单稳态触发器触发后，信号经功放单路放大后驱动电机运转，从而带动机 器猫运动。从总体电路图中分析，我们可以发现该装置中的触发电路、单稳态电路、声控检测电路、光控检测电路、磁控检测电路等。声敏元件麦克风S1与电阻R组成声敏取样电路 主要是将声信号转变为电信号 为单稳态电路提供触发信号。光敏三极管、干簧管可

15、以将光信号、磁场信号转变为电信号 为单稳态电路提供触发信号。 声控工作原理 当声敏元件麦克风没有声音激发时，其导电率很低，且呈 高阻抗，使得 Q1反偏截止，电源通过R10加在Q2的基极上Q2截至，IC1的2脚输入高电平，处 于复位状态，3脚输出低电平，则电机没有工作，电子猫 保持静止状态。 当声敏元件麦克风处在一定的声波之中时，其内部会产生一系列电子密度的变化，因而电 阻变得很小。这时，声波检测信号通过C1直接耦合到Q1的基极上而导通，并且反向，再通过C3 直接耦合到Q2的基极，与通过R10的电压叠加变成高电平，Q2导通，使得ICI等元件组成的单稳 态电路2脚输入从高电平跳变为低电平，IC被触发翻转，3脚输出高电平，M1开通，电动机开 始工作，电子便开始行走了，同时行走的时间将延长到单稳态