項目五 觸摸式防盜報警電路制作與調試課件

專題1555電路專題2振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)電路1觸摸式防盜報警器電路仿真2專題1555電路5.1.1555電路簡介555定時器采用雙列直插式封裝形式，共有8個引腳，如圖5-1所示。外引腳的功能分別為：1端為接地端。2端為低觸發(fā)端。當C0端不外接參考電源時，此端電位低于VCC/3時，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。3端為輸出端。4端為復位端，此端輸入低電平可使輸出端為低電平。正常工作時應接高電平。5端為電壓控制端。此端外接一個參考電源時，可以改變上、下兩比較器的參考電平的值，無輸入時，UC0=2VCC/3。6端為高觸發(fā)端。當C0端不外接參考電源時，此端電位高于2VCC/3時，電壓比較器C1輸出低電平，反之輸出高電平。7端為放電端。當V導通時，外電路電容上的電荷可以通過它釋放，7端也可以作為集電極開路輸出端。8端為電源端。圖5-1555定時器5.1.2555電路結構及工作原理555定時器是一種電路結構簡單、使用方便靈活、用途廣泛的多功能電路。只要外部配接少數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。555定時器的電源電壓范圍寬，圖5-2555定時器內部電路2.比較器比較器是由兩個結構相同的集成運放C1、C2構成。C1用來比較參考電壓UR1和高電平觸發(fā)端電壓UTH:當UTH>UR1，集成運放C1輸出UC1=0;當UTH<UR1，集成運放C1輸出UC1=1。C2用來比較參考電壓UR2和低電平觸發(fā)端電壓:當＞UR2，集成運放C2輸出UC2=1;當＜UR2，集成運放C2輸出UC2=0。3.基本RS觸發(fā)器當=01時，Q=0，=1;當=10時，Q=1，=0。4.開關及輸出放電開關由一個晶體三極管組成，其基極受基本RS觸發(fā)器輸出端Q控制。當Q=1時，三極管導通，放電端V通過導通的三極管為外電路提供放電的通路；當Q=0，三極管截止，放電通路被截斷。輸出緩沖器G3用于增大對負載的驅動能力和隔離負載對555集成電路的影響。555定時器功能表如表5-1所示表5-1555定時器功能表輸

入輸

出UTHOUT放電管V狀態(tài)0××0與地導通1＞＞0與地導通1＜＞保持原狀態(tài)保持原狀態(tài)1＜＜1與地斷開圖5-3施密特觸發(fā)器電路工作原理圖5-4為施密特觸發(fā)器電壓變換圖。當輸入電壓ui＜時，電壓比較器C1和C2的輸出uc1＝1，uc2＝0，基本RS觸發(fā)器置1，Q＝1、＝0，這時輸出uo＝UOH＝1。當輸入電壓ui上升到＜ui＜時，uc1＝1、uc2＝1，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，即輸出uo＝UOH＝1。當輸入電壓ui繼續(xù)上升到ui≥時，uc1＝0、uc2＝1，RS觸發(fā)器置0，Q＝0、＝1，輸出uo由高電平翻轉為低電平，即uo＝0。當輸入電壓ui由以上逐漸下降到＜ui

＜時，電壓比較器的輸出分別為uc1＝1、uc2＝1?；綬S觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。即Q＝0、＝1，輸出uo＝UOL＝0。當輸入電壓ui繼續(xù)下降到ui≤時，uc1＝1、uc2＝0，RS觸發(fā)器置1，Q＝1、＝0，uo由低電平躍到高電平UOH。

圖5-4施密特觸發(fā)器電壓變換2.施密特觸發(fā)器的典型應用(1)波形變換。將任何符合特定條件的輸入信號變?yōu)閷木匦尾ㄝ敵鲂盘枴２ㄐ螆D如圖5-6所示：圖5-6波形變換（2）幅度鑒別。波形圖如圖5-7所示：圖5-7幅度鑒別（3）脈沖整形。

