1、17奇數頁（章名）電子綜合設計參考資料1、音響報警電路音響報警電路應用很廣。這里筒要介紹幾種結構簡單、容易制作、價格便宜、性能穩定可 靠、效果良好的音響報警電路 , 簡稱音響電路。3D .1 用反相器組成的單頻率音響電路用 CMOS 與非門和反相器及電阻、電容組成的單頻率音響報警電路如圖 3D-1 所示 , 圖中與非門 1 和反相器 2 構成低頻振蕩器，與非門3 和反相器 4 組成音頻振蕩器。當控制端 A 為低電平時 , 低頻振蕩器不振蕩 , 它的輸出端 ( 即圖中的 B 點)為低電平 , 因此 , 音頻振蕩器也不振蕩 , 壓電陶瓷蜂鳴片不發出聲音。當 A 點為高電平時 , 低頻振蕩器產生矩形

2、波 , 振蕩周期為秒數量級 , 即 B 點的波形如圖 3D-2 中的波形 B 所示。這個矩形波的占空比可通過圖中的電位器Rw 來調節。當 B 點為高電平時 ,. 音頻振蕩器產生方波 , 使蜂鳴片發出聲響。音頻振蕩器的振蕩頻 率約為 1KHz, 改變R1的阻值或C1的容量 , 便可改變振蕩頻率。據以上所述 , 可畫出圖3D-1 所示電路中 A、 B 、C 三點的波形 , 如圖 3D-2 所示 , 其中波形C是加在蜂鳴片兩端的波形 , 因此它發出的聲響為間歇式。除以上所述外 , 關于圖 3D-1 電路尚有以下兩點需要說明：1. 壓電陶瓷蜂鳴片所能發出的音量較小 , 若需要獲得較大音量, 則需采用揚

3、聲器作為電聲元件 , 并加一級三極管放大器。2. 用CMOS 或非門代替圖中的與非門 , 這個電路仍可起單頻率音響報警作用 ,只是蜂鳴片發出聲響的條件發生了變化 , 即控制端為低電平時 , 低頻振蕩器和音頻振蕩器都振蕩，使蜂鳴片發出聲響 ，若A 點為高電平 , 則 B 點和 C 點均為高電平不變 , 峰鳴片不發出聲音。3D .2 兩種頻率交替的音響電路前面介紹的電路比較簡單，成本低 , 但它只能發出 “滴一滴”的聲響 ，聲音比較單詞。如果期望發出 “滴-嘟、滴 -嘟”兩種音調交替的聲響 , 則可采用圖 3D-3 所示電路。這個電路中有三個振蕩器 , 即反相器 1 和 2 組成頻率約 1KHz

4、的音頻振蕩器 , 反相器 3 和4 組成頻率約 2KHz 的音頻振蕩器 , 反相器 5 和 6 組成頻率約 1Hz 的低頻振蕩器。在 RS ?R 的條件下 , 圖中 C 點波形的頻率與 電阻、電容的近似函數關系是若 RS = R ，則若 RS =R，則1f»2.2RC1f»1.8RC1f»1.4RC（3D-1）（3D-2）（3D-3）由于音響報警電路對振蕩頻率要求不嚴格， 因此一般可以不比較 Rs 與 R 的大小 , 一律按下式粗略估算 :1f1.8RC（3D-4）顯然 , 圖中 a 點和 d 點波形的頻率與電阻、電容的函數關系 , 跟 c 點波形的頻率與電阻、電

5、容的函數關系類似。這個電路的工作原理是簡單的，只要畫出圖中 a、 b、 e、f 和 g點的波形( 如圖 3D-4 所示)，便可知g點的波形是兩種頻率交替的方波。當控制端 A 為低電平時 , 喇叭發出兩種音調交替的聲響。若 A 端為高電平 , 則喇叭不發出聲音。兩種頻率交替的音響電路也可以用555 集成定時器組成 , 這種電路如圖 3D-5 所示。圖中的 5551組成低頻振蕩器 p頻率約為 1HZ，5552 組成音頻振蕩器。由于前者的輸出（管腳 3 經過電阻接到后者的控制輸入端（管腳 5）， 因此 , 當前者的輸出為高、低兩種不同電平時 , 后者可輸出兩種不同頻率的方波。而且 565 定時器的輸

6、出電流最大可達 200mA，所以可直接驅動喇叭。當然 ,只有當控制端 A 為高電平或懸空時 , 喇叭才能發出 “滴一嘟、滴一 嘟 ”的聲響。若 A 端為低電平 ,定時器 5552 處于復位狀態 , 喇叭不 會發出聲音。此外 ,若 5551 和 5552 合用一塊集成雙定時器 556, 則可縮小體積、降低成本。3D .3調頻式音響電路圖3D- 6 是一種調頻式音響電路 , 它由前后兩級組成， 前級是一個低頻振蕩器 , 后級是一個音頻振蕩器。前級中，電容C1充電的時間常數為tC1放電的時間常數為=( R+ R) C121t»RC21據圖中參數可知 ,C1充、放電的時間常數之比是tR+ R

