中职课件《数字电子技术》3 项目三 设计制作双音门铃电路

数字电子技术单元一构件力学分析

项目三设计制作双音门铃电路本项目主要介绍了由555电路组成的单稳态电路、无稳态电路、双稳态电路的结构和工作原理以及由它们构成的各种典型的实用电路（延时灯电路的制作、猫眼闪烁电路、双音门铃电路）的设计与制作。1设计制作延时灯电路2设计制作猫眼闪烁电路3

设计制作双音门铃电路项目三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路单元一构件力学分析学习目标了解555电路的内部结构及工作原理。理解由555组成的单稳态电路的工作原理及应用电路。会制作由555电路组成的单稳延时灯电路。理解由555电路组成的无稳态电路的工作原理和工作电路。掌握无稳态电路的频率计算公式。会制作由555电路组成的无稳态电路。理解施密特触发器的工作特点和基本功能。会用555时基电路搭接施密特触发器。会根据原理图绘制电路安装连接图。会安装、测试和调整555时基电路构成的双音门铃电路。会用示波器观测波形并计算周期频率。设计制作双音门铃电路通过本次任务的学习，掌握555主要管脚的功能；理解基于555的单稳态电路的组成及工作原理，并掌握基于555电路的单稳态延时电路的制作。电路制作完成后，在触发脉冲的作用下，灯变亮延时一段时间后自动熄灭。该电路经过改装后可以做成楼道延时灯电路等其他需要延时的地方。任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路知识准备一、集成555定时器（555时基电路）1.

555电路符号及管脚功能任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路1脚为电源地端；2脚为低触发端，采用低电平触发；3脚为输出端；4脚为复位端，采用低电平触发；5脚用于电压控制；6脚是高电平触发端；7脚为放电端；8脚为电源端，接电源正极。1一、集成555定时器（555时基电路）2.

555电路的内部结构及工作原理任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路同相输入端的输入电压V+大于反相输入端输入电压V-时，A1、A2输出高电平；同相输入端的输入电压V+小于反相输入端输入电压V-时，A1、A2输出低电平。一、集成555定时器（555时基电路）3.

电路工作原理任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路与基本RS触发器相似。二、基于集成555定时器单稳态电路1.

单稳态电路任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路电路输出的高电平和低电平中，其中一个是稳态，加触发信号后进入暂稳态，延时一段时间后又自动回到稳态，这种电路就称为单稳态电路。二、基于集成555定时器单稳态电路2.

555构成的单稳态触发器原理图任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路二、基于集成555定时器单稳态电路3.

工作原理任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路电路设计时必须要保证输入信号的周期T＞tw。二、基于集成555定时器单稳态电路4.

工作波形任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路二、基于集成555定时器单稳态电路5.

单稳态触发器的特点任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路（1）它有一个稳态和一个暂稳态。（2）在外来触发脉冲作用下，能够由稳态翻转到暂稳态。（3）暂稳态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态，暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。任务实施一、任务布置任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路用555构成单稳态触发器，设计制作一个延时灯电路。2二、功能分析任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路本电路的稳态输出是低电平，外接LED灯不亮，在负脉冲的触发作用下，电路进入暂稳态，电路输出是高电平，灯亮，并延时一段时间后才熄灭，回到稳态，直到下一个负脉冲触发后又开始另一个周期。三、电路设计任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路四、电路原理任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路开始时，电路处于初始状态，2脚无输入信号，3脚输出低电平，V2截止，灯不亮。当2脚输入负脉冲时，根据上面的功能表2、3脚输出高电平，Q2导通，灯亮，电路进入暂稳态。电源VCC经R1对电容器C1进行充电，C1两端电压从零开始上升，当电容两端电压UC≥2/3VCC时，相当于6脚输入高电平，3脚跳变为低电平，电路又恢复稳态，灯自动熄灭；当2脚再次被负脉冲触发时又进行下一个周期。灯亮的时间也就是延时时间1.1R1C1。五、电路仿真任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路六、电路制作1.

元器件清单任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路六、电路制作2.

安装接线图任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路六、电路制作3.

