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文檔簡介
1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學課程設計說明書 名稱 555定時器聲光報警電路 2010 年 12 月27 日至2010 年12 月31 日共 1 周院 系 電子信息工程系 班 級 10微電子1班 姓 名 系主任 教研室主任 指導教師 目錄目錄2第一章 緒論4第二章 555定時器聲光報警電路設計52.1硬件組成52.2電路原理圖52.3印刷板電路圖6如圖2.2:62.4 555定時器聲光報警電路原理62.5 性能指標要求7第三章 元器件清單及主要元器件的介紹83.1 元器件清單,如下表。83.2 主要元器件介紹83.2.1 555定時器83.2.2 電位器113.2.3 蜂鳴器12蜂鳴器的結構原理1
2、23.2.4 發(fā)光二極管123.2.5 電容133.3 相關性能指標計算133.3.1電容充電時間t1133.3.2電容放電時間t2133.3.3電路振蕩周期t133.3.4 電路振蕩頻率f133.3.5 數(shù)據(jù)計算14第四章 電路的焊接及調(diào)試154.1焊接154.1.1 焊接前的注意事項154.2 調(diào)試及調(diào)試的波形154.2.1 調(diào)試過程154.2.2 調(diào)試的波形164.3實驗中常見故障檢查16第五章 結論175.1 焊接好的成品圖175.2 實驗波形17參考文獻18第一章 緒論本次課程設計主要使用的是由555定時器構成的多諧振蕩器,在由此夠成聲光報警器。555定時器是一種結構簡單、使用方便靈
3、活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數(shù)幾個阻容元件便可組成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路。它也常作為定時器廣泛應用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。555定時器是美國signetics公司1972年研制的用于取代機械式定時器的中規(guī)模集成電路,因輸入端設計有三個5k的電阻而得名555定時器的電壓范圍寬,雙極型555定時器為516 v,cmos 555定時器為318 v??商峁┡cttl及cmos數(shù)字電路兼容的接口電平。555定時器還可以輸出一定的功率,可驅(qū)動微電機、指示燈、揚聲器等。它在脈沖波形的產(chǎn)生與變換、儀器與儀表、測量與控制、家用電器與電子玩具等領域都用著廣泛
4、的應用。ttl單定時器型號的最后3位數(shù)為555,雙定時器的為556;cmos但定時器的最后4位數(shù)為7555,雙定時器的為7556.它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。555定時器可以說是模擬電路與數(shù)字電路結合的典范。 555定時器聲光報警電路是一種防盜裝置,在有情況時它通過指示燈閃光和蜂鳴器鳴叫,同時報警的一種裝置。555定時器聲光報警電路是利用兩個555定時器組成的振蕩電路,實現(xiàn)異步工作,使兩個振蕩器間隙振蕩,這樣蜂鳴器就會發(fā)出間隙的聲響,發(fā)光二極管閃爍。第二章 555定時器聲光報警電路設計2.1硬件組成本電路包括555定時器、蜂鳴器、發(fā)光二極管等其它電子原件,焊接時需要必要的焊接工具,調(diào)
5、試時需要示波器、電源等電子器材以及其它輔助工具。2.2電路原理圖如圖2.1:圖2.1 電路原理圖2.3印刷板電路圖如圖2.2:圖2.2 pcb板圖2.4 555定時器聲光報警電路原理電路由兩個555多諧振蕩器組成,當接通電源的時候,第一個555定時器的引腳4接高電平,vcc通過r1和r2對電容c1充電,此時內(nèi)部的rs觸發(fā)器置1,3端輸出高電平使第二個555工作,同時二極管發(fā)光,vcc通過r3和r4對c2進行充電,第二個555定時器的端口3輸出高電平對c3充電 ,當vc1大于等于2/3vcc時第一個555里的rs觸發(fā)器置0,端口3輸出低電平,同時二極管滅掉,第二個555不工作此時c3放電蜂鳴器報
6、警,這樣來回不斷充電放電二極管不斷閃爍,蜂鳴器間斷鳴叫。 2.5 性能指標要求指示燈閃光頻率為12hz,蜂鳴器發(fā)出間隙聲響的頻率約為1000hz,指示燈采用發(fā)光二極管。第三章 元器件清單及主要元器件的介紹3.1 元器件清單,如下表。所用元器件列表編號器件名稱數(shù)量理論值r1電位器110kr2電阻12kr3電位器120kr4電阻12kc1x碳膜電容10.01fc2x碳膜電容10.01fc1電解電容1100fc2電解電容10.1fc3電解電容14.7fc4電解電容110f蜂鳴器1發(fā)光二極管1555定時器1插座1繪制電路板13.2 主要元器件介紹3.2.1 555定時器555 定時器是一種模擬和數(shù)字功
