新颖的触摸式收音机预选装置

多年来收音机的调谐机构一直采用拉线式机械选台，指针度盘显示。机械式调谐准确性、可靠性均较差，易出故障。笔者使用国产PMOS集成电路设计试验出一种构思新颖的触摸式收音机节目预选装置，使用方便，手感舒适，实现了无机械操作，自动化选台，数字显示。该装置在收音机面板上只见到7个触摸键和一个荧光数码管。该装置有手动选台和自动选台两种功能。手动选台时，打开收音机用手指触摸1～6任何一个键时荧光数码管就显示相对应的一个数字，同时选出对应这个数字的电台。自动选台是当手指触摸第7个键时，荧光数码管从1～6每隔7秒钟变换一个数字，同时收音机播出与该数字相对应的节目，周而复始不停地每隔7秒钟变换一个节目，供听者挑选。当选中六个节目中的某一个节目时，用手指触摸一下与该节目对应的键，这时收音机就播放这个节目不再改变。该装置除了以上两种功能外还具备自动关机的功能。

该装置的方框图见图1，线路图见图2。下面结合图1、2简单介绍其工作原理。图中的1至7代表7个触摸键。触摸键与电阻R\(_{1}\)～R7，稳压管D\(_{1}\)～D7，二极管D\(_{8}\)～D14，集成电路IC\(_{1}\)、IC2共同组成触摸开关。IC\(_{1}\)、IC2（均为B5125）内部各有4个寄存器（外引线见图3），它们的输入端C\(_{I1}\)～CI4分别与由D\(_{8}\)～D14组成的与门输入端相连接。触摸开关的功能是：当手触摸1～6键（即R\(_{1}\)～R6的悬空端）中的任何一个键时相应寄存器的输出端（C\(_{0}\)1～C04中的一个）输出高电平。这个高电平信号送到数据选择器。数据选择器由I\(_{C3}\)、IC4（均为B5111，外引线见图4）组成。其内部各有4个二选一数据选择器。它的功能是：当手未触及第7键（自动选台键）时数据选择器只输出来自IC\(_{1}\)、IC2的手动选台信号（高电平）。当手触及第7键时数据选择器只输出自动选台信号。

自动选台信号由BG\(_{4}\)组成的脉冲振荡器产生。BG4每隔7秒输出一个脉冲，经BG\(_{1}\)放大再送入IC5的8脚。整形后从IC\(_{5}\)的7脚输出至IC7自动分配器。自动分配器IC\(_{7}\)（B5183其外引线见图5）的功能是：输入端（2脚）每输入一个脉冲，输出端“0”～“5”就有一个端子输出高电平。例如IC7输入端第2脚来到第1个脉冲时“0”端输出高电平，其余输出端为低电平。7秒钟后第2个脉冲来到第2脚，则“1”端输出高电平，其余为低电平……以此类推，周而复始，总是从“0”端至“5”端顺序每7秒钟输出一个高电平。这就是自动选台信号。

IC\(_{6}\)（B5105外引线见图6）是数码变换器，它的功能是：将数据选择器送来的高电平选台信号变换为低电平输出。IC8（B5131外引线见图7）的功能是：将IC\(_{6}\)送来的十进制数码变换为二进制8421码输出。IC9（B5132外引线见图8）是驱动器，它的功能是将IC\(_{8}\)送来的二进制码变为荧光数码管所需要的驱动信号。IC10（B5113外引线图9）是与收音机调谐电路的接口部分。它的功能是将IC\(_{6}\)送来的选台信号变为收音机电调谐电路变容二极管所需要的电压。显示器件选用YS9—3型荧光数码管，其引线与各字段关系见图10。

使用本装置可以实现自动定时关机。定时原理如下：脉冲发生器BG\(_{4}\)产生的脉冲经BG1放大送入IC\(_{5}\)（B5外引线见图11）进行分频。IC5的15～12脚输出波形见图11。BG\(_{2}\)、BG3组成继电器控制电路，当BG\(_{2}\)基极为低电平时BG3导通，继电器线圈流过电流，触点吸合。当BG\(_{2}\)基极为高电平时BG3截止，继电器线圈不通过电流，触点释放。D\(_{15}\)～D18和K\(_{1}\)～K4共同组成与门电路。当K\(_{1}\)接通时，从图11可见15分钟时与门输出高电平继电器触点释放。如果K1、K\(_{2}\)、K3同时接通，从图11可见只有在1小时45分钟时也即IC\(_{5}\)的15、14、13脚同时为高电平时与门输出高电平、继电器触点才释放。

