电子灭鼠器的设计与制作.doc

目录摘要 关键字-4一、设计目的和意义-5二、设计方案与规划-5（一）、整机单元电路设计-5 （1）、电源电路的设计-6 （2）、定时振荡电路的设计-8 1、555时基电路的参数及各管脚功能-9 2、555时基电路的介绍-11 3、555时基电路内部原理介绍-13 （3）、功放电路的设计-14 （4）、闪光电路的设计-16 （5）、猫叫声音电路的设计-17三、整机电路及工作原理-17 1、整机电路电路图-18 2、整机电路的工作原理-19四、元件清单-20五、组装调试-21 1、组装与调试的方法-21 2、故障检修分析-21 3、电路板焊接工艺要求-22六、设计小结-22七、参考文献-22 摘要 随着电子技术的不断发展，应用电子正在不断地走向新时代，电子技术、电子设计、电子产品等日新月益的更新，给人们的生活带来了很大的方便。在学习电子技术基础的理论课后，为了使学生能将所学的理论知识合理运用到实际当中，学校组织学生进行电子技术的课程设计。这不仅增强了学生的实践操作能力，而且使我们对理论知识有了更高的认识。在本问中说要介绍是一款电子驱鼠器，主要由利用555定时电路、时光控制电路、功放集成电路、和电源电路等制作而成的一款音效电路的驱鼠的电子驱鼠器。该设计主要用于农村的粮食仓库和农副产品库房的使用。关键词： 电源电路、时基电路、闪光、功放 Abstract With the constant development of electronic technology, applied electronics is steadily moving toward a new era of electronic technology, electronic design, electrical Sub-product of the updates crescent benefits to peoples lives is a big convenience. Electronic technology in the learning theory based on after-school, in order to enable students to learn the theory of the rational use of knowledge to practice, school students in the curriculum design of electronic technology. This not only enhances the ability of students to operate in practice and theoretical knowledge so that we have a higher awareness. That this question is to introduce an electronic drive Mouse, and primarily by the use of timing circuits 555, the clock control circuit, power amplifier integrated circuits, and power circuits, such as the production of a sound from the drive circuit of the electronic drive rats mouse device. The design is mainly used in rural areas of food storage and the use of treasury products Key words: power circuit, 555 time-base circuit, flash, LM386 amplifier一、设计的意义与目的 1、 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电子电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计的能力；2、通过实际的系统应用和操作,加深对所学知识的理解；3、通过组装和调试培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。二、设计方案与规划 （一）、设计 将整机分为4个模块进行设计,即定振荡电路、声音发生电路、闪光控制电路、和功放电路如图（1-1）所示 图 1-1 电路方框原理图三、各部分电路设计1、电源电路的设计 （1）电源电路框图及各部分作用市电电压通过保险丝并经过变压器降压、IN4007二极管整流、电容滤波、LM7806稳压输出、电源电路的框图如下图所示。 本系统直流稳压电源的电路由变压、整流、滤波及稳压电路所组成，基本框图如上图所示： 电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等，本电路采用桥式整流滤波电路。各滤波电容C满足RLC（35）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。