数电课程设计_555定时器声光报警电路

数电课程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 _555定时器声光报警电路 苏 州 市 职 业 大 学 课程设计说明书 名称 555定时器声光报警电路 2010 年 12 月27 日至2010 年12 月31 日共 1 周 院 系 电子信息工程系 班 级 10微电子1班 姓 名 系 主 任 教研室主任 指导教师 目录 目录 ................................................................................................................................ 2 第一章 绪论 ................................................................................................................... 4 第二章 555定时器声光报警电路设计 ............................................................................ 5 2.1硬件组成................................................................................................................... 5 2.2电路原理图 ............................................................................................................... 5 2.3印刷板电路图 ........................................................................................................... 6 如图2.2: .................................................................................................................. 6 2.4 555定时器声光报警电路原理................................................................................ 6 2.5 性能指标要求 ........................................................................................................ 7 第三章 元器件清单及主要元器件的介绍 ....................................................................... 8 3.1 元器件清单，如下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。............................................................................................ 8 3.2 主要元器件介绍....................................................................................................... 8 3.2.1 555定时器...................................................................................................... 8 3.2.2 电位器 .......................................................................................................... 11 3.2.3 蜂鸣器 .......................................................................................................... 12 蜂鸣器的结构原理..................................................................................................... 12 3.2.4 发光二极管................................................................................................... 12 3.2.5 电容.............................................................................................................. 13 3.3 相关性能指标计算 ............................................................................................... 13 3.3.1电容充电时间T1 ............................................................................................. 13 3.3.2电容放电时间T2 ............................................................................................. 13 3.3.3电路振荡周期T ............................................................................................... 13 3.3.4 电路振荡频率f .............................................................................................. 13 3.3.5 数据计算 ........................................................................................................ 14 第四章 电路的焊接及调试 ........................................................................................... 15 4.1焊接 ........................................................................................................................ 15 4.1.1 焊接前的注意事项.......................................................................................... 15 4.2 调试及调试的波形 ................................................................................................. 15 4.2.1 调试过程 ........................................................................................................ 15 4.2.2 调试的波形................................................................................................... 16 4.3实验中常见故障检查 .............................................................................................. 16 第五章 结论 ................................................................................................................. 17 5.1 焊接好的成品图..................................................................................................... 17 5.2 实验波形................................................................................................................ 17 参考文献 ....................................................................................................................... 18 3 第一章 绪论 本次课程设计主要使用的是由555定时器构成的多谐振荡器，在由此够成声光报警器。 555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名 555定时器的电压范围宽，双极型555定时器为5~16 V，CMOS 555定时器为3~18 V。可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。 TTL单定时器型号的最后3位数为555，双定时器的为556;CMOS但定时器的最后4位数为7555，双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。 555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 555定时器声光报警电路是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警的一种装置。 555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现异步工作，使两个振荡器间隙振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管闪烁。 