机器猫产品说明书
机器猫产品说明
1 实验目的
通过制作机器猫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,达到工程实践能力的目的。
2 实验原理
2.1 基本框图
2.2
3 实验步骤
3.1 实验板焊接:
按焊接板所标注的位置,将元器件全部卧式焊接(参见下图)。
(a)三极管(b)电解电容(c)二极管、电阻
焊接技术要求:
1.焊接表面必须保持清洁,可用松香作为助焊剂。
2.焊接时温度、时间要适当(不应超过3秒钟),加热均匀
3.焊点要有足够的机械强度
4.焊接必须可靠,保证导电性能
质量好的焊点应该是:焊点光亮、平滑;焊料层均匀薄润,且与焊盘大小比例合适,结合处的轮廓隐约可见;焊料充足,成裙形散开;无裂纹、针孔、无焊剂残留物。如图所示为典型焊点的外观,其中“裙”状的高度大约是焊盘半径的1~I.2倍。
3.2 整机装配与调试:
注意:装线时应拆开机壳,避免烫伤自己及机壳。电机不可拆!
连线步骤:
J1~J6无需过长,适度长度即可。
①电动机:打开机壳,电动机(黑色)已固定在机壳底部。电动机负极与电池负极有一根连线,改装电路,将连在电池负极的一端焊下来,改接至线路板的“电动机-”(M-),由电动机正端引一根线J1到印制板上的“电动机+”(M+)。音乐芯片连接在电池负极的那一端改接至电动机的负极,使其在猫行走的时候才发出叫声。
②电源:由电池负极引一根线J2到印制板上的“电源-”(V-)。“电源+”(V+)与
“电机+”(M+)相连,不用单独再接。
③磁控:由印制板上的“磁控+、-”(R+、R-)引两根线J3、J4,分别搭焊在干簧管(磁敏传感器)两腿,放在猫后部,应贴紧机壳,便于控制。干簧管没有极性。
④红外接收管(白色):由印制板上的“光控+、-”(I+、I-)引两根线J5、J6搭焊到红外接收管的两个管腿上,其中一条管腿套上热缩管,以免短路,导致打开开关后猫一直走个不停。红外接收管放在猫眼睛的一侧并固定住。应注意的是:红外接收管的长腿应接在“I-”上。
⑤声控部分:屏蔽线两头脱线,一端分正负(中间为正,外围为负)焊到印制板上的S +、S-;另一端分别贴焊在麦克风(声敏传感器)的两个焊点上,但要注意极性,且麦克易损坏,焊接时间不要过长。焊接完后麦克安在猫前胸。
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静态工作点参考值:
⑧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。
实验器件:
(1)电阻
R1 R10 1MΩ
R2 R3 150KΩ
R4 R5 R9 4K7Ω
R6 R7 10KΩ
R8 100Ω
(2)二极管
二极管:IN4007
稳压二极管
(3)集成块
IC555
正
负 麦克风
(4)三极管
Q5 S8050
Q1、Q2、Q3、Q4 S9014 (5)电容
电解电容: C1 C3 1μF C4 C5 470μF C6 220μF
瓷介电容
(6)光敏三极管(红外接收管)
由两个PN 结组成,它的发射极具有光敏特性。它的集电极则与普通晶体管一样,可以获得电流增益,但基极一般没有引线。
(7)干簧管(舌簧开关)
由一对磁性材料制造的弹性舌簧组成,密封于玻璃管中,舌簧端面互叠留有一条细间隙,触点镀有一层贵金属,使开关具有稳定的特性和延长使用寿命。当恒磁铁或线圈产生的磁场施加于开关上时,开关两个舌簧磁化,若生成的磁场吸引力克服了舌簧的弹性产生的阻力,舌簧被吸引力作用接触导通,即电路闭合。一旦磁场力消除,舌簧因弹力作用又重新分开,即电路断开。
(8)麦克风(声敏传感器)
将感应到的声音或振动转化为电信号,外围负,用屏蔽线焊接。
4.简易数模转换(D/A )
主要由直流电源模块、连续脉冲信号发生模块、阶梯波形成级模块和阶梯波放大级模块等组成。下图为模块示意图:
4.1连续脉冲发生电路
光敏三极管
干簧管传感器
(1)利用555定时器构成多谐振荡器 充电时间:
放电时间:
2
30.69313cc cc f b b cc
V V T R Ln
R C V -=≈-
故电路的振荡周期:
0.693(2)c f a b T T T R R C
=+=+
振荡频率:
1 1.433
(2)a b f T R R C =
≈
+ 输出脉冲占空比:
2c a
b
v a b T R R Q T R R +=
=+
占空比可调的多谐振荡器.此电路的振荡频率为0.01Hz~500kHz 实验要求输出频率为1k~500kHz 只需让调节滑动变阻器可实现占空比的变化.
4.2开关电路及阶梯波形成级电路设计
开关电路由计数器电路及模拟选通开关实现其功能,通过计数器控制模拟选通开关的工作状态,来实现开关电路功能。阶梯波形成级电路由权电阻网络或倒T 型网络电阻构成,通过运算放大器实现功能。
计数器电路设计:
获得N 进制的计数器常用的方法有两种:一是用时钟触发器和门电路进行设计;二是用集成计数器构成。本实验中利用集成计数器实现:
1.N M <的情况
在M 进制计数器的顺序技术过程中,若使之跳过M N -个状态,就可实现N 进制计数器。可用两种方法实现:
23()0.693()13
cc cc
c a b a b cc cc
V V T R R CLn R R C V V -=+≈+-2,443,70.511a b p R k R R k =Ω=Ω=Ω
(1)置零法
置零法适用于有异步置零输入端计数器。工作原理:当原有计数器全0状态0S 开始计
数并接收了N 个计数脉冲以后,电路进入
N S 状态。如果将译码产生一个置零信号加到计数
器的异步置零输入端,则计数器将立刻返回0S 状态,这样就可以跳到M N -个状态而得到
N 进制计数器。由于电路一进入
N S 状态后立即又被置成0S 状态,所以N S 状态仅在极短的
瞬时出现,在稳定的状态循环中不包括
N S 状态。
(2)置数法
置数法适用于有预置数功能的计数器。置数法通过计数器重新置入某个数值来跳过
M N -个状态,从而获得N 进制计数器。对于同步预置数的计数器,在其计数过程中,可
将它输出的任何一个状态译码,产生一个预置数控制信号反馈至预置数控制端,在下一个CP 作用后,计数器就会把预置数输入端的状态置入输入端。预置数控制信号消失后,计数器就从被置入的状态开始重新计数,即LD=0的信号应从
i S 状态译出待下一个CP 信号到来
时,才将置入的数据置入计数器中,稳定的状态循环中包括状态
i S 。对于异步置数的计数
器,只要LD =0信号一出现,立即会将数据置入计数器中,而不受CP 信号的控制,因此LD=0信号应从
1i S +状态译出。1i S +状态只在极短的瞬间出现,稳定的状态循环不包括这个状态。
置数法按具体方法可分为三种:
①置全零法:将初值设为全零 ②置最大数发: 将初值设为1M - ③置最小数法:将初值设为M N - 2. N M >
用多片M 进制集成计数器组合起来。一是将N 分解成为
12n N M M M =?? 分别对n
个计数器利用置零法和置数法进行设计,再将这n 个计数器级联起来,级联方法可分为串联型及并联型。二是先将n 个计数器形成一个n
M M '=的计数器,在对这n 个计数器进行整体置零或整体置数。