7、能相結合的中規(guī)模集成器件。一般用雙極性工藝制作的稱為 555,用 cmos 工藝制作的稱為 7555,除單定時器外,還有對應的雙定時器 556/7556。555 定時器的電源電壓范圍寬,可在 5v16v 工作,7555 可在 318v 工作,輸出驅(qū)動電流約為 200ma,因而其輸出可與 ttl、cmos 或者模擬電路電平兼容。1、555定時器的電路結構及其功能如圖3.1所示,為雙極型5g555定時器的邏輯圖。它的電壓比較器c1和c2(包括電阻分壓器)、g1和g2組成的基本rs觸發(fā)器、集電極開路的放電管v和輸出緩沖級g3三部分組成。圖3.1 雙極型555定時器內(nèi)部框圖c1和c2為兩個電壓比較器,
8、當co端懸空時,他們的基準電壓為vcc經(jīng)3個5k的電阻分壓后提供。ur1=2/3vcc為比較器c1的基準電壓,th(閾值輸入端)為其輸入端。ur2=1/3vcc為比較器c2的基準電壓,tr(觸發(fā)輸入端)為其輸入端。co為控制端,當外接固定電壓uco時,則ur1=uc0、ur2=1/2uco。rd 為直接置0端,只要rd =0,輸出u0便為低電平,正常工作時,rd 端必須為高電平。它的各個引腳功能如下,其如圖3.2所示:圖3.2 555定時器引腳排列圖1腳:gnd(或vcc)源負端vss或接地,一般情況下接地。2腳:tr低觸發(fā)端。 3腳:out(或vo)輸出端。 4腳:r是直接清零端。當r端接低
9、電平,則時基電路不工作,此時不論tr、th處于何電平,時基電路輸出為“0”,該端不用時應接高電平。 5腳:co(或vc)為控制電壓端。若此端外接電壓,則可改變內(nèi)部兩個比較器的基準電壓,當該端不用時,應將該端串入一只0.01f電容接地,以防引入干擾。6腳:th高觸發(fā)端。7腳:d放電端。該端與放電管集電極相連,用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5k的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器c1、c2提供參考電壓,比較器c1的參考電壓為2/3vcc,加在同相輸入端,比較器c2的參考電壓為1/3vcc,加在反相輸入端。比較器由兩個結構相同的集成運放c1、c2組成。高電平觸發(fā)信號加在c1的反相輸入端,
10、與同相輸入端的參考電壓比較后,其結果作為基本rs觸發(fā)器r端的輸入信號;低電平觸發(fā)信號加在c2的同相輸入端,與反相輸入端的參考電壓比較后,其結果作為基本rs觸發(fā)器s端的輸入信號?;緍s觸發(fā)器的輸出狀態(tài)受比較器c1、c2的輸出端控制。 8腳:vcc(或vdd)外接電源vcc,雙極型時基電路vcc的范圍是4.516v,cmos型時基電路vcc的范圍為318v。一般用5v。555定時器的邏輯功能,如下表所示。555定時器邏輯功能表輸 入輸 出ui1ui2rdu0v狀態(tài)xx00導通2/3vcc1/3vcc10導通2/3vcc1/3vcc11截止1/3vcc1不變不變2、555定時器的應用分類555定時
11、器應用十分廣泛,可裝如下幾種電路: (1) 單穩(wěn)類電路 作用:定延時,消抖動,分(倍)頻,脈沖輸出,速率檢測等。 (2) 雙穩(wěn)類電路 作用:比較器,鎖存器,反相器,方波輸出及整形等。 (3) 無穩(wěn)類電路 作用:方波輸出 ,電源變換,音響報警,玩具,電控測量,定時等。3.2.2 電位器如圖3.3所示,電位器是具有三個引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動的電刷組成。當電刷沿電阻體移動時,在輸出端即獲得與位移量成一定關系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。圖3.3 電位器 圖3.4 蜂鳴器1 電位器的作用及特點電位器是
12、可變電阻器的一種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成,即靠一個動觸點在電阻體上移動,獲得部分電壓輸出。 電位器的作用調(diào)節(jié)電壓(含直流電壓與信號電壓)和電流的大小。 電位器的結構特點電位器的電阻體有兩個固定端,通過手動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄,改變動觸點在電阻體上的位置,則改變了動觸點與任一個固定端之間的電阻值,從而改變了電壓與電流的大小。3.2.3 蜂鳴器如圖3.4所示為蜂鳴器,蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器,采用直流電壓供電,廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 ;蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用
