【正文】 敏三極管構(gòu)成的共發(fā)射極放大電路，則當有產(chǎn)品經(jīng)過時會將大部分光遮擋住，光敏三極管集電極電平和沒有產(chǎn)品經(jīng)過時(不擋光)明顯不同，其電位變化正好作為一個產(chǎn)品經(jīng)過的檢測信號，經(jīng)過后面電路的處理，形成計數(shù)脈沖，即對產(chǎn)品個數(shù)進行計數(shù)。例如車間里日光燈的閃爍、太陽光或其他強光照射等可能使光敏三極管的集電極電平變化，從而產(chǎn)生誤計數(shù)。光敏三極管的光電流和接收到的光強度成正比。發(fā)光二極管的輸出光強和它的工作電流成正比，輸出光強在傳輸中隨距離按平方律衰減。但是發(fā)光二極管能承受較大的脈沖電流i，它和能承受的連續(xù)電流I的關(guān)系是：。若tw T，則發(fā)光二極管用脈沖驅(qū)動時瞬時光強就可以增大很多，使有效傳輸距離增大。背景光的變化頻率較低，一般不超過200Hz。計數(shù)值可由管理系統(tǒng)采集或經(jīng)譯碼電路顯示。注意：1．根據(jù)題目要求設(shè)計電路，畫出完整的電路圖，標出所用元器件的型號及參數(shù)。選作題：實用的光通信是用光纖傳輸光信號，其裝置較為復(fù)雜，成本也高。2．自制6個觸摸開關(guān)作為發(fā)送開關(guān)。3．光信號的接收器是槽形光電耦合器中的光敏元件，其輸出經(jīng)后面電路處理，驅(qū)動數(shù)碼管分別顯示1－6六個數(shù)字。思考題：1．置于傳送帶的產(chǎn)品會隨傳送帶的運動產(chǎn)生晃動，因此一個產(chǎn)品有可能在經(jīng)過光電輸入器件時多次擋光，在電路上如何消除這種現(xiàn)象帶來的影響?2．除題目中使用的數(shù)字信號處理電路外，請再設(shè)計一種數(shù)字信號處理電路形式。實驗三 報警器的設(shè)計實驗任務(wù)和要求：1． 設(shè)計實用電路，并進行組裝和調(diào)試，提高綜合應(yīng)用能力和實驗研究能力。實驗?zāi)康模寒嫵鲭娐穲D，標明元件參數(shù)，并畫出波形圖。：報告要求：請參閱本章中有關(guān)撰寫總結(jié)報告的內(nèi)容。具體要求如下：1．用一個觸摸開關(guān)作遙控鍵，利用超聲波傳輸遙控信號。利用擋板把發(fā)射的超聲波反射回接收器完成接收。2．用8個發(fā)光二極管模擬負載。依此類推，觸及觸摸開關(guān)8次，可順序遙控8路負載工作，然后又循環(huán)。2．掌握遙控類題目的基本解決方案和電路。實驗項目的簡要說明：遙控電路在日常生活中有很多應(yīng)用，例如電視機的遙控選臺：錄像機的錄、放操作遙控：吊燈的燈光變換遙控；各種家用電器的電源開關(guān)遙控等等。信號載體不同，其發(fā)射和接收電路的形式也不同。編碼電路可采用相應(yīng)的集成電路，例如用電話脈沖撥號專用集成電路LR40992，接上鍵盤和相應(yīng)的外部元件，按動鍵盤上的按鍵，即可從其輸出引腳輸出個數(shù)與鍵號相同的脈沖，把它作為調(diào)制信號，去調(diào)制高頻脈沖， 由遙控發(fā)射電路輸出的是經(jīng)上述編碼信號調(diào)制的高頻信號。接收電路首先將接收到的信號進行處理，例如接收到的是紅外信號時，首先要把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再通過解調(diào)集成電路(例如KA2184，CX20106等)重新得到編碼信號。本實驗題目是一個簡單的遙控電路，因此不采用專用的編碼、譯碼集成電路。 超聲波遙控電路原理框圖預(yù)習(xí)要求：。2．擬定電路的調(diào)試步驟和方法。本選作題要求設(shè)計一個附加電路，把4個用按鈕開關(guān)的控制改造成用一個觸摸開關(guān)控制的超聲波遙控。思考題：1．某超聲波傳感器產(chǎn)品上標注的中心頻率為40KHz＋1KHz，實驗中用40KHz的振蕩器驅(qū)動超聲波發(fā)射傳感器，在接收傳感器電路中測量接收波形的幅度，而驅(qū)動信號的幅度是一樣的，試解釋這種現(xiàn)象。實驗五 定時控制電路的設(shè)計實驗任務(wù)和要求：1． 