電氣自動化技術(shù)數(shù)字電路設(shè)計書

1 電氣自動化技術(shù) 數(shù)字電路設(shè)計書 隨著生活水平的提升，人們現(xiàn)在追求更多的是個性化的享受和需求，而機器狗玩具就是在這種條件下的時代產(chǎn)物。 本論文設(shè)計的為 機器狗玩具 。這個機器狗 通過電池供電。擁有聲光磁三控一體化設(shè)計，滿足兒童的好奇心，適合 10 歲以下兒童玩耍，機器狗制作過程簡單、操作工具要求不高，適合廣大電子初學(xué)者。本產(chǎn)品具有機、電、聲、光、磁結(jié)合的特點，通過制作本產(chǎn)品完成從仿真到安裝實踐的全程訓(xùn)練過程。由學(xué)生完成從電路原理仿真驗證，到元器件檢測、焊接、安裝、測試產(chǎn)品的全過程，達到培養(yǎng)同學(xué) 們工程實踐能力的目的。 2 件原理 7 7 7 54701162201 5 31 7 5 V 干簧管 55 構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的工作原理 555 定時器的功能主要由兩個比較器 2決定，比較器的參考電壓由分壓器提供，在電源和地之間加 讓 比較器 ，下比較器 。 3 穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點： 兩個工作狀 態(tài)：穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài) 在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，在自動返回穩(wěn)態(tài)。 暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。 a 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 b 工作波形 器 狗 裝置主要組成： 由聲控檢測電路、光控檢測電路、磁控檢測電路、觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路、開關(guān)組成。聲敏元件麥克風電阻 成聲敏取樣電路，主要是將聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號。光敏三極管、干簧管可以將光信號、磁場信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?信號，為單穩(wěn)態(tài)電路提供觸發(fā)信號。 控工作原理 ： 當聲敏元件麥克風 有聲音激發(fā)時，其導(dǎo)電率很低，且呈高阻抗，使得 偏截止，電源通過在 基極上 至， 2 腳輸入高電平，處于復(fù)位狀態(tài)， 3 腳輸出低電平， 斷，則電機沒有工作，機器狗保持靜止狀態(tài)。 2/3 ，其內(nèi)部會產(chǎn)生一系列電子密度的變化，因而麥克風阻變得很小。這時，聲波檢測信號通過 接耦合到 基極上而導(dǎo)通，并且反向，再通過 2 的基極，與通過 電壓疊加變成高電平 ， 通，使得 元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2 腳輸入從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3 腳輸出高電平， 通，電動機開始工作，機器貓便開始行走了，同時行走的時間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時時間。 當 3 腳輸出高電平可以帶動電機工作的同時， 導(dǎo)通，將直接加到 基極上， 導(dǎo)通，進而 截止， 2 腳輸入由低電平跳為高電平。 于復(fù)位狀態(tài)。 由于聲波的延續(xù)，使得聲敏元件麥克風 續(xù)不斷地受到聲波的作用，則 2 腳會不斷得到觸發(fā)， 3 腳持續(xù)輸出高電平，這時該電路將一直驅(qū)動電機 作，機器貓會持續(xù)行走，直到聲波消失。 控、磁控工作原理 當光敏三極管或干簧管被激發(fā)時，他們可以直接將光信號、磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺沟?元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2 腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，從?觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3 腳輸出高電平， 通，電動機開始工作，機器貓便開始行走了，同時行走的時間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時時間。 當 3 腳輸出高電平可以帶動電機工作的同時， 導(dǎo)通，將直接加到 基極上， 導(dǎo)通，進而 截止， 2 腳輸入由低電平跳為高電平。 于復(fù)位狀態(tài)。由于光信號、 磁信號的延續(xù)，使得光敏接收管和干簧管連續(xù)不斷地受到光信號、磁信號的作用，則 2 腳會不斷得到觸發(fā)，且 3 腳持續(xù)輸出高電平，這時該電路將一直驅(qū)動電機 作，機器貓會持續(xù)行走，直到光信號或磁信號消失為止。 