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1、 南华大学船山学院南华大学船山学院 电子技术课程设计电子技术课程设计设计报告设计报告设计题目设计题目：基于基于 555555 构成的声光报警电路构成的声光报警电路 专专 业：业： 学生姓名学生姓名: : 学学 号号: 起迄日期起迄日期: 20122012 年年 1 1 月月 3 3 日日 20122012 年年 1 1 月月 1414 日日 指导教师指导教师: 基于基于 555 芯片构成的声光报警器芯片构成的声光报警器目录一、硬件电路组成1.1、硬件组成.31.2、电路原理图.3二、555 定时器声光报警电路原理.4三、主要元器件原理主要元器件介绍.43.1、555 定时器.43.2、蜂鸣器及
2、其结构原理.63.3、发光二极管.8四、相关性能指标计算 4.1、555（1）电容充放电时间及其频率计算.9 4.2、555（11）电容充放电时间及其频率计算.9五、 焊接及及其输出波形5.1、焊接及其注意事项.105.2.、输出波形.10六、元器件详单列表 .11七、心得体会.12八、参考文献列表.13555 定时器声光报警电路设计定时器声光报警电路设计1、硬件组成2、1.1、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。3、1.2、电路图如下：二、 555 定时器声光报警电路原理电路由两个 555
3、多谐振荡器组成，第一个振荡器的振荡频率为 2Hz 时，第二个振荡器的振荡频率为 1900Hz。将第一个振荡器的输出(3 脚)接到第二个振荡器的复位端(4 脚)。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，还可以看到发光二极管一闪一闪，从而实现声光报警。三、主要元器件原理主要元器件介绍3.1、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
4、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。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下图所示它内部包括两个电压比较器，三个等值串联 5K 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 /3，它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关 T，比较器的参考电压由
5、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。下表为 555 定时器的逻辑功能表。输 入输 出UI1UI2RDU0V 状态XX00导通2/3VCC1/3VCC10导通1/3VCC1不变不变3.2 蜂鸣器及其结构原理蜂鸣器及其结构原理蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直
6、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。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（1.515V 直流工作电压）,多谐振荡器起振 ,输出 1.52.5kHZ 的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。 压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材
7、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3.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。3.3 发光二极管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。它的基本结构是一
8、块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后 四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以 LED 的抗震性能好。 发光二极管的核心部分是由 P 型半导体和 N 型半导体组成的晶片，在 P 型半 导体和 N 型半导体之间有一个过渡层，称为 PN 结。在某些半导体材料的 PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放 出来，从而把电能直接转换为光能。PN 结加反向电压，少数载流子难以注入， 故不发光。这种利用注入式电致发光 原理制作的二极管叫发光二极管，通称 LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压） ，电流从 LED 阳极 流向阴极时，半导体
9、晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电 流有关。 四、相关性能指标计算四、相关性能指标计算4.1 两个两个 555 定时器电容充放电时间计算定时器电容充放电时间计算555（1） 、充电时间、充电时间放电时间 T2=0.7R2C1555(11)、电容充电时间 T3=0.7(R3+R4)C2以上 R1=1K,R2=3K,R3=20K,R4=70K,C1=100uF,C2=4700pFC3=0.01uF,C4=5uF.1211 111)2(7 . 03231ln)()()0()(lnCRR VVVVTvvvvTCCCCCCCCCCCC 2447.0CRT 放电时间HzCRRTTf2)2(
10、43. 1)(112121频率z9 . 1)2(43. 1124343KHCRRTTf电路振荡频率五、焊接及输出波形五、焊接及输出波形5.15.1 焊接好后的成品（详见实物图）焊接好后的成品（详见实物图）考虑到用 PCB 电路板制作比较麻烦，故本次制作用万能板，焊接注意事项如下：（1)、防止触电，勿要烫伤人、电源线及衣物等。（2)、电烙铁的温度和焊接的时间要恰当，焊锡量要适中，不要过多。（3)、电烙铁要同时接触元件脚和万能板，使二者在短时间内同时发热达到焊接温度以防止虚焊。（4)、切不可将电烙铁头在焊点上面来回移动，也不能用烙铁头向焊接脚上刷焊。（5)、焊接时二极管等怕热元件应用镊子夹住元件脚
11、使热量通过镊子散热，不至于损坏元件。（6)、焊接有插座的 555 芯片时先把插座焊好，再插芯片，以免损坏芯片。（7)、对焊件要先进行表面处理，一般的焊件表面都被氧化，需要表面处理去除污迹氧化膜等，采用机械刮磨或酒精清洗。（8)、焊点的质量焊接的好坏以焊点圆滑光亮为好。5.25.2 实验波形实验波形555 定时器的充放电的的波形及三脚的输出波形如下图所示：六、元器件详单列表如下：六、元器件详单列表如下：类型 数量555芯片 两个电阻1K 1个电阻3K 1个电阻20K 1个电阻70K 1个电容0.01uF 两个电容100uF 1个电容4700pF 1个电容5uF 1个蜂鸣器 1个导线 若干万能板7*15 一块五伏直流电压源 一个 发光二极管 一个七
