声光呼叫器论文.doc
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1、声光呼叫器论文编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目声光呼叫器的制作学生姓名*学 号*系 部电子工程学院专 业电子信息工程技术班 级*指导教师*顾问教师二一二年六月II淮安信息职业技术学院毕业设计论文摘 要随着科技的发展,人们生活水平的提高。人们追求更好的生活与就医条件,本文通过对单稳态电路、功放电路、报警电路的分析,制作了简易的声光呼叫器。本文中对声光呼叫器的设计原理、功能电路的作用、元器件的选择、电路板的焊接与制作、电路的调试等环节进行了阐述。以及对声光呼叫器的使用作了介绍,对相关重要的元器件进行了详细的说明,对相关元器件的识别与检测方法作了详细介绍。以及声光呼叫器在现代生活带来的便利,
2、对病人的及时救助做了介绍。关键词:单稳态电路、功放电路、报警电路、HFC9561、声光呼叫器目 录目 录摘 要I前言1第一章 设计原理简介31.1工作原理31.2电路介绍及电路图31.3元器件清单3第二章 主要功能电路分析62.1单稳态电路62.1.1 单稳态电路的基本概念62.1.2 单稳态电路62.1.3 单稳态电路的特点62.1.4 单稳态电路的典型应用72.2功放电路82.2.1功放电路的简介82.2.2 功放电路的工作原理82.2.3 功放电路的重要参数92.3报警电路10第三章 元器件的选择123.1元件选择123.2电容123.2.1 电容的基础知识及性能指标123.2.2 电容
3、的选用常识133.3电容器检测的一般方法133.4二极管143.4.1 二极管基础知识143.4.2二极管的选用常识163.4.3二极管检测方法163.5三极管173.5.1 三极管的定义及简介173.5.2 三极管的选择173.5.3 三极管的测试183.6 HFC9561B的选用193.7 555电路193.7.1 555电路的引脚193.7.2 555电路的工作原理193.7.3 555电路的应用实例20第四章 电路的制作及电路调试244.1制作与调试244.2 焊接的操作要领244.3声光呼叫器使用方法28第五章 总结与展望30致谢32参考文献34IV前 言前言随着中国经济和社会的不断
4、发展,人们的生活水平在不断的提高,娱乐,旅游等服务也随之迅速发展起来,由于服务行业之间的竞争日益激烈,服务的及时性往往成为了决定一个服务场所档次高低的重要因素,企业的发展靠着创新的理念,服务理念及服务设施的更新,也意味着企业的创新发展。所以,我们倡导把主动服务化为按需服务的理念,以创造更好的生活环境,因此,一个新兴的服务中继产品呼叫器产品就孕育而生并渐渐发展起来。近年来,呼叫器得到了很大的发展,尤其是调频FM技术的应用,使得呼叫器在医院、大厦、服务等大型场所的应用成为可能。呼叫器不能单独使用,必须与接收器、控制中心、主机、特定接收器等共同使用,呼叫器的每一个按键都可设定特定的代码,一般为数字,
5、代表特定的位置和呼叫信息,当这些代码信息最终传递给接收器后,可通过LED、LCD、声音等方式表达出来。呼叫器主要用于以下场所,如:茶楼、足疗室、洗浴、餐饮美容院、宾馆、高档会所等。第三代调频语音无线呼叫器系统是一个集无线数据接收、语音录制、编解码技术和语音发射及播放技术无线通讯系统,系统由调频无线呼叫器、无线呼叫对讲控制中心和无线对讲机等设备组成。可现无线语音群呼、组呼和一对一呼叫,可实现普通话、方言、英文等多语种呼叫。呼叫的对应关系和内容可根据需要定制,系统的呼叫器容量为2055个,无线信号发射距离为半径8000米(空旷距离),兼容所有品牌所有频段的对讲机。该系统广泛用于:餐厅、咖啡厅、洗浴
6、中心、宾馆酒店、茶楼、养老院、工厂、银行、超市、办公、学校、会所、社区物业和公检法等行业。随着生活水平的提高,人们对自己的保健状况提出了更高的要求,保健医疗器械的日益小型化和普及化正应了社会的发展需求。声光呼叫器是一款简易报警装置,病患者在无人处疾病突然发作倒地时,需要及时呼救。如果病人身上带有本文介绍的声光呼叫器,一旦急病突发,摔倒在地,本呼叫器就会发出报警声,通知周围的人给予最及时的抢救。34第一章 设计原理简介第一章 设计原理简介1.1工作原理该声光呼叫器的电路原理图包括姿势测定开关、单稳态触发电路、呼叫声发生器和功放电路。平时,水银开关Hg直立着,其中触针a,b未接通,IC1的脚电位高
