電工電子綜合課程設(shè)計(jì)--小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: 小型智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　一、有害氣體檢測(cè)與抽排電路設(shè)計(jì)</p><p>　　任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)檢測(cè)有害氣體濃度，且當(dāng)有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，自動(dòng)抽排有害氣體的控制電路。&l

2、t;/p><p>　　要求：當(dāng)檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)警聲和燈光間歇閃爍的光報(bào)警提示，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)。</p><p>　　二、機(jī)器人行走電路設(shè)計(jì)</p><p>　　任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能前進(jìn)、后退的機(jī)器人行走控制電路。</p><p>　　要求：1、接通電源，機(jī)器

3、人前進(jìn)，行走一段時(shí)間后，機(jī)器人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)間后自動(dòng)前行，周而復(fù)始。</p><p>　　2、機(jī)器人行走動(dòng)力只能使用干電池，不能使用動(dòng)力電源。</p><p>　　3、機(jī)器人前進(jìn)、后退時(shí)間可調(diào)。</p><p><b>　　初始條件： </b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)室提供萬用表、信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、示波器

4、等設(shè)備。</p><p>　　學(xué)生已學(xué)習(xí)了大學(xué)基礎(chǔ)課程和《電路》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》、《電力電子變流技術(shù)》等專業(yè)基礎(chǔ)課程。</p><p>　　學(xué)生已參加過電工電子實(shí)習(xí)，掌握了用PROTEL繪制電路圖的方法。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《新編電子電路大全》 第

5、1、2、3、4卷 中國計(jì)量出版社 組編</p><p>　　《傳感器及其應(yīng)用電路》 何希才 編著 電子工業(yè)出版社</p><p>　　《電子線路綜合設(shè)計(jì)》 主編 謝自美 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　《集成電路速查手冊(cè)》 王新賢 主編 山東科學(xué)技術(shù)出版社</p><p>　　《電力電子電路設(shè)計(jì)》 鐘炎平

6、主編 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　《電子技術(shù)工藝基礎(chǔ)》 王天曦 李鴻儒 編著 清華大學(xué)出版社</p><p>　　要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)每個(gè)學(xué)生要提交一份按統(tǒng)一格式要求撰寫的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，并裝訂成冊(cè)。</p><p>　　課程設(shè)

7、計(jì)報(bào)告中要求繪制方框圖、電原理圖，闡述電路工作原理、每個(gè)元器件的主要參數(shù)、設(shè)計(jì)電路的性能指標(biāo)、課程設(shè)計(jì)感言等。</p><p>　　說明書中除個(gè)人簽名外，其它文字、符號(hào)、圖形或表格一律用計(jì)算機(jī)打印。</p><p>　　文字、符號(hào)、圖形等必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，杜絕相互抄襲現(xiàn)象發(fā)生，避免剽竊。</p><p>

8、;　　時(shí)間安排：二周（6月24日—7月5日）。</p><p>　　6月24日上午，指導(dǎo)教師講授課程設(shè)計(jì)的有關(guān)基本知識(shí)，布置設(shè)計(jì)任務(wù)等；</p><p>　　6月24日下午——6月26日下午學(xué)生查閱資料；</p><p>　　6月27日上午——6月30日下午學(xué)生初步設(shè)計(jì)；</p><p>　　7月1日上午——7月1日上午檢查設(shè)計(jì)進(jìn)度；<

9、/p><p>　　7月1日下午——7月3上午深化設(shè)計(jì)；</p><p>　　7月3日下午——7月4日上午答疑、質(zhì)疑；</p><p>　　7月4日下午——7月4日下午進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)，形成設(shè)計(jì)報(bào)告電子文檔；</p><p>　　7月5日課程設(shè)計(jì)報(bào)告打印、裝訂、提交。</p><p>　　指導(dǎo)老師簽名：

