雙音報警器(共22頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設計名稱： 電子技術課程設計 題 目： 555雙音頻報警器 學 期：2013-2014學年第2學期專 業(yè)：自動化 班 級：12級4班 姓 名：張愛林 學 號： 指導教師：謝國民 專心-專注-專業(yè)遼寧工程技術大學課 程 設 計 成 績 評 定 表評定標準評定指標標準評定合格不合格單元電路及整體設計方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真或實踐是否進行仿真或實踐技術指標或性能符合設計要求有完成結果設計報告格式正確內(nèi)容充實語言流暢標準說明：以上三大項指標中，每大項中有兩小 項或三小項合格，視為總成績合格?？偝煽?nèi)掌谀?月 日課程設計任務書一、設計題目555雙音頻報警器二、設計任務1.

2、 運用555計時器構成三種電路來完成電路。2. 掌握的555定時器三種應用型電路設計實現(xiàn)兩種不同頻率聲音報警器。3. 接電源即可工作。三、設計計劃電子技術課程設計共1周。第1天：選題，查資料；第2天：方案分析比較，確定設計方案；第34天：電路原理設計與電路仿真；第5天：編寫整理設計報告書。四、設計要求1、掌握常用的555定時器電路結構和功能，熟練掌握它的三種應用型電路的構成及特點。2、根據(jù)掌握的555定時器三種應用型電路設計實現(xiàn)兩種不同頻率聲音報警器，要求有多種可行方案，通過進行方案比較、討論，選擇合適方案并實現(xiàn)電路仿真。指 導 教師：謝國民時 間：2014年6月28日摘要隨著當今社會的發(fā)展，

3、越來越多的人開始關心安全問題，也有越來越多的人知道了預防措施的重要所以很多人開始安裝報警設備，針對于這一事實我們小組進行了討論，如何設計出簡單、有效、便捷、安全、準確、經(jīng)濟的報警器，我們給出了三種設計方案。第一種是利用用TTL與非門組成的雙音報警線路，第二種運用了一個555計時器構成的多諧振蕩器構成的，第三種是由兩個555集成塊組成的雙音報警器。本小組采用的是第三種因為它的穩(wěn)定性相比于前兩種要穩(wěn)定得多。關鍵詞：報警設備，TTL門電路，雙音報警器。目 錄第一章 電路設計方案及選定1.1 設計任務及要求本課程要求設計一個雙音報警器。設計要求用555時基電路施密特的多諧振蕩器，使電路通過一個小型揚聲

4、器可以發(fā)出兩種不同頻率的“滴、嘟、滴、嘟”的聲響，與救護車的笛音相似而發(fā)出報警信號。實訓目的：1、掌握555構成電路的實際應用。通過雙音報警器熟悉用555構成的多諧振蕩電路。2、熟悉555時基電路控制端的功能和作用。3、了解用電壓調(diào)制頻率的方法。4、學會分析變化的信號波形。1.2 設計方案的比較和選定 1.2.1 設計方案的比較該方案可以有多種設計思路與可行性方案。例如與非門組成的雙音報警器、電路光控報警電路、由兩個555集成塊組成的雙音報警器等。第一種方案: 圖示A是用TTL與非門組成的雙音報警線路。它是由三個振蕩器組成的，各有不同的振蕩頻率。圖中的晶體三極管和、和、組成的約1000Hz的頻

5、率振蕩；、和、組成頻率約200Hz的振蕩。三種不同的頻率進過調(diào)制后，輸出端加一級驅動，即可由揚聲器發(fā)出雙音。用作報警時，5V電源處需輸入相應的電位；如作門鈴應用時，只要中間加一只按鈕開關即可。圖1-2-1-1與非門組成的雙音報警電路第二種方案 ：本柜、屜光控報警電路用于錢幣或貴重物品被強行打開時報警，它能發(fā)出兩種不同的音調(diào)的聲響，低音和高音，高音如警笛，相互交替，使竊者魂飛魄散，逃之夭夭。該電路由光控低頻振蕩器和可控式高音頻反饋振蕩器組成。電路中的SN未微型彈性按鈕，當柜，屜關緊時SN處于斷開狀態(tài)；一旦他人將其打開，SN自動閉合，電路通電運行。在門打開到一定位置時，光敏管VT1受光照呈現(xiàn)低阻態(tài)

