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-姓名-学号。例如：08机电1班-李明-200800021。

郑州科技学院

《模拟电子技术》课程设计

题 目 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 电气工程学院 指导教师 完成时间

目 录

（空1行）

1

1 2

1

2.1 1 2.2 设计要求

3 设计方案与论证 3.1 3.2 4 设计原理与功能说明 (3)

4.1 元器件选用原理 ............................................................................ 3 4.2 总体电路图 ..................................................................................... 8 5 单元电路设计 . (9)

5.1 多谐振荡电路 ................................................................................ 9 5.2 音乐芯片和扬声器 ..................................................................... 10 5.3 电源及开关的组成 ..................................................................... 11 6 硬件的制作与调试 (12)

6.1 电烙铁的使用 (12)

6.2 电子产品的调试与仿真 (13)

7 总结 (14)

7.1 实训报告.............................................................. 错误!未定义书签。

7.2 安装与使用......................................................... 错误!未定义书签。参考文献 . (16)

附录一：总体电路原理图 (17)

附录二：元器件清单 (18)

1

通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。

1、学习磁控闪光防盗报警器的设计方法；

2、研究磁控闪光防盗报警器的设计方案；

3、掌握音乐芯片的原理和振荡电路的原理；

4、掌握三极管管脚极性的判断方法；

5、熟悉电烙铁的使用方法。

2 2.1

2.2 应用磁控原理和多谐振荡器的结构知识确定原件的安装方式，电阻采用卧式安装，其他元件采用立式安装。

该装置可用于仓库、办公室和其它场所作防盗器之用。当有“不速之客”撬开门时，该装置能及时闪光报警来提醒家人，可防止家庭财产丢失。把制作好的装置固定在门框上，调整好他们的间隙，当门关上状态不报警，门打开后立即闪光报警。

3 设计方案与论证

3.1 方案选择与论证

防盗报警器的关键部分是报警控制电路，由控制电路控制声、光报警信号的产生。下面列出两种方案：

方案一：采用运算放大器进行控制。运算放大器可将由传感器获得的微弱信号进行放大，从而使电路发出声、光等报警信号。正常情况下，运算放大器不工作，直到有信号时才工作，将信号放大后送入NE555时基电路和阻容组件组成音调振荡器，输出音频信号使扬声器发声报警。传感器可采用压力传感器。实现方法，可将压力传感器装在门或窗户等处。

此方案需要使用运算放大器，使电路变得复杂。而且，目前市场上很难买到运算放大器。此外，运算放大器的价格比普通组件都要贵，这也增加了设计成本。

方案二：采用三极管与可控硅进行控制，无偷盗情况时，使三极管处在截止状态，则被控器的声、光信号产生电路不工作；一旦有偷盗情况，立即使三极管导通，被控器的声、光信号产生电路产生声、光报警信号，呼叫值班人员采取相应措施。电网正常供电时，通过电源变压器降压后经整流、滤波及稳压得报警器所需直流电压，为防止电网停电，在控制器的输入端设置有备用直流电源，保证报警器在停电时能持续正常工作。

与方案一相比，方案二有着明显的优点。主要在于其电路简单，更实用，设计成本也比较低。市场上也有好多类似的报警器产品。此次课程设计，我采用的正是第二种方案。

3.2 报警器的原理方框图

图3-1

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该电路包含四个组成部分（如图3-1所示），分别是电磁控制设置，多谐振荡器，四声报警器和显示部分。

用微电子技术制成的集成电路IC 储存了四种声音，通过改变两个控制端的高，低电平可获得不同的声音。此电路由二个部分组成，即多谐振荡器和四声报警器。VT1,VT2主要构成多谐振荡器，通电后VD1,VD2交替闪光。四声报警器同样通电后，输出的报警信号经VT3放大，推动扬声器工作，从而产生响亮的报警器。