AN是2刀2掷微动开关，安装在收音机面板上做电源开关。按下AN的一瞬间b\(_{2}\)C2、b\(_{1}\)C1同时接通。由于b\(_{2}\)C2的接通整流器产生+24V电压使BG\(_{4}\)～BG1及IC\(_{5}\)工作；由于b1C\(_{1}\)的接通使IC5内部清零开始计算时间。当手离开电源开关AN时虽然b\(_{2}\)C2、b\(_{1}\)C1断开，但由于IC\(_{5}\)的15～12脚均输出低电平，继电器触点是吸合的，所以电源变压器初级并未断开。只有当到达定时时间，BG2的基极变为高电平，继电器触点才释放实现了自动关机。K\(_{1}\)、K2、K\(_{3}\)、K4的接通状态共有15种组合方式，因此最短可定时15分钟，最长可定时3小时45分钟。图2中的CK\(_{1}\)、CK2可用来接入其他家用电器，也可实现定时关机。

1、元器件选择：IC\(_{1}\)～IC10笔者均选用北京半导体器件五厂生产的PMOS集成电路（业余品），型号见图2中标注。BG\(_{4}\)除使用BT33外也可用BT35代替，BG2也可使用其他PNP中功率管，BG\(_{3}\)也可使用其他NPN中功率管。D1～D\(_{7}\)只要能稳压15伏就行。D8～D\(_{18}\)也可使用2cp管，D20～D\(_{23}\)也可用2CP23。继电器触点应能承受220伏交流电压。图2中电阻均用1/8W碳膜电阻。电源变压器要求不高，整个装置耗电不多，次级只要能输出18～22伏交流电压就行。荧光管灯丝要求1.2伏，如单有一个绕组供电最好，用直流降压供电也可以。电源开关AN要用无锁微动开关，也即手离开AN时开关的动触点应能自动复位。使用一般钮子开关就不能实现定时关机了。

2．制作：由于执行部分的电路是多种多样的，本装置的印板设计为两块。主板包括IC\(_{1至IC}\)9及电源控制部分。副板仅设计了一种适合B5113的电路，读者如设计出更新颖的接口电路，可以另排副板的印刷走线。本装置的主板见图12，副板见图13。由于笔者采用单面敷铜板，将所有元器件均焊在敷铜面。凡是圆圈处均留作从背面焊接导线用。例如IC\(_{7}\)的4脚用导线连到IC4的12脚（参照图1），IC\(_{8}\)的8脚用导线连到IC10的1脚和IC\(_{6}\)的4脚。其余类推。图12中的虚线也是用导线连接的地方，焊接时对照图1施工。如果使用双面敷铜板可以两面排线就不必用导线连接了。

PMOS集成电路是比较娇气的器件，使用前最好放在金属盒内屏蔽起来，最好不用手触摸引线（特别是输入端）。操作前先将镊子焊上一根导线，把导线另一端连接到大地（如暖气片或50Hz电网的零线。）上，电烙铁也要将外壳牢靠地接大地。印板上各焊接点要事先涂上一层锡，但焊锡不要堆得太多，因为集成电路引线脚之间距离很近，锡多了极易短路。集成电路引线是镀金的，切勿用刀刮其表面，焊接之前最好也先涂上一层锡。涂锡时要按图14所示，用镊子夹住全部引线，使各脚电位相同。烙铁头要锉细，锉出一个斜面，烙铁头也不可堆锡过多，以免相邻两引线短路。本装置制作的成败关键是焊接集成电路。如焊接前或焊接时已将集成电路击穿，则会给调试带来很多麻烦。焊接集成电路之前还要弄清楚引线的排列顺序。一般集成电路上印有型号标记，使标记正对操作者，下排从左至右为1至9脚，上排从右至左为10至18脚。焊接时先参照图14，一手用镊子夹住全部管脚（手应接触镊子裸露处，使人体电位与大地相同），另一只手逐个按压各管脚，使管脚弯成约120°的角度，注意最好一次成形，不要反复触摸管脚。再用镊子夹住集成电路外壳，使各引线脚与相应的印刷走线对准，先将9和18脚焊住，然后再把其他各脚焊住，注意焊接时间要短，避免烫坏电路。集成电路焊好之后应及时用棉球醮酒精擦净焊接点。如果想用刀刮掉引线周围的松香，小刀也必须接大地。上述各项必须严格遵守切勿大意。

