救護(hù)車警笛電路

1、電子課程設(shè)計救護(hù)車警笛電路學(xué)院：太原科技大學(xué)專業(yè)、班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：2013年12月目錄.設(shè)計任務(wù)與要求2 .總體框圖33 .選擇器件44 .功能模塊95 .總體設(shè)計電路圖1114六.課程設(shè)計心得體會雙音救護(hù)車一.任務(wù)設(shè)計與要求1 .設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個可以產(chǎn)生類似于救護(hù)車警笛聲音的信號發(fā)生器2 .任務(wù)要求(1)、高低兩種音頻交替出現(xiàn)。(2)、高低音持續(xù)時間都在2秒以內(nèi)。二.總體框圖1 .電路結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計模仿救護(hù)車聲的電路，要有脈沖信號源以及產(chǎn)生高頻信號的振蕩器把信號運(yùn)載出去，我設(shè)計了如下方案，原理框圖如圖1所示。信號運(yùn)載及發(fā)聲 部分用555定時器組成的多諧振蕩器作為低頻脈

2、沖信號源圖1救護(hù)車警笛電路原理框圖2 .設(shè)計方案將兩片555定時器分別連接成多諧振蕩器，其中555(1)的作用是控制高頻聲音和低頻聲音的持續(xù)時間，其輸出Vo1是555(2)的控制電壓；555(2)的作用是控制高低音的頻率，作為壓控振蕩器將555(1)輸出的高低電平轉(zhuǎn)化為頻率，驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。三.選擇器件1.555定時器器件特性555定時器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。集成時基電路555的電源電壓范圍較寬，可在556V范圍內(nèi)使用(TTL型，若為CMOS的555芯片，則電壓范圍可在278V內(nèi))，電路的輸出有緩沖器，因而有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。雙極型時基集成電

3、路最大的灌電流和拉電流都在200m讓右，因而可直接推動TTL或CMO也路中的各種電路，包括能直接推動蜂嗚器、小型繼電器、喇叭和小型電動機(jī)等器件。集成555定時器有雙極性型和CMO型兩種產(chǎn)品。它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。其主要參數(shù)見表1.表1(a)雙極fiE型5G555的主要性能參數(shù)參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓VccV5-16電源電流ICCmA閾值電壓VthV23VCC觸發(fā)電壓VtrVVVcc輸出低電平VOLV1輸出高電平VOHV13.3最大輸出電流IOMAXmA200最高振蕩頻率flMAXKHz300時間誤差tnS5Vth即Vii,Vtr即Vi2(b)CMOS型7555的主要性能參數(shù)

4、參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓VccV3-18電源電流ICCgA60閾值電壓VthV23VDD觸發(fā)電壓VtrV%VDD輸出低電平VV0.1輸出高電平VV14.8最大輸出電流IOMAXmA500時間誤差tnS52.555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖2555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)555定時器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號和管腳排列分別如圖2和圖3所示。V i(TH):高電平觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標(biāo)志為THV 2(TR):低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標(biāo)志為TRoV cci控制電壓端。V o：輸出端。Dis:放電端。Rd:復(fù)位端。555定時器內(nèi)含一個由三個阻值相同的電阻R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生

5、/Vx和%Vx兩個基準(zhǔn)電壓；兩個電壓比較器C、G;一個由與非門G、G組成的基本RS觸發(fā)器(低電平觸發(fā))；放電三極管T和輸出反相緩沖器G。(a) 555的邏輯符號VCC Dis TH Vco8 I 1761 155)5 55I J1 I |23| |4GND TR Vo Rd(bg555的引腳排列圖3555定時器邏輯符號和引腳Rd是復(fù)位端，低電平有效。復(fù)位后,基本RS觸發(fā)器的Q端為1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為0（低電平）。VCo為控制電壓端，在VcJ加入電壓，可改變兩比較器G、G的參考電壓。不加控制電壓時，要在VC擠口地之間接0.01nF（電容量標(biāo)記為103）電容。放電管Ti的輸出端Di

6、s為集電極開路輸出。（2）工作原理分析圖2的電路：在555定時器的VC端和地之間加上電壓，當(dāng)VCo懸空時，比較器Ci的同相輸入端接參考電壓Vt=%Vcc,比較器Q反相輸入端接參考電壓VT=%Vx;當(dāng)VCo接控制電壓Ve時，比較器Ci的同相輸入端接參考電壓Vt=U,比較器Q反相輸入端接參考電壓Vt=%M?，F(xiàn)做如下規(guī)定:當(dāng)TH端的電壓,Vt時，寫為V-h=1,當(dāng)TH端的電壓Vt時，寫為Vtr=1,當(dāng)而端的電壓Vt時，寫為Vtf=0oD 低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓V2Vt且 ViVt且V1% ,則VtH=1, 比較器C輸出為低電平，無論G輸出何 種電平，基本RS觸發(fā)器因R=0,使Q = 1,經(jīng)輸出反相緩沖器

7、后，5=0, T導(dǎo)通。 這時稱555定時器“高觸發(fā)555定時器的“低觸發(fā)”、“高觸發(fā)” 和“保持”三種基本狀態(tài)和進(jìn)入狀態(tài)的 條件（即Vt小Vtr的“0”、“1”）整理為表輸入輸出THTRRdVoDisXXLL導(dǎo)通VtVtHH截止VtH不變不變VtXHL導(dǎo)通表2 555定時器控制功能表根據(jù)555定時器的控制功能，可以制成各種不同的脈沖信號產(chǎn)生與處理電路電路，例如，史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。（2）、555定時器引腳圖555定時器引腳圖如圖4所示IX圖4 555定時器管腳圖555引腳圖介紹如下。1地（GND）2觸發(fā)（TR）,是下比較器的輸入3輸出（OUT）,有0和1兩種狀態(tài)，它的

8、狀態(tài)由輸入所加的電平?jīng)Q定4復(fù)位（R）,叫上低電平（0.3V）時可使輸出端為低電平5控制電壓（CV）,可以用來改變上下觸發(fā)電平值6門限（閾值）（TH）,是上比較器的輸入7放電（DIS）,是內(nèi)部放電管的輸出，它有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸端的狀態(tài)決定8電源電（VCC）3.555定時器接成多諧振蕩器（1） 連接方法：將555定時器的Vi和V2連在一起結(jié)成施密特觸發(fā)器，然后將VO經(jīng)RC積分電路接回輸入端即構(gòu)成了多諧振蕩器，如圖5（a）所示。（2）多諧振蕩形成機(jī)理：初始時刻，Vc為0時，V2VT且ViVT,ViVt,555定時器處于高出發(fā)狀態(tài)，Vo=0,T導(dǎo)通，電容C經(jīng)過R2、T放電，Vc降低，當(dāng)Vc

9、下降到時，V2Vt且Vi5kQVolR310kQ1Ve-R22A5kQVolR3 Ve 4 Rx10kQ3.3k Q8v5Rx5/(5_ 2VeR23 ?5kQ 0一圖12555(2)控制端電壓5)3.3kR3 -Vcc3RxVoi10 83.33 VO1R3Rx13.33C1-r 33uF 2/3VCCVe的戴維南等效電路圖計算局頻聲首和低頻聲首振蕩頻率:當(dāng)Vo1=0V時，Ve=6.00V,高音振蕩頻率:fH1、，VCC-VE(R4RlnCVR5C2ln211231100.005ln1000.0051n21261718Hz1Th582usfHfLTLfL1一 818usVCC；VE(R4R5

10、)C2lnJeR5C2In21124.41100.005In1000.0051n2128.81222Hz4.誤差分析及總結(jié)經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，可使仿真波形近似完美地符合計算結(jié)果。輸出振蕩頻率為1718Hz，持續(xù)時間為4ms的高音頻信號以及振蕩頻率為1222Hz，持續(xù)時間為6ms的低音頻信號，由其驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲即為救護(hù)車揚(yáng)聲器發(fā)聲信號。在仿真過程中由于受仿真軟件的不確定性性質(zhì)，高音頻第一周期內(nèi)存在一次漏波，但基本不影響高音發(fā)聲；另外，若要使高低音循環(huán)周期達(dá)到秒級，雖然計算結(jié)果可通過參數(shù)選擇實現(xiàn)，卻無法用仿真結(jié)果驗證六.課程設(shè)計心得體會本次了驗在過程中可謂一波三折，本來以為很簡單的一個試驗在設(shè)計的過

11、程中出現(xiàn)了很多問題，可能是由于本人的理論知識匱乏的原因吧，在我課后上網(wǎng)和圖書館搜尋資料后，做出來了一個大致的草圖，但是在第一次的仿真試驗中還是出現(xiàn)了許多問題，后來經(jīng)過老師的指導(dǎo)和我的努力終于完成樂本次實驗，但是，由于計算上的誤差和仿真系統(tǒng)本身的誤差導(dǎo)致間歇10s的任務(wù)沒有很完美的體現(xiàn)出來，以后會繼續(xù)研究的。做課程真的是很不容易的，在這兩周里，我一次又一次的告訴自己，堅持，冉堅持，自己看起來原本多完美的圖紙在一檢查仿真下就漏洞百出了。說實話，課程設(shè)計這幾天學(xué)到的東西還真不少。以前不清楚的現(xiàn)在都暴露出來了。以前認(rèn)為學(xué)了沒用的課程現(xiàn)在也用到了。而在硬件實驗中，又一次看到細(xì)心的重要性。在做實驗之前一定

12、要提前把準(zhǔn)備工作做好：檢查導(dǎo)線、芯片功能、實驗箱是否能用、熟悉各個芯片的原理管腳圖。在接線的時候要頭腦清醒，思路清晰。一個模塊一個模塊地接，減少錯誤的發(fā)生。這樣才能成功的做出結(jié)果。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握電子的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜坞娮蛹夹g(shù)課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期多的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會