基于555定時器的聲光報警系統(tǒng)

1、基于555定時器的聲光報警系統(tǒng) 學號：1004113 姓名：張小魚555 定時器聲光報警電路課程設(shè)計說明書 目錄第1章 1 緒論 2 2 課程設(shè)計目的 2 3 課程設(shè)計要求 2 4 課程設(shè)計器件簡介2 5 焊接器材2第二章 元器件介紹. 1 各元器件的作用2 2 電磁式蜂鳴器 （1）. 電位器 3 （2）. 發(fā)光二極管 3 （3）. 色環(huán)電阻 4 （4）. 電容器 4第三章 原理圖及原理分析 1 555 定時器的原理分析4 2 硬件構(gòu)成. 5 3 555定時器聲光報警電路原理淺析7第 4 章數(shù)據(jù)處理及波形顯示 1 數(shù)據(jù)計算 7 2波形顯示 8第五章 電路板的焊接與調(diào)試 81 電路板焊接 82

2、調(diào)試 83 常見故障檢查 8（1）蜂鳴器不響 8（2）發(fā)光二極管亮但不閃爍 8（3）其他問題 8第六章 心得體會 9 參考文獻 9 緒論 本次課程設(shè)計的主要對象是 555 定時器，555 定時器我們在數(shù)電教材里已經(jīng)學過了，它是一種電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路，在這次的課程設(shè)計中我們用的是由 555 定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，再有之組成的聲光報警器。 設(shè)計目的 數(shù)字電子技術(shù)實訓是電類系列課程中的一門專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)課。本課程強調(diào)以實踐教學為主，在教學過程中要求學生把數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容貫穿起來，以電子工藝的要求獨立完成電路原理的分析、設(shè)計、焊接及調(diào)試并作出具體的電子產(chǎn)品實物，使學

3、生通過實踐能較好地掌握常用數(shù)字器件的應用，更深層地掌握數(shù)字電子技術(shù)教材的內(nèi)容。是教學過程中要求學生把數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)內(nèi)容貫穿起來，以電子工藝的要求獨立完成電路原理的分析、設(shè)計、焊接及調(diào)試并作出具體的電子產(chǎn)品實物，使學生通過實踐能較好地掌握常用數(shù)字器件的應用，更深層地掌握數(shù)字電子技術(shù)教材的內(nèi)容。 設(shè)計要求 555 定時器聲光報警電路由兩個 555 多諧振蕩器組成，第一個振蕩器的振蕩頻率為 12hz 時，第二個振蕩器的振蕩頻率為 1000hz。將第一個振蕩器的輸出3 腳接到第二個振蕩器的復位端4 腳。在輸出高電平時，第二個振蕩器振蕩輸出低電平時，第二個振蕩器停振。這樣，蜂鳴器將發(fā)出間隙聲響。 設(shè)

4、計器件設(shè)備（1） 元件：蜂鳴器 1 個 c1× 0.01f1 個 發(fā)光二極管 1 個 c2× 0.01f1 個 555 集成定時器 2 片 c1 100f 電解電容 1 個 r1 10k電位器 1 個 c2 0.1f 電解電容 1 個 r2 2k電阻 1 個 c3 4.7f 電解電容 1 個 r3 20k電位器 1 個 c4 10f 電解電容 1 個 r4 2k電阻 1 個 （2） 設(shè)備：數(shù)字電子技術(shù)實驗箱：l 臺； 直流穩(wěn)壓電源：1 臺； 示波器:1 3臺； 函數(shù)信號發(fā)生器：1 臺萬用表：1 只； 集成電路：555 定時器 2 片。第二章 原理和元器件閃光燈報警蜂鳴器報警

5、電信號各器件簡介電磁式蜂鳴器 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。電位器 電位器 是可變電阻器的一種。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(jié)構(gòu)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。發(fā)光二極管 發(fā)光二極管簡稱為 led。

6、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。 它是半導體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為 led。發(fā)光 5二極管與普通二極管一樣是由一個 pn 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從 p 區(qū)注入到 n 區(qū)的空穴和由 n 區(qū)注入到 p 區(qū)的電子，在 pn 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 n 區(qū)的電子和 p 區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。