稳压电路：本电路采用三端固定式集成稳压器，集成稳压器有三个接线端，LM7800系列产品引脚1为不稳定电压输入端，引脚2为稳定电压输出端，引脚3为公共端。集成稳压器有两大系列，LM7800系列为正电压输出集成稳压器，LM7900系列为负电压输出集成稳压器。对于具体器件，符号的“00”用数字代替，表示输出电压值，如本电路采用LM7806，具体参数如下：输出电压：5.7V 6.3V最大输出电流：1.5A最小电压差: 2V工作温度范围：-30+75C(2)直流电源设计参数电路的输出电压UI应满足下式：UUomax+（UI-UO）min+UI 式中，Uomax为稳压电源输出最大值；（UI-UO）min为集成稳压器输入输出最小电压差；UI为电网波动引起的输入电压的变化（一般取UO、（UI-UO）min之和的20%）。对于集成三端稳压器，当（UI-UO）min=210V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：UI(6+2+1.6)V=9.6V，取UI =10V.根据UI可确定变压器次级电压 U2:U2 = UI/(1.21.5) 10/(1.21.4)=7.1V8.3V故本电源电路变压器采用220V/7.5V在桥式整流电路中，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：I2=(1.21.5)II(1.21.5)IO=1.21=1.2(A).取变压器的效率0.8,则变压器的容量为 P=U2I2/=7.51.2/0.8=9(W)故选择容量为10W的变压器。流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 ID =(12)IL =(1/2)1=0.5(A) 每只整流二极管在截止时承受的反向峰值电压为 URM = 2 U2 =1.4147.5=10.6V选用二极管IN4001，其参数为：ID=1A，URM =100V。可见能满足要求。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RLC是其充电周期的确25倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即RLC（25）T/2=25/2f,由于2f,故RLC(25),取RLC3则C=3/RL其中RL=UI/II，所以滤波电容容量为C3II/2fUI(31)/ 250101.681103(F)取C=2200F 电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。UC max=1.1U2 max=1.1611.7(V)综合考虑波电容可选择C=2200F，16V的电解电容。另外为了滤除高频干扰、改善电源的动态特性和改善负载的瞬态呼应，一般在三端集成稳压器输入和输出端各并联一个0.010.1F的高频瓷片电容。在电源的输出端接一6V继电器,一旦断电能自动切换到备用电源整个电源电路如下图所示:图（1）电源电路原理图2、定时振荡电路的设计 555定时器是一种中规模集成电路，只要在外部配上几个阻容元件则可方便的构成施密特触发器、单稳态触发器及多稳态触发器，电源电压4.5至18V,驱动电流比较大一般在200mA能与TTL、CMOS逻辑电平兼容.如图示,接通电源,电容充电Uc升高,当升至2/3Vcc时输出由1变为0态,此时内部放电管导通,电容通过放电管放电, Uc下降,当电压降到1/3时输出由0态变为1,放电管截止,电容又开始充电,产生脉冲信号。图（2）定时振荡电路（1）555时基电路的参数及各管脚功能 为了正确使用555时基电路，必须了解它其中的参数值，以下就是其参数（1）、电源电压和静态电流555时基电路使用的电源电压在4.516V范围内，故本电路采用12V电压供电。静态电流也称为工作电源电流，是指空载时集成块消耗的电流。当时，时基集成块的电源引脚上接上15V 电压：555时基电路的静态电流典型值约为10mA。（2）、阈值电压和阈值电流当加到555时基电路阈值输入端上的电压大于或等于2/3Vcc（或VDD，工作电源电压），使其输出从高电平转变为低电平时，电压值2/3 Vcc即为它的阈值电压UTH，导致时基电路状态翻转所需要的工作电流就称为阈值电流ITH.。各种时基电路的阈值电流为0.1A左右。（3）、定时精度 定时精度是指时基电路在用做定时器使用时的精确程度。两种时基电路的定时精度为1%。 （4）、放电电流 555电路作为定时器或多谐震荡器使用时，常利用放电端给外接电容一个接地放电的通路。由图2-1可看出，放电电流需经过放电管VTD，故其电流要进行限制，否则电流过大会使VTD烧坏。555的放电电流IDIS在1050mA之间，且会随电源电压VCC(或VDD)的数值变化而改变；使用的电源电压越高，放电电流就越大。 （5）、触发电压和触发电流 当加到555时基电路触发输入端上的电压小于或等于1/3VCC，使其输出从低电平转变为高电平时，电压值1/3VCC即为它的触发电压UTR.导致时基电路状态翻转所需要的工作电流就称为触发电流ITR.各种时基电路的触发电流为0.5A. （6）、复位电压和复位电流当在555时基电路的主复位端MR（非）加上低电平，可使其输出复位（即VO=0）时，所加的复位电压UMR应低于1V。导致时基电路复位所需要的工作电流就称为复位电流IMR。