救护车警笛发生器

1、救护车警笛发生器一、 设计任务与要求1、 设计任务： 设计一个可以产生类似于家用防盗报警器声音的信号发器。2、 设计要求： （1）、高低两种音频交替出现 （2）、高低音频持续时间都在两秒以内 二、总体框图：555多荡器 计数器 数据选择器数据选择器 灯泡X1灯泡X1设计思路：用555设计一个多谐振荡器提供时钟信号，输入计数器使得计数器进行计数，在计数器的输出端接两个数据选择器选择不同等输出状态，使得灯泡显示不同的亮灭情况从而达到设计目的。二、器件选择：器件名称 件数555芯片1件 CT74LS160芯片 1件 CT74LS151芯片2件 电阻2件 电容2件 灯泡2件1、555芯片的介绍： 55

2、5 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 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

3、列图分别如图 4 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 /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于

4、VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构 如图 （a）外引线排列 (b) 内部结构图 CO：控制电压端 TH：高触发端 VCC：电源端OUT：输出端 ：复位端 D：放电端 VCC：电源端 GND：接地端 ：低触发COUTHUTRUOUTT的状态00*UOL导通50UOL导通不变不变*UOH截止1VCOUOL导通VCOUOL不变*不变截止5定时器应用举例施密特触发器：1.电路组成:只要将555定时器的2号脚和6号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。图（11 ） 555定时器构成的施密特触发

5、器（1）VI =0V时，V o1输出高电平。（2）当VI上升到时，V o1输出低电平。当VI由继续上升，V o1保持不变。（3）当VI下降到时，电路输出跳变为高电平。而且在VI继续下降到0V时，电路的这种状态不变。图中，R、VCC2构成另一输出端Vo2，其高电平可以通过改变VCC2进行调节。2.施密特触发器的应用举例1). 用作接口电路-将缓慢变化的输入信号，转换成为符合TTL系统要求的脉冲波形。2). 用作整形电路-把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。图13 慢输入波形的TTL系统接口 图14 脉冲整形电路的输入输出波形3.) 用于脉冲鉴幅将幅值大于VT+的脉冲选出。单稳态触发器单稳态触发器

6、具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，而暂稳状态时间的长短，与触发脉冲无关，公决定于电路本身的参数。1.电路组成及其工作原理由555构成的单稳态触发器及工作波形如图所示将555的6号脚和7号脚接在一起，并添加一个电容 和一个电阻 ，就可以构成单稳态触发器我们简记为“七六搭一，上R下C ”。 图（21）用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形2. 主要参数估算(1) 输出脉冲宽度TW输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间，也就是定时电容的充电时间。由图21（b）所示电容电压VC的

7、工作波形不难看出VC（0+）0V，VC（）=VCC，VC（TW）=，代入RC过渡过程计算公式，可得 上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度TW仅决定于定时元件R、C的取值，与输入触发信号和电源电压无关，调节R、C的取值，即可方便的调节TW。3.单稳态触发器的应用（1）延时在图24中，VO的下降沿比VI的下降沿滞后了时间TW，即延迟了时间TW。单稳态触发器的这种延时作用常被应用于时序控制中。（2）定时在图24中，单稳态触发器的输出电压V/O，用做与门的输入定时控制信号，当V/O为高电平时，与门打开，VO= VF，当V/O为低电平时，与门关闭，VO为低电平。显然与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳态触

8、发器输出脉冲V/O的宽度TW。图12.2.24 单稳态触发器用于脉冲的延时与定时选通（3）整形 单稳态触发器能够把不规则的输入信号VI，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲VO。VO的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度TW。决定时间。多谐振荡器产生矩形脉冲波的自激振荡 1.电路组成及其工作原理图31用555定时器构成的多谐振荡器如图31为555定时器构成的多谐振荡器，接通VCC后，VCC经R1和R2对C充电。当uc上升到2VCC/3时，uo=0，T导通，C通过R2和T放电，Uc下降。当Uc下降到VCC/3时，UO又由0变为1，T截止，VCC又经R1和R2对C充电。如此重复上述过程，在

9、输出端Uo产生了连续的矩形脉冲。2.振荡频率的估算电路谐撼振频率f的估算：振荡周期为：振荡频率为：3.多谐振荡器的应用图示为用两个多谐振荡器构成的模拟声响电路。将振荡器的输出电压Uo1，接到振荡器中555定时器的复位端（4脚），当Uo1为高电平时振荡器振荡，为低电平时555定时器复位，振荡器停止震荡。2、CT74LS160芯片：74160，是一个4位二进制的计数器，它具有异步清除端与同步清除端不同的是，它不受时钟脉冲控制，只要来有效电平，就立即清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。 1.异步清零功能 只要（CR的非）有效电平到来，无论有无CP脉冲，输出为“0”。在图形符号中，CR的非的信号