7、當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。色環(huán)電阻 1 電阻的選擇 在本設(shè)計中我們用的電阻器件是 2 個相同阻值的普通電阻和 2 個不同阻值的電位器。 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 當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 ， vc1 大于等于 2/3vc

8、c 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 放電蜂鳴器報警，這樣來回不斷充電放電二極管不斷閃爍。電容器 1電解電容由于有正負極性，因此在電路中使用時不能顛倒聯(lián)接。 2加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設(shè)計實際電路時應根據(jù)具體情況留有一定的余量。 3電解電容在電路中不應靠近大功率發(fā)熱元件，以防因受熱而使電解液加速干涸。第三章原理圖及原理分析1 555 定時器的原理分析 555 定時器是一種數(shù)字與模擬混合型的中規(guī)模集成電路，應用廣泛。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。 555

9、定時器原理圖及引線排列如圖 3.13.2 所示。其功能見表 3.1。定時器內(nèi)部由比較器、分壓電路、rs 觸發(fā)器及放電三極管等組成。分壓電路由三個 5k的電阻構(gòu)成， a1 分別給 a1 和 a2 提供參考電平 2/3vcc 和 1/3vcc。 和 a2 的輸出端控制 rs 觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當輸入信號自 6 腳輸入大于 2/3vcc時，觸發(fā)器復位，3 腳輸出為低電平，放電管 t 導通；當輸入信號自 2 腳輸入并低于 1/3vcc 時，觸發(fā)器置位，3 腳輸出高電平，放電管截止。 4 腳是復位端，當 4 腳接入低電平時，則 v00；正常工作時 4 接為高電平。5 腳為控制端，平時輸入 2/

10、3vcc 作為比較器的參考電平，當 5 腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制。如果不在 5腳外加電壓通常接 0.01f 電容到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。 555 定時器的應用構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2 硬件構(gòu)成報警器硬件部分如圖1所示的8個基本部件組成，可分為2個模塊。其中，傳感器、信號調(diào)制電路和ad轉(zhuǎn)換電路組成信號采集模塊。機房中的聲音和紅外線信號通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，在信號調(diào)制電路中將信號放大，濾波，再經(jīng)ad轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。另一個模塊是報警器主體模塊，由單片機和聲光報警系統(tǒng)、gm16c550串行端口擴展芯片和rs

11、232電平轉(zhuǎn)換電路組成。單片機控制實現(xiàn)聲光報警功能。gm16c550串行端口擴展芯片和rs 232電平轉(zhuǎn)換電路與單片機一起實現(xiàn)報警器經(jīng)modem與學校網(wǎng)絡值班中心的通信，使有關(guān)工作人員能夠?qū)C房的情況及時發(fā)現(xiàn)和處理。3 電路原理圖及淺析（1）聲音、光電信號采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊的電路圖如圖2所示，ad轉(zhuǎn)換電路采用常用的8位8通道數(shù)模轉(zhuǎn)換專用芯片adc0809，聲音、紅外線傳感器的輸出端分別接到adc0809的in0和in1。由圖2可知adc0809的通道選擇地址a，b，c分別由89c51的p0.0p0.2經(jīng)地址鎖存器74ls373輸出提供。當p2.70時，與寫信號wr共同選通adc0809。圖2

12、中ale信號與st信號連在一起，在wr信號的前沿寫入地址信號，在其后沿啟動轉(zhuǎn)換。例如，當輸出地址為7ff8h即可選通通道in0，實現(xiàn)對聲音傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換；輸出地址7ff9h即可選通道in1，實現(xiàn)對紅外線傳感器輸出的模擬量進行轉(zhuǎn)換。圖2中adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號eoc接到89c51的int1引腳，當ad轉(zhuǎn)換完成后，eoc變?yōu)楦唠娖?，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲單元。（2） 報警器主體模塊聲光報警電路由單片機p3.7口控制，輸出報警信號(高低電平間隔1 s的脈沖信號)，驅(qū)動聲光報警電路，直至按復位鍵reset和開關(guān)鍵。聲光報警電路由55

