【文章內(nèi)容簡介】 器、拾振器等。振動傳感器目前廣泛應(yīng)用的報警檢測傳感器，它內(nèi)部用壓電陶瓷片加彈簧重錘結(jié)構(gòu)檢測振動信號，并通過 LM358 等運放器放大并輸出控制信號。當檢測到振動大于一定幅度時，動作指示燈點亮，并發(fā)出報警，振動檢測的靈敏度可以通過靈敏度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)，順時針靈敏度增加，逆時針靈敏度降低。振動傳感器并不是直接將原始要測的機械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏浚菍⒃家獪y的機械量作為振動傳感器的輸入量 Mi，然后由機械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的圖 24 振動傳感器機械量 Mt，最后由機電變換部分再將 Mt 變換為電量 E，如圖 24 所示。因此一個傳感器的工作性能是由機械接收部分和機電變換部分的工作性能來決定的。振動傳感器具有成本低、靈敏度高、工作穩(wěn)定可靠，振動檢測可調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點，器件的內(nèi)部均含有專用的控制芯片,應(yīng)用非常方便,可直接帶動小功率負載,用一只三極管進行電流放大后,即可驅(qū)動繼電器或報警被大量應(yīng)用到汽車、摩托車、電動車的防盜系統(tǒng)上，目前 80％的車輛報警器都用這類傳感器。 圖 23 振動傳感器的性能特點符合本設(shè)計的需要，但在元件采購的過程中發(fā)現(xiàn)徐州電子市場找不到振動傳感器的銷售，給本設(shè)計的實物制作造成了困難。因此將在第 4 章音樂集成電路報警模塊設(shè)計中對信號觸發(fā)模塊的設(shè)計做詳細介紹。 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種，在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM” 、 “LB”、 “JD”等）表示。揚聲器是一種把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘柕膿Q能器件，揚聲器的性能優(yōu)劣對音質(zhì)的高低影響很大。揚聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式（即動圈式） 、靜電式（即電容式） 、電磁式（即舌簧式） 、壓電式（即晶體式）等幾種；按其頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器。電動式揚聲器的結(jié)構(gòu)和工作原理電動式揚聲器應(yīng)用最廣泛為紙盆式1紙盆式揚聲器紙盆式揚聲器其結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。它由三部分組成：①振動系統(tǒng)，包括錐形紙盆、音圈和定位支片等；②磁路系統(tǒng)，包括永久磁鐵、導磁板和場心柱等；③輔助系統(tǒng)，包括盆架、接線板、壓邊和防塵罩等。當處于磁場中的音圈有音頻電流通過時，就產(chǎn)生隨音頻電流變化的磁場，這一磁場和永久磁鐵的磁場發(fā)生相互作用使音圈沿著軸向振動，由于揚聲器結(jié)構(gòu)簡單低音豐滿音質(zhì)柔和頻帶寬，但效率低。 圖 25 紙盆式揚聲器其結(jié)構(gòu)就在商廠報警電路元件的選用時，無意中發(fā)現(xiàn)了音樂集成電路 [4]，它是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲的樂曲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價格低、功能全面及使用方便等特點，因而音樂集成電路在家用電器，時鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。通過比較蜂鳴器﹑揚聲器和音樂集成電路的外接元件數(shù)量、價格、功能全面性及使用方便等特點決定采用音樂集成電路作為本設(shè)計的報警電路模塊，該模塊將在第 4 章音樂集成電路報警模塊設(shè)計中做詳細介紹。3 無線收發(fā)模塊設(shè)計LRT15CTM4S 系列是紅外遙控接收模塊。它已轉(zhuǎn)移成型、體積小、重量輕和低電流消耗。該模塊的最大優(yōu)點就是即使在很弱的光源下也能可靠運行、并保護、防止不受控制的輸出脈沖的干擾。 LRT15CTM4S紅外接收遠程控制系統(tǒng)模塊介紹本小節(jié)將詳細介紹 LRT15CTM4S 紅外遙控接收模塊（見圖 31）的主要特性、引腳特征、光電特性、 、 ，外部尺寸等物理特性。 