《电子应用技术项目教程（第4版）》课件 项目7救护车警笛电路的制作

救护车警笛电路制作目录学习目标工作任务知识链接知识小结1.会识别和测试555定时器等电子元器件。2.能完成救护车、消防车警笛电路的安装与调试。了解脉冲产生与变换的基本概念;掌握555定时器的结构框图和工作原理;熟悉555定时器的应用电路及其工作原理;掌握555定时器应用电路的设计方法;掌握救护车、消防车警笛电路的组成与工作原理。学习目标知识目标能力目标素质目标1.培养责任心与职业道德。2.培养创新意识及自我学习能力。救护车警笛电路工作任务1.实训目标

（1）增强专业意识,培养良好的职业道德和职业习惯。

（2）熟悉用555时基电路构成的多谐振荡器。（3）熟悉555时基电路控制端(5脚)的功能和作用。（4）了解用电压调制频率的两种方法。

（5）掌握救护车警笛电路的调试方法。

（1）各小组制订工作计划。（2）识别救护车警笛电路原理图,明确元器件连接和电路连线。（3）设计、制作装配图。（4）完成电路所需元器件的购买与检测。（5）根据装配图制作救护车警笛电路。（6）完成救护车警笛电路功能检测和故障排除。（7）通过小组讨论,完成电路的详细分析并撰写任务工单。2.任务要求IC1输出的方波信号通过R5去控制IC2的5脚电平当IC1输出高电平时，由IC2组成的多谐振荡器电路输出频率较低的一种音频当IC1输出低电平时，由IC2组成的多谐振荡器电路输出频率较高的另一种音频3.实训电路与说明4.实训设备与元器件

装配图

5.安装与调试

6.评价反馈

评分表(与项目1任务工单的评分表一样)。555定时器为数字-模拟混合集成电路,可产生精确的时间延迟和振荡,内部有3个5kΩ的电阻分压器,故称为555。在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等领域得到了广泛应用。555定时器的产品型号繁多,但所有TTL集成单定时器型号的最后3位数码都为555,双定时器都为556,电源电压的工作范围为4.5~16V;所有COMS型集成单定时器型号的最后4位数码都为7555,双定时器都为7556,电源电压的工作范围为3~18V。

7.1555集成定时器知识链接

555定时器电路电压比较器的功能：

v+>v-，vO=1v+<v-，vO=0由以下几部分组成：（1）电阻分压器:三个5kΩ电阻组成的分压器。为电压比较器C1和C2提供基准电压。（2）电压比较器:C1和C2。1.电阻分压器2.电压比较器3.基本RS触发器4.放电管T5.缓冲器（3）基本RS触发器

正常工作时，必须使R处于高电平。（4）放电管

输出为0时，T导通，输出为1时，T截止。（5）缓冲器G

用于提高电路的负载能力。外引脚排列图在1脚接地、5脚未外接电压时，C1、C2基准电压分别为2/3UCC

、1/3UCC

的情况下，555定时器电路的功能表如表所示。555定时器是一种用途很广的集成电路,只要改变555集成电路的外部附加电路,就可以构成各种各样的应用电路。这里仅介绍多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器三种典型应用电路。

7.2555定时器的应用电路知识链接7.2.1多谐振荡器

多谐振荡器是一种典型的矩形脉冲产生电路,它是一种自激振荡器,在接通电源以后,不需要外加触发信号,便能自动地产生矩形脉冲信号。由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量,所以习惯上又把矩形波振荡电路叫作多谐振荡器。1.电路组成用555定时器构成的多谐振荡器的电路图及工作波形如图所示。

2.工作原理单稳态触发器具有如下显著特点。(1)有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。(2)在外界触发脉冲作用下,能从稳态翻转到暂稳态,暂稳态维持一段时间后,自动返回稳态。(3)暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数,与触发脉冲的宽度和幅度无关。由于具备上述特点,单稳态触发器被广泛应用于脉冲整形、延时(产生滞后于触发脉冲的输出脉冲)及定时(产生固定时间宽度的脉冲信号)等电路。7.2.2单稳态触发器1.电路组成将低触发端TR作为输入端uI,将高触发端TH和放电管输出端D接在一起,并与定时元件R、C连接,就可以构成一个单稳态触发器。接通电源后,未加负脉冲,uI=1/3UCC,而C充电,uC上升,当uC>2/3UCC时,uO输出为低电平,放电管VT导通,C快速放电,使uC=0。这样,在加负脉冲前,uO为低电平,uC=0,这是电路的稳态。在t=t0时刻,uI负跳变(TL端电平小于1/3UCC),而uC=0(TH端电平小于2/2UCC),所以输出uO翻转为高电平,放电管VT截止,C充电,uC按指数规律上升。t=t1时,uI负脉冲消失;t=t2时,uC上升到2/3UCC(此时TH端电平大于2/3UCC,TL端电平大于1/3UCC),uO又自动翻转为低电平;在t0~t2这段时间,电路处于暂稳态;t>t2时,放电管VT导通,C快速放电,电路又恢复到稳态。由分析可得输出正脉冲宽度tW=1.1RC。注意:如图7.8所示的电路只能用窄负脉冲触发,即触发脉冲宽度ti必须小于tW

