电子综合设计参考资料1、音响报警电路音响报警电路应用很广。

这里筒要介绍几种结构简单、容易制作、价格便宜、性能稳定可靠、效果良好的音响报警电路 , 简称音响电路。

3D .1 用反相器组成的单频率音响电路用 CMOS 与非门和反相器及电阻、电容组成的单频率音响报警电路如图 3D-1 所示 , 图中与非门 1 和反相器 2 构成低频振荡器，与非门3 和反相器 4 组成音频振荡器。

当控制端 A 为低电平时 , 低频振荡器不振荡 , 它的输出端 ( 即图中的 B 点)为低电平 , 因此 , 音频振荡器也不振荡 , 压电陶瓷蜂鸣片不发出声音。

当 A 点为高电平时 , 低频振荡器产生矩形波 , 振荡周期为秒数量级 , 即 B 点的波形如图 3D-2 中的波形 B 所示。

这个矩形波的占空比可通过图中的电位器 Rw 来调节。

当 B 点为高电平时 ,. 音频振荡器产生方波 , 使蜂鸣片发出声响。

音频振荡器的振荡频率约为 1KHz, 改变R1的阻值或C1的容量 , 便可改变振荡频率。

据以上所述 , 可画出图3D-1 所示电路中 A、 B 、C 三点的波形 , 如图 3D-2 所示 , 其中波形C是加在蜂鸣片两端的波形 , 因此它发出的声响为间歇式。

除以上所述外 , 关于图 3D-1 电路尚有以下两点需要说明：1． 压电陶瓷蜂鸣片所能发出的音量较小 , 若需要获得较大音量, 则需采用扬声器作为电声元件 , 并加一级三极管放大器。

2. 用CMOS 或非门代替图中的与非门 , 这个电路仍可起单频率音响报警作用 ,只是蜂鸣片发出声响的条件发生了变化 , 即控制端为低电平时 , 低频振荡器和音频振荡器都振荡，使蜂鸣片发出声响 ，若A 点为高电平 , 则 B 点和 C 点均为高电平不变 , 峰鸣片不发出声音。

3D .2 两种频率交替的音响电路前面介绍的电路比较简单，成本低 , 但它只能发出 “滴一滴”的声响 ，声音比较单词。

如果期望发出 “滴-嘟、滴 -嘟”两种音调交替的声响 , 则可采用图 3D-3 所示电路。

这个电路中有三个振荡器 , 即反相器 1 和 2 组成频率约 1KHz 的音频振荡器 , 反相器 3 和4 组成频率约 2KHz 的音频振荡器 , 反相器 5 和 6 组成频率约 1Hz 的低频振荡器。

在 RS ?R 的条件下 , 图中 C 点波形的频率与 电阻、电容的近似函数关系是12.2f RC ≈（3D-1） 若 R S = R ，则11.8f RC≈ （3D-2） 若 R S = R ，则 11.4f RC ≈ （3D-3）由于音响报警电路对振荡频率要求不严格 ， 因此一般可以不比较 Rs 与 R 的大小 , 一律按下式粗略估算 :11.8f RC （3D-4）显然 , 图中 a 点和 d 点波形的频率与电阻、电容的函数关系 , 跟 c 点波形的频率与电阻、电容的函数关系类似。

