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1、苏 州 市 职 业 大 学实 训 报 告 名称 数字电子技术实训 项目 555定时器声光报警电路 2012年12月24日至2012年12月30日共一周院 系 班 级 姓 名 学 号 系主任 教研室主任 指导教师 目录第一章 绪 论31 概述31.1 课程设计目的31.2 声光报警电路简述31.3焊接器材3第二章 元器件介绍42 元器件介绍42.1 电位器42.2 电容器42.3 蜂鸣器52.4 发光二极管52.5 555定时器62.5.1 555定时器的工作原理72.5.2 555电路的应用7第三章 工作原理及分析123 工作原理及分析123.2 相关性能指标133.3 电路的焊接和调试143
2、.3.1 电路板焊接143.3.2 电路板调试143.3.3 常见故障检查143.4 测试数据153.4.1焊接电路板展示153.4.2 测试波形16第四章 实验总结17参考文献18第一章 绪 论1 概述1.1 课程设计目的本课程强调以实践教学为主，在教学过程中要求学生把数字电子技术的基础内容贯穿起来，以电子工艺的要求独立完成电路原理的分析、设计、焊接及调试并作出具体的电子产品实物，使学生通过实践能较好地掌握常用数字器件的应用，更深层地掌握数字电子技术教材的内容。1.2 声光报警电路简述本次课程设计的内容是555定时器声光报警电路，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
3、鸣叫，同时报警。要求指示灯闪光频率为12Hz，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。电路由两个555多谐振荡器组成，第一个振荡器的振荡频率为12Hz时，第二个振荡器的振荡频率为1000Hz。将第一个振荡器的输出接到第二个振荡器的复位端。在输出高电平时，第二个振荡器振荡;输出低电平时，第二个振荡器停振。这样，蜂鸣器将发出间隙声响。而本电路的心脏则是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。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围
4、宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 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。1.3焊接器材蜂鸣器1个 C2 0.01F1个 R2 2k电阻1个 C3 4.7F电解电容1个发光二极管1个 C1 0.01F1个 R3 20k电位器1个 C4 10F电解电容1个555集成定时器 2片C1 100F电解电容1个 R4 2k电阻1个R1 10k电位器1个 C2 0.1F电解电容1个第二章 元器件介绍2 元器件介绍2.1 电位器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，如图2.1所示。电位器通常由电阻体和可移动的电
5、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。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定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。图2.1电位器2.2 电容器在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信
6、号。如图2.2所示。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1F以上的电容均为电解电容，而1F以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”
7、的特性。使用电容时要注意电解电容由于有正负极性，因此在电路中使用时不能颠倒联接，加在电解电容两端的电压不能超过其允许工作电压，在设计实际电路时应根据具体情况留有一定的余量，电解电容在电路中不应靠近大功率发热元件，以防因受热而使电解液加速干涸。2.3 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。主要有压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器等几种。 2.4
8、 发光二极管发光二极管简称为LED。如图2.4所示。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。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状
9、态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同， 释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。图2.2电容器 图2.3蜂鸣器 图2.4发光二极管2.5 555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。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200
10、mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 图2.5(b)555定时器引脚排列图2.5(a)555定时器内部部框图 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。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 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.5(a)、(b)所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /32.5.1 555定时器的工作原理它含有两
11、个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一
12、种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uf的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。2.5.2 555电路的应用（1）555定时器单稳态触发器 图2.5.2(a) 555构成单稳态触发器上图2.5.2(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc
13、充电到时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图见图8-3。2.5.2(b)单稳态触发器波形图暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小。Tw=1.1RC通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可采用复位端接地的方法来终止暂态，重新计时。此外需用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。 （2）555定时器组成施密特触发器电路如图2.5
14、.2(c)所示，只要将脚2和6连在一起作为信号输入端，即得到施密特触发器。图2.5.2(d)画出了、Vi和Vo的波形图。设被整形变换的电压为正弦波，其正半波通过二极管D同时加到555定时器的2脚和六脚，得到的Vi为半波整流波形。当Vi上升到时，Vo从高电平转换为低电平；当Vi下降到时，Vo又从低电平转换为高电平。回差电压：V=2.5.2(c) 555构成施密特触发器2.5.2(d) 555构成施密特触发器的波形图（3）555定时器构成多谐振荡器如图2.5.2(e)由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如2.5.2(f)所示。图 2.5.2(e) 555构成多谐振荡器2.5.2(f)多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是： T=0.7（R1+R2）C=0.7R2C其中，为VC由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。555电路要求R1与R2均应不小于1K，但两者之和应不大于3.3M。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳
