声控报警电路实验报告报警电路设计实验报告_

声控报警电路实验报告报警电路设计实验报告

实验报告

实验名称： 声控报警电路设计

实验学生：

所属班级：

班内序号：

一，摘要

近年来，随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，生活节奏的加快，人们对电子报警器的需求日益增加。

　电子报警器应用于安全防范，系统故障，交通运输，医疗救护等领域，和社会生产密不可分。例如声控报警系统在生活中处处可见， 楼道里的声控节能灯， 店铺联网报警器等等，其功能简单，成本较低，因而广泛应用于各种家用电器和小电子产品中。

本课题基于应用需求，结合实验要求设计电路。报告介绍了简易的声控报警器的电路设计和电路的搭建调试。

关键词：报警器； CD4011；无源蜂鸣器； LM358

二，引言

随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电子设备、电子仪器的出现日新月异， 在市场上电子产品的竞争较为激烈。

本课程设计利用驻极体式咪头作为声传感器获得电压，经 LM358 放大电路两级放大， 然后通过电压比较器和多谐振荡器 , 输出驱动蜂鸣器和发光二极管工作报警。

，设计要求

，设计任务要求

设计一个声控报警电路，在麦克风附近击掌（模拟异常响动），电路能发出报警声， 持续时间大于 5 秒。声音传感器采用驻极体式咪头，蜂鸣器用无源式蜂鸣器。

，提高要求

1 ，增加报警灯，使其闪烁报警； 2，增加输出功率，提高报警音

量，加强威慑力。

，电路设计

，系统组成框图

，系统总体设计思路

驻极体式咪头作为声音传感器，将击掌产生的声音信号转化为电

信号，微弱的电信号经过同相放大器放大后便于传输和驱动， 放大信号进入同相比较器， 比较器根据实验可以设置合理的比较电压 V REF ，当放大信号高于比较电压 V REF 时，

放大器输出高电平促发方波振荡器开始工作，振荡产生的方波经

三极管放大即可驱动无源式蜂鸣器发出报警声音。

　但由于一次拍手产生的电信号只有短暂的脉冲， 故还需要在比较器后加入延时电路， 减缓脉冲电压下降的速度来实现延时报警。

，单元电路设计思路

声音采集单元设计原理简述

驻极体话筒由声电转换和阻抗变换两部分组成。声电转换的关键

元件是驻极体振动膜， 当驻极体膜片遇到声波振动时， 引起电容两端的电场发生变化，从而

产生了随声波变化而变化的交变电压。其膜片与金属极板之间的电容量比较小，因而它的输出阻抗值高，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。

　所以在话筒内接入一只结型场效应晶体三极管来进行阻抗变换。

因为驻极体式麦克风内部结构含场效应管，所以驻极体话筒必须提供直流电压才能工作。本实验采用漏极输出型电路，电路图如下

实际电路参数

麦克风中的场效应管的 UDS一般在 1.5V~4.5V 之间，而 IDS 一般

在 0.1mA~1mA之间。若供电电压 VCC 在 6V~8V时，可知 RD 约在

2.2K~5.1K 之间。实验电路可预取 2.8K 。C 为隔直电容，可采用 22uF

的电解电容。

　 3 ，信号放大单元设计原理简述

由驻极体式麦克风转化产生的电信号是微弱信号，经测量在击掌瞬间麦克风输出的最大值约为 12mV ，该信号必须经过放大器放大之后与比较器比较。

　该部分信号的放大由 LM358来实现，用 LM358构成一级放大约 100 倍，第二级电压跟随的形式。

一级电路设计原理如下：

第一级采用同相放大电路， 输入信号从直流补偿电阻 R1 输入到运放的

同相输入端。反馈网络为 R2 和 R3，构成深度电压串联负反馈放大电路。根据分析集成运算放大电路的两个重要特点 （“虚短”、“虚断”）可知：

因为 U + = U- = U i （“虚短”，但不是“虚地”）， I + = I-

= 0

所以 U p =U i =U N

U N I i =R 1

同相输入运算放大器中，当 R f =0 或 R 1 = ∞时， A uf =1+ （R f

R 1）=1，即输出电压与输入电压大小相等，相位相同，这种电路称为电压跟随器。

实际电路参数

麦克风的测量中，输出的电信号约为 150mV ，故初步设定放大倍数为 100 倍，使放大级输出约为 1.5V 。放大部分电路参数如图 2.3.2 （a ）。再放大