【正文】 38 圖 1 不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形 以 上 圖所示的不可重復(fù)觸發(fā)工作方式下的波形，來說明其工作過程 ： 首先，根據(jù)實(shí)際需要，利用運(yùn)算放大器 OP1組成傳感信號(hào)預(yù)處理電路，將信號(hào)放大。通常接 VDD，當(dāng)接 “0”時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位 9 VC I 觸發(fā)禁止端。在輸出延遲時(shí)間 Tx 之外和無 VS 的上跳變時(shí)， Vo 保持低電平狀態(tài) 。當(dāng) A 為 “1”時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；反之，不可重復(fù)觸發(fā) 2 VO O 控制信號(hào)輸出端。 2. 紅外熱釋電處理芯片 BISS0001 是一款具有較高性能的傳感信號(hào)處理集成電路，它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件，構(gòu)成被動(dòng)式的熱釋電紅外開關(guān)。 七、核心器件的性能與功能說明 1． 熱釋電元件 RE200的性能 靈敏元面積 2； 基片材料 硅 ； 基片厚度 ； 工作波長 714μm 平均透過率 ＞ 75%； 輸出信號(hào) ＞ (420K 1Hz調(diào)制頻率 帶寬 ) 噪聲 ＜ 200mV(mVpp) (25℃) ； 平衡度 ＜ 20%； 工作電壓 ； 工作電流 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 源極電壓 (VD=10V,Rs=47kΩ,25℃ ) 35 工作溫度 20℃ +70℃ ； 保存溫度 35℃ +80℃ ； 視場 139176。 紅外熱釋電傳感器， BCD 撥碼盤。 六、可選元器件 定時(shí)電路： NE555， 74LS32， 74LS160， 74LS00， IN4148，點(diǎn)動(dòng)復(fù)位開關(guān)，按鈕開關(guān)等。 五、 參考文獻(xiàn) 1) 王喜斌，王鳳宇，電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)創(chuàng)新與競賽，黑龍江：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 年 ； 2) 陳永真，韓梅等，全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽硬件電路設(shè)計(jì)精解，北京：電子工業(yè)出版社， 2020年；。 1%更理想 ,但其價(jià)格會(huì)高于177。因此 ,恒流源電源板生產(chǎn)廠家應(yīng)選用恒流精度高的驅(qū)動(dòng) IC,恒流精度至少要小于177。PT4115的開關(guān)頻率采用抖頻技術(shù)有效降低 EMI,省略了抗 EMI電路。因適配器已提供 12V的直流電壓，原圖為交流電壓輸入整流用的橋式整流器 D1~D4可省略。 PT4115 用于 1~6W的白光 LED光源驅(qū)動(dòng)方案時(shí)只需四個(gè)零件（圖 2）， Cin是輸入濾波電容， Rs設(shè)定流過 LED的電流 IF,Rs=。 4. LED 光源驅(qū)動(dòng)電路 LED光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，電路的設(shè)計(jì)本著刪繁就簡、節(jié)省成本的原則，應(yīng)該從能完成這個(gè)電路設(shè)計(jì)要求的眾多 LED驅(qū)動(dòng)芯片中選擇集成度高、性能較好、應(yīng)用電路簡單、價(jià)格較平的性價(jià)比有優(yōu)勢的芯片。定時(shí)電路的時(shí)序波形如圖 7。直到 t3時(shí)刻，三片計(jì)數(shù)器的輸出等于控制關(guān)燈撥碼盤預(yù)置的數(shù)字，觸發(fā) LED 的驅(qū)動(dòng)電路，使 LED 燈滅，完成定時(shí)滅燈的功能。當(dāng)三片計(jì)數(shù)器的輸出等于撥碼盤預(yù)置的數(shù)字時(shí)，撥碼盤的 C 線輸出觸發(fā)翻轉(zhuǎn)觸發(fā)器，輸出為 0，即 t2時(shí)刻，控制定時(shí)開燈的計(jì)數(shù)器停止工作；該信號(hào)也送至 LED的驅(qū)動(dòng)電路，使 LED 燈亮，完成定時(shí)點(diǎn)燈的功能。 如圖 6 定時(shí)模式下，分別預(yù)置開燈時(shí)間（即距離開啟定時(shí)功能時(shí)刻的時(shí)長）和關(guān)燈時(shí)間（即燈點(diǎn)亮后的持續(xù)的時(shí)長）。 輸出延遲時(shí)間 Tx由外部的 R9 和 C7的大小調(diào)整，其值為： 7924576 CRTx ? 觸發(fā)封鎖時(shí)間 Ti 由外部的 R10 和 C6 的大小調(diào)整，值為。若環(huán)境較明亮， R3的電阻值會(huì)降低，使 9腳的輸入保持為低電平，從而封鎖觸發(fā)信號(hào) Vs。反之，在人走后 ,紅外感應(yīng)信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑瑒t積分電路和比較器的輸出為占空比逐漸減小的矩形波 ,控制 LED燈的驅(qū)動(dòng)三極管使燈漸暗。 圖 3 紅外熱釋電感應(yīng)電路 32 接下來，將此感應(yīng)信號(hào)施加至漸亮漸暗功能部分，如圖 4。最后 ,VT1 輸出信號(hào)為高電平 ,即為感應(yīng)到有人的信號(hào)。反之，若當(dāng)前環(huán)境光強(qiáng)度被判為高，則 Q3 輸出為低電平，不會(huì)為后續(xù)的熱釋電感應(yīng)電路供電，燈不會(huì)亮。 圖 1 LED 燈的三種控制方式 圖 2 光敏電阻測光電路 接通自動(dòng)開關(guān)，如圖 2，通過光控電路（光敏電阻測光， NE555 組成施密特觸發(fā)器）判斷目前所在 環(huán)境的光強(qiáng)度的強(qiáng)弱。 本文采用高亮度 LED，額定電壓為 3V，電流為 30mA。 非接觸式紅外感應(yīng)：感應(yīng)距離小于 ；或者：生物感應(yīng)與聲控結(jié)合，生物感應(yīng)距離小于 1m； 定時(shí)功能： 0999min 內(nèi)設(shè)定燈的開啟和熄滅，時(shí)間到后需手動(dòng)開啟，方可繼續(xù)使用。為各功能電路供電，與為照明 LED供電。 6. 定時(shí)電路：略 四、各單元電 路的部分參數(shù)要求 1) 發(fā)光源：高亮度 LED 20 至 30 只，低功耗、高效率；亦可采用超高亮度 LED 6至 12 只。 4. 光源恒流驅(qū)動(dòng)電路： LED 光源的驅(qū)動(dòng)電路就是把 12V或者 6V直流電壓變換成穩(wěn)定的恒流源，選擇驅(qū)動(dòng)電路外圍器件少的驅(qū)動(dòng)芯片是制作成本的首要考量。 2. 光敏啟動(dòng)電路：該電路是在天色進(jìn)入旁晚時(shí)，即自動(dòng)開啟燈（ 最小燈光 ），在白天自動(dòng)鎖定關(guān)閉，在需要時(shí)通過手動(dòng)開啟、關(guān)閉 燈光。僅當(dāng)夜晚或者自然光足夠黑暗的狀態(tài)下，光敏電阻測光判斷為暗，紅外熱釋電感應(yīng)電路被供電工作，在有人接近或者離開時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的漸亮漸暗調(diào)節(jié)。 自動(dòng)方式則是通過光敏電阻自動(dòng)測光判斷。 觸發(fā)轉(zhuǎn)換電路 紅外熱釋電 感應(yīng)電路 漸亮漸暗電路 自動(dòng)開關(guān) 1 手動(dòng)開關(guān) 2 應(yīng)急開關(guān) 3 光控電路 定時(shí)電路 高亮 L ED 燈 6V 電源 圖 1 三種方式控制 LED 燈的原理框圖 30 應(yīng)急控制最優(yōu)先，應(yīng)急開關(guān)與通常的燈控制方式相同。 如圖 1，通過三種工作方式控制 LED 臺(tái)燈，選擇開關(guān)有三種：自動(dòng)、定時(shí)和應(yīng)急等，三個(gè)模式獨(dú)立工作互不影響。 。 電流成正比例。在直流恒流源前可加一電源開關(guān)，以便在臺(tái)燈不用時(shí)可關(guān)斷直流電源，但不能關(guān)斷 220V交流電源，因此不用時(shí)應(yīng)從墻上取下適配器的電源插頭，這也是這個(gè)實(shí)用方案的唯一“缺點(diǎn)”。