了解用中小規(guī)模器件組成定時電路與組合邏輯控制電路的基本原理和設(shè)計方法。實驗?zāi)康模涸O(shè)計一個定時控制電路，其功能要求是： (1)用該定時控制電路控制電暖氣的工作。 控制電暖氣的的工作程序如下：電路啟動后預(yù)熱(慢速升溫)3分鐘→快速加熱升溫45分鐘→再保溫2小時→停止(切斷發(fā)熱器件電源)，同時發(fā)出聲響提醒信號，等待主人關(guān)斷總電源。用這個跳變電壓，控制電路立即轉(zhuǎn)換為保溫狀態(tài)。要求用數(shù)碼管顯示工作的累計時間。顯示器件用實驗箱的發(fā)光二極管及數(shù)碼管。當電暖氣不工作時，上述控制電路可作為電子表，顯示“時”、“分”， 其中“時”用12進制方式計數(shù)與顯示。二、 對電路進行調(diào)試和測試，直至滿足設(shè)計要求為止。查閱元器件手冊，熟悉所用的集成電路芯片的功能和引腳分布。三、 按任務(wù)要求設(shè)計定時控制電路，畫出完整的電路圖，簡要說明電路的工作原理。報告要求：一、整理出完整、清晰的邏輯電路圖，并詳細說明電路的工作原理。三、總結(jié)調(diào)試中所遇到的問題及解決方法。三、 如果要求定時控制電路的“時”計數(shù)器既能以12進制計數(shù)，又能以24進制計數(shù)，(用高低電平進行控制)，應(yīng)如何實現(xiàn)?主要元器件：十進制計數(shù)器74LS902；十六進制計數(shù)器74LSl611；與非門74LS004，74LS202；倒相器74LS041；D觸發(fā)器74LS742；或非門74LS021。2． 了解數(shù)據(jù)比較的原理及應(yīng)用，了解數(shù)據(jù)鎖存器在數(shù)據(jù)顯示中的應(yīng)用。實驗?zāi)康模弘娮用艽a鎖通常用作辦公場所或賓館的門鎖。用戶欲開門時，依次輸入密碼，如果輸入的密碼正確，按動開鎖鍵房門即可打開。其工作原理如下： 電子密碼鎖參考邏輯框圖當密碼設(shè)置開關(guān)處于密碼設(shè)置狀態(tài)時，“A”點為低電平，使存儲器處于寫入狀態(tài)，三態(tài)門處于正常輸出狀態(tài)。在該位數(shù)碼“寫入”完成后，地址發(fā)生器的地址自動加1，等待下一位數(shù)碼的寫入。設(shè)置密碼的長短由存儲器的大小及地址發(fā)生器可提供的數(shù)據(jù)地址位數(shù)來決定，如地址發(fā)生器選用74HCl61，地址位數(shù)為16位，密碼的最大長度為15位。當密碼設(shè)置開關(guān)處于正常開鎖狀態(tài)時，“A”點為高電平，使存儲器處于讀出狀態(tài)，三態(tài)門處于斷開狀態(tài)。當用戶鍵入第一位數(shù)碼時，存儲器的輸出數(shù)據(jù)“E”與鍵入數(shù)據(jù)“D”進行比較，并將比較結(jié)果“F”送到D觸發(fā)器1。如果該位密碼錯誤，數(shù)據(jù)比較器輸出為1，D觸發(fā)器的端輸出為0，使鍵盤所產(chǎn)生的地址進位脈沖不能送到地址發(fā)生器。直至密碼輸入完畢，并鍵入一個“結(jié)束”符，確認密碼輸入完畢，D觸發(fā)器3輸出高電平，密碼鎖開啟。下面簡單介紹圖中各單元的功能。注意，實驗箱上已將數(shù)字鍵進行了編碼。如果地址的變化比數(shù)據(jù)的變化滯后，在地址變化時，數(shù)據(jù)已經(jīng)由1變?yōu)?，這樣存進存儲器的數(shù)據(jù)就記為0。延時電路本身可用一個D觸發(fā)器實現(xiàn)，也可以用一RC網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。它可以用模擬開關(guān)來實現(xiàn)，本實驗中使用4066模擬開關(guān)。實驗任務(wù)： 設(shè)計、制作一個電子密碼鎖電路。在電路處于密碼設(shè)置狀態(tài)下，用戶利用“輸入鍵盤”設(shè)置自己選定的6位密碼，并用一個LED管指示密碼設(shè)置狀態(tài)。如果輸入的開鎖密碼與用戶設(shè)置的密碼相同，鎖開啟(用一個LED指示開啟狀態(tài))；如果輸入的開鎖密碼與用戶設(shè)置的密碼不同，鎖不能開啟，此時給出告警指示。