555定時(shí)器聲光報(bào)警電路課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 名稱 555定時(shí)器聲光報(bào)警電路 2011年12月26日至 2011年12月30日共 1 周院 系 班 級(jí) 姓 名 系主任 教研室主任 指導(dǎo)教師 目錄第一 概述211、課程設(shè)計(jì)目的212、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、原理及要求2第二章 元器件的介紹32.1 555定時(shí)器32.1.1 555定時(shí)器的參數(shù)及應(yīng)用32.1.2 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其功能32.1.3 555定時(shí)器的分類及作用42.2電位器52.2.1 電位器的作用及特點(diǎn)52.3 蜂鳴器52.3.1 蜂鳴器的分類及工作原理62.4 發(fā)光二極管62.5、電阻器72.6、電容器72.6.1、電容的分類7第三章 555定時(shí)器聲光報(bào)警電路9

2、3.1 電路的組成93.2 電路設(shè)計(jì)原理圖93.3 電路工作原理103.4 電路設(shè)計(jì)要求11第四章 調(diào)試及結(jié)果124.1、調(diào)試要求124.2、示波器觀察的波形12第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)14參考文獻(xiàn)15第一 概述11、課程設(shè)計(jì)目的本課程強(qiáng)調(diào)以實(shí)踐教學(xué)為主，在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生把數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容貫穿起來(lái)，以電子工藝的要求獨(dú)立完成電路原理的分析、設(shè)計(jì)、焊接及調(diào)試并作出具體的電子產(chǎn)品實(shí)物，使學(xué)生通過(guò)實(shí)踐能較好地掌握常用數(shù)字器件的應(yīng)用，更深層地掌握數(shù)字電子技術(shù)教材的內(nèi)容。12課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、原理及要求1、內(nèi)容：555定時(shí)器聲光報(bào)警電路2、課題要求：聲光報(bào)警電路是一種防盜裝置，在有情況時(shí)它通過(guò)指示燈閃光和蜂

3、鳴器鳴叫，同時(shí)報(bào)警。要求指示燈閃光頻率為12hz，蜂鳴器發(fā)出間隙聲響的頻率約為1000hz，指示燈采用發(fā)光二極管，其推薦原理圖及線路板圖如圖1所示。3、原理：電路由兩個(gè)555多諧振蕩器組成，第一個(gè)振蕩器的振蕩頻率為12hz時(shí)，第二個(gè)振蕩器的振蕩頻率為1000hz。將第一個(gè)振蕩器的輸出(3腳)接到第二個(gè)振蕩器的復(fù)位端(4腳)。在輸出高電平時(shí)，第二個(gè)振蕩器振蕩;輸出低電平時(shí)，第二個(gè)振蕩器停振。這樣，蜂鳴器將發(fā)出間隙聲響。4、設(shè)計(jì)制作要求：（1）根據(jù)課題要求，掌握推薦電路的工作原理，驗(yàn)算已確定的電路元件參數(shù)。（2）將各元件按圖1線路板圖焊接。（3）將焊接安裝好的成品進(jìn)行調(diào)試。即按原理接線無(wú)誤后，接通

4、電源。觀察指示燈的閃爍和傾聽蜂鳴器的鳴叫聲,直到符合要求為止。（4）用示波器觀察輸出波形。第二章 元器件的介紹2.1 555定時(shí)器555定時(shí)器是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數(shù)幾個(gè)阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等方面。555定時(shí)器是美國(guó)signetics公司1972年研制的用于取代機(jī)械式定時(shí)器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)有三個(gè)5k的電阻而得名。555 定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555，用 cmos 工藝制作的稱為

5、 7555，除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器 556/7556。2.1.1 555定時(shí)器的參數(shù)及應(yīng)用555定時(shí)器的電壓范圍寬，雙極型555定時(shí)器為516 v，cmos 555定時(shí)器為318 v。可提供與ttl及cmos數(shù)字電路兼容的接口電平。555定時(shí)器還可以輸出一定的功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器等。它在脈沖波形的產(chǎn)生與變換、儀器與儀表、測(cè)量與控制、家用電器與電子玩具等領(lǐng)域都用著廣泛的應(yīng)用。2.1.2 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)及其功能下圖所示為雙極型5g555定時(shí)器的邏輯圖。它的電壓比較器c1和c2(包括電阻分壓器)、g1和g2組成的基本rs觸發(fā)器、集電極開路的放電管v和輸出緩沖級(jí)g3三部