这个电路的工作原理是简单的，只要画出图中 a 、 b 、 e 、f 和 g 点的波形( 如图 3D-4 所示)，便可知g 点的波形是两种频率交替的方波。

当控制端 A 为低电平时 , 喇叭发出两种音调交替的声响。

若 A 端为高电平 , 则喇叭不发出声音。

两种频率交替的音响电路也可以用555 集成定时器组成 , 这种电路如图 3D-5 所示。

图中的 5551组成低频振荡器 p 频率约为 1H Z ，5552 组成音频振荡器。

由于前者的输出（管脚 3〉 经过电阻接到后者的控制输入端（管脚5）， 因此 , 当前者的输出为高、低两种不同电平时 , 后者可输出两种不同频率的方波。

而且 565 定时器的输出电流最大可达 200mA ，所以可直接驱动喇叭。

当然 ,只有当控制端 A 为高电平或悬空时 , 喇叭才能发出 “滴一嘟、滴一 嘟 ”的声响。

若 A 端为低电平 ,定时器 5552 处于复位状态 , 喇叭不 会发出声音。

此外 ,若 5551 和 5552 合用一块集成双定时器 556, 则可缩小体积、降低成本。

3D .3 调频式音响电路图3D- 6 是一种调频式音响电路 , 它由前后两级组成， 前级是一个低频振荡器 , 后级是一个音频振荡器。

前级中，电容C 1充电的时间常数为121()R R C τ=+ C 1放电的时间常数为21R C τ≈据图中参数可知 ,C 1充、放电的时间常数之比是 11222100101110R R R ττ++≈== 可见C 1 充电比放电慢得多 , 即 C 1 两端电压的波形如图 3D-7 中波形B v 所示 , 这个信号送给三极管 ( 它的β值应足够大〉的基极 , 再从发射极输出给后级 5552 的管脚 5 。

因此 , 在图中控制端 A 为高电平或悬空的条件下 ,5552 的振荡频率随时间变化的规律大致如图 3D-7 中的波形0v 所示 , 所以喇叭可发出类似 " 纠一乌、纠一 乌 " 的声响。

实际应用时可根据需要 , 适当调整 R 1 和 R 2 的阻值用于报警的音响电路种类较多 , 读者可参阅有关参考文献。

'2、触摸按钮和触摸开关我们知道 ,CMOS 器件的输入电阻高达 109Ω以上，它比人手指的电阻值大得多 , 因此可用CMOS 反相器或OMOS门电路及电阻、触摸探头等构成触摸按钮和触摸开关。

由于这种触摸按钮和开关没有机械运动，寿命长 ,且价格低廉，所以应用日趋广泛。

下面介绍几种常用的触摸按钮和触摸开关。

3E .1 触摸按钮触摸按钮由 CMOS 反相器、电阻和触摸探头构成 , 它有两种不同的形式 , 分别如图3E-1(a )和 (b) 所示。

图中的电阻 R1可取6.8MΩ左右 , R2可取 100KΩ左右。

图中除了CMOS 反相器和电阻外 , 还有触摸探头。

实际上它就是两块距离很近 ( 约 lmm ) 、彼此绝缘的小导体 , 在图中用带斜线的小长方块代表。

它可以是两根距离约 1 mm 的裸导线。

若有铜板 3 可取一小块，用小刀刻去一条宽约 1mm 的铜形成绝缘缝隙 , 再在绝缘缝隙两边各焊一根连线 , 便成了使用方便的触摸探头。

当人的手指触及探头（其意是指人的手指同时触及绝缘缝隙两边的导体 ) 时 , 相当予探头上跨接一个等效电阻 , 其阻值一般小于 2MΩ( 实际阻值与人体手指的干湿程度等因素有关 ), 因 ( a)和图 (b) 中 , 反相器输入端的电位分别相当于高电平和低电平 , 因此 , 它们的输出分别为低电平和高电平。

当人的手指离开探头即常态时 , 图（a）的和图(b 〉电路分别输出高电平和低电平 , 故分别简称为 OH 型和 OL 型触摸按钮。

3E .2 触摸开关在人的手指未触及探头时，触摸按钮的输出状态是唯一的，而触摸开关有两种不同的输出状态。

它由双门 RS 触发器和两个触摸探头及电阻构成，如图 3E-2 所示。

图中的电阻 R 可取 6.8 MΩ左右。

当人的手指触及探头 A 时 , 输出电压 V0为高电平。

手指离开探头A后，V0仍保持高电平不变，直至手指触及探头 B， Vo 才由高电平变为低电平。

触摸开关也可用或非门和探头及电阻构成 , 其电路留给读者思考，也可查阅其他参考资料。

3、编码电子锁电子锁的种类较多 , 下面介绍触摸式编码电子锁和密码报警电子锁。

编码电子锁不需要钥匙 , 只要记住一组十进制数字 ( 即所谓的密码 , 一般为四位数 , 例如 1479 〉 , 顺着数字的先后从高位数到低位数 , 用手指逐个触及相应的触摸按钮, 锁便自动打开。