13、5定時器、揚聲器和普通發(fā)光二極管組成，電路圖如圖3所示。 其中555定時器接成了一個低頻多諧振蕩器，其控制電壓出入端5腳與單片機at89c51的p3.7端相連，受p3.7腳輸出的脈沖信號控制。由電容c4的充沖放電作用，當p3.71時，555輸出脈沖的振蕩頻率較低，當p3.70時，555輸出脈沖的振蕩頻率較高。該脈沖信號經(jīng)隔置電容c2加到揚聲器上，揚聲器將發(fā)出高、低交替的2種叫聲，同時p3.7腳輸出的高低電平間隔1 s的脈沖信號經(jīng)電阻r1加到發(fā)光二極管led上，led將閃爍發(fā)光，達到聲光同時報警的效果。最后其整體電路原理圖如下 印刷版電路圖如下第四章數(shù)據(jù)處理及波形顯示1 數(shù)據(jù)計算 數(shù)據(jù)計算 多諧

14、振蕩器（1）的輸出頻率：f1/0.7（ r1 2 r2 ） c1 fmax1/0.7（ r1 min 2 r2 ） c1 3.57 hz fmin 1/0.7（ r1 max 2 r2 ） c1 1.02 hz 調(diào)節(jié) r1 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）的輸出頻率：f1/0.7（ r3 2 r4 ） c 2 fmax 1/0.7（ r3 min 2 r4 ） c 2 3571 hz fmin 1/0.7（ r3 max 2 r4 ） c 2 598 hz 調(diào)節(jié) r3 從小到大變化，多諧振蕩器（2）的輸出頻率由大到小變化，蜂鳴器的

15、鳴叫頻率跟著變小。電容相關(guān)的計算(1) 電容充電時間 t11 vcc vcc v ( ) v c (0 ) 3 t1 = 1 ln c(2)電容放電時間 t2t2 = 0.7 r2c(3) 電路振蕩周期 t t=t1+t2=0.7(r1+2r2)c (4) 電路振蕩頻率 f1 1.43 t ( r1 + 2 r2 )c 2波形顯示（如右所示）第五章1 焊接在實際生產(chǎn)中，最容易出現(xiàn)的一種違反操作步驟的做法就是烙鐵頭不是先與被焊件接觸，而是先與焊錫絲接觸，熔化的焊錫滴落在尚末預熱的被焊部位，這樣很容易產(chǎn)生焊點虛焊，所以烙鐵頭必須與被焊件接觸，對被焊件進行預熱是防止產(chǎn)生虛焊的重要手段。 標準的錫點:

16、 （1） 錫點成內(nèi)弧形  （2）錫點要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬  （3）要有線腳，而且線腳的長度要在1-1.2mm之間。  （4）零件腳外形可見錫的流散性好。  （5）錫將整個上錫位及零件腳包圍。 2 調(diào)試調(diào)試 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。 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。 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

17、聲音也改變。 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。3 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；發(fā)光二極管亮但不閃爍 連線是否有斷線或虛 13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 是否損壞。燈不亮但蜂鳴器正常 （1）不工作的原因可能是 原因：多湝不工作，清零端接電源，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。其他問題 檢測方法： 二極管極性接反或短路 負載短路 直流電源斷開。第六章心得體會這次電子實驗通過一系列的查找資料，掌握相關(guān)理論知識， 真的使我收益頗豐。不僅培養(yǎng)了自己的動手能力，更是使自己把書本上的知識和實際行動結(jié)合起來。雖然忙的手忙腳亂，但終不會覺得自己知識紙上談兵。直到最后我才發(fā)現(xiàn)它并不容易。實驗所涉及的知識與難度成正比，使我受益匪淺。在做實驗之前要把課本上的內(nèi)容吃透，還要自己動手，不光要弄懂實驗原理，而且體會到了實驗的操作能力是靠自己的，親自開動腦筋，親自去請教別人才能得到提高。在實習中，我鍛煉了自己動手技巧，提高了自己解決問題的能力。比如在555定時器聲光報警電路設(shè)計中由于一個小小的錯誤導致電路功能無法完全實現(xiàn)。雖然過程是曲折的，