【正文】 定時(shí)元件。 Wt =RCln3≈ 。圖 3為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路及其工作波形 ， 本電路工作波形可在軟件仿真時(shí)觀察。 a單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 b工作波形 圖 3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路及工作波形 3 . 機(jī)器狗的工作原理 改裝的機(jī)器狗電路主要由聲控檢測電路、光控檢測電路、磁控檢測電路、觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)電路和開關(guān)組成。 圖 4 機(jī)械狗工作原理框圖 平時(shí)聲控元件麥克風(fēng) V1 沒有聲音激發(fā)是，其導(dǎo)電率很低，且呈高阻抗，使得 Q1 反偏截止，電源通過 R10加在 Q2 的基極上， Q2 截止。當(dāng) C1 的 2腳輸入高電平， Q2 處于復(fù)位狀態(tài)， 3腳輸出低電平， M1 關(guān)斷，則電機(jī)沒有工作。 當(dāng)生敏元件麥克風(fēng)處于一定的聲波之中時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一系列電子密度的變化，因而麥克風(fēng) V1 電阻變得很小。聲波檢測信號 通過 C1 直接耦合到 Q1 的基極上而導(dǎo)通，并且反向，再通過 C3 直接耦合到 Q2 的基極，與通過 R10的電壓疊加變成高電平， Q2 導(dǎo)通，使得 IC1等元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2腳輸入從高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?IC1被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3腳輸出高電平， M1 開通，電機(jī)開始工作，機(jī)器狗便開始行走，行走時(shí)間延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延時(shí)時(shí)間。 當(dāng) IC1的 3腳輸出高電平可以帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)， D2 被導(dǎo)通，將直接加到 Q3 的基極上， Q3 被導(dǎo)通，進(jìn)而 Q2 截止， IC1 的 2 腳輸入由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?IC1 處于復(fù)位狀態(tài)。 由于聲波的延續(xù)，使得生敏元件麥克風(fēng) V1 連 續(xù)不斷地受到聲波的作用，則 IC1 的 2腳會(huì)不斷得到觸發(fā)， 3 腳持續(xù)輸出高電平，這時(shí)電路將一直驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)工作，機(jī)器狗持續(xù)行走， 直到 聲波消失。 當(dāng)光敏三極管或干簧管被激發(fā)時(shí)，它們可以直接將光信號 .磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，使得IC1等元件組成的單穩(wěn)態(tài)電路 2腳由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，從?IC1被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)， 3腳輸出高電平， M1 開通，電動(dòng)機(jī)開始工作，機(jī)器狗開始行走，同時(shí)行走的時(shí)間將延長到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的延長時(shí)間。 （二）原理圖設(shè)計(jì)與仿真 機(jī)器狗的仿真電路圖，仿真過程中分別用開關(guān) K K光耦合器模擬仿真聲控、磁控和光控；燈泡 代替電動(dòng)機(jī)。每當(dāng)按下其中一個(gè)開關(guān)時(shí)，燈泡即發(fā)光，一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅，相當(dāng)于機(jī)器貓的 “ 走 —停 ” 過程?？赏ㄟ^調(diào)整 C R6 各自數(shù)值的大小改變電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間的長短。 R71 0 k o h mR61 0 k o h mC210nFIC 11D IS7O U T3R S T48T H R6C O N5T R I2G N DV C CL M 5 5 5 C MQ22 S C 9 4 5R 1 01 . 0 M o h mQ32 S C 9 4 5R31 5 0 k o h mC31uFR54 . 7 k o h mQ12 S C 9 4 5R11 . 0 M o h mR21 5 0 k o h mR44 . 7 k o h mC6220uFR8100ohmQ42 S C 9 4 5D11 N 4 0 0 1V4 . 5 VK2K e y = 2V13VK3K e y = 3R 1 11 . 5 k o h mQ52 N 2 2 2 2 AX15 V _ 1 WK1K e y = 1D21 N 4 1 4 8C447uFR94 . 7 k o h mC5470uFU14 N 2 5R 1 21 0 0 O h m _ 1 %C11uF 圖 5 EDA仿真電路圖 由于 multisim元件庫里沒有 9014及 8050型號的三極管，故用性能參數(shù)相近的 2SC945和 2N2222A代替做仿真。 本電路元件清單： Quantity Description 庫 Reference_ID Package ============================================================================== 2 DC Current Source V, V1 1 CAPacitor, 10nF C2 cap3 5 CAP_Electrolit 同上 C1, C3, C4 , C5, C6 ELKO5R5 12 Resistor 同上 R1—— R12 4 Connectors 同上 J, J1, J2, J3, J4 HDR1X2（ X4） 1 Diode, 1N4001(4148) D1,D2 DO35 5 BJT_NPN Q1——Q5 TO92 1 Timer, 555 IC1 M08A 1 Lamp X1 LAMP 3 Switches K1, K2, K3 1 Optocoupler,4N25 U1 虛擬元件 用示波器觀察 555芯片的 6腳和 3腳的波形，得到如圖 5所示的波形圖。