各种时基电路的复位电流为400A左右。（7）、最高工作频率最高工作频率是指555时基点电路连接成振荡电路使用时，输出脉冲的最高频率。（8）、驱动直流驱动直流是指时基电路工作时为负载提供的输出电流，也称为负载电流IL,根据时基电路的输出状态和负载的连接方式，驱动电流通常分为拉出电流与吸入电流两种。555时基电路的各脚功能一脚：电源负端GND二脚：低触发器，简称触发端TR非三脚：输出端OUT，可以将继电器线圈等负载与它相连，另一端与电源正极或负极相连，其最大输出电流不小于2000MA四脚：强制复位端MR非，若不需强制复位，则可与电源正极相连或悬空五脚：用来调节比较器的基准电压，简称控制端Vc，若不需要调节基准电压，则可悬空或通过0.01F，电容器接地。六脚：高触发器，或称阈值端TA七脚：放电端DIS八脚：接电源正极VDD，555时基电路允许电源电压为4.5V18V555时基电路的真值表（1）引脚低触发端（2脚）高触发端（6脚）强制复位端（4脚）输出端(3脚)放电端（7脚）电平高低不大于13VD D任意高高（置位）悬空（置位）电平高低大于13VDD不小于23VD高低（复位）低（复位）电平高低大于13VDD小于23VD高维持原电平不变与3脚相同电平高低任意任意低（不大于0.4V）低低参数符号测试条件最小值典型值最大值单位电源电压VCC4.518V工作电流ICCVCC=15V1012mA阈值电压VTH2/3 VCCV触发电压VTRVCC=15V4.855.2V触发电流ITR0.5uA控制电压电平VCVCC=15V9.61010.4V输出低电平电压VOLVCC=15V0.40.5V555时基电路的各种参数：表（2）（2）555时基电路的介绍555电路在应用和工作方式上一般可归纳为双稳、单稳和无稳大类。每类工作方式又有很多个不同的电路。电路特点：双稳不用电容；单稳和无稳接有电容，并且由对电容放电；无稳还要将两个电压比较器的输入和连接到一起，合为一个。本设计就是无稳工作电路， 555时基电路具有定时精度高、温度漂移小、速度快、可直接与数字电路相连、结构简单、功能多、驱动电流较大等优点。555时基电路内部一共集成了21个晶体三极管、4个晶体二极管和16个电阻器，组成了两个电压比较器、一个R-S触发器、一个放电晶体管和一个由3只全等电阻组成的分压器。 555无稳态工作模式是指电路没有固定的稳定状态,555时基电路处于置位与复位反复交替的状态,即输出端OUT(即3脚)交替输出高电平与低电平输出波形为近似的矩形波,由于波形的高次谐波十分丰富,所以无稳态工作模式又称为自激多谐振荡器。（3）555时基电路内部原理介绍 图（4） 555定时器由3个阻值为5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V18V范围内使用。 3、功放电路的设计LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、电压增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。 LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。 特性: 静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。 工作电压范围宽,4-12V 或 5-18V。 外围元件少。 电压增益可调,20-200。 低失真度。 由LM386设计的音频功率放大器。增益在内部设定到20可使外部元件数少，在引脚 1 和 8 之间连接电阻和电容可使增益超过200 。增益为20的放大电路 增益为200的放大电路增益为50的放大电路本设计采用增益为200dB的放大电路，电路简单，外部元件数少，LM386的外形和引脚的排列如下图所示。引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10F。主要参数参数名称符号单位测试条件参考值电源电压VccV4-12静态电流IccmAVcc=6V,Vi=04-8输出功率PomVVcc=6V,Ri=8,THD=10%325带宽BWKHZVcc=6V,1、8脚断开300总波形失真THD%Vcc=6V，Po=125mW,f=1KHz, 1、8脚断开0.2输入阻抗Ri干欧50（4）、闪光控制电路的设计 闪光控制电路主要由晶体管C8050、电阻R3、继电器K2、二极管VD4、和小灯泡EL所组成，当KD5605的15脚输出信号后, 驱动继电器间歇的西吸合或释放,小灯泡EL随着猫叫声而同步闪烁发光,增强驱鼠能力。假设继电器阻值为300，晶体管放大为100,则通过它的电流为200mA, 晶体管基极电流则为2mA，因集成快KD5605的15脚电压不能高于6V,所以采用C8050晶体管(NPN),算得电阻阻值为(6V-1V)/2mA=2.5K 图（5）闪光控制电路5）、猫叫声音电路本电路采用KD5605集成音乐芯片，该集成电路模拟猫叫声形象逼真，其1、3、6脚接电源，2脚为输入信号，7脚为接地端，其15脚输出猫叫声电信号，一路经C6加至IC3的3脚，经放大后，驱动BL发出响亮的猫叫声；另一路加至晶体管V的基极，使晶体管V随着猫叫声的变化而间歇地导通与截止，驱动继电器K2间歇地吸合或释放,小灯泡随着猫叫声而同步闪烁发光,增强驱鼠能力。