当小磁铁靠近“干簧管”时报警器不发声，光；而磁铁块一旦远离报警器即以声，光方式报警；这就构成带闪光的防盗报警

4 设计原理与功能说明

4.1 元器件选用原理

1. 音乐芯片

CK-9561是专为玩具设计生产的小功率大规模集成电路，采用黑胶简易封装。它可以向外输出固定存储的乐曲或模拟声信号。乐曲信号可以在

报警器中作为呼叫声，而模拟声信号则可作为报警信号使用。电路包括：振荡器、抑制器、拾振器、地址计数器、只读存储器和音调发生器等电路。

触发端2 接地 输出 触发端1 电源正极

图4-1 CK-9561集成电路

按照它内部固化的程序，可产生四种音响效果，即机枪声、警笛声、救护车声和消防车声。这四种声响效果就是通过它的两个触发端：SEL1、SEL2的四种组合发出的。各声音的产生如表4-1所示：

表4-1 SEL1、SEL2的四种组合声响效果

模拟声种类

选声端SEL1

选声端SEL2

机枪声 空 VDD 警车声

空 空 救护车声 VSS 空 消防车声

VDD

空

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具体实现方法：将开关S1接选声端SEL1，开关S2接选声端SEL2。S1可拨三个档，拨到中间档相当于悬空，其余左右两档分别接VSS(高电平)和VDD （低电平）。开关S2一端接选声端SEL2，一端接VDD （高电平）。当S2闭合时，S1调中间档，即发出机关枪声；当S2断开时，相当于S2表题在表上，小4号宋体，与图的编号方法相同 表内文字5号，分别用宋体和Times New Roman

悬空，S1分别调至三个档，即可发出警车声、救护车声、消防车声。

CK-9561集成电路在使用时还需在外部连接一只电阻，用来决定内部时钟振荡频率。所选用的电阻阻值越低，振荡频率越高，所发出的声响音调也越高。在一般情况下，选用270千欧的电阻可兼顾四种声响。本报警器选用一只最大阻值为20千欧的滑动变阻器和一只250千欧的电阻串联，兼顾四种声响。

2. 元器件选择

IC选用KD9561型四声报警集成电路芯片，它采用黑胶封装形式制作在一块尺寸为35×llmm的小印刷电路板上，并留有外接功率放大三极管和振荡电阻的焊接插孔，控制端l、2分别接不同的电位的时候，可以产生不同的四种声音，其具体接线法见表4-2所示。

表4-2 四种不同声音

3. 扬声器的选择及参数

扬声器是本电路中重要的元器件之一。它是一种能将电信号转换为声音或将声音转换为电信号的换能器件，这种器件能完成电能和声能的相互转换。

（1）扬声器的种类

扬声器种类繁多，但最常用的是动圈式扬声器（又称电动式）。而动圈

式扬声器又分为内磁式和外磁式，因为外磁式便宜，所有本款报警器选用外磁式的扬声器。其组成有：纸盆、折环、音圈、盆架、防尘罩、音调、磁铁、导磁夹板、场心柱等。

（2）扬声器功率、阻抗的选择

扬声器在电路图中的符号很形象（见图2－3）。扬声器上一般都标有标称功率和标称阻抗值。本报警器选用了功率为0．4W，阻抗值为8Ω的扬声器。一般认为扬声器的口径大，标称功率也大。见图2－4，本报警器选用的扬声器尺寸为φ：32mm，H:4.5mm,d：21mm。

在使用时，输入功率最好不要超过标称功率太多，以防损坏。万用表R1电阻档测试扬声器，若有咯咯声发出说明基本上能用。测出的电阻值是直流电阻值，比标称阻抗值要小，是正常现象。

（3）扬声器的工作原理

当有音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。

4. 三极管的选用

晶体管是由两个相距很近、有一定联系的背靠背的PN结，外加电极、管壳封装而成。由于两个PN结在一定条件下，它们之间的载流子运动是相互影响的，因而它具有电流放大作用。

本报警器选用两个NPN型硅管VT1、VT2,制作时需判断三极管管脚的极性。NPN型管判断管脚极性的方法是：

（1）先判断基极的极性：假设晶体管的某一管脚为基极，将万用表转换开关置于电阻档“R×1KΩ”或“R×100Ω”，用万用表黑笔接触该极，用红笔分别触及剩下的两个管脚。若两次测量的电阻值都很小，则说明表内电源对晶体三极管的两个PN结是正偏，假设的管脚为基极，且该管为NPN型