若操作顺序不对 , 锁就打不开。

图 3H-1 是用集成电路组装的触摸式编码电子锁电路图。

图中有十个触摸探头 , 分别记为0 、 1 、 2 … 9。

此图的上方有四个 D 触发器 , 由两只CMOS 双 D 触发器 CC4013 组成。

C连到V DD。

由于电四个 D 触发器的复位端都连在一起 , 经电阻 Ro 接地 , 并接一只电容容两端的电压不能突变 , 因此在接通电源瞬间，R端为高电平 , 使四个 D 触发器自动呈“0”状态。

左边的触发器CC40131 的D1 端通过 R9 接V DD, 即 D1 始终为高电平。

它的输出端Q1也接CC40132的D2端。

同理, Q2 接D3，Q3 接D4。

因此，后一个触发器 D 输入端的状态与前一个触发器 Q 输出端的状态相同，即D n+1= Q n。

四个 D 触发器的时钟脉冲输入端CP1、CP2、CP3和CP4分别接到 1 号、 4 号、 7 号和 9 号触摸探头 , 形成 1479 四位编码。

由于四个CP 端各有一个 6.8 MΩ的电阻接地 , 因此，在人的手指投有触及 1 号、 4 号、 7 号和 9 号触摸探头时，四个CP端均为低电平。

当人的手指触及 1 号触摸探头时，由于手指的导电作用 , CP1将出现上升边，使触发器CC40131变为“1”状态 , 即 D2=Q1=1。

此后 , 当人的手指依次触及 4 号、 7号和 9 号触摸探头时 , 将依次使D3=Q2=1，D4=Q3=1和Q4=1 。

Q4 作为输出端接到三极管驱动器。

当Q4 = 1时 , 继电器接通图3H-2中电磁线圈 6，吸动铁质门栓 3 ，锁便打开。

当 Q4 = O 时，由于图3H-2中弹簧 2 的作用 , 把门栓 3 推进锁框 4 中，锁处于“锁住”状态。

图3H-2中的 1 是固定座，5是电磁线圈的框架。

图 3H-1 左侧或门 4 的输出端通过一个二极管连到四个 D 触发器的 R 端。

这个或门有三个输入端，其作用如下 :1.当人的手指触及 0 号触摸探头时 ,a 点的电位由低变高 , 这个信号经过D1和C3、R8 组成的微分电路，再经过或门 4, 使所有的 D 触发器清零。

此外 , 当 a 点为高电位时 , 以CMOS 与非门5 和反相器 6 为主构成的信号发生器产生约 500Hz 的方波 , 经过三极管放大后驱动蜂鸣片发出声响。

当人的手指离开 0 号触摸探头时 , a 点变为低电平，信号发生器停止振荡 , 声响停止。

因此0号触摸探头相当门铃按钮和清零按钮。

2. 当人的手指按编码顺序依次触及相应的触摸探头 , 使 Q 4 由低变高后 ，锁被打开。

同时 ,4Q由高变低的信号经过反相器1和电阻R 5、电容 C 1 构成的延迟电路 ， 再经过反相器 2 和 3 送到或门4 的输入端。

因此 锁打开后经过一段延迟时间 , 或门 4 的输出将由低变高 , 使四个 D 触发器都恢复0状态。

3. 非编码的触摸探头 ( 在图 3 H-1 中的编号为 2 、3、5、 6 和 8) 相互并联 , 一端经过电阻 R 15和 R 16 接V CC ， 另一端 ( 即 b 点 ) 经 D 2和 C 2 、 R 7 构成的微分电路 ，接到或门 4 的输入端。