10、为CT=0，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是N-1（6），而是N（7）状态。其实，很容易解释，由于异步清零端信号一旦出现就立即生效，如刚出现0111，就立即送到（CR的非）端，使状态变为0000。所以，清零信号是非常短暂的，仅是过度状态，不能成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。2.同步置数功能 当（LD的非）为有效电平时，计数功能被禁止，在CP脉冲上升沿作用下D0D3的数据被置入计数器并呈现在Q0Q3端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是N（7）状态，如在D0D3置入0000，则在Q0Q3端呈现的数据就是0110。1,集成十进制同步加法计数器CT74LS160

11、（1）CT74LS160的引脚排列图和逻辑功能示意图D 74LS160真值表图2、CT74LS160的逻辑功能： =0时异步清零.C0=0 =1, =0时同步并行置数. =1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数. =1且CPTCPP=0时,计数器状态保持不变. （74LS160的逻辑图）小总结：集成十进制同步加法计数器74LS16074LS16、的引脚排列图与74LS161、74LS163相同，不通的是，74LS160是十进制的同步加法计数器，而74LS161、74LS163是四位二进制加法同步计数器。此外，74LS160采用的是异步清零的方式，74LS162采用的是同步清零

12、的方式。3,数据选择器： 数据选择器有多个输入，一个输出。其功能类似于单刀多掷开关，故又 称多路开关（MUX）。在控制端的作用下可从多路并行数据中选择一路送输 出端。数据选择器的主要用途是实现多路信号的分时传送、实现组合逻辑函 数进行数据的串-并转换。 数据选择器主要品种、性能及功能双极型数据选择器及性能见表2-3，数据选择器主要品种及性能见表2-4。表2-3中延迟时间的两个数值指数据输入D到输出端Z或的延迟时间或使能端到Z或的延迟时间。表2-3 双极型MUX主要品种及性能功能型号输出功耗（mW）延迟时间（ns）四2选1 MUX7415774LS147原码150499，145，8双4选1 MU

13、X7415374LS153原码1803114，1714，178选1 MUX7415174LS151原、反码1453081116选1 MUX74150反码20011，18表三表2-4 CMOS MUX的主要品种及性能功能型号输出VDD（V）传输延迟时间 tpd（ns）转换时间tTHL、tTLH（ns）四2选1 MUX74HC15774HC15874HC257原码反码原码555202012101515双4选1 MUX74HC15374HC253原码原码551624558选1 MUXCD4512原码5101520085601005040表四 数据选择器的功能以74LS151为例说明，其功能见表2-5

14、。（2）数据选择器的应用 用数据选择器实现逻辑函数数据选择器是典型的“与或”门阵列，用它可直接实现“与或”式逻辑函 数。例如 又可表示为 三变量函数有8个最小项，用8选1数据选择器74LS151就可实现。 将变量A、B、C接数据选择器控制端A2、A1、A0，令D1=D2=D4=D7=1， D0=D3=D5=D6，输出端Z实现函数F，见下图（1）、（2）。表2-5 74LS151功能表控制使能输出A2A1A0Z1010000D00010D10100D20110D31000D41010D51100D61110D7图(1) 图(2) 对于三变量的逻辑函数，也可用4选1数据选择器来实现，只要将其中 一

15、个变量分离出来，加到数据选择器的输入 端， 其余两个变量加到控制端。 对于上例，分离出变量C，即可用4选1数据选择器实现函数。二、 功能模块：第一、 用555接成的多谐振荡器。连接图如下图所示，接示波器观察其波形如下图所示：通过改变电阻电容的数值可得到不同的输出信号，上图中的参数可据公式： 振荡周期：振荡频率：通过改变电阻电容的数值可得到不同的输出信号，上图中的参数可据公式： 振荡周期：振荡频率：第二、计数器： 图B 由第一部分图A产生的始终信号从计数器的CLK端输入，计数器会通过计数输出000111八种不同的状态，供数据选择器选择。3、数据选择器 当计数器在时钟脉冲的输入下产生（000-111）八种状态循环时，数据选择器会对这八组数据进行选择。 数