。2.工作原理3.单稳态触发器的应用(1)脉冲延时。如果需要延迟脉冲的触发时间,可利用如图7.7(a)所示的单稳态触发器电路来实现。从图7.8的波形可以看出,经过单稳态触发器电路的延迟,由于uO的下降沿比输入信号uI的下降沿延迟了tW的时间,因而可以用输出脉冲uO的下降沿去触发其他电路,从而达到脉冲延时的目的。图7.8

单稳态电路的脉冲延时电路(2)脉冲定时。单稳态触发器能够产生一定宽度tW的矩形脉冲,利用这个脉冲去控制某个电路,可使其仅在tW时间内工作。例如,利用宽度为tW的正矩形脉冲作为与门的一个输入信号,使得在矩形脉冲为高电平的tW期间,与门的另一个输入信号uI才能通过。脉冲定时的原理框图及工作波形如图所示。图7.9

脉冲定时施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路,它在性能上有以下两个重要的特点。(1)输入信号从低电平上升的过程中电路状态转换对应的输入电平,与输入信号从高电平下降过程中电路状态转换对应的输入电平不同。(2)在电路状态转换时,通过电路内部的正反馈过程,输出电压波形的边沿变得十分陡峭。利用上述两个特点不仅能将边沿变化缓慢的信号波形整形为边沿陡峭的矩形波,而且可以将叠加在矩形脉冲高、低电平上的噪声有效地加以消除。7.2.3施密特触发器1.电路组成将高触发端TH和低触发端TR连在一起作为输入端uI,就可以构成一个反相输出的施密特触发器。由555定时器构成的施密特触发器的电路图和工作波形如图所示。现设输入信号uI为如图7.10(b)所示的三角波,结合555定时器电路的功能表7.1可知,当uI<1/3UCC时,两个比较器的输出为uC1=“1”,uC2=“0”,因而基本RS触发器状态为Q=“1”,输出uO=“1”;当1/3UCC<uI<2/3UCC时,两个比较器的输出为uC1=uC2=“1”,基本RS触发器保持状态不变,故输出uO也保持不变;当uI≥2/3UCC时,两个比较器的输出为uC1=“0”,uC2=“1”,因而基本RS触发器状态为Q=0,输出uO=“0”。2.工作原理当1/3UCC<uI<2/3UCC时,两个比较器的输出为uC1=uC2=“1”,基本RS触发器保持状态不变,仍为Q=“0”,输出uO=“0”;当uI≤13UCC时,两个比较器的输出为uC1=“1”,uC2=“0”,基本RS触发器状态被置为Q=“1”,输出uO=“1”;电路的工作波形如图7.10(b)所示。根据以上分析可知,由555定时器构成的施密特触发器的上限触发阈值电压UT+=23UCC,下限触发阈值电压UT-=13UCC,回差电压ΔU=13UCC。如果在CO端加上控制电压UIC,则可以改变电路的UT+、UT-和ΔU。(1)用于波形变换。利用施密特触发器可以把幅度变化的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。图7.11所示为一正弦信号转换为矩形脉冲信号的电路输入、输出电压波形,只要输入信号的幅度大于UT+,就可在施密特触发器的输出端得到同频率的矩形脉冲信号。3.应用举例图7.11

正弦信号转换为矩形脉冲信号的电路输入、输出电压波形(2)用于脉冲整形。在数字系统中,矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变,图7.12给出了几种常见的情况。当传输线上电容较大时,波形的上升沿和下降沿将明显变坏,如图7.12(a)所示;当传输线较长,而且接收端的阻抗与传输线的阻抗不匹配时,在波形的上升沿和下降沿将产生振荡现象,如图7.12(b)所示;当其他脉冲信号通过导线间的分布电容或公共电源线叠加到矩形脉冲信号上时,信号上将出现附加的噪声,如图7.12(c)所示。无论出现上述哪种情况,都可以使用施密特触发反相器整形而获得比较理想的矩形脉冲波形。由图7.12可见,只要施密特触发反相器的UT+和UT-设置合适,就能达到满意的整形效果。图7.12

施密特触发反相器的脉冲整形1.脉冲的产生电路即多谐振荡器,其主要用途是产生数字逻辑电路的时钟脉冲,脉冲的振荡周期T(或频率f)由R和C的值决定,但石英晶体振荡器的频率由石英谐振频率决定。多谐振荡