5 3、焊接與安裝： 3、 1 元器件檢測 全部元器件安裝前必須進行測試 (見下表 1)。 3、 2 印制板焊接 按圖 8 所示位置，將元器件全部臥式焊接（參見下圖）注意二極管、三極管及電解電容的極性。 8（ a）三極管 （ b）電解電容 （ c）二極管、電阻 圖 10 表 1 元器件名稱 測 試 內(nèi) 容 及 要 求 電阻 阻值是否合格 二極管 正向?qū)?，反向截至?極性標志是否正確（注：有色環(huán)的一邊為負極性） 三極管 判斷極性及類型： 8050、 9014(D)為 值大于 200。 電解電容 是否漏電 漏電流小 極性是否正確 極性正確 光敏三極管 （紅外接收管） 由兩個 組成，它的發(fā)射極具有光敏特性。 它的集電極則與普通晶體管一樣，可以獲得電 流增益，但基極一般沒有引線。光敏三極管有 放大作用，如右圖所示。當遇到光照時， C、 E 兩極導(dǎo)通。測量時紅表筆接 C。 正 負 光敏三極管 6 干簧管 （舌簧開關(guān)） 由一對磁性材料制造的彈性舌簧組成， 密封于玻璃管中 ， 舌簧端面互疊留有一條細間隙 ,觸點鍍有一層貴金屬 ， 使開關(guān)具有穩(wěn)定的特性和延長使用壽命 。 當恒磁鐵或線圈產(chǎn)生的磁場施加于開關(guān)上時 ,開關(guān)兩個舌簧磁化 ，若生成的磁場吸引力克服了舌簧的彈性產(chǎn)生的阻力 ， 舌簧被吸引力作用接觸導(dǎo)通 ， 即電路閉合。一 旦 磁場力消除 ， 舌簧因彈力作用又重新分開 ，即電路斷開 。我們所用的干簧管屬常開型。 麥克風 （聲敏傳感器） 是將感應(yīng)到的聲音或振動轉(zhuǎn)化為 電信號，外圍負，用屏蔽線焊接。 3、 3 整機裝配與調(diào)試 在連線之前，應(yīng)將機殼拆開，避免燙傷及其他損害，并保存好機殼和螺釘。 注意：電機不可拆！ 參考下列步驟進行連線： （ 長度參考材料單） 名 稱 代表字符 名 稱 代表字符 名 稱 代表字符 電動機 M 麥克風（聲控） S 紅外接收（光控） I 電 源 V 干簧管（磁控） R 電動機：打開機殼，電動機（黑色）已固定在機殼底部。電動機負極與電池負極有一根連線，改裝電路，將連在電池負極的一端焊下來，改接至線路板的“電動機”（ M），由電動機正端引一根線 印制板上的“電動機”（ M）。音樂芯片連接在電池負極的那一端改接至電動機的負極，使其在貓行走的時候才發(fā)出叫聲。 電源：由電池負極引一根線 印制板上的“電源”（ V）?！半娫础保?V）與“電機”（ M）相連，不用單獨再接。 磁控：由印制板上的“磁控、”（ R、 R）引兩根線 別搭焊在干簧管（磁敏傳感器）兩腿，放在貓后部，應(yīng)貼緊機殼，便于控制。干簧管沒有極性。 紅外接收管（白色）：由印制板上的“光控、”（ I、 I）引兩根線 焊到紅外接收管的兩個管腿上，其中一條管腿套上熱縮管，以免短路，導(dǎo)致打開開關(guān)后貓一直走個不停。紅外接收管放在貓眼睛的一側(cè)并固定住。應(yīng)注意的是：紅外接收管的長腿應(yīng)接在“ I”上。 正 負 麥克風 干簧管傳感器 7 聲控部 分：屏蔽線兩頭脫線，一端分正負（中間為正，外圍為負）焊到印制板上的 S、 S；另一端分別貼焊在麥克風（聲敏傳感器）的兩個焊點上，但要注意極性，且麥克易損壞，焊接時間不要過長。焊接完后麥克安在貓前胸。 通電前檢查元器件焊接及連線是否有誤，以免造成短路，燒毀電機發(fā)生危險。尤其注意在裝入電池前測量“電源”（ V）?！半娫础遍g是否短路，并注意電池極性。 靜態(tài)工作點參考值： 代號 型號 靜態(tài)參考電壓 E B C 014 0V V 014D 0V 3 9014 0V 4 9014 0V 0V 5 8050D 0V 0V 55 1： 0V 2： ： 0V 4： ： 3V 6： 0V 7： 0V 8： 檢測 焊接完畢后，我們接著對機器貓電子電路進行安全檢測和調(diào)試。其步驟如下所示： 焊接完畢后，我們接著對機器狗電子電路進行安全檢測和調(diào)試。其步驟如下所示： （ 1）用三用表蜂鳴檔測試印刷板上各個焊點焊接情況，一旦發(fā)現(xiàn)有的焊點發(fā)生短路、斷路現(xiàn)象應(yīng)立即加以修改。 （ 2）仔細檢查每一條連線是否正確特別是：電源正、負極的焊接和電機正負極的焊接，以及傳感器的焊接，這些地方焊接非常容易混亂，一定要仔細檢查。 （ 3）裝上電池，打開開關(guān)檢測聲控、光控及磁控是否正常運轉(zhuǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)立即關(guān)掉開關(guān)，再進行電路上的檢查。 組裝 （ 1）將電路板放入機器狗的電動機的上方，小心線的情況，避免短路。 （ 2）干簧管放在狗后部，貼緊機殼，便于磁感應(yīng) （ 3）紅外接收管通過鉆孔放在貓胸前，便于感受光照 （ 4）麥克的放置要求不多 ，這點由聲音的傳導(dǎo)性質(zhì)決定 （ 5）簡單測試完后再組裝機殼，注意螺絲不宜擰的太緊，以免塑料外殼損壞。裝好后，分別分別進行聲控，光控，磁控測試，均有“走 停”過程即測試合格。 如某部分功能不正常，可拆開機殼，有針對性地檢查電路和焊接。一般來講，基本器件的焊接只要細心仔細不會出現(xiàn)錯誤，最可能的錯誤來自于導(dǎo)線連接的錯位和器件極性倒置，應(yīng)重點檢查。檢查時可使用萬用表探測電位加速診斷。 8 4、總結(jié)與反思 此次電子狗的設(shè)計課程雖然有些許瑕疵，但總體完成的還算順利。這 次實習