管。要想进一步确定两个PN结的质量，可用红笔接触该管脚，用黑笔分别触及另外两管脚，两次测得的电阻均很大（几十千欧至几百千欧），则可确认前面的判断是正确的。

（2）集电极与发射极的判别：将万用表的红、黑表笔分别接触基极以外的两管脚，并准备一支100KΩ的固定电阻。若被检测的是NPN型管，假设基极之外的任一管脚为集电极，用万用表的黑表笔接触该极，用红表笔触及剩余管脚，同时用100KΩ电阻跨接于黑表笔与基极之间，如图2－5所示。观察表针的读数，可获得一电阻值R1。然后交换表笔，100KΩ电阻仍然跨接于黑表笔与基极之间，同样得到又一电阻值R2。比较两次测得的阻值，若R1＜R2，则假设的管脚为集电极。若R1>R2,则假设的管脚不是集电极而是发射集。由此可推出第三个管脚的极性。总之，用上述方法辨别（100KΩ电阻一直跨接于黑表笔与基极之间）管脚，测得的阻值较小的一次，黑表笔对应的是集电极c，红表笔对应的则是发射极e。

在测试中，如果检测者身边没有100KΩ的电阻，也可以用潮湿的手指捏住集电极与基极之间，利用人体电阻代替100KΩ电阻的作用，也可作出相应的判断。

图4-2 用万用表测三极管的极性

连接三极管时，必须满足三极管的放大条件：Je正偏U BE>0，Jc反偏U BC<0。在三极管Je正偏、Jc反偏的条件下，处在放大状态的NPN型管，不论采用哪种连接方法，均为集电极电位最高，发射极电位最低，而基极电位稍高于发射极电位。因此，对NPN型管的放大条件又可写成

U C>U B>U E。

4.2 总体电路图

1. 电路的工作原理

本电路由三个部分组成：VT1、VT2等元件组成的双稳态多谐振荡器，IC为四声报警器音乐芯片，VT4、干簧管等元件组成的磁控电路。电路原理图见下图，电源开关k1打开后，如果磁铁靠近于簧管CH，则干簧管GH 处于闭合状态，VT4的发射极和基极短路，VT4处于截止状态，相当于开关断开，则多谐振荡器和四声报警器没能提供电源而不工作；当磁铁离开干簧管CH，则干簧管CH处于断开状态，VT4处于饱和状态，相当于开关闭合，则多谐振荡器和四声报警器得电而工作，即开始“闪光”和“报警”。

四声报警器采用KD9561芯片，开关K2是四档开关，处于不同档位，可以分别产生警车声、救护车声、救火车声、机关枪声，实现声音选择。三极管VT3采用9013三极管，用来驱动扬声器的工作，R3是KD9561芯片的外接振荡电阻，用来控制声音的频率，这里采用的是200K。

VT1、VT2等元气件组成多谐振荡器，电路工作时使LED1、LED2交替闪光，改变Cl、C2可以控制闪光的频率。

图4-3 电路原理图

5 单元电路设计

5.1 多谐振荡电路

图5-1 多谐振荡电路

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称为矩形波发生器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。利用深度反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出，使VT1、VT2交替发光。

工作原理

1. 正反馈VT1饱和瞬间，C1两端电压由正突变到接近于零，迫使VT2的基极电位VB2瞬间接近于负VC1，于是VT2可靠截止。

2. 第一个暂稳态

C1放电：

C2充电：

翻转：当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时，VT2开始导通，通过正反馈VT1截止，VT2饱和。

第二个暂稳态

C2放电：

C1充电：

不断循环往复，便形成了自激振荡，发光二级管便会交替发光。

5.2 音乐芯片和扬声器

图5-2 音乐芯片和扬声器电路

用微电子技术集成的集成电路IC储存了四种声音：消防车、声警车、声机枪声和救护车声，通过改变两个控制端的高、低电平可获得不同的声音。四声报警器得电后输出的报警信号经过VT3的放大，推动扬声器BL 工作，从而产生响亮的报警声。比标称阻抗值要小，是正常现象。

扬声器的工作原理

当有音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流而变化的磁场，在永久磁铁的磁场中时而吸引时而排斥，带动纸盆振动发出声音。

