1数字电子技术课程设计数字电子技术课程设计之机器猫之机器猫实验报告实验报告一、实验目的 .2二、工作原理 .21.基本框图.22. 555构成的单稳态触发电路的工作原理 .23.机器猫工作原理 .4（1）总体原理 .4（2）声控工作原理.5（3）光控、磁控工作原理 .5三、焊接与安装：.6（1）元器件检测 .6（2） 印制板焊接 .6四、整机装配与调试.6五、心得体会 .7六、参考文献 .82一、实验目的一、实验目的本产品具有机、电、声、光、磁结合的特点，通过制作本产品完成从仿真到安装实践的全程训练过程。完成从电路原理仿真验证，到元器件检测、焊接、安装、测试产品的全过程，达到培养同学们工程实践能力的目的。二、工作原理二、工作原理1.基本框图2. 555构成的单稳态触发电路的工作原理555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，上比较器C1的参考电压为2/3VCC，下比较器C2为1/3VCC。生敏传感器放大单稳功放磁敏传感器红外线接受管电机2/3 VCC1/3 VCC3单稳态触发器特点：两个工作状态：稳态和暂稳态在外界触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间后，在自动返回稳态。暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。a单稳态触发电路 b工作波形开始充电截止则降至只要触发时CTQVVVVVD CC CCII, 101,3121暂稳态输出的宽度保持放电导通充电至截止若通电后保持导通若通电后即可，稳态时，无触发信号：0110032101100) 131(121 1212QVVCTQVVVCTQQVVVTQVVVCC DCCCCDCC CDCCCI）已经回到高于时（假定此时充至当CCICCCVVVV31 32保持开始放电至导通则0110, 0102121 QVVCTQVVCC D CC3ln320lnRC VVVRCtCCCCCC w 4=RCln31.1RCWt3.机器猫工作原理（1）总体原理该装置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、开关组成。声敏元件麦克风V1与电阻R1、R2，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。R4 4.7KR1 1MR5 4.7KR10 1MR2 150KR3 150KR7 10KR6 10KR8100R94.7KQ19014Q3 9014Q2 9014DQ4 9014Q5 8050DD1 1N4001D2 1N4148C2 10nF+C5 470UF+C11UF+C4 47UF+C6 220UFK1S1LEDA-+M1 S2VCC 4.5V+C3 1UFR4.7K V 1.5VS312345678IC1555IC15555（2）声控工作原理平时，声敏元件麦克风V1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，M1关断，则电机没有工作，机器猫保持静止状态。当声敏元件麦克风V1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，因而麦克风V1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，IC1被触发翻转，3脚输出高电平，M1开通，电动机开始工作，机器猫便开始行走了，同时行走的时间将延长到单稳态触发器的延时时间。当IC1的3脚输出高电平可以带动电机工作的同时，D2被导通，将直接加到Q3的基极上，Q3被导通，进而Q2被截止，IC1的2脚输入由低电平跳为高电平。IC1处于复位状态。（3）光控、磁控工作原理当光敏三极管或干簧管被激发时，他们可以直接将光信号、磁信号转变为电信号，使得IC1等元件组成的单稳态电路2脚由高电平跳变为低电平，从而IC1被触发翻转，3脚输出高电平，M1开通，电6动机开始工作，机器猫便开始行走了，同时行走的时间将延长到单稳态触发器的延时时间。当IC1的3脚输出高电平可以带动电机工作的同时，D2被导通，将直接加到Q3的基极上，Q3被导通，进而Q2被截止，IC1的2脚输入由低电平跳为高电平。IC1处于复位状态。三、焊接与安装：三、焊接与安装：（1）元器件检测全部元器件安装前必须进行测试(见下表1)。（2） 印制板焊接按图8所示位置，将元器件全部卧式焊接（参见下图）注意二极管、三极管及电解电容的极性。8mm （a）三极管 （b）电解电容 （c）二极管、电阻图10表1四、整机装配与调试四、整机装配与调试在连线之前，应将机壳拆开，避免烫伤及其他损害，并保存好在连线之前，应将机壳拆开，避免烫伤及其他损害，并保存好机壳和螺钉。机壳和螺钉。参考说明书进行连线：7电动机：电动机：电源：磁控：红外接收管（白色）：声控部分：通电前检查元器件焊接及连线是否有误，以免造成短路，烧通电前检查元器件焊接及连线是否有误，以免造成短路，烧毁电机发生危险。尤其注意在装入电池前测量毁电机发生危险。尤其注意在装入电池前测量“电源电源”（V V）。）。“电源电源”间是否短路，并注意电池极性。间是否短路，并注意电池极性。组装：简单测试完成后再组装机壳，注意螺钉不宜拧得过紧，以免塑料外壳损坏。装好后，分别进行声控、光控、磁控测试，均有“走停”过程即算合格。5、心得体会心得体会此次模电课程设计极具综合性，涉及了电子与电工多方面的内容。拿到元件时，首先我们测量了各个元件，均符合说明书上的参数，以免若在后面中原件出现问题的概率就大大减少。其次是元件焊接，因为电烙铁的温度比较高，所以焊接时间不能太长，以免损坏了元件，到时调试时就比较麻烦。还有一个要注意的问题就是元件留的引脚长度要适中，要配合安装的需要。焊完之后不要急着上电，应该要仔细检查有没焊好，有无虚焊，有无短路，以免造成不必要的损失，还有就是元件的正负极，有一组的焊完接好安装好后，却发现不能正常的走，声控等触发无反应，后来却是发现有个二极管正负极弄错了，折腾了大半天。我们的也发现了一个错误，把光敏三极管的C、E极接错了，幸亏及时发现了不然又要瞎折腾了。在硬8件完成之后，最重要的是真正了解它的工作原理，此机器猫主要是利用555定时器构成的单稳态电路，低电平有效触发，由声音、磁、光提供触发信号，触动555单稳态电路，驱动电动机的转动。此次模电课程进行的比较顺利，因为之前做了模电课程设计，有了些许经验，从此次课程设计中，把理论与实际结合，真正体会知识的作用，在实际中运用知识，做到学以致用。六、六、参考文献参考文献 ：1.“数字电子技术基础”清华大学 阎石主编2.“模拟电子技术基础”清华大学 童诗白 华成英主编3.“电工与电子技术实验教程” 李伟鹏主编