救護車警笛電路

1、電子課程設計 救護車警笛電路學院：太原科技大學專業(yè)、班級：姓名： 學號：指導老師： 2013年12月 歡迎下載目錄1 設計任務與要求3 2 總體框圖33 選擇器件44 功能模塊95 總體設計電路圖11六課程設計心得體會14歡迎下載雙音救護車一任務設計與要求1.設計任務 設計一個可以產(chǎn)生類似于救護車警笛聲音的信號發(fā)生器2.任務要求 （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.電路結構 根據(jù)設計要求，本次設計模仿救護車聲的電路，要有脈沖信號源以及產(chǎn)生高頻信號的振蕩器把信號運載出去，我設計了如下方案，原理框圖如圖1所示。信號運載及發(fā)聲部分用555定時器組成的多諧

2、振蕩器作為低頻脈沖信號源 圖1救護車警笛電路原理框圖2.設計方案 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)動揚聲器發(fā)出響聲。3 選擇器件1555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腳結構，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516V范圍內(nèi)使用（TTL型，若為CMOS型的555芯片，則電壓范圍可在218V 內(nèi)），電路的輸出有緩沖器，因而有

3、較強的帶負載能力。雙極型時基集成電路最大的灌電流和拉電流都在200mA左右，因而可直接推動TTL或CMOS電路中的各種電路，包括能直接推動蜂嗚器、小型繼電器、喇叭和小型電動機等器件。集成555定時器有雙極性型和CMOS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)雙極性型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VCCV516電源電流ICCmA閾值電壓VTHVVCC觸發(fā)電壓VTRVVCC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fMAXKHz300時間誤差tnS5 VTH即Vi1 ,VTR即Vi2 。

4、(b) CMOS型7555的主要性能參數(shù)參數(shù)名稱符號單位參數(shù)電源電壓VCCV318電源電流ICCA60閾值電壓VTHVVDD觸發(fā)電壓VTRVVDD輸出低電平VV0.1輸出高電平VV14.8最大輸出電流IOMAXmA200最高振蕩頻率fMAXKHz500時間誤差tnS 2.555定時器內(nèi)部結構及工作原理 （1）內(nèi)部結構圖 圖2 555定時器內(nèi)部結構 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。Vi1（TH）：高電平觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標志為TH。Vi2（）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標志為。VCO：控制電壓端。VO：輸出端。Dis：放電端。：復位端。圖3

5、555定時器邏輯符號和引腳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，產(chǎn)生VCC和 VCC兩個基準電壓；兩個電壓比較器C1、C2；一個由與非門G1、G2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G3。是復位端，低電平有效。復位后, 基本RS觸發(fā)器的端為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VCO端加入電壓，可改變兩比較器C1、C2的參考電壓。不加控制電壓時，要在VCO和地之間接001F（電容量標記為103）電容。放電管Tl的輸出端Dis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VCC端和地之間加上電壓

6、，當VCO懸空時，比較器C1的同相輸入端接參考電壓=VCC，比較器C2反相輸入端接參考電壓=VCC ；當VCO接控制電壓時，比較器C1的同相輸入端接參考電壓=Ve，比較器C2反相輸入端接參考電壓=Ve。現(xiàn)做如下規(guī)定：當TH端的電壓>時，寫為VTH=1，當TH端的電壓<時，寫為VTH=0。當端的電壓>時，寫為VTR=1，當端的電壓<時，寫為VTR=0。 低觸發(fā)：當輸入電壓Vi2< 且Vi1<時，VTR=0，VTH=0，比較器C2輸出為低電平，C1輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器的輸入端=0、=1，使Q1，0，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO1，T截止。這時稱555定時器“

7、低觸發(fā)”；表2 555定時器控制功能表輸 入輸 出THVODis×<<>×<>×LHHHLH不變L導通截止不變導通 保持：若Vi2> 且Vi1<，則VTR=1，VTH=0，=1，基本RS觸發(fā)器保持，VO和T狀態(tài)不變，這時稱555定時器“保持”。 高觸發(fā)：若Vi1>，則VTH=1，比較器C1輸出為低電平，無論C2輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器因=0，使1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO0，T導通。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)和進入狀態(tài)的條件（即VTH、VTR的“0”、