10、 2013年7 月 17 日 </p><p>　　系主任（或負(fù)責(zé)教師）簽名： 2013年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p>　　1有毒氣體檢測(cè)及抽排裝置2

11、</p><p>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2</p><p>　　1.2方案論證與選擇2</p><p>　　1.2.1總體方案選擇2</p><p>　　1.2.2有毒氣體敏感元件選擇2</p><p>　　1.2.3振蕩電路的選擇3</p><p>　　1.3系統(tǒng)總體框圖4<

12、;/p><p>　　1.4具體設(shè)計(jì)方案與原理說明4</p><p>　　1.4.1總體原理說明4</p><p>　　1.4.2總體設(shè)計(jì)圖4</p><p>　　1.4.3電源部分5</p><p>　　1.4.5信號(hào)比較部分6</p><p>　　1.4.6報(bào)警器部分6</p&g

13、t;<p>　　1.4.7抽排風(fēng)扇部分7</p><p>　　1.4.8警報(bào)燈部分7</p><p>　　1.5設(shè)計(jì)心得與體會(huì)8</p><p>　　2.機(jī)器人行走電路設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求9</p><p>　　2.2方案的論證與選擇9</p><

14、;p>　　2.3系統(tǒng)總體框圖10</p><p>　　2.4具體設(shè)計(jì)方案與原理說明10</p><p>　　2.4.1總體原理說明10</p><p>　　2.4.2總體設(shè)計(jì)圖10</p><p>　　2.4.3信號(hào)發(fā)生部分11</p><p>　　2.4.4計(jì)數(shù)器部分12</p>&l

15、t;p>　　2.4.5譯碼顯示部分13</p><p>　　2.4.6電平轉(zhuǎn)化部分13</p><p>　　2.4.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分14</p><p>　　2.5設(shè)計(jì)心得與體會(huì)15</p><p><b>　　3附錄16</b></p><p>　　3.1有毒氣體抽排裝置元器件清單

16、16</p><p>　　3.2機(jī)器人行走電路元器件清單16</p><p>　　3.3主要芯片參數(shù)17</p><p>　　3.3.1 QM-N5型氣敏元件17</p><p>　　3.3.2 74L193計(jì)數(shù)器17</p><p>　　3.3.3 JK觸發(fā)器18</p><p>

17、　　3.3.4 74LS48譯碼器19</p><p><b>　　4參考文獻(xiàn)21</b></p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表22</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　20世紀(jì)中期以后，由于晶體管技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)已成為當(dāng)今科學(xué)技

18、術(shù)領(lǐng)域中最活躍、影響最廣泛的學(xué)科之一。電子技術(shù)在促進(jìn)國防建設(shè)、科學(xué)技術(shù)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高人類居住和生活質(zhì)量等方面發(fā)揮了極其重要的作用。</p><p>　　作為一名大學(xué)生，應(yīng)努力學(xué)習(xí)文化知識(shí)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際自己動(dòng)手設(shè)計(jì)出符合一定要求的電子電路，鍛煉自己的動(dòng)手能力，以便將來更好的投入到這方面的工作當(dāng)中。因此做了此份課程設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　此報(bào)告是包含本次電工電子綜

19、合課程設(shè)計(jì)。主要有以下兩個(gè)設(shè)計(jì)題目：一是有害氣體的檢測(cè)、報(bào)警、抽排。當(dāng)檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)警聲和燈光間歇閃爍的光報(bào)警提示，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安，抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài);二是機(jī)器人行走電路設(shè)計(jì)。機(jī)器人行走動(dòng)力使用干電池，接通電源，機(jī)器人前進(jìn)，行走一段時(shí)間后，機(jī)器人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)間后自動(dòng)前行，周而復(fù)始，并且前進(jìn)和后退的時(shí)間是可調(diào)的。</p><p>　　