（注：此圖是C5＝ 1μF時(shí)得到的波形圖）。驗(yàn)證了單穩(wěn)態(tài)的工作原理即：電源接通，若觸發(fā)輸入端施加 觸發(fā)信號 2 腳電壓 ≤1/3VCC，觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)， 3 腳輸出為高電平，且圖 2中 T1截止。此后電源通過電阻 R6向電容 C5充電，當(dāng) VC5上升到 2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，3腳輸出為低電平， T1導(dǎo)通，電容 C放電，電路恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 6 機(jī)器狗電路仿真波形 通過 Protel 軟件繪制電路圖，回顧電工實(shí)習(xí)時(shí)學(xué)過的 PCB制版流程，并進(jìn)行實(shí)踐操作，檢驗(yàn)曾經(jīng)學(xué)過的知識，自己通過 Protel 軟件繪制 PCB電路板，對照機(jī)械狗的原裝電路板檢驗(yàn)自己繪制的電路板不足之處，并不 斷改正，進(jìn)行電路板的仿真。 （三）印制電路板 在此我們只提供 Ultiboard2021軟件的具體操作步驟，如果同學(xué)有興趣也可嘗試其他印制板設(shè)計(jì)軟件，如： Protel、 Orcad等?？筛鶕?jù)具體情況給予輔導(dǎo)。 為了向 Ultiboard2021印制板設(shè)計(jì)軟件傳送數(shù)據(jù)，在繪制仿真原理圖時(shí)應(yīng)該注意：所有元件均應(yīng)采用真實(shí)元件否則無法傳送；電源 /信號源類元件均為虛擬元件實(shí)際需外接，均應(yīng)取用連接器作為印制板上的輸入輸出端子； Multisim向 Ultiboard傳送后應(yīng)注意檢查是否缺少元件； Multisim 7的 msm文件 名請采用英文；設(shè)計(jì)印制板之前電路圖需做些修改，將不在印制板上的元件替除，如圖 7所示。 VA1=2/3VB1 R71 0 k o h mR61 0 k o h mC21 0 n FI C 11D I S7O U T3R S T48T H R6C O N5T R I2G N DV C CL M 5 5 5 C MR 1 01 . 0 M o h mR31 5 0 k o h mR54 . 7 k o h mR11 . 0 M o h mR21 5 0 k o h mC11 u FR44 . 7 k o h mC62 2 0 u FR81 0 0 o h mD11 N 4 0 0 1V4 . 5 VK2K e y = 2K1K e y = 1J1H D R 1 X 2J3H D R 1 X 2JH D R 1 X 2J2H D R 1 X 4C31 u FQ52 N 2 2 2 2 AQ12 S C 9 4 5Q22 S C 9 4 5Q32 S C 9 4 5Q42 S C 9 4 5C44 7 u FR94 . 7 k O h m _ 5 %D21 N 4 1 4 8C54 7 0 u F 圖 7 印制板電路圖 Multisim 電路圖中有些真實(shí)元件的封裝在 Ultiboard 中沒有或者不正確，需要預(yù)先在Multisim中修改元件的引腳順序。首先要將 Q5 的封裝改為 TO92，然后再如圖 6中所示修改原理圖的五個(gè)三極管，正確的引腳對應(yīng)關(guān)系如下圖 8所示。 圖 8 引腳對應(yīng)關(guān)系 具體操作步驟：雙擊三極管，點(diǎn)擊 Edit Footprint (編輯元件封裝 )按鈕，參照圖 7將 E、B、 C的 Footprint Pins 改為 E→3 ， B→2 ， C→1 的引腳順序，然后選擇 OK即可。電解電容的封裝也采用同樣的方法修改為： 1→1 ， 2→2 。 利用 Multisim 7完成電路原理圖的設(shè)計(jì)、繪制和仿真后利用傳輸功能將數(shù)據(jù)傳到Ultiboard2021會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)項(xiàng)目。 注意傳送目錄應(yīng)使用 Ultiboard2021的工作目錄，一般為 UB2021。 請選擇線寬不小于 40mil,避讓距離 10mil。利用 Place菜單中的命令（如 Shape/Rectangle）在 Board Outline 層定義印制板的形狀（封閉曲線），要求印制板不大于 82*55mm。 根據(jù)需要設(shè)定設(shè)計(jì)規(guī)則，示例中主要考慮使用 Tools 菜單的 “PCB Properties”選 Board Settings 頁，選擇成對板層對數(shù)量為 1，分別選擇上面和底面單個(gè)板層數(shù)量為 0， 顯示內(nèi)電層數(shù)量為 0；均選中允許兩個(gè)基本布線層，即可布雙面板；若要布單面板須去掉其中一層（常去頂層），這是一種方法，下面一頁介紹了另外一種方法布單面板。 選中 IC1（ 555芯片） ,執(zhí)行 Tools/Change Footprint/IC/DIP命令，將其封裝改為 DIP8。 設(shè)置單位制和格點(diǎn)，使用 Tools 菜單的 “PCB Properties”選 Grid amp。 units 頁。在 Units 區(qū)域的設(shè)置圖紙的單位為英制單位 mil。在 Grids 區(qū)域， 設(shè)置可視格點(diǎn)距離為 25mil；設(shè)置元件擺放格點(diǎn)距離為 50mil，設(shè)置光標(biāo)格點(diǎn)距離，即光標(biāo)移動(dòng)一步距離為 25mil。 印制板具體要求： ① 三極管和 555芯片焊盤外徑 :80mil（三極管可修改焊盤的橫縱坐標(biāo)調(diào)整焊盤間距 ,注 :555焊盤間距不可調(diào)）；其余元件焊盤外徑 :100mil；焊盤內(nèi)徑 :20mil； ② 元件正極和芯片 1腳用方焊盤標(biāo)注。 ③ 在印制