6、分組成。c1和c2為兩個(gè)電壓比較器，當(dāng)co端懸空時(shí)，他們的基準(zhǔn)電壓為vcc經(jīng)3個(gè)5k的電阻分壓后提供。ur1=2/3vcc為比較器c1的基準(zhǔn)電壓，th（閾值輸入端）為其輸入端。ur2=1/3vcc為比較器c2的基準(zhǔn)電壓，tr（觸發(fā)輸入端）為其輸入端。co為控制端，當(dāng)外接固定電壓uco時(shí)，則ur1=uc0、ur2=1/2uco。rd 為直接置0端，只要rd =0，輸出u0便為低電平，正常工作時(shí)，rd 端必須為高電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：gnd(或vcc)源負(fù)端vss或接地，一般情況下接地。2腳：tr低觸發(fā)端。 3腳：out（或vo）輸出端。 4腳：r是直接清零端。當(dāng)r端接低電平，則時(shí)基電

7、路不工作，此時(shí)不論tr、th處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。 5腳：co(或vc)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01f電容接地，以防引入干擾。6腳：th高觸發(fā)端。7腳：d放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：vcc(或vdd)外接電源vcc，雙極型時(shí)基電路vcc的范圍是4.516v，cmos型時(shí)基電路vcc的范圍為318v。一般用5v。下表為555定時(shí)器的邏輯功能表輸 入輸 出ui1ui2rdu0v狀態(tài)xx00導(dǎo)通>2/3vcc>1/3vcc10導(dǎo)通<2/3vc

8、c<1/3vcc11截止<2/3vcc>1/3vcc1不變不變2.1.3 555定時(shí)器的分類及作用555定時(shí)器應(yīng)用十分廣泛，可裝如下幾種電路： 1、單穩(wěn)類電路 作用：定延時(shí)，消抖動(dòng)，分頻，脈沖輸出，速率檢測(cè)等。 2、雙穩(wěn)類電路 作用：比較器，鎖存器，反相器，方波輸出及整形等。 3、無(wú)穩(wěn)類電路 作用：方波輸出 ，電源變換，音響報(bào)警，玩具，電控測(cè)量，定時(shí)等。2.2電位器電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后

9、者可視作一可變電阻器。2.2.1 電位器的作用及特點(diǎn)電位器是可變電阻器的一種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成，即靠一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上移動(dòng)，獲得部分電壓輸出。 電位器的作用調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號(hào)電壓）和電流的大小。 電位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。2.3 蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ；蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式

10、蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母“h”或“ha”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等）表示。 2.3.1蜂鳴器的分類及工作原理1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515v直流工作電壓）,多諧振蕩器起振,輸出1.52.5khz的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁

11、鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。2.4 發(fā)光二極管發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為led。由鎵（ga）與砷（as）、磷（p）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。2.5、電阻器 電阻器（一般情況下也稱電阻）是一種阻礙電流在電路中流動(dòng)的線性元件，也是組成電子電路的主要元件之一。 1電阻器的作用 電阻器主要用于

12、控制電路中的電壓和電流，除了具有降壓、分壓、限流和分流作用外，還具有隔離、阻尼、濾波、阻抗匹配及信號(hào)幅度調(diào)節(jié)等功能。 2.電阻器的種類 電阻器通常可分為固定電阻器、可變電阻器、敏感電阻器、熔斷電阻器和集成電阻器。 3.電阻器的組要參數(shù) 普通固定電阻器的主要參數(shù)有標(biāo)稱阻值（簡(jiǎn)稱阻值）、額定功率和允許偏差。敏感電阻器的主要參數(shù)還有溫度系數(shù)、標(biāo)稱電壓、最大電壓等。 2.6、電容器電容由兩個(gè)導(dǎo)體及它們之間的介質(zhì)組成。在電路中用于隔直流或旁路信號(hào)，耦合信號(hào)等。電容在電路中一般用“c”加數(shù)字表示（如c25表示編號(hào)為25的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料

13、隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。 電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)。2.6.1、電容的分類1、陶瓷電容用高介電常數(shù)的電容器陶瓷鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍?cè)谔沾缮献鳛殡姌O制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。 分類：它又分高頻瓷介和低頻

14、瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場(chǎng)合包括高頻在內(nèi)。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定，絕緣性好，耐高壓。 缺點(diǎn)：容量比較小。 圖2.6-1 陶瓷電容 圖2.6-2電解電容2、 電解電容電解電容是電容的一種介質(zhì)有電解液涂層有極性，分正負(fù)不可接錯(cuò)。電容由兩個(gè)金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成。 原理：電解電容器通常是由金屬箔（鋁/鉭）作為正電極，金屬箔的絕緣氧化層（氧化鋁/鉭五氧化物）作為電介質(zhì)，電解電容器以其