20、關(guān)鍵字：555定時(shí)器、智能控制、氣敏傳感器、計(jì)數(shù)器</p><p>　　1有毒氣體檢測(cè)及抽排裝置 </p><p>　　1．1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p>　　任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能自動(dòng)檢測(cè)有害氣體濃度，且當(dāng)有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)，能自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，能自動(dòng)抽排有害氣體的控制電路。</p><p>　　要求：當(dāng)檢測(cè)到有害氣體意外排放超標(biāo)時(shí)，發(fā)出警笛報(bào)

21、警聲和燈光間歇閃爍的光報(bào)警提示，同時(shí)自行啟動(dòng)抽排系統(tǒng)，以保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。抽排完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)回到實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)。</p><p>　　1.2方案論證與選擇</p><p>　　1.2.1總體方案選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)有兩套方案可供選擇：其一是采用220V交流電源，經(jīng)過變壓、整流與穩(wěn)壓后產(chǎn)生穩(wěn)定直流電源給各部分電路供電。之后利用氣敏電阻控制電壓比較器

22、，通過電壓比較器控制繼電器是否閉合來對(duì)聲光報(bào)警電路和氣體抽排電路實(shí)現(xiàn)控制。方案二是采用220V交流電源，經(jīng)過變壓、整流與穩(wěn)壓后產(chǎn)生穩(wěn)定直流電源給各部分電路供電。之后利用氣敏電阻控制電壓比較器，使用單片機(jī)檢測(cè)電壓比較器輸出電壓，之后單片機(jī)對(duì)聲光報(bào)警電路和氣體抽排電路實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　由方案對(duì)比可以看出，方案一簡(jiǎn)捷易于實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性高，從經(jīng)濟(jì)上看，方案二使用單片機(jī)價(jià)格過高，故采用方案一。</p>

23、;<p>　　1.2.2有毒氣體敏感元件選擇</p><p>　　本方案選擇的是QM-N5型氣敏元件，QM-N5型氣敏元件是以金屬氧化物SnO2為主體材料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，當(dāng)元件接觸還原性氣體時(shí)，其電導(dǎo)率隨氣體濃度的增加而迅速升高。</p><p><b>　　特點(diǎn)：</b></p><p>　　1.用于可燃性氣體的檢測(cè)（CH

24、4、C4H10、H2等） 2.靈敏度高 3.響應(yīng)速度快 4.輸出信號(hào)大 5.壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠</p><p>　　1.2.3振蕩電路的選擇</p><p>　　在系統(tǒng)中，警報(bào)燈需要閃爍，警報(bào)器的頻率需要兩個(gè)來形成警笛，所以需要振蕩電路。本方案選擇采用以555芯片為主體的555振蕩電路。</p><p>　　圖1-1 555

25、定時(shí)器組成的多諧振蕩器電路圖</p><p>　　如圖1所示，由555組成的多諧振蕩器工作原理如下：</p><p>　　接通電源后，電容C被充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)發(fā)電BJT T導(dǎo)通，此時(shí)VO為低電壓，電容C通過R2和T放電，使VC下降。當(dāng)VC下降到（1/3）VCC時(shí)，觸發(fā)器又被置位，VO翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時(shí)間為：</p><

26、p>　　tPL=R2Cln2，</p><p><b>　　可近似看成</b></p><p>　　tPL=0.7R2C</p><p>　　當(dāng)C放電結(jié)束時(shí)，T截止，VCC將通過R1、R2向電容器C充電，VC由（1/3）VCC上升到（2/3）VCC所需的時(shí)間為：</p><p>　　tPH=(R1+R2)Cln2，

27、</p><p><b>　　可近似看成</b></p><p>　　tPH=0.7(R1+R2)C</p><p>　　而當(dāng)VC上升到（2/3）VCC時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波，其頻率為： </p><p>　　f=1/( tPL +tPH），可近似看成f=1.43/[(R1+2R2)C]&l

28、t;/p><p><b>　　1.3系統(tǒng)總體框圖</b></p><p><b>　　圖1-2設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　1.4具體設(shè)計(jì)方案與原理說明</p><p>　　1.4.1總體原理說明</p><p>　　電路由220V交流電壓供電，經(jīng)過整流，濾波，穩(wěn)壓電路后

29、產(chǎn)生所需電壓供電路使用。電壓輸出為12V，使用7812芯片。有毒氣體濃度升高，氣敏電阻隨著改變阻值。然后所得的電壓信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)接入電壓比較器。電壓比較器輸出的控制繼電器是否閉合，從而決定是否給驅(qū)動(dòng)電機(jī)與聲光報(bào)警電路供電及是否正常工作。</p><p>　　1.4.2總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　總體系統(tǒng)采用proteus仿真通過</p><p>　　圖1-3

30、 總體設(shè)計(jì)圖</p><p><b>　　1.4.3電源部分</b></p><p><b>　　圖1-4 電源部分</b></p><p>　　如圖3，采用220V交流供電，模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的工作電壓，因?yàn)殡妷哼^高需要借助變壓器使電壓降低，經(jīng)過由電橋構(gòu)成的整流電路后，將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，因?yàn)榇藭r(shí)仍包含有紋波等雜波

31、輸出，再由電容濾波，輸出穩(wěn)定的直流電壓，經(jīng)過7812芯片使輸出12V電壓，在經(jīng)過電容是輸出更加穩(wěn)定的直流電壓。</p><p>　　1.4.5信號(hào)比較部分</p><p>　　圖1-5 比較器部分</p><p>　　圖中RV1為QM-N5型氣敏元件的代替，RV2為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的代替，U2為運(yùn)算放大器。</p><p>　　1.4.6報(bào)警器部

32、分</p><p>　　圖1-6 聲報(bào)警部分</p><p>　　從圖中可以看出報(bào)警器驅(qū)動(dòng)同樣利用了從運(yùn)算放大器出來的電壓信號(hào)，然后經(jīng)過三極管放大電流驅(qū)動(dòng)繼電器。利用555為主芯片構(gòu)成雙音頻振蕩器發(fā)出兩種頻率的信號(hào)，經(jīng)過一個(gè)大功率三級(jí)管放大驅(qū)動(dòng)喇叭，形成警笛聲。只要毒氣濃度高于標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)算放大器就會(huì)輸出高電壓信號(hào)，使繼電器閉合。555芯片的8腳的電平由低變高，開始工作，發(fā)出兩種頻率的震蕩波

33、，然后喇叭發(fā)出警笛聲，起到警報(bào)作用。</p><p>　　1.4.7抽排風(fēng)扇部分</p><p>　　圖1-7風(fēng)扇抽排部分</p><p>　　圖中的繼電器靠左的是電機(jī)的支路。電機(jī)和繼電器接在220V50Hz的交流電中。只要毒氣濃度高于標(biāo)準(zhǔn)值，運(yùn)算放大器就會(huì)輸出高電壓信號(hào)，使繼電器閉合，電機(jī)開始工作，開始抽排有毒氣體。</p><p>　　1

34、.4.8警報(bào)燈部分</p><p>　　圖1-8 光報(bào)警部分</p><p>　　題目要求警報(bào)燈可以閃爍，并且頻率不能太快（否則會(huì)因?yàn)槿说囊曈X暫留感覺不到閃爍），所以需要另外一個(gè)555振蕩器來控制頻率。用555的輸出來控制功率二極管Q1的通斷，從而控制警報(bào)燈的閃爍。</p><p>　　為了產(chǎn)生視覺暫留，選擇閃爍頻率在1Hz左右。因此需要對(duì)圖中R4和R5以及C6的值

35、進(jìn)行特殊的選定。根據(jù)555振蕩器的頻率計(jì)算公式f=1.43/[(R4+2R5)C6]可以選擇。本方案中設(shè)定R4=R5=11k，C6=0.01uF。是閃爍的頻率在1Hz-2Hz之間。</p><p>　　555振蕩器輸出的波形如下：</p><p>　　圖1-9 振蕩器波形</p><p>　　1.5設(shè)計(jì)心得與體會(huì)</p><p>　　通過本

36、次設(shè)計(jì)，了解了氣體檢測(cè)的電路的搭建與實(shí)現(xiàn)。讓我在這方面對(duì)知識(shí)得以補(bǔ)充，彌補(bǔ)了這方面知識(shí)的空白，設(shè)計(jì)過程中我用自己學(xué)過的知識(shí)，再結(jié)合資料來實(shí)現(xiàn)題目要求。設(shè)計(jì)中隨時(shí)會(huì)出現(xiàn)各種問題，這需要自己來解決，這就提升了我的應(yīng)變能力和自己解決問題的能力。這次設(shè)計(jì)也讓我學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用得到結(jié)合。設(shè)計(jì)中的氣敏電阻對(duì)于我是一個(gè)完全不了解到元件，我通過查資料學(xué)會(huì)了它的實(shí)際使用。555定時(shí)器是數(shù)字電子技術(shù)課程中所學(xué)的知識(shí)，我通過改變適當(dāng)元件的值來使之輸出

37、我需要的頻率的方波信號(hào)。</p><p>　　另外，設(shè)計(jì)過程也提高了我對(duì)仿真軟件的操作，熟悉了常用元件的調(diào)用，學(xué)會(huì)了用仿真軟件搭建電路，進(jìn)行仿真，得到結(jié)果來證明設(shè)計(jì)方案是否正確。這次設(shè)計(jì)提升了我的很多重要的能力，對(duì)我以后的實(shí)際工作有很大的幫助。</p><p>　　2.機(jī)器人行走電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p&g

38、t;　　任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)能前進(jìn)、后退的機(jī)器人行走控制電路。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　1、接通電源，機(jī)器人前進(jìn)，行走一段時(shí)間后，機(jī)器人自動(dòng)后退，退行一段時(shí)間后自動(dòng)前行，周而復(fù)始。</p><p>　　2、機(jī)器人行走動(dòng)力只能使用干電池，不能使用動(dòng)力電源。</p><p>　　3、機(jī)器人前

39、進(jìn)、后退時(shí)間可調(diào)。</p><p>　　2.2方案的論證與選擇</p><p>　　方案一：通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及轉(zhuǎn)動(dòng)周期，在電機(jī)方向控制電路部分采用L298N 專用驅(qū)動(dòng)集成電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制。</p><p>　　方案二:使用555定時(shí)器組成的多諧震蕩電路產(chǎn)生周期性的矩形脈沖信號(hào)，通過可變電阻控制震蕩周期，將矩形脈沖信號(hào)輸入到74161所組成的計(jì)

40、數(shù)器中進(jìn)行分頻，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人行走時(shí)間的可調(diào)，然后利用觸發(fā)器將分頻后的信號(hào)輸入到H橋電路，采用H橋電路來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。</p><p>　　方案比較：方案一電路簡(jiǎn)單而且能夠完美的滿足設(shè)計(jì)要求，但是對(duì)于本次設(shè)計(jì)來說成本太高，而且技術(shù)要求也較高；方案二在電路組成方面雖然較為繁瑣，但是也同樣能夠滿足設(shè)計(jì)所需要求，同時(shí)，成本也較低。</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)總體框圖<

41、;/b></p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.4具體設(shè)計(jì)方案與原理說明</p><p>　　2.4.1總體原理說明</p><p>　　本系統(tǒng)包含：信號(hào)發(fā)生部分（555定時(shí)器為主芯片組成的振蕩器）、計(jì)數(shù)器部分、譯碼顯示部分、電平轉(zhuǎn)換部分、電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分。本設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器由555定時(shí)