主要特性（1）供電電壓 V～ 之間 ；（2）光電檢測器及前置放大器封裝在一起；（3）PCM 頻率的內(nèi)部過濾器；（4）對不同種干擾光源的免疫力較強；（5）低效輸出（6）低功率消耗； 圖 31 LRT15CTM4S因 LRT15CTM4S 紅外遙控接收模塊具有上述的主要特性，所以其應(yīng)用范圍也是比較廣泛的。大致有①AV 設(shè)備（如：電視，DVD 播放機，音響，CD 播放機，機頂盒等） ；②家電（如：電腦，空調(diào)，照相機等） ；③紅外遙控器控制玩具。LR 系列紅外遙控接收模塊的引腳配置和載波頻率如表 31 所示。表 31 LR 系列引腳配置和載波頻率 工作原理發(fā)射裝置輸出波形 紅外模塊輸出波形 圖 32 輸出波形LRT15CTM4S紅外遙控接收模塊工作原理方框圖如圖31所示。當無線發(fā)射裝置有信號輸入后，通過自動增益控制器保證通道內(nèi)的信號同步放大穩(wěn)定動態(tài)工作點,以達到更高的傳輸效率。通過限制器將突發(fā)的信號、過強的信號、誤操作所產(chǎn)生的大信號和聲反饋，按一定的比例進行壓縮或限幅，解決了功率放大器過載問題，從而保護了昂貴的功率放大器和揚聲器。通過濾波器過濾掉不理想的信號，得到單一頻段的理想信號，保證了信號傳輸?shù)恼_。通過高峰活塞和比較器比較電壓，然后根據(jù)比較結(jié)果，把輸出電壓設(shè)定在數(shù)字高態(tài)。通過積分器將前后信號疊加。最后通過施密特觸發(fā)器對脈沖邊緣進行整形和產(chǎn)生輸出方波脈沖，如圖32所示。 外部應(yīng)用電路（1）該元件的外部應(yīng)用電路 [5]如圖 33 所示。圖 33 外部應(yīng)用電路輸入輸出 外部特征 注意事項（1）在不會造成其變型或變質(zhì)的地方儲存和使用。 （2）在非很濕的地方儲存和使用。 （3）為了防止靜電的損害，在使用前確保人體和烙鐵間接地。 （4）電源和地線之間接入解耦冷凝器（47μf470μf）以減少供電線路噪音影響。（5）遠程控制系統(tǒng)的表現(xiàn)取決于環(huán)境條件和周邊元件的能力。因此，這里強烈推薦該接收模塊與周邊元件如電阻器，冷凝器，繼電器等共同使用。 材料配置表 1 LRT15CTM4S 系列材料配置規(guī)格 配置 備注集成電路 硅(99%)光電二極管 硅(99%)引線框架 鐵（%），銀（%）環(huán)氧樹脂 樹脂（%），固化劑（%）銀環(huán) 銀（80%）樹脂（10%），固化劑（10%）導線 金（%）盾狀盒 鐵（99%），錫（1%） 內(nèi)部 無線收發(fā)模塊設(shè)計本設(shè)計無線接收模塊的設(shè)計如圖 34 所示，LRT15CTM4S 紅外接收遠程控制系統(tǒng)模塊的 Vcc 腳接+5V 電壓，GND 腳接地，Vout 腳接 AT89C51 單片機的 P00 口。當 LRT15CTM4S 紅外接收頭收到彩色電視遙控器的脈沖信號后，就能通過其內(nèi)部電路給單片機P00 口一個 高電平，完成無線收發(fā)模塊的工作環(huán)節(jié)。圖 34 無線收發(fā)模塊4 音樂集成電路模塊設(shè)計音樂集成電路報警模塊是該設(shè)計的信號觸發(fā)模塊和報警電路模塊的組合模塊，將彈簧開關(guān)作為信號觸發(fā)模塊，音樂集成電路作為報警電路模塊。下面將對該部分的設(shè)計做詳細的介紹。 音樂集成電路音樂集成電路是一種樂曲發(fā)生器，它可以向外發(fā)送固定存儲的樂曲。它具有聲音悅耳、外接元件少、價格低、功能全面及使用方便等特點，因而音樂集成電路在家用電器，時鐘，玩具等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 音樂集成電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖 41 所示，它由振蕩電路、音調(diào)發(fā)生器、包絡(luò)發(fā)生器、驅(qū)動電路、速度控制、節(jié)奏發(fā)生器、存儲器（ROM）和前置放大器等組成。圖 41 音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖下面將圖中各電路的功能作以簡要介紹。（1）振蕩電路振蕩電路與外接電阻 R 構(gòu)成完整的振蕩器，其振蕩頻率與 R 阻值的大小有關(guān)，一般振蕩頻率為 5OkHz 或 10OkHz，振蕩頻率是音調(diào)發(fā)生器和節(jié)奏發(fā)生器的時間基準，該頻率用作音調(diào)、節(jié)奏、速度的時間基礎(chǔ)，它直接影響樂曲的質(zhì)量。（2）音調(diào)發(fā)生器音調(diào)發(fā)生器按存儲器（ROM）的數(shù)據(jù)分配產(chǎn)生不同音調(diào)的代碼。