数字电子技术课程设计之机器猫实验报告

数字电子技术课程设计之机器猫实验报告

一、实验目的 ..................................................................... 2 二、工作原理 ..................................................................... 2 1.基本框图 .................................................................... 2 2. 555构成的单稳态触发电路的工作原理 ..................... 2 3.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 ................................................................... 8

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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 1.基本框图

红外线接受管

磁敏传感器 生敏传感器 放大 单稳 功放 电机 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。

2/3 VCC 1/3 VCC

单稳态触发器特点：

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〃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

稳态时，无触发信号：V?1I?1(3VCC即可，VC2?1) 若通电后Q?0?T?V?V?1D导通C?0?C1V?Q?0保持

?C2?1若通电后Q?1?TV2D截止?C充电至C?V

3CC?V0?Q?0?T?V1?1 C1?D导通?C放电??CV??Q?0保持触发时V?C21I 只要V降至13则??VC1?1IVCC,?VC2?0?Q?1,TD截止?C开始充电

当 V21C充至3VCC时（假定此时VI已经回到高于3VCC）则 ??VC1?0?V?Q?0,TD导通?C开始放电至0??VC1?1VQ?0保持C2?1?C2?1

暂稳态输出的宽度

tVCC?0w?RCln?RCln3

V2CC?3VCC 3

tW=RCln3≈1.1RC

3.机器猫工作原理

+ M1K1 R44.7KR11MR54.7KR101MR710KR610K84+C6220UFIC1D11N4001A-VCC4.5V6C1+Q17+IC1C31UF25553R8100Q49014Q58050D1UF9014S1 麦克风R2150KQ29014DR3150K5555C5470UFC210nFR9Q390144.7K+1+D21N4148C447UFR4.7KV1.5VLED S2 S3干簧管

发射管接收管（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。

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（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

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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。 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

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。

参考说明书进行连线：

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①电动机：

②电源： ③磁控：

④红外接收管（白色）：⑤声控部分：

⑥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“电源－”（V－）。“电源＋”间是否短路，并注意电池极性。

⑦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。 五、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。在硬件完成之后，最重要的是真正了解它的工作原理，此机器

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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、参考文献 ：

1.“数字电子技术基础”清华大学 2.“模拟电子技术基础”清华大学 3.“电工与电子技术实验教程”

阎石主编

童诗白 华成英主编 李伟鹏主编 8

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/n6v6.html