7、于2/3电源电压,这时IC1处于复位状态,而它的脚输出低电平,因此音响发生器电路IC2没有电源不工作,整机处于等待状态。一旦病人突发急病,栽倒在地,造成水银开关Hg横卧,使触针a,b通过导电的水银而接触,这时,IC1的脚电平立即变为零,于是IC1触发置位,而IC1的脚由低电平变为高电平,音响集成电路IC2获得电源而工作,发光二极管LED1和LED2闪光(闪烁的周期为0.35 s)。由IC2 O/P端输出的音频信号经VT1和VT2放大后,推动扬声器Y发出宏亮的声音呼唤人们抢救。如图1-1所示。1.2电路介绍及电路图电路由NE555定时器组成单谐振荡器,作为电路是脉冲源,控制第二级多谐振器电路。呼
8、叫器一般有两个频率的声音信号,一个高频,一个低频。第一级NE555组成低频声音信号,第二级FHC9561组成高频声音信号。如图1-1所示。图1-1声光呼叫器的电路原理图1.3元器件清单表1.1 元器件清单R110KC10.01uLED1电源6vR22MC210uLED2扬声器Y8R327KC30.01uHgR4240KNE555 VT19013R51KHFC9561 VT23AX81第二章 主要功能电路分析第二章 主要功能电路分析2.1单稳态电路2.1.1 单稳态电路的基本概念单稳态电路只有一个稳定状态,触发翻转后经过一段时间会回到原来的稳定状态,一般作固定脉冲宽度整形。数字电路的信号只有两种
9、状态:逻辑低或逻辑高,即通常所说的0状态或1状态、0电平或1电平。 单稳电路指的是该电路的输出信号只能在一种状态(逻辑高或低)下是稳定的,而当电路的输出处在另一种状态下时不能稳定的保持住,会自动的回到稳定的状态。 当然,双稳电路就是说电路的输出信号在两种状态下(0或1)都可以稳定的存在。 单稳(电路)触发器同“RS触发器”、“JK触发器”、“D触发器”等(后几种为双稳态的触发器)构成数字电路中基本的触发器类型,单稳电路也是数字电路中的基本电路。注:在看数字电路的资料时,有时看到“三态”的字样,三态指的是除了前面说的逻辑状态0、逻辑状态1以外,还有称为“高阻态”的第三种的状态。“高阻态”指(信号
10、)线呈高阻抗状态,就象信号线“断开”一样。“高阻态”应理解为“电路”的一种状态而不是“信号”的一种状态(数字信号只有0或1)。2.1.2 单稳态电路如图2-1所示。图2-1 单稳态电路2.1.3 单稳态电路的特点 (1)只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广,可由几微秒至几小时之久。 (2)它的操作电源范围极大,可与TTL,CMOS等逻辑电路配合,也就是它的输出电平及输入触发电平,均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。 (3)其输出端的供给电流大,可直接推动多种自动控制的负载。 (4)它的计时精确度高、温度稳定度佳2.1.4 单稳态电路的典型应用单稳电路的应用是
11、十分广泛的,一般用来产生一定时间宽度的(正或负)脉冲信号。 单稳态:有些大型商场有一种带有弹簧的门,平时它是关着的,当你走过来,用手推它时,他就被你推开了,你走过去后,他又自动弹回去,关上了。这个门,就只有一个稳定状态,就是关门,但你施加外力时,它可以改变状态,但是当外力撤销时,改变的状态不能够保持住,所以这个状态是不稳定的,他又自动回到了那个稳定的状态。对于这种只有一个稳定状态的,我们称它为单稳态。 单稳态电路:电路只能保持在一个稳定状态上,当施加触发脉冲时,电路翻转,变为另一个状态,但这个状态无法稳定。不管触发脉冲撤销与否,电路都要自动回到原来的稳定状态。下一个触发脉冲的到来,再次重复一下