图(6）猫叫声音电路四、整机电路及工作原理1、整机电路电路图2、整机电路的工作原理当电路接通开关后，IC1的3脚输出高电平,K1吸合,其常开触头接通,猫叫声电路、音频功率放大电路和闪光控制电路通电工作。IC2的15脚输出的猫叫声电信号,一路经C6加至IC3的3脚,经IC3功率放大后驱动BL发出响亮的猫叫声；另一路加至晶体管V的基极,使晶体管V随猫叫声的变化而间歇地倒通与截止,驱动继电器K2间歇地吸合或释放,小灯泡EL随着猫叫而同步闪烁发光,增强驱鼠能力，与此同时，+6V电压(Vcc)还经R1、RP1、和VD2对C1充电,使IC2的2脚、6脚电压不断上升，当IC1的6脚电压上升至2Vcc/3时, IC1高内电路翻转,3脚由高电平变为低电平,K1释放,其常开触头断开,猫叫声发生器、音频放大电路、闪光电路停止工作。随后，C1经VD1、RP2和IC1的7脚内电路放电，使IC1的2脚和6脚电压下降。当IC1的2脚电压下降至Vcc/3时,3脚又输出高电平,K1吸合,猫叫发生器等又通电工作. 调节RP1的阻值，使猫叫声发生器等电路的通电工作时间为1030s。调节RP2的阻值，使猫叫声发生器等电路的断电时间为13min。调节RP3的阻值，可改变猫叫声的音调高低。通常将猫叫声调成大猫叫声，以增加老鼠的恐惧感。五元件清单件名称元型号数量(个)电阻10K120012k1 电容330u10.01u2220u1680p110u21u1集成芯片 KD56051LM3861NE5551二极管IN41482三极管8050(NPN型)1电位器1M1150k1510k1开关无锁开关2继电器40982六组装调试1、组装与调试的方法1）先检查所有元器件质量好坏，自行利用万能电路板设计安装线路，并按电路原理图焊接，焊接要符合工艺要求。 2）装配完毕后，检查装配质量(如有没有装错、焊点有没有虚焊、漏焊)。3）检查完毕后分段对各部分电路进行通电检测，先检测电源电路有无5V直流电压输出。待电源电路正常后再检测其它电路。4）各部分电路均正常后可将所有电路连接进行总的测试。2、故障检修分析 1猫叫声变得很难听，后来开机干脆无猫叫声。 分析此现象故障部位应在猫叫集成块电路或音频功放电路，但开壳检查却是FU熔断。查供电电路发现是VD1短路，将其更换并换保险管后供电恢复为正常的6V，但猫叫声仍然难听。试代换扬声器、C9、IC3、C6、VT1等均无效；用其他音乐芯片试也不行，遂想到可能还是电源不良。用数字万用表测整流桥4只二极管正向读数均为065左右，反向读数为无穷大，正常(否则，若有一只短路会导致烧保险；若有一只断路会形成半波整流，使整流电压和纹波受影响)。接着查C1发现其一只引脚虚焊松动，将其补焊后故障排除。 分析是C1脱焊不仅使纹波大增，放音音质不良，而且因此造成VD1常在开机时受电冲击，VD1质量欠佳时可能会击穿短路损坏，而导致本故障。 2接通电源时能发出一声正常的猫叫声，但之后却不能续叫。 此现象表明电源、音乐块及功放电路基本正常，故障部位可能在时基电路。本电路时基电路接成无稳态多谐振荡器，正常时其输出端脚电位随C2的充、放电变化。但此时通电发出一声猫叫声后测IC1、脚一直为高电平；放电端脚也一直为高电平，无放电迹象，疑为IC1不良，但更换后故障依旧。查其外围元件，发现BP2接VD2一端与另两端不通，造成C2放电回路断路，时基电路不再翻转，不能继续触发IC2发出猫叫声。更换RP2后故障排除3、电路板焊接工艺要求在制作中，一定要注意许多细节，元件排布和焊接工艺是十分重要的。元件排布是为了焊接的方便和布局的美观，它的排布或许会花好多时间，但如果以一个单元电路模块、一个单元电路模块来排布，这样就可节约许多时间。在排布的过程中按钮开关一定要安排在适合操作的方位上，并且要显眼。 焊接的好坏，直接关系到电子产品或制作的质量，这必须严格要求。为了确保成品受到振动或冲击时不至脱落松动，要求焊点一定要有良好的机械强度，为了确保良好的导电性能，要求焊点无虚焊、焊接要可靠，为了确保焊点的形状表面圆而光滑、清洁、无毛刺，要求用好的焊锡松香和烙铁。在焊接过程中一定要控制时间，要避免因加热时间过长而烧坏元件。焊接的连线不要太多焊锡，避免两条平行而造成短路。七设计小结通过两个月的折腾，总算把课程设计给完成了，这是一个坚苦而又漫长的过程。读了那么多年的书，课程设计可是第一次。看着劳动成果，很欣慰！虽然这不完全是我一个人想出来的，是通过查资料和老师的帮助下才完成的。刚开始，可以说是没有头绪，于是就去图书馆找资料，找到了一些关于设计方面的，可是这点小进展远远不够，这只是一个小小的开始。下一步是上网查，找到了些与我们题目相似的，那时我们每个人都很高兴，可是那还不是我们要的，于是又上网查到了些有关的思路等等，虽然对着电脑做画图，有点累有点热，可是当看到劳动成果时，真是别有一番滋味在心头啊！世上无难事，只怕有心人，的确如此。做完这个设计最大的收获就是感受到了书本与网络的重要，这对于我们学习是很重要的资源。 做完这个毕业设计，我的自信一下子提高了，我也可以设计电路了；尽管对于有些人做这种电路会很简单，但对我这个初学者来说，已经很不容易了。这次体验为以后的学习电工的增强了信心。八参考文献 555时基电路识图 孙余凯 吴鸣山 电子工业出版社555时基电路原理设计与应用 叶桂娟 电子工业出版社经典集成电路480例 姜文华 电子工业出版社 百度网www.baidu.com