5.3 电源及开关的组成

图5-7 电源及开关电路

开关K控制主干路的导通与关断，干簧管GH相当于一个常开开关，当磁铁靠近干簧管GH时开关闭合，PNP型三极管VT4的基极电位下降，电流通过电阻R4直接接地，V BE几乎近似为零，VT4处于截止状态。这时，PNP型二极管VD1、VD2因失去VT4集电极的电流而处于截止状态，音乐芯片也不能正常工作。当磁铁远离干簧管GH时开关断开，此时三极管VT4正常工作，该电路能正常工作。

6 硬件的制作与调试

6.1 电烙铁的使用

1、焊接的注意事项

良好的焊接是实验成功的重要保证；反过来说，焊接不良，往往会使实验失败，甚至损毁元器件。虽然焊接技术并不复杂，但如果认为它操作简单而掉以轻心，也会造成种种不良后果。所以应注意以下几点：（1）电烙铁焊接音乐集成芯片的时候，一定要等电烙铁加热后，拔掉电源插头，用电烙铁的余热焊。否则，温度过高的焊接，会烫坏音乐芯片。

（2）焊接扬声器的时候，一定要将连接电源正、负极的导线分别焊接在扬声器标有“＋”、“—”符号的一端。扬声器的下方还有两个类似焊点的地方，如果错将导线焊在那儿，扬声器就会损坏，不能使用了。

（3）烙铁使用日久后，烙铁头容易被“烧死”，即在表面出现一层黑色氧化物，而且变得凹凸不平。“烧死”的烙铁头很难熔化和沾取焊锡，需用锉刀将它重新挫亮。尽量使用市场上出售的空心焊锡丝，它是将焊锡做成直径2～4毫米的细管状，在管内装进松香粉。使用这种焊锡丝，能保护烙

铁头不易被“烧死”。

（4）使用电烙铁一定要注意安全，使用前用万用表测一下电烙铁电源插头两端的电阻是否为正常值。正常时20瓦烙铁的电阻约2000欧，45瓦的为1000欧，75瓦的为600欧，100瓦的约500欧。电源插头与电烙铁外壳、烙铁头之间的电阻应接近无穷大，否则说明这把电烙铁漏电，不能使用。

2、电路的连接

在连接电路的时候，要严格按照电路图连接电路，也要注意烙铁与电路板接触的时间，不要烧坏电路板。并在联好电路以后进行测量。即使发现问题与改正。

6.2 电子产品的调试与仿真

图6-1 仿真图

因为在仿真软件中没有找到音乐芯片，所以只能仿真多谐振荡这一部分。当用multisim进行仿真时按下开关，两个发光二极管交替发光，既证明所设计的电路这部分是成功的。由图6-1中可以看出，在允许误差范围内，仿真成功。

7 总结

经过一周左右的课程设计终于要画上一个完美的句号。回味这个过程，确实充满着酸甜苦辣。设计的过程并非一帆风顺，遇到了许多困难，但我们努力解决。通过一周的课程设计，我学到了许多，这让我拥有了一次运用我所学模电知识的机会。

在课程设计开始阶段，遇到的问题比较多。通过查找资料，我开始渐渐了解防盗报警器电路的原理，设计方法及应用。防盗报警器的种类繁多，技术含量与复杂程度也各不相同。我通过了解了各种类型的报警器电路的原理，然后开始考虑自己应该设计何种类型的报警器。据课题要求，应该是设计一种开路式报警器。这也是众多报警器中比较简单的一种。考虑到我所学的知识有限，难以设计复杂的报警器电路，最终决定设计通过三极管控制的报警器电路。

在设计过程中，我参考了网上的一些报警器电路及其他资料。通过设计、查找资料，我了解了一些以前未学过的元件。如三极管。CL9561音乐芯片与扬声器。我知道了很多，也扩展了视野。我也收获很多，我更熟练的掌握使用在这里选用了multisim进行仿真，虽然multisim不是很难学，但由于自己对multisim还没有熟练的掌握，仿真过程中还是会有一定的误差，此外仿真时无法插入音乐芯片，无法对声音部分的仿真，所以只能对后面部分电路进行仿真。