数电课程设计555定时器声光报警电路

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

14、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，电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制

15、等方面。3.3 相关性能指标计算3.3.1电容充电时间t13.3.2电容放电时间t2 t2=0.7r2c3.3.3电路振荡周期tt=t1+t2=0.7(r1+2r2)c3.3.4 电路振荡频率f 3.3.5 数据计算多谐振荡器（1）的输出周期：t=0.7（+2） tmin=0.7（+2）= 0.29s tmax=0.7（+2）= 0.97 f=1/t 调节从小到大变化，多谐振荡器（1）的输出频率由大到小变化，发光二极管闪烁由快到慢。多谐振荡器（2）的输出周期：t=0.7（+2） tmin=0.7（+2）= 0.26ms tmax=0.7（+2）= 1.72ms f=1/t调节从小到大变化，多谐

16、振荡器（2）的输出频率由大到小变化，蜂鸣器的鸣叫频率跟着变小。第四章 电路的焊接及调试4.1焊接4.1.1 焊接前的注意事项1、从元件标识认识 r、c、蜂鸣器并在焊接前用万用表测试，尤其注意可变电阻、二极管极性。 2、元件排列整齐，焊点光滑牢固，不能出现虚焊或短路。3、外接电源、信号源和负载的接线端接到正面元件层，以方便接线和测量。4、焊接时，电烙铁对焊点加热时间一般不超过35秒，尤其注意不要使晶体管过热。4.2 调试及调试的波形 4.2.1 调试过程用5v电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转可调电阻，是的两个可调电阻的阻值达到所需要求，具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作

17、。1、将5v直流稳压电源接入电路板的输入端，观察发光二极管、蜂鸣器。 2、此时发光二极管闪烁，而蜂鸣器不响。则缓慢的增大输入电压的值，刚到8v时，发光二极管烧怀，而蜂鸣器鸣叫。3、调节电位器r1、r3。当改变r1的值时，发光二极管闪烁的频率随r1改变；改变r3的值时，多谐振荡器占空比和振荡频率改变，蜂鸣器鸣叫声音也改变。4、将示波器的输入端接到蜂鸣器的两脚，调节示波器，观察蜂鸣器的输入波形，当输出为占空比合理的矩形波时，读出振荡周期，计算出频率约为1khz左右。4.2.2 调试的波形波形如图4.1所示： 图4.1 输出波形4.3实验中常见故障检查蜂鸣器不响原因：可能是蜂鸣器自身原因坏掉或两端接线有问题；也可能是多湝（1）的输出端与（2）连接时有误或（1）没有输出；也可能是8端接电源有问题。发光二极管亮但不闪烁测555（1）、脚的电平，若为低电平，查r1及连线是否有断线或虚焊，查c1是否击穿。在外围元件检查无误后，可采用代换法判断555（1）是否损坏。灯不亮，但蜂鸣器正常原因：多湝(1)不工作，而（2）的清零端接电源，（1）不工作的原因可能是电阻问题，可能是工作电容问题，也可能是二极管两端接线问题。还有其他问题就不一一