6、；平時呈現(xiàn)高阻態(tài)（暗阻為幾百）。VT1和RP組成光控支路，在無光照下，由于VT1暗阻大，使555的4腳電位在0.4V以下555處于強制復位態(tài)，3腳輸出為低電平。VT1在一定的光照下呈低阻，它與RP1的分壓使555的4腳電位高于0.4V，555的強制復位狀態(tài)解除，開始多諧振蕩。555和、等組成可控式多諧振蕩器，它的振蕩頻率為 。圖示參數(shù)是按10Hz設計的。VT2，VT3 ，和，等組成一個可控式反饋音頻振蕩器。在555輸出低電平時VT2，VT因無偏置電流不會起振；在555起振并輸出高電平脈沖期間，VT2通過限流后注入偏流，VT2和VT3等組成的音頻振蕩器便開始振蕩，圖示參數(shù)能發(fā)出類似警笛的尖叫聲。

7、由于受555產(chǎn)生的低頻脈沖的調(diào)制，喇叭發(fā)出的是間歇式的短促警笛聲并伴有低沉的重錐聲。電路中的VT1采用2CU系列的光敏二極管，如2CU101A-2CU101D，宜選用正品管，其特點是無光照時暗阻大，有光照時亮阻??；反饋電容器宜選用漏電或損耗小的云母電容器或CT4型的獨石電容器。揚聲器B可以選用8的舌簧式電動式揚聲器。 圖1-2-1-2本柜、屜光控報警電路第三種方案：它是由兩個555集成塊組成的雙音報警器。其:5腳為控制端，片內(nèi)接比較器的反相輸入端，電位為。一般555組成自激多諧振蕩器時，將5腳通過一個小電容(0.01F-0.1F)接地，以防止外界干擾對閥值電壓的影響，當需要把它變成可控多諧振蕩

8、器時，可以在電路的5腳外加一個控制電壓，這個電壓將改變芯片內(nèi)比較電平，從而改變振蕩頻率，當控制電壓升高(降低)時，振蕩頻率降低(升高)，這就是控制電壓對振蕩信號頻率的調(diào)制。利用這種調(diào)制方法，可組成雙音報警器。輸出的方波信號，通過控制的電平。當輸出高電平時，的振蕩頻率低，當輸出低電平時，的振蕩頻率高。因此的振蕩頻率被的輸出電壓調(diào)試為兩種音頻，使揚聲器發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”的雙音聲響。其使用分立式元件不僅增大了設計的難度而且使整個電路的最終設計效果與可信度降低，揚聲器發(fā)出的兩種不同頻率的聲響不易區(qū)分，效果不理想。 圖1-2-1-3由兩個555組成的雙音報警器電路 1.2.2 設計方案的選定第一種方

9、案：其使用分立式元件不僅增大了設計的難度而且使整個電路的最終設計效果與可信度降低；使揚聲器發(fā)出的兩種不同頻率的聲響不易區(qū)分，效果不理想；還使設計成本增加。第二種方案： 其使用了一個555集成塊，提高了最終的設計效果，降低了設計難度。但是其還是用了不少的分立式元件，使得電路的整體效果不佳。其中光敏二極管需要光源，在黑暗下無法工作，不滿足設計基本要求。 第三種方案：它是由兩個555集成塊組成的雙音報警器。該電路主要由集成元件組成。集成元件與分立式元件相比較，集成元件的優(yōu)勢：1、元件制作方便快捷。其將一個特定的功能集合在一起，供使用者使用，不必再花費過多的時間、精力。而且它保證并提高了整個電路的整體

10、性能，使揚聲器能清晰地發(fā)出兩種不同頻率的聲響，較好的滿足設計的要求。2、元件制作可行性高。集成元件提供了很大的可行度，而奮元件在復雜的電路中要不斷地返回檢查，增加了任務量。3、由分立元件組成的電路，如果電路選擇得好，參數(shù)選擇恰當，元件性能優(yōu)良，設計和調(diào)試的好，則性能也很優(yōu)良。但只要其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則性能會低于一般集成電路。且為了不致過載、過流、過熱等損壞元件，需要加以復雜的保護電路。 集成功放電路成熟，低頻性能好，內(nèi)部設計具有復合保護電路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件參數(shù)穩(wěn)定，無須調(diào)整，信噪比較小，而且電路布局合理，外圍電路簡單，保護功能齊全，還可外加散熱片解決散熱

