电子技术课程设计

电子元器件认识与系统设计报告。

专业：自动控制

班级：控1002班

姓名。学号：

指导教师。兰州交通大学自动化与电气工程学院。

2012 年 7月 6日。

蓄电池充电提醒器。

当今，蓄电池已经得到广泛使用，较之一次性充电电池，蓄电池具有多次循环利用，高效节能的优点。但即便是电量充足的蓄电池，在使用一段时间后随着电量的减少会导致电池输出电压的降低，轻者将会影响电器的正常工作，重者甚至带来一系列的安全事故。

本设计就是利用电量降低时输出电压也随之降低的原理，在电池电量降到正常工作的底限时，以此时对应的输出电压值为临界电压值，当蓄电池电压低于这个值时电路将通过蜂鸣器进行报警，提醒用户进行充电或更换电池，当蓄电池输出电压高于这个临界值时，电路则不进行报警。

本设计可以广泛的用于电压15v以下5v以上的各种干电池和蓄电池的低电压报警，通过对本设计的改进也可以将电压的适用范围进行调节，本设计不在对此进行讨论。

选题意义。1) 由反相器、多谐振荡器组成的电路要复杂一些，能更好的锻炼我们的判断能力，耐心能力，组装能力和大家的团队精神。

2) 由反相器、多谐振荡器组成的电路中既有模电的知识又有数电的知识，对我们刚学过的电子技术是一个很好的理论联系实际的机会。

3)进一步的理解和掌握焊接技术，对焊接技术的熟练程度和对五步法的理解是一个很好的锻炼。

(4)在元器件的选取中既有原始元件又有集成元件，通过对元器件的市场的调研可以很好的了解市场的动脉，把握好市场的趋势，对我们今后的发展。

表1 小组成员及其分工表。

电路图有以下几个模块：

图1.电路模块图。

图2.初步设计设计方案。

此方案原理简单，但是通过电脑**时所需要的频率就已高达2000khz,如果转化为声音信号，不仅不能起到提醒的效果，还对人体产生伤害。因此，我们采用了第二套电路图。

图3.改进设计方案。

电阻r2和二极管d1构成取样电路，电阻r3和稳压管d1构成了稳压电路，而反相器则由芯片cd4011bc来实现，多谐振荡电路则由555芯片和电容电阻来实现，响应电路是通过蜂鸣器实现的。

表2 555芯片功能表。

由于对555芯片的连接不同，可以实现，单稳电路、双稳电路和多谐振荡电路。而我们设计方案所采用的是多谐振荡电路。

如图4，由555 定时器和外接元件r1、r2、c 构成多谐振荡器，脚2 与脚6 直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通过r1、r2 向c 充电，以及c 通过r2 向放电端ct 放电，使电路产生振荡。电容c 在1/3vcc和2/3vcc 之间充电和放电。

注：电路要求r1 与r2 均应大于或等于1kω，但r1+r2 应小于或等于3.3kω。

外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555 集成定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。

图4 多谐振荡电路示例图。

所以在实际电路中r1和r2均为1kω，c为1μf。**电路的频率与电阻电容的关系如下：

t=0.7(r1+r2)c;

可以通过改变电阻r1、r2和电容c的参数来改变**电路的**频率。在具体电路中，需要电阻尽量大一点，使得蜂鸣器的声音出现间断，不那么刺耳。

相当于一个反相器，是利用非门工作原理进行信号反相，当两输入端输入均为低电平时，与非门将输出高电平，当两输入端输入均为高电平时，与非门将输出低电平。通过电位器分压使临界输出电压恰对应高电平向低电平的临界电平，这样一来，当蓄电池输出电压高于临界输出电压时，与非门输出低电平；当蓄电池输出电压低于临界输出电压时，与非门输出高电平，实现了信号的反相。