8、“1”）整理為表2 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。 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),它的狀態(tài)由輸入所加的電平?jīng)Q定4復位 (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

9、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Vi1 和Vi2連在一起結成施密特觸發(fā)器，然后將VO經(jīng)RC積分電路接回輸入端即構成了多諧振蕩器，如圖5（a）所示。 （2）多諧振蕩形成機理： 初始時刻，Vc為0時，Vi2< 且Vi1<，555定時器處于低觸發(fā)狀態(tài)，VO1，T截止，電容C經(jīng)過R1、R2充電；當Vc上升到時，Vi2> ，Vi1<，處于保持狀態(tài)，電容繼續(xù)充電，Vc繼續(xù)升高，VO1，T截止；當Vc= 時，Vi1>，555定時器處于高出發(fā)狀態(tài)，VO0，T導通，電容C經(jīng)過R2、T放電，Vc降低，當Vc下降到

10、時，Vi2< 且Vi1<，電路再次進入低觸發(fā)狀態(tài)，電容C經(jīng)過R1、R2充電以此循環(huán)往復，電容Vc上的電壓在和之間往復振蕩，Vo端輸出具有一定占空比的方波脈沖，通過調(diào)節(jié)RW或電容C，可得到不同的時間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出，波形如圖5（b）所示。 圖5 由定時器555組成的多諧振蕩器電路圖與工作波形（3） 、相關公式推導 通過Vc的波形球的電容C的充電時間和放電時間計算公式如下： 充電時間計算公式： 放電時間計算公式： 故電路的振蕩周期為： 當Vco懸空（接電容后接地），=VCC =VCC時， 振蕩周期： 振蕩頻率：四功能模塊1.用555定時器組成多諧振蕩器作為低頻脈沖

11、信號源電路 電路如圖6所示 圖6 由定時器555組成的多諧振蕩器脈沖信號源 其產(chǎn)生的周期信號可用示波器顯示如圖7所示： 圖7 脈沖信號源周期信號2. 信號運載及發(fā)聲部分電路 信號運載及發(fā)聲部分電路如圖8所示 圖8運載及發(fā)聲部分電路信號運載及發(fā)聲部分電路的信號可用示波器顯示如圖9所示 圖9運載及發(fā)聲部分電路波形圖五.總體設計電路圖： 1.總體設計圖10所示圖10 總設計圖2. 仿真結果通過仿真軟件Multisim仿真電路，調(diào)節(jié)參數(shù)，觀測波形。結果如圖11所示圖11 仿真結果波形圖 計算高頻聲音和低頻聲音的持續(xù)時間： 高音（高頻信號）時間即為C1經(jīng)R2放電時間T2，低音持續(xù)時間為C1經(jīng)過R1、R2

12、充電時間T1.高音持續(xù)時間：（即為低電平持續(xù)時間）低音持續(xù)時間：（即為高電平持續(xù)時間）555（2）的5管腳輸入電壓可根據(jù)戴維南等效電路求得：（如圖12） 圖12 555（2）控制端電壓Ve的戴維南等效電路圖計算高頻聲音和低頻聲音振蕩頻率：當=0V時，=6.00V，高音振蕩頻率：4. 誤差分析及總結經(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)動揚聲器發(fā)聲即為救護車揚聲器發(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)

13、聲；另外，若要使高低音循環(huán)周期達到秒級，雖然計算結果可通過參數(shù)選擇實現(xiàn)，卻無法用仿真結果驗證6 課程設計心得體會 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計的過程中出現(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)本身的誤差導致間歇10s的任務沒有很完美的體現(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，再堅持，自己看起來原本多完美的圖紙在一檢查仿真下

14、就漏洞百出了。說實話，課程設計這幾天學到的東西還真不少。以前不清楚的現(xiàn)在都暴露出來了。以前認為學了沒用的課程現(xiàn)在也用到了。而在硬件實驗中，又一次看到細心的重要性。在做實驗之前一定要提前把準備工作做好：檢查導線、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果。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,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),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.隨著科學技術發(fā)展的日新日異，電子技術已經(jīng)成為當今世界空前活躍的領域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握電子的開發(fā)技術是十分重要的?；仡櫰鸫舜坞娮蛹夹g課程設計，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，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學