12、这个翻转又返回的动作。 单稳态电路典型应用实例就是楼道里的电灯,夜晚来临,楼道里漆黑一片,当你拍一下手,声音的触发信号,就会使灯泡点亮,但是这种状态保持不住,两分钟后,电灯自动恢复到熄灭状态(稳态)。这个灯就只有一个稳定状态,就是熄灭。所以是个单稳态电路。 所谓单稳态电路就是具有两种状态的电路,其中一种是稳定的状态(稳态),另一种是暂时稳定的状态(暂稳态).就像弹簧门一样。 弹簧门的关门是它的稳定状态,开门是它的暂时稳定状态,外力一撤,门就会自动恢复稳定状态.如果用单稳态电路控制门,那就不需要弹簧了,开门后,过几秒钟(时间由你定)门会自动关上,如果在单稳态电路的输入端加上红外传感器,那门就是全
13、自动的了。单稳态电路可用作:脉冲发生器、方波发生器、单稳态多谐振荡器、双稳态多谐振荡器、自由振荡器、内振荡器、定时电路、延时电路、脉冲调制电路、仪器仪表的各种控制电路及民用电子产品、电子琴、电子玩具等。单稳态电路的作用范围很广,但一般多应用于单稳态多谐振荡器 及无稳态多谐振荡器2.2功放电路2.2.1功放电路的简介简称“功放”,作用是放大调音台或周边设备(信号处理设备)送来的低电平音频频信号,使它的输出功率足以驱动配接的扬声器负载。现有的音频功率放大器都是以线性放大为基础的模拟类功放,即把连续变化的音频信号(称为模拟信号)直接进行线性放大。所用的放大器件为电子管和双极晶体管(即NPN和PNP型
14、半导体晶体管,简称晶体管)两类。按功放静态工作点的设置又可分为A类放大、A/B类放大和C类放三种。2.2.2 功放电路的工作原理功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载,带载能力要强。功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。在很多电子设备中,要求放大电路的输出级能够带动某种负载,例如驱动仪表,使指针偏转;驱动扬声器,使之发声;或驱动自动控制系统中的执行机构等。总之,要求放大电路有足够大的输出功率。这样的放大电路统称为功率放大电路。第一个三极管是共发射极放大,第二个是共集极放大,两个和在一起就组成了功率放大的作用,组成了功放电路。达到将声音放大的作用。如图2-2所示
15、。图2-2 功放电路图第一个三极管是共发射极放大,第二个是共集极放大,两个和在一起就组成了功率放大的作用,组成了功放电路。达到将声音放大的作用。功放的工作原理其实很简单,就是将音源播放的各种声音进行放大,以推动音响发出声音。从技术角度看,功放好比一台电流的解制器。它将交流电转变成直流电,然后受音源播放的声音信号控制,将不同大小的电流,按照不同的频率传输给音响,这样音响就发同相应大小、相应频率的声音了。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能,不同的功能放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。2.2.3 功放电路的重要参数(1)输入灵敏度,是指功放所需最小输入信
16、号电平,它是要求将音源信号放大到足够推动后级功放所需要的必要条件。 (2)谐波失真度,这是功放一项极重要的指标,谐波失真是非线性失真的一种,它是放大器在工作时的非线性特征所引起的,失真结果是产生了新的谐波分量,使声音失去原有的音色,严重时声音发破、刺耳。谐波失真还有奇次和偶次之分,奇次谐波会使人烦躁、反感,容易被人感知。有些功放听起来让人感到烦躁,感觉疲劳,就是失真较大所引起的。对功放影响最大的就是失真度,一般高保真要求谐波失真在0.05%以下,越低越好。除了谐波失真外,还有互调失真,交叉失真,削波失真,瞬态失真,相位失真等,它们是影响功放质量的罪魁祸首。考核功效的优劣,首先要看它的失真度,像
17、意大利Sinfoni(诗芬尼)功放的总的谐波失真就在0.01%以下。(3)信噪比,数值越大越好,一般用(S/N)表示,用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值的分贝数表示,S/N=10lgPs/Pn=20lgVs/Vn(db),式中Vs、Vn分别为信号电压与噪声电压。 信噪比与输入信号电平的增加,信噪比也逐渐加大,但当输入信号电平达到某一数值后,信噪比基本保持不变。按目前高保真要求,信噪比应达90dB以上为好,进口高档的功放机往往可达110-120dB,其性能可想而知了。有的信噪比后面有A计权字样,A计权是指将噪声信号通过加权网络后测得的结果,由于人们对于高、低频段的噪声相对来说不太灵敏,所以出现了