11、問題。 第二章 555定時器2.1計時器的特點及原理2.1.1 計時器的特點555定時器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成與一體的電子器件。用它可以構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。其在工業(yè)控制、定時、檢測、報警等方面有廣泛應用。555時基集成電路具有成本低、易使用、適應面廣、驅動電流大和一定的負載能力。在電子制作中只需經(jīng)過簡單調(diào)試，就可以做成多種實用的各種小電路，遠遠優(yōu)于三極管電路。 555時基集成電路的主要參數(shù)為（以NE555為例）電源電壓4.516V。輸出功率大，驅動電流達200mA。作定時器使用時，定時精度為1。定時時間從微秒級到小時級。作振蕩使用時，輸出的脈沖的最高頻

12、率可達500KHz?？晒ぷ饔跓o穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)兩種方式。 可調(diào)整占空比。溫度穩(wěn)定性好于 。常見的555時基電路為塑料雙列直插式封裝（見圖2.2.1），正面印有555字樣，左下角為腳1，管腳號按逆時針方向排列。圖2-1-1 555時基電路2.2.1計時器的原理它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關T，比較器的參考電壓由三只的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為 和 。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信號自2腳輸入

13、并低于 時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時輸出 作為比較器A1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，在不接外加電壓時，通常接一個0.01uF的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。在使用時，該三極管的集電極（7腳）一般都要外接上拉電阻。圖2-2-1 555內(nèi)部結構閾值輸入 觸發(fā)輸入 復位 RS輸出Vo放電管T 0 0 導通 1 10 1截

14、止 1 010導通 1 11 不變不變表2-2-1 555功能表2.2由555定時器組成的多諧振蕩器由555定時器和外接組件R1、R2、C構成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電Dc端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波形，對應的波形如圖所示。圖2-2-1由555構成的多諧振蕩器圖2-2-2多諧振蕩器的波形圖輸出信號的參數(shù)有：   電路振蕩周期：電容充電時間：電容放電時間：電路振蕩頻率：輸出波形占空比：其中為由上升到所需時間，為

15、電容C放電所需時間。555電路要求與均應不小于，但兩者之和應不大于。由于555定時電路內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用 555定時器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。外部組件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的組件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應用很廣。第三章 電路的設計與調(diào)試3.1電路的設計選用555定時器組成多諧振蕩器。而整個電路由兩個555定時器、組成。中間加有R5以連接的3腳與的5腳。通過R5的方波的低頻加至的控制電壓端5腳，對第二級進行調(diào)制。當方波為高電平時，的頻率較低；而當方

16、波為低電平時，的振蕩頻率高，則揚聲器會發(fā)出高低連續(xù)變化的雙音。的5腳為控制電壓端，當方波加至此，改變了集成塊的內(nèi)部基準電壓值，從而實現(xiàn)了對555振蕩頻率的控制，經(jīng)的濾波作用后，小型揚聲器發(fā)出兩種不同頻率的“滴、嘟、滴、嘟”的聲響。要求輸出功率為120mW，輸出阻抗為。為了與輸出阻抗匹配，則應選用的揚聲器。的振蕩頻率： ，約為0.7Hz。的振蕩頻率：，約為500Hz。: ，: ， 頻率范圍為高頻1500Hz，低頻500Hz。 由得高頻下周期為0.67ms，低頻下周期為2ms。3.2電路的制作該電路的設計使用多孔板制作。而制作電路產(chǎn)品要使用焊接技術。焊接前應準備好焊接工具和材料，清潔被焊件及工作臺