圖5-8脈沖整形根據555定時器功能表可知，此時電路輸出為低電平，放電管V導通，電容C通過放電管V放電使得UTH＝0＜，輸出仍為低電平，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。圖5-9555定時器組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器當輸入端ui有負脈沖觸發(fā)信號時，第2腳＜，輸出翻轉為高電平，放電管V截止，電源通過電阻R開始給電容C充電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，當電容C兩端電壓達到uc≥時，即UTH≥，此時觸發(fā)信號負脈沖已經撤消回到高電平，第2腳＞，輸出又翻轉為低電平，放電管V導通，電容C通過放電管V放電，電路回到穩(wěn)定狀態(tài)。其工作波形如圖5-10所示：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的脈沖寬度tW為暫穩(wěn)態(tài)維持的時間，它實際上為電容C上的電壓由0V充到所需的時間，計算公式為：tW＝RCln3≈1.1RC

圖5-10工作波形圖圖5-11555定時器組成多諧振蕩器電路工作原理：接通電源后，VCC經電阻R1和R2對電容C充電，當uC≥時，uC1＝0、uC2＝1，RS觸發(fā)器被置0，Q＝0、＝1，u0躍到低電平。同時，放電管V導通，電容C經電阻R2和放電管V放電，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。隨著電容的放電，uC隨之下降。當下降到小于時，uC1＝1、uC2＝0，RS觸發(fā)器被置1，Q＝1、＝0，輸出uO由低電平躍到高電平。同時，因＝0，放電管V截止，VCC又經電阻R1和R2對電容C充電。電路又返回到前一個暫穩(wěn)態(tài)。因此，電容C上的電壓uC將在和之間來回充電和放電，從而使電路產生了振蕩，輸出矩形脈沖。多諧振蕩器工作波形如圖5-12所示：多諧振蕩器的振蕩周期Ｔ為：T＝tW1+tW2tW1為電容電壓由充到所需的時間。tW1＝（R1+R2）Cln2≈0.7（R1+R2）CtW2為電容電壓由降到所需的時間。tW2＝R2Cln2≈0.7R2C多諧振蕩器的振蕩周期T為:T＝tW1+tW2≈0.7（R1+2R2）C上述電路中輸出波形中tW1＞tW2，所以無論怎樣改變R1、R2，占空比q總是大于50％，將電路作如下圖5-12改動后可得到占空比可調的多諧振蕩器。在放電管處于V截止時，電源VCC經R1和VD1對電容C充電；當V導通時，C經過VD2、R2和放電管V放電。調節(jié)電位器RW可改變R1和R2的比值。因此，也改變了輸出矩形波的占空比q。tW1＝0.7R1C

tW2＝0.7R2C振蕩周期T為:T＝tW1+tW2＝0.7（R1+R2）C占空比q為:

q＝tW1/(tW1+tW2)＝R1/(R1+R2)任務1觸摸式防盜報警器電路仿真仿真內容：（1）單擊電子仿真軟件Multisim10基本界面元件工具條上的“PlaceMixed”按鈕，從彈出的對話框“Family”欄中選擇“TIMER”，再在“Component”欄中選取“LM555CM”2只,如圖5-13所示，單擊對話框右上角的“OK”按鈕，調出555電路，放置在電子平臺上。（2）從元件工具條調出其它元件，并調出信號發(fā)生器、虛擬示波器，在電子平臺上建立觸摸式防盜報警器仿真電路，如圖5-14所示:（3）信號發(fā)生器模擬一個雜波信號，開啟仿真開關，雙擊虛擬示波器圖標，觀察屏幕上的波形。信號發(fā)生器和虛擬示波器面板設置如圖所示。（4）開啟仿真開關，觀察仿真結果，分析仿真結果。實訓報告：（1）畫出仿真電路圖。（2）分析觸摸式防盜報警器工作原理。（3）記錄信號發(fā)生器的面板設置，畫出仿真波形。圖5-13仿真圖一圖5-14仿真圖二圖5-15觸摸式防盜報警器電路原理圖

用不同阻值的電阻器更換電路中的R2、R3（或用不同容量的電容器更換電路中的C3），比較揚聲器所發(fā)出聲響的聲調變化情況。若電路功能不正常，按照以下步驟進行檢修：重新檢查電路連接是否錯誤。由輸入到輸出逐級檢查，必要時可以與同學互換檢查，有助于發(fā)現問題。通電后用萬用表10V直流電壓檔接在A1的第3腳和地之間，在沒有用手觸摸觸片之前，萬用表指示應接近0V；用手觸摸觸片后，萬用表指示應接近電源電壓6V，且過1分鐘左右自動降低