13、字母“h”或“ha”(舊標準用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等)表示。 蜂鳴器的結構原理 : 1壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。 多諧振蕩器由晶體管或集成電路構成。當接通電源后(1.515v直流工作電壓),多諧振蕩器起振,輸出1.52.5khz的音頻信號,阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發(fā)聲。 壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極,經(jīng)極化和老化處理后,再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 2電磁式蜂鳴器 電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。接通電源后,振蕩
14、器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈,使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下,周期性地振動發(fā)聲。3.2.4 發(fā)光二極管如圖3.5所示為四種發(fā)光二極管,發(fā)光二極管簡稱為led。由鎵(ga)與砷(as)、磷(p)的化合物制成的二極管,當電子與空穴復合時能輻射出可見光,因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈,或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光,磷化鎵二極管發(fā)綠光,碳化硅二極管發(fā)黃光。 圖3.5 發(fā)光二極管 圖3.6 電容3.2.5 電容如圖3.6所示,電容是電子設備中大量使用的電子元件之一,廣泛應用于電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調(diào)諧回路, 能量轉(zhuǎn)換,控制
15、等方面。3.3 相關性能指標計算3.3.1電容充電時間t13.3.2電容放電時間t2 t2=0.7r2c3.3.3電路振蕩周期tt=t1+t2=0.7(r1+2r2)c3.3.4 電路振蕩頻率f 3.3.5 數(shù)據(jù)計算多諧振蕩器(1)的輸出周期:t=0.7(+2) tmin=0.7(+2)= 0.29s tmax=0.7(+2)= 0.97 f=1/t 調(diào)節(jié)從小到大變化,多諧振蕩器(1)的輸出頻率由大到小變化,發(fā)光二極管閃爍由快到慢。多諧振蕩器(2)的輸出周期:t=0.7(+2) tmin=0.7(+2)= 0.26ms tmax=0.7(+2)= 1.72ms f=1/t調(diào)節(jié)從小到大變化,多諧
16、振蕩器(2)的輸出頻率由大到小變化,蜂鳴器的鳴叫頻率跟著變小。第四章 電路的焊接及調(diào)試4.1焊接4.1.1 焊接前的注意事項1、從元件標識認識 r、c、蜂鳴器并在焊接前用萬用表測試,尤其注意可變電阻、二極管極性。 2、元件排列整齊,焊點光滑牢固,不能出現(xiàn)虛焊或短路。3、外接電源、信號源和負載的接線端接到正面元件層,以方便接線和測量。4、焊接時,電烙鐵對焊點加熱時間一般不超過35秒,尤其注意不要使晶體管過熱。4.2 調(diào)試及調(diào)試的波形 4.2.1 調(diào)試過程用5v電源接上電路板,根據(jù)實驗所需的要求旋轉(zhuǎn)可調(diào)電阻,是的兩個可調(diào)電阻的阻值達到所需要求,具體來說就是蜂鳴器和發(fā)光二極管能夠按照所需要求進行工作
17、。1、將5v直流穩(wěn)壓電源接入電路板的輸入端,觀察發(fā)光二極管、蜂鳴器。 2、此時發(fā)光二極管閃爍,而蜂鳴器不響。則緩慢的增大輸入電壓的值,剛到8v時,發(fā)光二極管燒懷,而蜂鳴器鳴叫。3、調(diào)節(jié)電位器r1、r3。當改變r1的值時,發(fā)光二極管閃爍的頻率隨r1改變;改變r3的值時,多諧振蕩器占空比和振蕩頻率改變,蜂鳴器鳴叫聲音也改變。4、將示波器的輸入端接到蜂鳴器的兩腳,調(diào)節(jié)示波器,觀察蜂鳴器的輸入波形,當輸出為占空比合理的矩形波時,讀出振蕩周期,計算出頻率約為1khz左右。4.2.2 調(diào)試的波形波形如圖4.1所示: 圖4.1 輸出波形4.3實驗中常見故障檢查蜂鳴器不響原因:可能是蜂鳴器自身原因壞掉或兩端接線有問題;也可能是多湝(1)的輸出端與(2)連接時有誤或(1)沒有輸出;也可能是8端接電源有問題。發(fā)光二極管亮但不閃爍測555(1)、腳的電平,若為低電平,查r1及連線是否有斷線或虛焊,查c1是否擊穿。在外圍元件檢查無誤后,可采用代換法判斷555(1)是否損壞。燈不亮,但蜂鳴器正常原因:多湝(1)不工作,而(2)的清零端接電源,(1)不工作的原因可能是電阻問題,可能是工作電容問題,也可能是二極管兩端接線問題。還有其他問題就不一一舉例了
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