18、这样的计权方式。计权噪声更加直观地代表人们实际感受到的噪声信号状况。总之,信噪比越大,表明混在信号里的噪声越小,放音质量越好,便重放音乐清晰,干净而有层次。 (4)频率响应,早期俗称功率带宽,指谐波失真不超过规定值时,功放的1/2额定功率频带宽度,即有高低端下跌-3dB的两个频率点之间所包括的频带,称之为功率带宽。 (5)阻尼系数,主要是对低频而言,是直接影响低音音质的极重要的技术参数。众所周知,喇叭的口径越大,低音相对就越好,但音盆越大其运动惯性也随之加大,此惯性使它很难与音频信号同步运动,往往表现出的声音混浊不清,尤其在100-400Hz低频,容易造成声染色,使人听起来模糊不清,很不自然。
19、有些改装车的低音喇叭,低频信号强时颤振不止,低音拖尾严重,这就是音盆惯性所引起的。 在功放设计时,工程师对功放采取一些技术措施,如选择多管并联,低内阻(毫欧级)大功率管,提高工作电压,选择优质线材等,极力提高阻尼系数,使它能够针对喇叭惯性运动,产生“电阻尼”作用,使音盆的运动与音频信号同步运动,尽可能使音盆在驱动信号结束后很快恢复到零位(即中心位置),这种阻止效果就是阻尼系数,D=Rs/Ri,Rs=喇叭阻抗,Ri=功放输出内阻,D越大,音盆与信号同步效果就越好,低音就越纯越干净,重放效果就越好。2.3报警电路IC2选用集成电路HFC9561(如图2-3所示),此集成块具有KD9561的四种模拟
20、声功能,还具有驱动两只发光二极管的端子,因此在发出音频信号的同时,还能驱动两只发光二极管(LED1和LED2)以0.35 s的周期闪光。 Osc1 Osc2 HFC9561 End o/p Vdd 图2-3 集成电路HFC9561第三章 元器件的选择第三章 元器件的选择3.1元件选择IC1选用时基集成电路NE555,LM555,A555或5G1555等。IC2选用集成电路HFC9561,此集成块具有KD9561的四种模拟声功能,还具有驱动两只发光二极管的端子,因此在发出音频信号的同时,还能驱动两只发光二极管(LED1和LED2)以0.35 s的周期闪光。VT1要求= 100,可采用9013,9
21、014,3DG12等。VT2要求=50,且穿透电流尽可能小。Y采用45mm的电动扬声器。水银开关宜用市售成品,若无,也可自制,也可用稀释的盐水代用。3.2电容3.2.1 电容的基础知识及性能指标 电容器是一种储能元件,在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延 时。电容器通常叫做电容。 按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。如图3-1所示。图3-1 电容常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃 釉电容等。 标称容量和允许误差:电容器储存电荷的能力,常用的单位是F、uF、pF。电容器上标有的电容数是电容 器的标称容量。电容器的标称容量和它的实
22、际容量会有误差。常用固定电容允许误差 的等级见表 2。常用固定电容的标称容量系列见表3。一般,电容器上都直接写出其容 量,也有用数字来标志容量的,通常在容量小于10000pF的时候,用pF做单位,大于10000pF 的时候,用uF做单位。为了简便起见,大于100pF而小于1uF的电容常常不 注单位。没有小数点的,它的单位是pF,有小数点的,它的单位是uF。如有的电容上 标有“332”(3300pF)三位有效数字,左起两位给出电容量的第一、二位数字,而第 三位数字则表示在后加0的个数,单位是pF。额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压,就 是电容的耐压,
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