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1、苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 555定时器声光报警电路 2010 年 12 月27 日至2010 年12 月31 日共 1 周院 系 电子信息工程系 班 级 10微电子1班 姓 名 系主任 教研室主任 指导教师 目录目录2第一章 绪论4第二章 555定时器声光报警电路设计52.1硬件组成52.2电路原理图52.3印刷板电路图6如图2.2:62.4 555定时器声光报警电路原理62.5 性能指标要求7第三章 元器件清单及主要元器件的介绍83.1 元器件清单,如下表。83.2 主要元器件介绍83.2.1 555定时器83.2.2 电位器113.2.3 蜂鸣器12蜂鸣器的结构原理1
2、23.2.4 发光二极管123.2.5 电容133.3 相关性能指标计算133.3.1电容充电时间T1133.3.2电容放电时间T2133.3.3电路振荡周期T133.3.4 电路振荡频率f133.3.5 数据计算14第四章 电路的焊接及调试154.1焊接154.1.1 焊接前的注意事项154.2 调试及调试的波形154.2.1 调试过程154.2.2 调试的波形164.3实验中常见故障检查16第五章 结论175.1 焊接好的成品图175.2 实验波形17参考文献18第一章 绪论本次课程设计主要使用的是由555定时器构成的多谐振荡器,在由此够成声光报警器。555定时器是一种结构简单、使用方便灵
3、活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。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定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路,因输入端设计有三个5k的电阻而得名555定时器的电压范围宽,双极型555定时器为516 V,CMOS 555定时器为318 V。可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率,可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛
4、的应用。TTL单定时器型号的最后3位数为555,双定时器的为556;CMOS但定时器的最后4位数为7555,双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。 555定时器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鸣叫,同时报警的一种装置。555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路,实现异步工作,使两个振荡器间隙振荡,这样蜂鸣器就会发出间隙的声响,发光二极管闪烁。第二章 555定时器声光报警电路设计2.1硬件组成本电路包括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
5、试时需要示波器、电源等电子器材以及其它辅助工具。2.2电路原理图如图2.1:图2.1 电路原理图2.3印刷板电路图如图2.2:图2.2 PCB板图2.4 555定时器声光报警电路原理电路由两个555多谐振荡器组成,当接通电源的时候,第一个555定时器的引脚4接高电平,Vcc通过R1和R2对电容C1充电,此时内部的RS触发器置1,3端输出高电平使第二个555工作,同时二极管发光,Vcc通过R3和R4对C2进行充电,第二个555定时器的端口3输出高电平对C3充电 ,当Vc1大于等于2/3Vcc时第一个555里的RS触发器置0,端口3输出低电平,同时二极管灭掉,第二个555不工作此时C3放电蜂鸣器报
6、警,这样来回不断充电放电二极管不断闪烁,蜂鸣器间断鸣叫。 2.5 性能指标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。第三章 元器件清单及主要元器件的介绍3.1 元器件清单,如下表。所用元器件列表编号器件名称数量理论值R1电位器110kR2电阻12kR3电位器120kR4电阻12kC1X碳膜电容10.01FC2X碳膜电容10.01FC1电解电容1100FC2电解电容10.1FC3电解电容14.7FC4电解电容110F蜂鸣器1发光二极管1555定时器1插座1绘制电路板13.2 主要元器件介绍3.2.1 555定时器555 定时器是一种模拟和数字功
7、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 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、555定时器的电路结构及其功能如图3.1所示,为双极型5G555定时器的逻辑图。它的电压比较器C1和C2(包括电阻分压器)、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓冲级G3三部分组成。图3.1 双极型555定时器内部框图C1和C2为两个电压比较器,
8、当CO端悬空时,他们的基准电压为VCC经3个5k的电阻分压后提供。UR1=2/3VCC为比较器C1的基准电压,TH(阈值输入端)为其输入端。UR2=1/3VCC为比较器C2的基准电压,TR(触发输入端)为其输入端。CO为控制端,当外接固定电压UCO时,则UR1=UC0、UR2=1/2UCO。RD 为直接置0端,只要RD =0,输出u0便为低电平,正常工作时,RD 端必须为高电平。它的各个引脚功能如下,其如图3.2所示:图3.2 555定时器引脚排列图1脚:GND(或VCC)源负端VSS或接地,一般情况下接地。2脚:TR低触发端。 3脚:OUT(或Vo)输出端。 4脚:R是直接清零端。当R端接低
9、电平,则时基电路不工作,此时不论TR、TH处于何电平,时基电路输出为“0”,该端不用时应接高电平。 5脚:CO(或VC)为控制电压端。若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01F电容接地,以防引入干扰。6脚:TH高触发端。7脚:D放电端。该端与放电管集电极相连,用做定时器时电容的放电。电阻分压器由三个5k的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压,比较器C1的参考电压为2/3Vcc,加在同相输入端,比较器C2的参考电压为1/3Vcc,加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端,
10、与同相输入端的参考电压比较后,其结果作为基本RS触发器R端的输入信号;低电平触发信号加在C2的同相输入端,与反相输入端的参考电压比较后,其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。 8脚:VCC(或VDD)外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.516V,CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般用5V。555定时器的逻辑功能,如下表所示。555定时器逻辑功能表输 入输 出UI1UI2RDU0V状态XX00导通2/3VCC1/3VCC10导通2/3VCC1/3VCC11截止1/3VCC1不变不变2、555定时器的应用分类555定时
11、器应用十分广泛,可装如下几种电路: (1) 单稳类电路 作用:定延时,消抖动,分(倍)频,脉冲输出,速率检测等。 (2) 双稳类电路 作用:比较器,锁存器,反相器,方波输出及整形等。 (3) 无稳类电路 作用:方波输出 ,电源变换,音响报警,玩具,电控测量,定时等。3.2.2 电位器如图3.3所示,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。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。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。图3.3 电位器 图3.4 蜂鸣器1 电位器的作用及特点电位器是
12、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。3.2.3 蜂鸣器如图3.4所示为蜂鸣器,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
13、字母“H”或“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。 蜂鸣器的结构原理 : 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。3.2.4 发光二极管如图3.5所示为四种发光二极管,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。 图3.5 发光二极管 图3.6 电容3.2.5 电容如图3.6所示,电容是电子设备中