3．调试：测试用的万用表最好选用500型的，其他高内阻的也行。测试时（用50伏直流档）黑色（负极）表笔要可靠地接到印板公共地线上，用红色（正极）表笔测量各点电压。调试工作最好是一级级进行，即按照电源、脉冲发生器、继电器驱动器、触摸开关……的顺序焊好一级调试一级。首先测量电源部分的D\(_{2}\)0、D21的负极应为+24伏，接着检查脉冲发生器是否起振。测量BG\(_{4}\)发射极（即C4正极）对地电压。这里的电压应从低至高逐渐上升，约到2.5伏时突然跌落，周期性变化。调节R\(_{11}\)（可先用一个数百千欧的电位器代替）阻值可以改变振荡周期。再测BG1基极对地电压，也应在0.5伏左右周期性变化。BG\(_{1}\)集电极的脉冲幅度约20伏左右，周期同前。调节R14阻值可以改变脉冲幅度。调整继电器驱动电路时可先将R\(_{15}\)的悬空端接触电源正（＋24V），此时BG3集电极应为+20伏左右，再将R\(_{15}\)悬空端改接地，BG3集电极电压接近0伏。调节R\(_{15}\)阻值使BG2基极电流小于50μA，BG\(_{2}\)、BG3就能正常工作了。焊好触摸开关部分（包括IC\(_{1}\)、IC2，D\(_{1}\)～D14，R\(_{1}\)～R8等元件）之后，小心地加上+24伏电源，摸一摸集成电路是否烫手，如发现烫应立即关机检查。IC\(_{1}\)、IC2稍有温升是正常的。接下来测量IC\(_{1}\)、IC2的9脚，调节R\(_{8}\)使第9脚为10伏左右。然后再测一下各寄存器输出端，看看有哪个输出端为0状态（10伏以下算做0状态），用手触摸输出端为0状态的对应的触摸键（注意此时人体不要与电路中任何元件相触，人体也不应与大地相接），看其是否跳至高电位（20伏左右）。若不跳可调R8阻值使9脚对地小于10伏，如还不跳可将电源插头对调一下，或更换相应的二极管。若再无效应怀疑集成电路损坏。若测某寄存器输出端为1状态，这时可触摸其他键，看其输出电压是否跌为0状态。若不跌落可调R\(_{8}\)使9脚电压大于10伏，看其是否有反映。调试时应耐心，规律是9脚电压升高可提高抗干扰能力，但灵敏度下降。9脚电压降低灵敏度可提高，但易受干扰（不该动作的也动作）出现误动作。尽量做到二者兼顾。合格的标准是：触摸哪一个键时相应的寄存器输出端为1，其余全部为0。再触摸其他键时，原来为1的端应变为0。无论哪一个寄存器输出端都应该这样。

手动选台调好后，焊上IC\(_{5}\)、IC7。先将两个集成电路的清零端R（IC\(_{5}\)的是11脚，IC7的是10脚）暂时接正电源（＋24V）。开机后IC\(_{5}\)的7脚（Q1端）应在20伏与零伏之间周期地变化，如变化幅度不够大可调节R14阻值。再测IC\(_{5}\)的6脚（Q2端），其电压变化的周期应为Q\(_{1}\)的2倍。5脚（Q3端）电压变化周期应为Q\(_{2}\)的2倍，以此类推。这时测量IC7的“0”～“9”端应轮流呈1状态。若将IC\(_{7}\)的10脚接地，应该“0”～“6”轮流输出1状态。焊好IC3、IC\(_{4}\)之后测其6个输出端，正常情况下触摸1～6键时IC3、IC\(_{4}\)的6个输出端与IC1、IC\(_{2}\)的6个输出端同相，触摸7键时IC3、IC\(_{4}\)的6个输出端与IC7的6个输出同相。焊好IC\(_{6}\)时测量其输出端电压应与IC3、IC\(_{4}\)的输出反相。然后将IC7的10脚（R-）接到IC\(_{6}\)的8脚，以获得清零脉冲。最后焊上IC8、IC\(_{9}\)及荧光数码管。用手触摸1至6键时数字应该相应的改变。当触摸7键时数字应该每显示7秒钟变化一次。如果显示不正常，应着重检查IC8、IC\(_{9}\)。例如触摸1键时IC8的CM\(_{4}\)～CM1应输出二进制8421码0001，触摸2键应输出0010等等。如果IC\(_{8}\)无问题就应考虑更换IC9了。

以上调试完毕之后将IC\(_{5}\)的11脚（R-）接到微动开关的b1点。并将K\(_{1}\)～K4及继电器等元件接好，检查各项功能，如无问题主板即算调好。

将IC\(_{1}\)0焊在副板上，RK，R\(_{18}\)～R23均使用小型微调电阻，阻值根据预置电台的频率和变容二极管的型号由实验确定。R\(_{K}\)，R18～23应为100kΩ左右。待6个节目均能正常收听了整机即算调整完毕。（北京市第101中学高二年级 罗建华）