模拟电路声光报警系统课程设计报告EWB仿真.doc

简述：
随着当今社会各个方面的发展，人们的安全意识也逐步提高，防盗一次也广受人们的关注，很多产品上都装有防盗装置，而声光报警在防盗方面上应用的比较多。由此，关于声光报警电路的设计就具有一定的实用价值。当然，声光报警也不仅仅是限于防盗方面，在防火等方面都有一定的应用。

一、设计任务及主要技术指标
1.设计任务
1）在学习掌握模拟电子技术的基础上，设计声光报警系统（包括单元电路及总体电路）；适当选择元器件。
2)设计电路的基础上，利用EWB软件，在计算机上进行仿真实验、调试。
2.主要技术指标：
设计的声光报警电路能在特定的情况下发出光和声音，实现报警的目的。
设计技术指标要求：
（1）、指示灯的闪光频率为1到2Hz；
（2）、扬声器（）发出与指示灯闪光频率同步的断续音响，音响的频率为1000Hz左右；
（3）、扬声器（）发出音响的功率不小于0.5W。
二、设计方案及设计原理：
根据设计设计指标和要求，要实现其指标，那么在设计的电路中应该包含为指示灯闪光提供电能的振荡电路部分、为扬声器发声提供电能的音频振荡电路部分、实现闪光与发声同步的控制部分、音频振荡电路与扬声器之间的功率放大部分。然后根据逻辑关系把各个部分连接起来，这样就从大体上设计出了声光报警电路。所示。因为要求扬声器需发出与指示灯频率同步的断续音响，所以1~2HZ的振荡电路除了要控制指示灯的闪光外，还需控制音频电路的通断。声光报警电路的功能框架图如图1
1~2HZ振
荡电路
指示灯及控制电路
音频振
荡电路
功率放大输出电路

扬声器

三、单元电路设计
1、1~2HZ振荡电路：
1~2HZ振荡电路可使用RC正弦波振荡，产生频率为频率为1.5HZ的正弦波，因为RC振荡发出的正弦波信号强度太小，不足以带动发光二极管工作，所以可以通过电压比较器将输出的正弦波转化为3V的方波以驱动发光二极管工作。RC振荡的频率计算如下：

将f0=1.5HZ带入，可计算出RC=0.05097；可取R=，C=5.97μF。
其中为了使电路产生振荡，需使Au>3,又因为其是正反馈所以R2必须至少是R1的两倍。
具体电路设计图如下：

指示灯及控制电路：
本部分是整个实验设计中的重要部分，它是实现振荡电路控制振荡电路的关键，换言之，实现扬声器与指示灯闪光频率同步的断续音响这个目的的关键。指示灯在这个实验中选用的是发光二极管。它的闪光频率是通过方波来控制的，即其频率与方波的频率相同。因此，得把指示灯与方波发生器联系在一起。根据方波发生器产生方波的原理，我们不可以把指示灯与方波发生器的输出端直接连在一起（因为指示灯是一种二极管，在理论上，若把它直接连在发生器的输出端，那么输出的就应该是在0.7V左右的直流电，便不能产生方波了）。因此，得在他们之间引用一个元件，可以选择电压比较器。
即将输出的正弦波通过电压比较器，产生方波是发光二极管工作，其电路图如下图示：

根据运算放大器的工作条件，可以知道运算放大器需要在为内部提供等大异的直流电才能使其正常工作。这就实现控制的关键点。因此我们可以将有比较器输出的电压加在运算放大器的内部电源输入端，在另一个输入端加上一个异号的电压，从而实现控制。为了使产生的正弦波与闪光同步，就得使此时的电压加在运算放大器上能让它正常工作。而指示灯是用的发光二极管，闪光时输出的电压只有0.7V左右，远远低于另一端的输入电压，因此需要在其中要有一个放大电路。
但二极管并不是在发光时会消耗一部分能量，所以要再次通过一个电压比较器使输出信号还原为12V，这样输入到音频振荡电路后，才会使音频电路产生振荡。如下图：

音频振荡电路部分：
音频振荡电路是为后面的扬声器提供电能，更重要的是为后面扬声器发声提供发声的频率。一般情况下，我们是使扬声器在正弦电下工作。因此，音频振荡电路在这个实验中就是一个正弦波振荡电路发生器。
其计算公式与1~2HZ的振荡电路一致，

将f0=1000HZ带入，可计算出RC=-4；可取R=，C=0.17μF。
其中为了使电路产生振荡，需使Au>3,又因为其是正反馈所以R2必须至少是R1的两倍。具体电路图如下：

功率放大部分：
由于音频振荡电路的输出信号过于微弱，所以需要一个功率放大电路将其信号加强以带动扬声器工作。
本次课程设计中，我们选用的是乙类功率放大电路，将输入信号的电流进行放大。如下图所示：

总体电路设计
1、总体电路的关键是让二极管和扬声器同步发光发声，所以要将1.5HZ的信号转化为1.5HZ的12V的方波到RC振荡的运放器中。
其具体电路如附录所示。
2、所用元器件参数的设置
（1）、闪光频率振荡电路中元器件的设置
（2）、指示灯及控制电路中元器件的设置
（3）、音频振荡电路中元器件