调试电路任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路（1）焊接完毕并检查无误后，即可检查该电路工作是否正常。（2）用万用表检查电源正负极的电阻，检查是否有短路，或电源断开。（3）通电调试，在2脚接入信号发生器，通入频率为1Hz，幅度为5mV电压，观察LED是否亮暗交替进行。知识拓展【例３-1】任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路分析其工作原理。3【例３-2】任务一设计制作延时灯电路设计制作双音门铃电路如图3-2所示，改变控制电压端（引脚5）的电压值，可改变（）。A.输出电压的高低电平B.输出电压的周期C.对输出波形无影响D.输出电压的脉冲的宽度解:D本次任务是首先理解无稳态电路的工作原理和工作波形；其次在掌握由555电路外加一些阻容元件组成的无稳态电路；然后把基于555电路的无稳态电路增加两个发光二极管，制作成闪烁电路。电路制作完成后可以把该电路放在动物玩具的眼睛中,增加玩具的乐趣（要根据实际动物玩具的眼睛间的距离合理安排两只发光二极管之间的距离）。任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路知识准备一、无稳态电路任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路不需外加触发信号，电路的输出状态会在高、低电平两种状态间反复不停地反转，没有稳定的状态，所以又称无稳态电路。显然，这种电路输出的是矩形脉冲，因为矩形波中含有丰富的多谐波，所以这种电路又称为自激多谐振荡器，简称多谐振荡器。1二、基于集成555定时器无稳态振荡电路1.

用555时基电路可组成各种形式的自激式多谐振荡器任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路二、基于集成555定时器无稳态振荡电路2.

工作原理任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路当电路刚接通电源时，由于C1来不及充电，555电路的2脚处于零电平，输出端3脚为高电平，放电管截止，电源通过R1、R2向C1充电到VC≥2/3VCC时，输出端3脚由高电平变为低电平，放电管导通，电容C1经R2和内部电路的放电开关管放电，电容C1两端电压下降，当电容C1两端电压VC≤1/3VCC时，输出端3脚又由低电平转变为高电平。此时电容再次充电，这种过程可周而复始地进行下去，形成自激振荡。输出标准的矩形波，改变可变电阻R1、R2、C1的值，则可以改变输出信号的频率。二、基于集成555定时器无稳态振荡电路3.

计算公式任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路其中R1指电源和7脚间接的电阻，R2为7脚和2脚、6脚的电阻。输出振荡波形的占空比D=（R1＋R2）/（R1＋2R2），当R2远大于R1时，则D=50%，即输出波形为方波。二、基于集成555定时器无稳态振荡电路4.

工作波形任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路二、基于集成555定时器无稳态振荡电路5.

注意事项任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路（1）由555电路组成的无稳态电路振荡周期与电源电压无关，而取决于充电和放电的总时间常数，即仅与R1和R2和C1的值有关。（2）振荡波的占空比与C1的大小无关，而仅与R1、R2的大小比值有关。任务实施一、任务布置任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路在一个普通的玩具上增加一个功能，使该动物的眼睛会闪烁。2二、功能分析任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路在本任务中，555电路接成无稳态工作方式，并且图3-15中R2远大于R1，因此3脚输出的是一个方波，该方波信号接入发光二极管的中间，发光二极管的正负极又分别与电波和地相接，这样就能保证两只二极管轮流发光；调整合适的频率，人眼就能看到玩具的两只眼睛在一闪一闪，增加动物玩具的趣味性。三、电路设计任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路四、电路原理任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路当电路刚接通电源时，由于C1来不及充电，555电路的2脚处于零电平，输出端3脚为高电平，放电管截止，LED2处于正向导通状态，LED1处于反向截止状态，即L2亮，L1不亮。电源通过R1、R2向C1充电，当电容两电压充到Vc≥2/3Vcc时，输出端3脚由高电平变为低电平，放电管导通，LED1处于正向导通状态，LED2处于反向截止状态，即L1亮，L2不亮。电容C1经R2和内部电路的放电开关管放电，电容C1两端电压下降，当电容C1两端电压Vc≤1/3Vcc时，输出端3脚又由低电平转变为高电平。又是L2亮，L1不亮。电源再次对电容进行充电，这种过程可周而复始地进行下去，形成自激振荡。我们看到的现象就是两只发光极管在轮流发光。五、电路仿真任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路图3-16电路仿真图六、电路制作1.