第二章 555定时器声光报警电路设计 2.1硬件组成 本电路包括555定时器、蜂鸣器、发光二极管等其它电子原件，焊接时需要必要的焊接工具，调试时需要示波器、电源等电子器材以及其它辅助工具。 2.2电路原理图 如图2.1: 图2.1 电路原理图 5 2.3印刷板电路图 如图2.2: 图2.2 PCB板图 2.4 555定时器声光报警电路原理 电路由两个555多谐振荡器组成，当接通电源的时候，第一个555定时器的引脚4接高电平，Vcc通过R1和R2对电容C1充电,此时内部的RS触发器置1，3端输出高电平使第二个555工作，同时二极管发光，Vcc通过R3和R4对C2进行充电,第二个555定时器的端口3输出高电平对C3充电 ，当Vc1大于等于2/3Vcc时第一个555里的RS触发器置0，端口3输出低电平，同时二极管灭掉，第二个555不工作此时C3放电蜂鸣器报警，这样来回不断充电放电二极管不断闪烁，蜂鸣器间断鸣叫。 2.5 性能指标要求 指示灯闪光频率为1~2Hz，蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1000Hz，指示灯采用发光二极管。 7 第三章 元器件清单及主要元器件的介绍 3.1 元器件清单，如下表。 所用元器件列表 编号 器件名称 数量 理论值 R1 电位器 1 10kΩ R2 电阻 1 2kΩ R3 电位器 1 20kΩ R4 电阻 1 2kΩ C1X 碳膜电容 1 0.01μF C2X 碳膜电容 1 0.01μF C1 电解电容 1 100μF C2 电解电容 1 0.1μF C3 电解电容 1 4.7μF C4 电解电容 1 10μF 蜂鸣器 1 发光二极管 1 555定时器 1 插座 1 绘制电路板 1 3.2 主要元器件介绍 3.2.1 555定时器 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性 555，用 CMOS 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 制作的称为 7555，除单定时器外，还有对工艺制作的称为 应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 5V~16V 工作， 7555 可在 3~18V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 1、555定时器的电路结构及其功能 如图3.1所示，为双极型5G555定时器的逻辑图。它的电压比较器C和C(包12括电阻分压器)、G和G组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓12 冲级G三部分组成。 3 图3.1 双极型555定时器内部框图 C和C为两个电压比较器，当CO端悬空时，他们的基准电压为V经3个5k12CCΩ的电阻分压后提供。U=2/3V为比较器C的基准电压，TH(阈值输入端)为R1CC1 其输入端。U=1/3V为比较器C的基准电压，TR(触发输入端)为其输入端。R2CC2 CO为控制端，当外接固定电压U时，则U=U、U=1/2U。R 为直接置0端，COR1C0R2COD只要R =0，输出u0便为低电平，正常工作时，R 端必须为高电平。 DD 它的各个引脚功能如下，其如图3.2所示: 图3.2 555定时器引脚排列图 9 1脚:GND(或V)源负端VSS或接地，一般情况下接地。 CC 2脚:TR低触发端。 3脚:OUT(或Vo)输出端。 4脚:R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚:CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。 6脚:TH高触发端。 7脚:D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号;低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。 8脚:VCC(或VDD)外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5,16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3,18V。一般用5V。 555定时器的逻辑功能,如下表所示。 555定时器逻辑功能表 输 入 输 出 U U R U V状态 I1I2D0 X X 0 0 导通 >2/3V >1/3V 1 0 导通 CCCC <2/3V <1/3V 1 1 截止 CCCC <2/3V >1/3V 1 不变 不变 CCCC 2、555定时器的应用分类 555定时器应用十分广泛，可装如下几种电路: (1) 单稳类电路 作用:定延时，消抖动，分(倍)频，脉冲输出，速率检测等。 (2) 双稳类电路 作用:比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。 (3) 无稳类电路 作用:方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。 3.2.2 电位器 如图3.3所示，电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。 图3.3 电位器 图3.4 蜂鸣器 1( 电位器的作用及特点 电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。 电位器的作用——调节电压(含直流电压与信号电压)和电流的大小。 电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固 11 定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。 3.2.3 蜂鸣器 如图3.4所示为蜂鸣器，蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ;蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。 蜂鸣器的结构原理 : 1(压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。 多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工 多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动作电压), 压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 2(电磁式蜂鸣器 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。 3.2.4 发光二极管 如图3.5所示为四种发光二极管，发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 图3.5 发光二极管 图3.6 电容 3.2.5 电容 如图3.6所示，电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。 3.3 相关性能指标计算 3.3.1电容充电时间T1 1V,V，CCCCv(,),v(0)CC3T,,ln,,,ln,0.7(R，R)C111122v(,),v(T)CC1V,VCCCC3 3.3.2电容放电时间T2 T=0.7RC22 3.3.3电路振荡周期T T=T+T=0.7(R+2R)C1212 3.3.4 电路振荡频率f 13 11.43f,,T(R，2R)C12 3.3.5 数据计算 多谐振荡器(1)的输出周期:T=0.7(+2) RRC121 Tmin=0.7(+2)= 0.29s RCR211min Tmax=0.7(+2)= 0.97 RCR211max f=1/T 调节从小到大变化，多谐振荡器(1)的输出频率由大到小变化，发光二R1 极管闪烁由快到慢。 多谐振荡器(2)的输出周期:T=0.7(+2) RRC342 Tmin=0.7(+2)= 0.26ms RRC3min42 Tmax=0.7(+2)= 1.72ms RCR3max24 f=1/T 调节R从小到大变化，多谐振荡器(2)的输出频率由大到小变化，蜂鸣器3 的鸣叫频率跟着变小。 第四章 电路的焊接及调试 4.1焊接 4.1.1 焊接前的注意事项 1、从元件标识认识 R、C、蜂鸣器并在焊接前用万用表测试，尤其注意可变电阻、二极管极性。 2、元件排列整齐，焊点光滑牢固，不能出现虚焊或短路。 3、外接电源、信号源和负载的接线端接到正面元件层，以方便接线和测量。 4、焊接时，电烙铁对焊点加热时间一般不超过3,5秒，尤其注意不要使晶体管过热。 4.2 调试及调试的波形 4.2.1 调试过程 用5V电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转可调电阻，是的两个可调电阻的阻值达到所需要求，具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作。 1、将5V直流稳压电源接入电路板的输入端，观察发光二极管、蜂鸣器。 2、此时发光二极管闪烁，而蜂鸣器不响。则缓慢的增大输入电压的值，刚到8V时，发光二极管烧怀，而蜂鸣器鸣叫。 3、调节电位器R、R。当改变R的值时，发光二极管闪烁的频率随R改变;1311改变R的值时，多谐振荡器占空比和振荡频率改变，蜂鸣器鸣叫声音也改变。 3 4、将示波器的输入端接到蜂鸣器的两脚，调节示波器，观察蜂鸣器的输入波形，当输出为占空比合理的矩形波时，读出振荡周期，计算出频率约为1KHz左右。 15 4.2.2 调试的波形 波形如图4.1所示: 图4.1 输出波形 4.3实验中常见故障检查 蜂鸣器不响原因:可能是蜂鸣器自身原因坏掉或两端接线有问题;也可能是多湝(1)的输出端与(2)连接时有误或(1)没有输出;也可能是8端接电源有问题。 1)?、?脚的电平，若为低电平，查R1及连线是否发光二极管亮但不闪烁?测555( 有断线或虚焊，查C1是否击穿。在外围元件检查无误后，可采用代换法判断555(1)是否损坏。灯不亮，但蜂鸣器正常原因:多湝(1)不工作，而(2)的清零端接电源，(1)不工作的原因可能是电阻问题，可能是工作电容问题，也可能是二极管两端接线问题。还有其他问题就不一一举例了。 第五章 结论 5.1 焊接好的成品图 图5.1 图5.2 5.2 实验波形 图5.3输出波形 17 参考文献 1 杨志忠. 数字电子技术. 第二版. 北京:高等教育出版社，2003 2 李世雄. 丁康源. 数字集成电子技术教程. 北京:高等教育出版社，1993 2 叶致诚. 唐冠中.电子技术基础实验. 北京:高等教育出版社，1995 4 谢自美. 电子线路设计、实验、测试. 武汉:华中理工大学出版社，1994 5 胡宴如. 电子实习(I).北京:中国电力工业出版社，1996 6 周政新. 电子设计自动化实践与训练. 北京:中国民航出版社，1998 7 网络资料，网址如下: