文档介绍：1 实验报告实验名称: 声控报警电路设计实验学生: 所属班级: 班内序号: 一,摘要近年来,随着我的提高,生活节奏的加快,人们对电子报警器的需求日益增加。电子报警器应用于安全防范,系统故障,交通运输,医疗救护等领域,和社会生产密不可分。例如声控报警系统在生活中处处可见,楼道里的声控节能灯,店铺联网报警器等等,其功能简单,成本较低,因而广泛应用于各种家用电器和小电子产品中。本课题基于应用需求,结合实验要求设计电路。报告介绍了简易的声控报警器的电路设计和电路的搭建调试。关键词: 报警器; CD4011 ;无源蜂鸣器; LM358 二,引言随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,电子设备、电子仪器的出现日新月异,在市场上电子产品的竞争较为激烈。本课程设计利用驻极体式咪头作为声传感器获得电压,经LM358 放大电路两级放大,然后通过电压比较器和多谐振荡器, 输出驱动蜂鸣器和发光二极管工作报警。 2 1 ,设计要求 1,设计任务要求设计一个声控报警电路,在麦克风附近击掌(模拟异常响动),电路能发出报警声,持续时间大于 5秒。声音传感器采用驻极体式咪头,蜂鸣器用无源式蜂鸣器。 2,提高要求 1,增加报警灯,使其闪烁报警;2,增加输出功率,提高报警音量,加强威慑力。 2 ,电路设计 1,系统组成框图 2,系统总体设计思路驻极体式咪头作为声音传感器,将击掌产生的声音信号转化为电信号,微弱的电信号经过同相放大器放大后便于传输和驱动,放大信号进入同相比较器,比较器根据实验可以设置合理的比较电压 V REF ,当放大信号高于比较电压 V REF 时, 放大器输出高电平促发方波振荡器开始工作,振荡产生的方波经三极管放大即可驱动无源式蜂鸣器发出报警声音。但由于一次拍手产生的电信号只有短暂的脉冲,故还需要在比较器后加入延时电路,减缓脉冲电压下降的速度来实现延时报警。 3,单元电路设计思路声音采集单元设计原理简述驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键元件是驻极体振动膜,当驻极体膜片遇到声波振动时,引起电容两端的电场发生变化,从而 3 产生了随声波变化而变化的交变电压。其膜片与金属极板之间的电容量比较小, 因而它的输出阻抗值高,约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。因为驻极体式麦克风内部结构含场效应管, 所以驻极体话筒必须提供直流电压才能工作。本实验采用漏极输出型电路,电路图如下实际电路参数麦克风中的场效应管的 UDS 一般在 ~ 之间,而 IDS 一般在 ~1m A 之间。若供电电压 VC C在 6V~8 V时,可知RD约在 ~ K 之间。实验电路可预取。C 为隔直电容,可采用 22uF 的电解电容。 3,信号放大单元设计原理简述由驻极体式麦克风转化产生的电信号是微弱信号,经测量在击掌瞬间麦克风输出的最大值约为 12mV ,该信号必须经过放大器放大之后与比较器比较。该部分信号的放大由 LM358 来实现,用 LM358 构成一级放大约 100 倍,第二级电压跟随的形式。一级电路设计原理如下: 第一级采用同相放大电路, 输入信号从直流补偿电阻 R1 输入到运放的 4 同相输入端。反馈网络为 R2 和 R3 ,构成深度电压串联负反馈放大电路。根据分析集成运算放大电路的两个重要特点( “虚短”、“虚断”)可知: 因为 U +=U -=U i(“虚短”,但不是“虚地”), I +=I -=0 所以 NipUUU?? 1R UI Ni?同相输入运算放大器中,当 R f =0或 R 1=∞时, A uf =1+ ( R f/ R 1) =1 ,即输出电压与输入电压大小相等,相位相同,这种电路称为电压跟随器。实际电路参数麦克风的测量中, 输出的电信号约为 150mV , 故初步设定放大倍数为 100 倍,使放大级输出约为。放大部分电路参数如图 (a )。再放大之后, 紧跟一级电压跟随缓冲, 电压跟随器参数如图 (b) 所示。 3,电压比较单元设计原理简述电压比较器是对两个模拟电压比较其大小, 并判断出其中哪一个电压高,如图1所示。图 1(a) 是比较器, 它有两个输入端:同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端), 有一个输出端 V OUT ( 输出电平信号)。另外有电源 V+ 及地(单电源比较器),同相端输入电压 V A,反相端输入 V B。V A和V B的变化如图 (a) 所示。在时间 0~ t1时, V A >V B;在 t1~ t2时, V B >V A;在 t2~ t3时, V A >V B。在这种情况下, V OUT 的输