表3 cd4011bc功能表。

(1)当x=0、y=0时，将使两个nand门之输出均为1，违反触发器之功用，故禁止使用。如真值表第一列。

(2)当x=0、y=1时，由于x=1导致nand-a的输出为“1”，使得nand-b的两个输入均为“1”，因此nand-b的输出为“0”，如真值表第二列。

(3)当x=1、y=0时，由于y=0导致nand-b的输出为“1”，使得nand-1的两个输入均为“1”，因此nand-a的输出为“0”，如真值表第三列。

(4)当x=1、y=1时，因为一个“1”不影响nand门的输出，所以两个nand门的输出均不改变状态，如真值表第四列。

555芯片：

图5 555芯片引脚图。

芯片各引脚作用：

1端接地；2管脚是触发端，是下比较器的输入；3管脚是输出端，有“0”“1”两种状态，由输入端的两种状态决定；4管脚是复位端，低电平有效；5管脚是控制电压端，接0.01f电容接地；6管脚是阈值端，是上比较器的输入；7管脚是放电端，它有悬空和接地两种状态，有输入端决定；8管脚接电源。

图6 cd4011bc引脚图。

芯片各引脚作用：

1数据输入端，2 数据输入端，3数据输出端，4 数据输出端，5 数据输入端，6数据输入端，8 数据输入端，9 数据输入端，14接电源正，7接地，10数据输出端，11 数据输出端，12 数据输入端，13数据输入端。

可调电阻与二极管d1 并联在蓄电池两端构成取样电路，采集蓄电池电压信号。当电池电压较高时，采集蓄电池电压信号为高电平，经反相器后输出为低电平，多谐振荡器没有电源输入，不能产生振荡信号，蜂鸣器不发出警报音。

当电池电压较低时，采集蓄电池电压信号为低电平，经反相器后输出为高电平，相当于多谐振荡器的电源输入，振荡电路产生并输出矩形波信号，蜂鸣器根据传入的信号发出相应频率的警报音。

表4 芯片和元件信息列表。

一般的电阻、电容、二极管、稳压二极管、蜂鸣器、变阻器以及555定时器都是应用很多的元器件，不需要找到可代替原件，可以轻松的买到。反相器也就是与非门cd4011，可以用比较熟悉的74ls00代替，但是两者都可以轻松的在市场买到，故也不需要代替。

6.1电路的调试：

焊接的印刷电路板检查后需要进行调试。

步骤㈠：先将rp 的中心抽头r3相连接的位置（输出取样电压最大位置）。

步骤㈡：然后暂用12v干电池代替12v蓄电池，与印刷电路板相接并将干电池的输出电压调到11.5v，既电池电压的95.8%，此时蜂鸣器不发声。

步骤㈢:然后用小起子将rp的中心抽头逐渐地往反方向调，即逐渐地减小输出取样，电压当调到某一位置时，蜂鸣器就发声（在调的过程中注意不能调的太快），此时应立即停止。

步骤㈣：接着进行试验，看调节是否恰当，如果当干电池输出电压调到大于11.4v接近11.

5v时蜂鸣器不响，当调到11.4v时，即电压的95%时蜂鸣器就发声，说明调节正确，否则重新调节直到调真确为止。

6.2 设计体会。

这次小学期的电子系统制作使我们获益匪浅，不仅使我们巩固了所学的知识，加深对所学知识的理解，而且使我们对所学知识有了一定的感性认识，另外，这次实习还增进了同学之间的感情，使我们更加了解，锻炼了我们的沟通能力。

首先，在设计电路的过程中，我们对以前不懂或是不太了解的知识点进行了重新认识，对所学知识有了进一步理解。

其次，在对原理的理解上，我们相互讨论，消除疑惑，锻炼了大家的沟通能力。

再次，在元件的布置和焊接过程中，我们充分利用电路板的空间，合理布局，使我们的作品更加美观，在这个过程中，组员们都积极参与，最终确定了元件的布局。

另外，我们的作品经过了“实验，检查，排错”的过程，在这其中，大家既有失望又有希望。失望的是，在经过了大量的努力后我们的作品竟然没有达到预期的目的，希望的是，在经过“检查，排错”后，我们的作品终于达到了我们的要求。

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