適配器的輸出電壓要求穩(wěn)定在 DC12V或 DC6V，輸出電流要根據(jù) LED的光源的功率來選擇，一般要給予 30%的余量，如：以 3 1W的白光 LED光源為例， 1W的白光 LED的標(biāo)準(zhǔn)工作電流應(yīng)為350mA，因而 3個(gè) LED光源串聯(lián)其電路需要的電流也是 350mA，考慮到延長 LED壽命和降低光衰，可以設(shè)計(jì)為 300mA～ 330mA，不會(huì)明顯的影響 LED發(fā)光的亮度，所以適配器的輸出電流應(yīng)選 750mA～ 1A的。 二、 LED 臺(tái)燈工作原理 遵循安全第一的民用電器的設(shè)計(jì)理念， LED 光源是一種低電壓直流恒流源的發(fā)光器件，不能用 100～ 220V 的交流高壓電直接點(diǎn)亮，因此， LED 臺(tái)燈方案的設(shè)計(jì)思路是，首先要將高壓的 220V交流電變換成低電壓的直流恒流源，才能點(diǎn)亮 LED光源。 6. 陳大欽主編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)－電子電路實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、仿真》，高等教育出版社， 2020年出版。 五、參考文獻(xiàn) 1. 高吉祥主編，《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，電子工業(yè)出版社， 2020年出版。其電路圖如 10 所示： R5470R23KR13KT19014D2D1C4 U3C G 21R43K6V 蓄 電池電源 A26V 充 電電源蓄電池 圖 10 蓄電池自動(dòng)充電電路 5．在本次設(shè)計(jì)中，暫時(shí)用發(fā)光二極管代替電磁鎖，發(fā)光管亮，表示開鎖；滅，表示沒有開鎖。其電路圖如下 9 所示： R850KR940KR730KR620KT39018R 10T49014123I C 1 4741繼電器蓄電池供電5V 直 流電源 A1蓄電池 A 25V 直流電源 A1蓄電池 A2VCC常閉常開 圖 9 停電檢測及電子開關(guān)切換電路 28 T1， T2構(gòu)成的蓄電池自動(dòng)充電電路，它在電池充滿后自動(dòng)停止充電，其中 D1亮為正在充電， D2 為工作指示。其電路圖如下 8 所示： 220V市電通過變壓器 B降壓成 12V的交流電 ,再經(jīng)過整流橋整流 ,7805 穩(wěn)壓到 5V送往電子切換電路，由于本電路功耗較少，所以選用 10W 的小型變壓器。經(jīng)過 IC8（與門），送到 IC12（ 555）的 2腳，使3 腳產(chǎn)生 15 分鐘的高電平鎖定脈沖（其脈沖可由公式 T= 計(jì)算得出），經(jīng) T9倒相，送 IC6 輸入端，使 IC6 輸出低電平，使 IC13 不能開鎖，到鎖定的目的。 報(bào)警次數(shù)檢測及鎖定電路 若用戶操作連續(xù)失誤超過 3次，電路將鎖定 15分鐘。 有人走近門時(shí)，觸摸了 TP端 (TP端固定在鍵盤上，其靈敏度非常高，保證電路可靠的觸發(fā) )，由于人體自身帶的電，使 IC10的 2腳出現(xiàn)低電平，使 IC10的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其 3腳輸出高電平， T5導(dǎo)通 (可以通過 R12控制 T1的基極電流 )，其集電極接的黃色發(fā)光二極管 D3發(fā)光，表示現(xiàn)在電子鎖處于待命狀態(tài) ,T6截止， C4開始通過 R14充電 (充電時(shí)間是 40秒 ,此時(shí)為用戶輸入密碼的時(shí)間，即用戶輸入密碼的時(shí)間不能超過 40秒，否則電路就開始報(bào) 警 , 由于用戶經(jīng)常輸入密碼，而且知道密碼，一般輸入密碼的時(shí)間不會(huì)超過 40 秒 )， IC2 開始進(jìn)入延時(shí) 40秒的狀態(tài)。其工作原理是當(dāng)用戶開始輸入密碼時(shí)，電路開始 25秒計(jì)時(shí)，超出 5秒，電路開始 20秒的報(bào)警。 26 報(bào)警電路 報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)輸入密碼的時(shí)間超過 5秒 （一般情況下用戶輸入不會(huì)超過），電路報(bào)警 20秒，防止他人惡意開鎖。