音調(diào)頻率范圍一般包括兩個八度音音階。（3）包絡(luò)發(fā)生器包絡(luò)發(fā)生器的功能是產(chǎn)生包絡(luò)信號，包絡(luò)信號的形狀決定著樂曲的音色。音調(diào)信號和節(jié)奏信號經(jīng)包絡(luò)發(fā)生器形成合成音樂信號后輸送給驅(qū)動電路。（4）驅(qū)動電路不同的集成電路驅(qū)動電路各不相同，有的在輸出端輸出電流，可直接驅(qū)動壓電蜂鳴器，有的集成電路內(nèi)還設(shè)置有前置放大器。（5）速度控制速度控制可提供與放音速度相匹配的速度，這種速度已按編好的程序固化在集成電路內(nèi)，不能由外部選擇。（6）節(jié)奏發(fā)生器節(jié)奏發(fā)生器按存儲器（ROM）的數(shù)據(jù)分配，可提供八種節(jié)拍去控制 ROM 地址時鐘，如1/1/3/3/4 拍。　?。?）存儲器存儲器(ROM)的存儲容量有 64 字七位的，也有 512 字七位的不等，其中四位用于控制音調(diào)發(fā)生器，三位用于控制節(jié)奏發(fā)生器，同時也提供自停信號。 音樂集成電路報警模塊設(shè)計該模塊用到了整流二極管 [7]、晶體三極管、直流繼電器及音樂集成電路等電器元件，下面將對各個元件的工作原理及型號的選用做詳細的介紹。 整流二極管的選用 整流二極管的工作原理 晶體二極管為一個由 p 型半導體和 n 型半導體形成的 pn 結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于 pn 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。 當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑制作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。當外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流 I0。 當外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強度達到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為整流二極管的擊穿現(xiàn)象。 整流二極管的導電特性二極管最重要的特性就是單向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。（1）正向特性 在電子電路中，將整流二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導通，這種連接方式稱為正向偏置。當加在二極管兩端的正向電壓很小時，整流二極管仍然不能導通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓” ，鍺管約為 ，硅管約為 ）以后，整流二極管才能直正導通。導通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為 ，硅管約為 ） ，稱為二極管的“正向壓降” 。 （2）反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。整流二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當整流二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。在本設(shè)計中對整流二極管并沒有太多的性能要求，只要具備了二極管的單向?qū)щ娦跃涂梢粤?，在電路中起到保護電子元件的作用。所以本設(shè)計將采用 IN4007 型鍺二極管。 晶體三極管的選用 三極管放大電路的基本原理晶體三極管 [8]是一種電流放大器件，有集電極 C，基極 B，發(fā)射極 E 三個極。晶體三極管按材料分常見的有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有 NPN 和 PNP 兩種結(jié)構(gòu)形式，使用最多的是硅 NPN 和 PNP 兩種，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的。我們僅以 NPN 型硅三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。圖 42 NPN 型硅三極管引腳圖如上圖 42 所示，我們把從基極 B 流至發(fā)射極 E 的電流叫做基極電流 Ib；把從集電極 C 流至發(fā)射極 E 的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發(fā)射極的，所