15、正電極的不同分為鋁電解電容器和鉭電解電容器。鋁電解電容器的負(fù)電極由浸過(guò)電解質(zhì)液（液態(tài)電解質(zhì)）的薄紙/薄膜或電解質(zhì)聚合物構(gòu)成；鉭電解電容器的負(fù)電極通常采用二氧化錳。由于均以電解質(zhì)作為負(fù)電極（注意和電介質(zhì)區(qū)分），電解電容器因而得名。特點(diǎn)：電解電容器特點(diǎn)一：?jiǎn)挝惑w積的電容量非常大，比其它種類的電容大幾十到數(shù)百倍。 電解電容器特點(diǎn)二：額定的容量可以做到非常大，可以輕易做到幾萬(wàn)f甚至幾f（但不能和雙電層電容比）。 電解電容器特點(diǎn)三：價(jià)格比其它種類具有壓倒性優(yōu)勢(shì)，因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等等。制造電解電容的設(shè)備也都是普通的工業(yè)設(shè)備，可以大規(guī)模生產(chǎn)，成本相對(duì)比較低。待添加的隱藏文字內(nèi)

16、容3第三章 555定時(shí)器聲光報(bào)警電路3.1 電路的組成555定時(shí)器聲光報(bào)警電路是利用兩個(gè)555定時(shí)器組成的振蕩電路，實(shí)現(xiàn)異步工作，使兩個(gè)振蕩器間隙振蕩，這樣蜂鳴器就會(huì)發(fā)出間隙的聲響，發(fā)光二極管閃爍。本電路包括555定時(shí)器、蜂鳴器、發(fā)光二極管等其它電子原件，焊接時(shí)需要必要的焊接工具，調(diào)試時(shí)需要示波器、電源等電子器材以及其它輔助工具。3.2 電路設(shè)計(jì)原理圖1、原理圖根據(jù)原理圖所設(shè)計(jì)好的印刷版電路圖如下圖所示，設(shè)計(jì)時(shí)我們不需要自己布線。但在布線之前要檢查元器件的好壞，還有要熟悉電路圖的原理，了解電路圖中各元件的功能及作用。焊接時(shí)就要留意需要測(cè)量的部分電路。2、印刷版電路3.3 電路工作原理555定時(shí)

17、器可以說(shuō)是模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合的典范。 555定時(shí)器聲光報(bào)警電路是一種防盜裝置，在有情況時(shí)它通過(guò)指示燈閃光和蜂鳴器鳴叫，同時(shí)報(bào)警的一種裝置。本電路由兩個(gè)555多諧振蕩器組成的振蕩電路，第一個(gè)振蕩器的振蕩頻率為12hz時(shí)，第二個(gè)振蕩器的振蕩頻率為1000hz。將第一個(gè)振蕩器的輸出(3腳)接到第二個(gè)振蕩器的復(fù)位端(4腳)。在輸出高電平時(shí)，第二個(gè)振蕩器振蕩;輸出低電平時(shí)，第二個(gè)振蕩器停振。實(shí)現(xiàn)異步工作，使兩個(gè)振蕩器間隙振蕩，這樣蜂鳴器就會(huì)發(fā)出間隙的聲響，發(fā)光二極管閃爍。調(diào)節(jié)電位器r1，可以改變蜂鳴器間隙聲響的頻率，調(diào)節(jié)電位器r3，可以控制發(fā)光二極管的閃爍亮度。3.4 電路設(shè)計(jì)要求指示燈閃光頻率為1

18、2hz，蜂鳴器發(fā)出間隙聲響的頻率約為1000hz，指示燈采用發(fā)光二極管。（充電時(shí)間 t1 =0.693(r1+ r2)c放電時(shí)間 t2 =0.693r2c）將焊接安裝好的成品進(jìn)行調(diào)試。即按原理接線無(wú)誤后，接通電源。觀察指示燈的閃爍和傾聽蜂鳴器的鳴叫聲,直到符合要求為止。用示波器觀察輸出波形即輸出端vo1的波形，輸出端vo2的波形以及電容c1，c2端的波形。 第四章 調(diào)試及結(jié)果 4.1 調(diào)試要求 1、用5v電源接上電路板，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所需的要求旋轉(zhuǎn)r1，r3兩個(gè)電位器，使得兩個(gè)可調(diào)電阻的阻值達(dá)到所需要求，具體來(lái)說(shuō)就是蜂鳴器和發(fā)光二極管能夠按照所需要求進(jìn)行工作。2、用示波器測(cè)量輸出端的波形和電容c1，c2端的波形4.2、示波器觀察的波形1、輸出端vo1的波形是類似與正弦波的波形如圖4-1所示圖 4-12、輸出端vo2的波形如圖4-2所示圖 4-23、電容c1，c2端的波形如圖4-3所示圖 4-3第五章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)本次數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)即555定時(shí)器聲光報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，在本次的設(shè)計(jì)中我又新