建議先安裝、調(diào)試密碼的輸入和讀出部分：利用實驗箱上的數(shù)字鍵盤，作為密碼的輸入，用74HCl61產(chǎn)生存儲器的地址，用實驗箱上的發(fā)光二極管顯示地址，用2114作為密碼數(shù)據(jù)存儲單元，用實驗箱上的數(shù)碼管顯示，用4066控制密碼的通路(輸入到2114還是只送到比較器而與2114斷開)。之后再安裝數(shù)據(jù)比較與控制電路，完成密碼的比較和對鎖的控制，實現(xiàn)在輸入密碼正確時，按動開鎖按鈕能開鎖(用發(fā)光二極管顯示)，在密碼錯誤時不能開鎖，并且產(chǎn)生告警信號。預(yù)習(xí)要求：1．仔細閱讀實驗指導(dǎo)書，準確理解實驗任務(wù)的要求。2．復(fù)習(xí)實驗中所用單元電路的工作原理。4．擬定電路的安裝、調(diào)試與性能測試的步驟和方法。2． 說明電路性能的測試結(jié)果。思考題：若希望密碼鎖能允許用戶用一組密碼開鎖，管理者用另一組密碼也能打開鎖，這樣的密碼鎖將如何設(shè)計?請給出你的設(shè)計方案。第四章 常用電子儀器使用說明 YB43020示波器YB430YB43020D系列示波器，具有0～20MHz的頻帶寬度；垂直靈敏度為2mV/div～10V/div，掃描系統(tǒng)采用全頻帶觸發(fā)式自動掃描電路，并具有交替擴展掃描功能，實現(xiàn)二蹤四跡顯示。儀器具有以下特點：垂直衰減開關(guān)，掃描開關(guān)均采用編碼開關(guān)，具有手感輕、可靠性高；垂直靈敏度范圍寬2mV/div～10V/div；外形小巧美觀，操作手感輕便、內(nèi)部工藝整齊；備有觸發(fā)輸出，正弦50Hz電源信號輸出、Z軸輸入，方便于各種測量 面板幾主要按鈕介紹1. 垂直系統(tǒng)(1) 通道1靈敏度選擇開關(guān)（VOLTS/DIV）：選擇垂直軸的偏轉(zhuǎn)系數(shù)，從5mV/div～10V/div分11個檔級調(diào)整，可根據(jù)被測信號的電壓幅度選擇合適的檔級。(4) 垂直方式（MODE）：選擇垂直系統(tǒng)的工作方式。2. 水平系統(tǒng)（1） 位移（POSITION）：用以調(diào)節(jié)光跡在水平方向的位置。 （3） 微調(diào)（VARIABLE）：用于連續(xù)調(diào)節(jié)掃描速率（4） 掃描擴展開關(guān)（5）：按入此按鍵，水平速率擴展5倍。（2） 掃描方式（SWEEP MODE）：選擇產(chǎn)生掃描的方式（3） 觸發(fā)源（TRIGGER SOURCE）：用于選擇不同的觸發(fā)源（4） 外觸發(fā)輸入（EXT INPUT）：當選擇外觸發(fā)方式時，觸發(fā)信號由此端口輸入。1）交流電壓的測量當只需測量被測信號的交流成份時，應(yīng)將 Y軸輸入耦合方式開關(guān)置“AC”位置，調(diào)節(jié)“VOLTS／DIV”開關(guān)，使波形在屏幕中的顯示幅度適中，調(diào)節(jié)“電平”旋鈕使波形穩(wěn)定，分別調(diào)節(jié) Y 軸和 X軸位移，使波形顯示值方便讀取。根據(jù)“VOLTS／DIV”的指示值和波形在垂直方向顯示的座標(DIV)。2) 直流電壓的測量當需測量被測信號的直流或含直流成份的電壓時，應(yīng)先將Y軸耦合方式開關(guān)置“GND”位置，調(diào)節(jié)Y軸移位使掃描基線在一個合適的位置上，再將耦合方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到，“DC”位置，調(diào)節(jié)“電平”使波形同步。見圖42。當需要觀察該信號的某一細節(jié)（如快跳變信號的上升或下降時間）時，如圖44，可將“SEC/DIV”開關(guān)的擴展旋鈕拉出，使顯示的距離在水平方向得到5倍的擴展，調(diào)節(jié)X軸位移，使波形處于方便觀察的位置，此時測得的時間值應(yīng)除以5。 時間間隔（S）= 例1：在圖43中，測得AB兩點的水平距離為8格，掃描時間系數(shù)設(shè)置為2ms/格，水平擴展為1，則：時間間隔== 16ms圖43時間間隔的測量例2：在圖44中，波形上升沿的10%處（A點）至90%處（B點），掃速時間置1μs/格，掃描擴展系數(shù)為5，根據(jù)公式計算出： 上升時間== 圖44 上升時間的測量3. 頻率測量：對于重復(fù)信號的頻率測量，可先測出該信號的周期，再根據(jù)公式：f（Hz）=計算出頻率值，若被測信號的頻率較密，即使將“SEC/DIV”開關(guān)已調(diào)至最快檔，屏幕中顯示的波形仍然較密，為了提高測量精度，可根據(jù)X軸方向10DIV內(nèi)顯示的周期數(shù)用下式計算： f（Hz）= YB1602函數(shù)信號發(fā)生器1. 面板操作鍵作用說明（～（1）～（20）） 電源開關(guān)（POWER）：將電源開關(guān)按鍵彈出即為“關(guān)”位置，將電源線接入，按電源開關(guān)，以接通電源。如超出測量范圍，溢出指示燈亮。 占空比（DUTY）：占空比開關(guān)，占空比調(diào)節(jié)旋鈕，將占空比開關(guān)按入，占空比指示燈亮，調(diào)節(jié)占空比旋鈕，可改變波形的占空比。YB1602函數(shù)信號發(fā)生器前面板YB1602函數(shù)信號發(fā)生器后面板 衰減開關(guān)（ATTE）：電壓輸出衰減開關(guān)，二檔開關(guān)組合為20dB、40 dB、60 dB。 計數(shù)、復(fù)位開關(guān)：按計數(shù)鍵，LED顯示開始計數(shù)，按復(fù)位鍵，LED顯示全為0。 外測頻開關(guān)：此開關(guān)按入LED顯示窗顯示外測信號頻率或計數(shù)值。 幅度調(diào)節(jié)旋鈕（AMPLITUDE）：順時針調(diào)節(jié)此旋鈕，增大電壓輸出幅度。 電壓輸出端口（VOLTAGE OUT）：電壓輸出由此端口輸出。 VCF：由此端口輸入電壓控制頻率變化。 電壓輸出指示：3位LED顯示輸出電壓值，輸出接50Ω負載時應(yīng)將讀數(shù)247。 50Hz正弦波輸出端口：50Hz約2Vpp正弦波由此端口輸出。函數(shù)信號發(fā)生器默認20K檔正弦波，LED顯示窗口顯示本機輸出信號頻率。 三角波、方波、正弦波產(chǎn)生： 將波形選擇開關(guān)（WAVE FORM）分別按正弦波、方波、三角波。 改變頻率選擇開關(guān)，示波器顯示的波形以及LED窗口顯示的頻率將發(fā)生明顯變化。 將電平開關(guān)按入，順時針旋轉(zhuǎn)電平旋鈕至最大，示波器波形向上移動，逆時針旋轉(zhuǎn)，示波器波形向下移動，最大變化量177。注意：信號超過177。5V（50Ω）時被限幅。 計數(shù)、復(fù)位 按復(fù)位鍵、LED顯示全為0。 斜波產(chǎn)生 波形開關(guān)置“三角波”。 調(diào)節(jié)占空比旋鈕，三角波將變成斜波。 外測信號由計數(shù)/頻率輸入端輸入。 TTL輸出 TTL/CMOS端口接示波器Y軸輸入端（DC輸入）。 掃頻（SCAN） 按入掃頻開關(guān)，此時幅度輸出端口輸出的信號為掃頻信號。 調(diào)節(jié)掃頻旋鈕，可改變掃頻速率，順時針調(diào)節(jié)，增大掃頻速率，逆時針調(diào)節(jié)，減慢掃頻速率。此時，幅度輸出端口輸出為壓控信號。 50Hz正弦波：由交流OUTPUT輸出端口輸出50Hz約2Vpp的正弦波。35V（1分鐘）14．正弦波失真度： ≤100K：2% 100K：30dB15．頻率響應(yīng)： 177。10Ｖ(1MΩ) 177。3%21．對稱度對頻率影響：177。35V（1分鐘）頻率計數(shù)：1． 測量精度： 5位177。1個字2． 分辨率： 3． 閘門時間： 10s、4． 外測頻范圍： 1Hz～10MHz5． 外測頻靈敏度： 100mV6． 計數(shù)范圍： 五位（99999）幅度顯示:1． 顯示位數(shù)： 三位2． 顯示單位： Vpp或m Vpp3． 顯示誤差： 177。1個字4． 負載為1MΩ時： 直讀5． 負載電阻為50Ω時： 讀數(shù)247。10%V2． 頻率： 50177。為防止誤操作，對電流測量插孔采用機械保護裝置，只有在選擇電流測量時，對應(yīng)的“mA”或“20A”