7、100 + 101t»1 R2 =1022= 11可見 C1 充電比放電慢得多 , 即 C1 兩端電壓的波形如圖 3D-7 中波形 vB 所示 , 這個信號送給三極管 ( 它的值應足夠大的基極 , 再從發射極輸出給后級 5552 的管腳 5 。因此 , 在圖中控制端 A 為高電平或懸空的條件下 ,5552 的振蕩頻率隨時間變化的規律大致如圖 3D-7 中的波形 v0 所示 , 所以喇叭可發出類似 " 糾一烏、糾一 烏 " 的聲響。實際應用時可根據需要 , 適當調整 R1 和 R2 的阻值用于報警的音響電路種類較多 , 讀者可參閱有關參考文獻。 '2、觸摸按

8、鈕和觸摸開關我們知道 ,CMOS 器件的輸入電阻高達 109以上 ， 它比人手指的電阻值大得多 , 因此可用CMOS 反相器或OMOS門電路及電阻 、 觸摸探頭等構成觸摸按鈕和觸摸開關。由于這種觸摸按鈕和開關沒有機械運動 ，壽命長 ,且價格低廉 ，所以應用日趨廣泛。下面介紹幾種常用的觸摸按鈕和觸摸開關。3E .1觸摸按鈕觸摸按鈕由 CMOS 反相器、電阻和觸摸探頭構成 , 它有兩種不同的形式 , 分別如圖3E-1(a ) 和 (b) 所示。圖中的電阻 R1 可取6.8M 左右 , R2可取 100K左右。圖中除了CMOS 反相器和電阻外 , 還有觸摸探頭。實際上它就是兩塊距離很近 ( 約 lm

9、m ) 、彼此絕緣的小導體 , 在圖中用帶斜線的小長方塊代表。它可以是兩根距離約 1 mm 的裸導線。若有銅板 3 可取一小塊，用小刀刻去一條寬約 1mm 的銅形成絕緣縫隙 , 再在絕緣縫隙兩邊各焊 一根連線 , 便成了使用方便的觸摸探頭。當人的手指觸及探頭 （ 其意是指人的手指同時觸及絕緣縫隙兩邊的導體 ) 時 , 相當予探頭上 跨接一個等效電阻 , 其阻值一般小于 2M( 實際阻值與人體手指的干濕程度等因素有關 ), 因 ( a)和圖 (b) 中 , 反相器輸入端的電位分別相當于高電平和低電平 , 因此 , 它們的輸出分別為低電平和高電平。當人的手指離開探頭即常態時 , 圖 （a）的和圖(

10、b 電路分別輸出高電平和低電平 , 故分別簡稱為 OH 型和 OL 型觸摸按鈕。3E .2觸摸開關在人的手指未觸及探頭時 ， 觸摸按鈕的輸出狀態是唯一的，而觸摸開關有兩種不同的輸23奇數頁（章名）出狀態。它由雙門 RS 觸 發器和兩個觸摸探頭及電阻構成 ，如圖 3E-2 所示。 圖中的電阻 R 可取 6.8 M 左右。當人的手指觸及探頭 A 時 , 輸出電壓 V0為高電平。手指離開探頭A后， V0仍保持高電平不變，直至手指觸及探頭 B， Vo 才由高電平變為低電平。觸摸開關也可用或非門和探頭及電阻構成 , 其電路留給讀者思考，也可查閱其他參考資料。3、編碼電子鎖電子鎖的種類較多 , 下面介紹觸

11、摸式編碼電子鎖和密碼報警電子鎖。編碼電子鎖不需要鑰匙 , 只要記住一組十進制數字 ( 即所謂的密碼 , 一般為四位數 , 例如 1479 , 順著數字的先后從高位數到低位數 , 用手指逐個觸及相應的觸摸按鈕, 鎖便自動打開。若操作順序不對 , 鎖就打不開。圖 3H-1 是用集成電路組裝的觸摸式編碼電子鎖電路圖。圖中有十個觸摸探頭 , 分別記為0 、 1 、 2 9。 此圖的上方有四個 D 觸發器 , 由兩只CMOS 雙 D 觸發器 CC4013 組成。四個 D 觸 發器的復位端都連在一起 , 經電阻 Ro 接地 , 并接一只電容C 0連到 VDD。由于電容兩端的電壓不能突變 , 因此在接通電源

12、瞬間，R 端為高電平 , 使四個 D 觸發器自動呈“0”狀態。左邊的觸發器CC40131 的 D1 端通過 R9 接VDD, 即 D1 始終為高電平。它的輸出端Q1也接CC40132 的 D2 端。同理, Q2 接D3，Q3 接D4 。因此，后一個觸發器 D 輸入端的狀態與前一個觸發器 Q 輸出端的狀態相同，即 Dn+1= Qn 。四個 D 觸發器的時鐘脈沖輸入端 CP1、 CP2、CP3和CP4分別接到 1 號、 4 號、 7 號和 9 號觸摸探頭 , 形成 1479 四位編碼。由于四個CP端各有一個 6.8 M的電阻接地 , 因此， 在人的手指投有觸及 1 號、 4 號、 7 號和 9 號