若 IC13 的 2腳輸入一高電平，則 3 腳輸出高電平，使 T10 導(dǎo)通， T11 導(dǎo)通，電磁閥開啟，實(shí)現(xiàn)開門，同時(shí) T10 集電極上接的 D5（綠色發(fā)光二極管）發(fā)亮，表示開門， 20 秒后，555 電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，電磁閥停止工作，以節(jié)電。由于 IC1處于計(jì)數(shù)狀態(tài)，當(dāng)用戶按下第一個(gè)正確的密碼后， CLK 端出現(xiàn)了一個(gè)負(fù)的下降沿， IC1 計(jì)數(shù)， Q端輸出為高電平，用戶依次按下有效的密碼， IC2~IC3也依 次輸出高電平，送入與門 IC5，使其輸出開鎖的高電平信號(hào)送往 IC13 的 2 腳，執(zhí)行電路動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)開鎖。本電路有 16 組的密碼可供修改。 密碼修改電路由雙刀雙擲開關(guān) S1~S4 組成（如圖 5 所示） , 它是利用開關(guān)切換的原理實(shí)現(xiàn)密碼的修改。密碼鎖電路包含：鍵盤輸入、密碼修改、密碼檢測、開鎖電路、執(zhí)行電路、報(bào)警電路、鍵盤輸入次數(shù)鎖定電路等。 開鎖控制電路 89S51 單片機(jī) AT24C02 掉電存儲(chǔ) 串口顯示電路 矩陣 鍵盤 控制 指示電路 輸入錯(cuò)誤鎖定鍵盤 延時(shí)報(bào)警控制電路 24 圖 2 用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的電子密碼鎖硬件電路圖 方案二：以 74LS112 雙 JK 觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路控制方案。 BL是用 于報(bào)警與聲音提示的喇叭，發(fā)光管 D1用于報(bào)警和提示， L是電磁鎖的電磁線圈。當(dāng)連續(xù)三次輸入密碼出錯(cuò)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信息，LED顯示出錯(cuò)信息，蜂鳴器鳴叫，提醒人注意。為防止非管理員任意的進(jìn)行密碼修改，必須輸入正確密碼后，按修改密碼鍵，才能重新設(shè)置密碼。修改密碼實(shí)質(zhì)就是輸入的新密碼去取代原來的舊密碼。從硬件上看，它由六部分組成，分別是： LED顯示器，顯示亮度均勻，顯示管各段不隨顯示數(shù)據(jù)的變化而變化，且價(jià)格低廉，它用于顯示鍵盤輸入的相應(yīng)信息；無須再加外部 EPROM存儲(chǔ)器，且外圍擴(kuò)展器件較少的 AT89C52單片機(jī)是整個(gè)電路的核心部分；振蕩電路為 CPU產(chǎn)生賴以工作的時(shí)序；顯示燈是通過 CPU輸出的一個(gè)高電平，通過三極管放大，驅(qū)動(dòng)繼電器吸合，使外加電壓與發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而使發(fā)光二極管發(fā)光，電機(jī)工作。由于將多功能八位 CPU和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中，因此， AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的 RAM、 ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本， 23 提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。當(dāng)連續(xù)輸入 3 次錯(cuò)誤密碼時(shí)，系統(tǒng)鎖定 15分鐘，鎖定時(shí)間內(nèi)禁止輸入密碼，同時(shí)也由顯示電路顯示剩余鎖定時(shí)間。 （ 2）在產(chǎn)生開鎖信號(hào)后，要求輸出聲、光信號(hào)，其中聲音的產(chǎn)生可以由開鎖信號(hào)去觸發(fā)一個(gè)音響電路，從而使揚(yáng)聲器工作。又比如說，將 4位輸入開關(guān)信號(hào)送入 4個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端，由開關(guān)按順序給出時(shí)鐘脈