17、，進行元器件的插裝及導線端得處理，左手拿焊絲，右手握電烙鐵，同時進入備焊狀態(tài)。電烙鐵頭放置焊件處加熱，焊錫絲在電烙鐵對側，立即送入焊錫絲。待焊錫在焊點上全部濕潤后錫絲移開應略早于電烙鐵。待焊點全部焊接完后，按照電路圖用導線將各個焊點連接起來，電路初步就做成了。將電路接入微型計算機電源5V中，接通電源，試聽揚聲器聲音。只能聽見“滴”的一種聲音。接入示波器中幾乎只見到一種波形，其間偶爾出現(xiàn)一點高頻，電路設計的效果不好?，F(xiàn)在取下斷開的3腳與的5腳，在的5腳接一個0.01uF的電容，接通電源，用示波器觀察和的輸出波形。然觀察到的和的輸出波形均為正常的矩形方波。3.3 電路的修正在本次課程電路的設計中，

18、我使用了Protel 99 SE軟件進行電路設計，并用Multisim2001軟件進行電路仿真。在Multisim2001仿真軟件中，我發(fā)現(xiàn)原電路圖通過仿真示波器出來的波形與理想中的波形向差很遠。而是出現(xiàn)在高低電平不同作用下，的3腳出來的波形均出現(xiàn)不同頻率的波形，沒有周期性、比較混亂;而且較低的頻率在高低電平下幾乎保持不變。問題出現(xiàn)后，我采取單一變量原則，先后改變了電阻、的值。在保證不變下，分別改變、阻值，出現(xiàn)了不變的單一頻率。改變下，出現(xiàn)的電平頻率忽高忽低，而不受電平影響。各次仿真結果均告失敗。由于人耳分辨聲音頻率的限制及靈敏度，在制作的電路作品中只能較為清晰地分辨出一種頻率的聲音。問題出現(xiàn)

19、后，我嘗試從其它方面入手。我試著將從電阻出來應連接到的5腳導線改連到7腳，并在5腳與底線間加了個0.01uF的電容。進行仿真，高電平下出現(xiàn)很好的單一電平，而低電平下未有電平出現(xiàn)。采取單一變量原則。阻值減小，沒變化；阻值增加到左右時，在低頻下，出現(xiàn)波形，然波形頻率不一致，高頻下易然。繼續(xù)增加阻值，波形沒有很好改觀。阻值增加或減少，在低頻作用下沒有任何的改觀。阻值增加，不行；阻值減小到時，出現(xiàn)了較為理想的波形。高電平下出現(xiàn)高頻，占空比約50%；低電平下出現(xiàn)低頻，占空比較高，約75%。根據(jù)設計要求與仿真情況，最終我選取了為，為，為，另加了一個電容為0.01uF。電路輸出波形為，低電平下出現(xiàn)低頻，高電

20、平下出現(xiàn)高頻。圖3-3-1雙音報警器Multisim設計圖 表3-3-2波形仿真圖（1）表3-3-3波形仿真圖（2）心得與體會首先，這次課程設計給我提供了一次很好的鍛煉機會，提高了我的動手能力，讓我明白了“紙上得來總覺淺，絕知此事要躬行”的道理。剛開始進行課程設計的時候，我表現(xiàn)出了極大的熱情。上網(wǎng)查資料、詢問高年級同學的經(jīng)驗，我時刻猜測著我會從中獲得什么，這是一個難得的鍛煉機會。雙音報警器是個很有意思的課程設計課題，因為它同實際聯(lián)系的比較緊密，人們幾乎天天都要聽到它的聲音，所以做起來會很有興趣。在設計的過程中，我發(fā)現(xiàn)了我理論知識上有不少的漏洞，這給了我不少壓力，于是我又擠出時間努力加深文化知識

21、。對于Muitism2001軟件，我真的很陌生，之前，老師沒有教過，我們也沒有學習過。真是趕鴨子上架?。榱藢⒄n程設計做好，我不得不先花一部份時間去學習，摸索。在用Multism2001軟件進行仿真的時候，我進行的有些緩慢，有時感覺連對了的時候總是出不了正確結果。我總是盡自己所能解決這些問題，有時是因為設計錯誤，有時是連線錯誤，有時是電阻電容選擇錯誤。當電路設計好后，我感到感到很充實，很有成就感。通過這次課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到了較大的提高。安排這次課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應社會主義現(xiàn)代化建設需要的高素質(zhì)的復合型人才。作為整個學習體系的有機組成部分，把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗試性的應用與實際設計工作中，并從理論的高度對設計工作的現(xiàn)代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工