數(shù)電課程設(shè)計(jì)555定時器聲光報警電路

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)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(dǎo)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(shè)計(jì)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(biāo)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(jié)構(gòu)原理1

2、23.2.4 發(fā)光二極管123.2.5 電容133.3 相關(guān)性能指標(biāo)計(jì)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(jì)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)中常見故障檢查16第五章 結(jié)論175.1 焊接好的成品圖175.2 實(shí)驗(yàn)波形17參考文獻(xiàn)18第一章 緒論本次課程設(shè)計(jì)主要使用的是由555定時器構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jī)械式定時器的中規(guī)模集成電路，因輸入端設(shè)計(jì)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(jī)、指示燈、揚(yáng)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(lǐng)域都用著廣泛

4、的應(yīng)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(jié)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(shí)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(shè)計(jì)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(dāng)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(jìn)行充電,第二個555定時器的端口3輸出高電平對c3充電 ，當(dāng)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(biāo)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(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(dāng)co端懸空時，他們的基準(zhǔn)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(zhǔn)電壓，th（閾值輸入端）為其輸入端。ur2=1/3vcc為比較器c2的基準(zhǔn)電壓，tr（觸發(fā)輸入端）為其輸入端。co為控制端，當(dāng)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(fù)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(dāng)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(yīng)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(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時，應(yīng)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(jié)構(gòu)相同的集成運(yùn)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(jié)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(jié)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(dǎo)通2/3vcc1/3vcc10導(dǎo)通2/3vcc1/3vcc11截止1/3vcc1不變不變2、555定時器的應(yīng)用分類555定時

11、器應(yīng)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(dāng)電刷沿電阻體移動時，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)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(diǎn)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(diǎn)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動觸點(diǎn)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(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、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(biāo)準(zhǔn)用“fm”、“l(fā)b”、“jd”等）表示。 蜂鳴器的結(jié)構(gòu)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(gòu)成。當(dāng)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(dāng)電子與空穴復(fù)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(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)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(guān)性能指標(biāo)計(jì)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(jì)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(xiàng)1、從元件標(biāo)識認(rèn)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(diǎn)光滑牢固，不能出現(xiàn)虛焊或短路。3、外接電源、信號源和負(fù)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(dá)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(jìn)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(dāng)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(dāng)輸出為占空比合理的矩形波時，讀出振蕩周期，計(jì)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(shí)驗(yàn)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