42、器產(chǎn)生一個(gè)矩形波信號(hào)發(fā)生器，利用開關(guān)瞬時(shí)接地，使電路起振驅(qū)動(dòng)74LS193加計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。74LS193的輸出信號(hào)被7448用來輸出顯示意外，還將計(jì)數(shù)滿后的信號(hào)所觸發(fā)的下降沿送入JK觸發(fā)器。這樣JK觸發(fā)器產(chǎn)生的高低電平可以控制、三極管的導(dǎo)通與截止來控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)與后退。</p><p>　　2.4.2總體設(shè)計(jì)圖</p><p>　　總體系統(tǒng)采用proteus仿真

43、通過</p><p><b>　　圖2-2總體設(shè)計(jì)圖</b></p><p>　　2.4.3信號(hào)發(fā)生部分</p><p>　　圖2-3信號(hào)發(fā)生部分</p><p>　　如圖2-3所示，圖中是555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器。接通電源后，電容C被充電，當(dāng)VC上升到2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)晶體管導(dǎo)通，此時(shí)VO為低電壓，

44、電容C通過R2和T放電，使VC下降。當(dāng)VC下降到（1/3）VCC時(shí)，觸發(fā)器又被置位，VO翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C放電所需的時(shí)間為：</p><p>　　tPL=R2Cln2 可近似看成tPL=0.7R2C</p><p>　　當(dāng)C放電結(jié)束時(shí)，晶體管截止，VCC將通過R1、R21向電容器C充電，VC由（1/3）VCC上升到（2/3）VCC所需的時(shí)間為：</p><p>

45、;　　tPH=(R1+R2)Cln2 可近似看成tPH=0.7(R1+R2)C</p><p>　　而當(dāng)VC上升到（2/3）VCC時(shí)，觸發(fā)器又周而復(fù)始，在輸出端就得到一個(gè)周期性的方波，其頻率為：</p><p>　　f=1/( tPL +tPH) 可近似看成f=1.43/[(R1+R2)C] </p><p>　　根據(jù)這個(gè)原理，圖中的Rv1是一

46、個(gè)變阻器，可以調(diào)節(jié)計(jì)數(shù)周期，從而使機(jī)器人前進(jìn)后退的時(shí)間可調(diào)，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　2.4.4計(jì)數(shù)器部分</p><p>　　圖2-4 計(jì)數(shù)器部分</p><p>　　如圖2-4所示，方案中的計(jì)數(shù)部分使用的是4位預(yù)置計(jì)數(shù)器，但是因?yàn)樵谇皫讉€(gè)信號(hào)發(fā)生部分已經(jīng)可以滿足時(shí)間調(diào)節(jié)的需求，所以這里沒有必要使用這個(gè)功能。圖中計(jì)數(shù)器的CLKU端接著555振蕩器的輸出來

47、觸發(fā)內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)數(shù)。ABCD四個(gè)輸出端接在7448的輸入端使系統(tǒng)滿足顯示的要求。</p><p>　　2.4.5譯碼顯示部分</p><p>　　圖2-5譯碼顯示部分</p><p>　　如圖2-5所示，7448的輸入接在上一級(jí)計(jì)數(shù)器40193的輸出，進(jìn)行倒退和前進(jìn)時(shí)間的顯示。</p><p>　　2.4.6電平轉(zhuǎn)化部分</p>

48、<p>　　圖2-6電平轉(zhuǎn)化部分</p><p>　　從40193計(jì)數(shù)器出來的信號(hào)一方面送進(jìn)顯示，另一方面進(jìn)過一個(gè)與門后給JK觸發(fā)器提供下降沿。</p><p>　　根據(jù)要求應(yīng)該讓JK觸發(fā)器的輸出電平周期翻轉(zhuǎn)。所以方案中，JK觸發(fā)器的J引腳和K引腳應(yīng)該同時(shí)接在Vcc上，在功能上滿足要求。輸出端Q和Q非分別接后續(xù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的不同的三極管組上，使電機(jī)可以在電壓上得到方向變化。<