元器件清单任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路六、电路制作2.

安装接线图任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路六、电路制作3.

根据安装接线图，焊接、组装电路任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路（1）用万用表检查元器件。（2）依据设计好的安装接线图，先把555集成块底座插入适当的位置，预留它的位置。（3）焊接连接导线。（4）按先低小元件、后高大元件的顺序依次插元件并焊接。（5）把555集成块插入底座中。七、调试任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路（1）焊接完毕并检查无误后，即可检查此装置工作是否正常。（2）用万用表检查电源正负极的电阻，检查是否有短路，或电源断开。（3）通电调试，观察LED是否正常发光。知识拓展1.

电路结构任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路3555构成的无稳态电路应用举例一、频率可调的闪烁电路一、频率可调的闪烁电路2.

工作原理任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路图3-19仿真图二、单音电子门铃电路设计1.设计思路任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路二、单音电子门铃电路设计2.单音电子门铃的工作原理任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路当按下按钮开关时，电路开始起振，振荡频率f=1.43/（R1+2R2）·C1，根据电路参数可知本电路振荡频率落在音频范围内，故3脚输出音频信号经C2耦合推动扬声器B发声。若嫌音调不佳，可在R2上串接一可调电阻（103），调节RP的阻值，使音色令人满意为止。二、单音电子门铃电路设计3.安装接线参考图任务二设计制作猫眼闪烁电路设计制作双音门铃电路本次任务是用555集成块设计制作双音门铃电路，通过制作双音门铃电路来进一步认识555集成块的典型应用。在本次任务中介绍了如何用555集成块构成双稳态电路以及该电路的特点，如何用555集成块制作双音门铃电路（制作电路一和制作电路二可供选用），并通过电路仿真、制作测试等来提高学生的分析、设计、制作电路的能力。任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路知识准备一、施密特触发器

1.

定义任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路施密特触发器是一种靠输入触发信号维持的双稳态电路。12.特点电路具有两个稳态，当输入信号电压升高至上限触发电压ＵTH时，电路翻转到第二稳态；当输入触发信号降低至下限触发电压ＵTL时，电路就由第二稳态翻回到第一稳态。一、施密特触发器

3.

类型任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路图3-23反相输出施密特触发器及滞回特性

图3-24同相输出施密特触发器及滞回特性一、施密特触发器4.

主要参数任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路二、555构成的反相输出施密特触发器

1.电路组成任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路图3-27555构成施密特触发器及工作波形二、555构成的反相输出施密特触发器

2.

工作过程任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路当输入信号uI<1/3VCC时，输出端为高电平。随着uI的增加，当uI>2/3VCC时，电路翻转，输出端为低电平，uo=0。uI继续增加，电路保持原状态。随着uI的减少，当uI<1/3VCC时，电路状态又翻转，输出高电平，uo=VCC，工作波形如图3-27所示。二、555构成的反相输出施密特触发器

3.

频率可调的基于集成555的振荡电路任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路图3-28频率可调的振荡器及工作波形二、555构成的反相输出施密特触发器任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路

3.

频率可调的基于集成555的振荡电路在由555时基电路组成的多谐振荡器中，若改变可调电阻RW的阻值，则也可改变多谐振荡器的振荡频率，如图3-29所示。任务实施一、电路制作一

1.

认识电路任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路图3-30555构成的双音门铃电路2一、电路制作一

2.

电路仿真任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路一、电路制作一

3.

电路制作任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路一、电路制作一

4.

电路测试任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路（1）通电前检查一、电路制作一

4.

电路测试任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路（2）通电后检查二、电路制作二

1.

认识电路任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路二、电路制作二2.

分析电路任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路二、电路制作二

3.

电路仿真任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路图3-36双音门铃电路仿真二、电路制作二

4.

电路制作任务三设计制作双音门铃电路设计制作双音门铃电路表3-13元器件清单二、电路制作