13、觸摸探頭時，四個CP 端均為低電平。當人的手指觸及 1 號觸摸探頭時 ，由于手指的導電作用 ,CP1將出現上升邊 ，使觸發器CC40131變為 “1” 狀態 , 即 D2=Q1=1 。此后 , 當人的手指依次觸及 4 號、 7號和 9 號觸摸探頭時 , 將依次使D3=Q2=1，D4=Q3=1和 Q4=1 。Q4 作為輸出端接到三極管驅動器。當 Q4 = 1時 , 繼電器接通圖3H-2 中電磁線圈 6，吸動鐵質門栓 3 ， 鎖便打開。當 Q4 = O 時，由于圖 3H-2 中彈簧 2 的作用 , 把門栓 3 推進鎖框 4 中，鎖處于“鎖 住”狀態。圖 3H-2 中的 1 是固定座，5是電磁線圈的

14、框架。圖 3H-1 左側或門 4 的輸出端通過一個二極管連到四個 D 觸發器的 R 端。這個或門有三個輸入端 ，其作用如下 :1. 當人的手指觸及 0 號觸摸探頭時 ,a 點的電位由低變高 , 這個信號經過D1和C3、R8 組成的微分電路 ，再經過或門 4, 使所有的 D 觸發器清零。此外 , 當 a 點為高電位時 , 以CMOS 與非門5 和反相器 6 為主構成的信號發生器產生約 500Hz 的方波 , 經過三極管放大后驅動蜂鳴片發出聲響。當人的手指離開 0 號觸摸探頭時 , a 點變為低電平 ， 信號發生器停止振蕩 , 聲響停止。因此0號觸摸探頭相當門鈴按鈕和清零按鈕。2. 當人的手指按編

15、碼順序依次觸及相應的觸摸探頭 , 使 Q4 由低變高后 ，鎖被打開。同時 , Q 4 由高變低的信號經過反相器1和電阻R5、電容 C1 構成的延遲電路 ， 再經過反相器 2 和 3 送到或門4 的輸入端。因此 鎖打開后經過一段延遲時間 , 或門 4 的輸出將由低變高 , 使四個 D 觸發器都恢復0狀態。3. 非編碼的觸摸探頭 ( 在圖 3 H-1 中的編號為 2 、3、5、 6 和 8) 相互并聯 , 一端經過電阻 R15和 R16 接VCC， 另一端 ( 即 b 點 ) 經 D2和 C2 、 R7 構成的微分電路 ，接到或門 4 的輸入端。若有不知道編碼的外人隨意觸及觸摸探頭p 只要觸及任意

16、一個非編碼探頭 ，b點的電位將由低變高 , 或門 4 的輸出將使四個 D 觸發器請零 , 鎖不會被打開。4、密碼報警電子鎖密碼報警電子鎖具有防盜報警能力 , 如果手碰觸摸探頭的順序與密碼不符 , 報警器就會發出報警聲響 。 這種電子鎖的電路如圖 3H-3 所示 。按圖中所示接錢 , 它的編碼為 3568。圖中三極管T1 、T2、 T3、和T4 串聯在一起 , 構成三極管與門。只有當T1 、T2、 T3和T4同時導通時 , 三極管 T5 才導通。要想使這四個三極管同時導通， 應當先用手觸及 3 號觸摸探頭 , 使T1導遍 , 同時電容C1 充電。手離開 3 號探頭后 ,C1 放電 , 在一定時間

17、內 T1 仍導通。在此時間內用手碰 5 號探頭，T2 導通 , 同時C2充電 。 然后再用手先后碰 6 號和 8 號探頭 , T5 和T5依次導通。由此可見 ，開鎖者應在規定的時間內按順序完成密碼操作, T1、 T2、T3 和T4 才能同時導通。如果超過規定的時間, 電容放電達到一定的程度, 三極管就會截止 , 而使四個三極管不能同時導遠。這樣可以防止不知編碼者用慢慢試的辦法開錢。當三極管T5飽和導通時 , 繼電器 J 動作 , 它的接點j2 與a 1接 通 , 使繼電器自鎖。同時接點 j1 與 b1 接通 , 使門鎖的電磁線圈 L 通電 , 磁力吸動鎖栓 , 鎖被打開。如 果不按規定的編碼操作 ,那么當人的手指觸及任何一個非編碼探頭 ( 即圖中的 0、1、2 、4 、7 和 9 號探頭 , 電源 VDD 就會通過 R9, 使晶閘管 3CT 導通。當晶閘管導通時 C 點將為高電位 , 由門 1 、反相器