49、;/p><p>　　2.4.7電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分</p><p>　　圖2-7電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分</p><p>　　如圖所示，三極管Q1和Q4接在JK觸發(fā)器的正輸出端，三極管Q2和Q3接在JK觸發(fā)器的負(fù)輸出端。這樣電機(jī)可以得到電壓方向的改變。</p><p>　　2.5設(shè)計(jì)心得與體會(huì)</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)電子仿真

50、軟件的使用更加熟練。通過仿真軟件可以進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，檢驗(yàn)自己的設(shè)計(jì)是否正確是否符合要求。在設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)遇到各種問題，在解決這些問題的過程中我的各方面能力得到提高，如應(yīng)變能力學(xué)習(xí)能力等，這些都會(huì)對(duì)我以后的生活工作有很大幫助。同時(shí)設(shè)計(jì)業(yè)讓我所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，讓我了解了兩者相結(jié)合的重要性，理論可以幫助實(shí)踐，但實(shí)踐可以驗(yàn)證理論。</p><p><b>　　3附錄</b></p&g

51、t;<p>　　3.1有毒氣體抽排裝置元器件清單</p><p>　　3.2機(jī)器人行走電路元器件清單</p><p><b>　　3.3主要芯片參數(shù)</b></p><p>　　3.3.1 QM-N5型氣敏元件</p><p>　　QM-N5型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油

52、、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測(cè)，屬于N型半導(dǎo)體元件。靈敏度較高，穩(wěn)定性較好，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短，市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛。</p><p>　　QM-N5氣敏元件參數(shù)如下：標(biāo)定氣體中電壓≥2V，響應(yīng)時(shí)間≤10S，恢復(fù)時(shí)間≤30S，最佳工作條件加熱電壓5V、測(cè)量回路電壓10V、負(fù)載電阻RL為2K，允許工作條件加熱電壓4.5～5.5V、測(cè)量回路電壓5～15V、負(fù)載電阻0.5～2.2K。</p><p>　　3

53、.3.2 74L193計(jì)數(shù)器</p><p>　　74LS193計(jì)數(shù)器真值表：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　74LS192管腳圖：</p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　74LS193具體功能：</p&g

54、t;<p><b>　　異步清零：</b></p><p>　　當(dāng)MR=1時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出將直接清零，與其他輸入端的狀態(tài)無關(guān)，這就是異步清零。</p><p><b>　　加、減計(jì)數(shù)功能：</b></p><p>　　當(dāng)MR=0,PL=1,CPD=1時(shí)，CPU端接脈沖信號(hào)，就實(shí)現(xiàn)了加計(jì)數(shù)功能；相反，當(dāng)MR=0,

55、PL=1,CPU=1時(shí)，CPD端接脈沖信號(hào)，就實(shí)現(xiàn)了減計(jì)數(shù)功能。</p><p><b>　　置數(shù)功能：</b></p><p>　　當(dāng)MR=0，PL=0時(shí)，計(jì)數(shù)器輸出端與輸入端相同，即實(shí)現(xiàn)置數(shù)功能。</p><p>　　3.3.3 JK觸發(fā)器</p><p><b>　　JK觸發(fā)器真值表：</b>

56、</p><p><b>　　表3-1</b></p><p><b>　　Jk觸發(fā)器邏輯圖：</b></p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　3.3.4 74LS48譯碼器</p><p>　　74LS48譯碼器管腳圖：

57、 </p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　74LS48譯碼器邏輯圖：</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　74LS48譯碼器真值表：</p><p><b>　　圖3-6</b><

58、;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 謝自美 《電子線路綜合設(shè)計(jì)》，武漢，華中科技大學(xué)出版社，2007</p><p>　　[2] 周新民 《工程實(shí)踐與訓(xùn)練教程（電工電子部分）》，武漢，武漢理工大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[3] 伍時(shí)和 吳友宇 凌玲 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》 北