救护车声响电路.docx
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救护车声响电路
救护车声响电路
一、引言
1、选题意义
经过一学期的学习，我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用，但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生，比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。
我们在学习中刚刚接触到一些皮毛知识，而把这些知识运用到炉火纯青的地步是有一些难度的，所以我们以模拟救护车声响电路为题设计电路，可以提高我们对555芯片的认识，可以巩固我们所学的相关理论知识，实践所掌握的电子制作技能，完成一个实际的电子产品，进一步提高分析问题、解决问题的能力。
2、设计目标
在电子技术课中我们学到了许多有关电子技术方面的知识，其中我们学到了555芯片的原理与功能，那些只是书本上的理论知识，我们没有将这些所学的知识应用到实践中去，不能说明我们对555芯片已经熟知，所以通过此次的设计我们要对555芯片的内部结构及其级联等方面的应用有更深层次的了解。
比如应用一个555芯片可以带动扬声器发出声响，但这种声响声音单一，发音效果不太好听。
此次课程设计不仅为了提高我们对555芯片的认识，也是为了拓宽我们的知识面，提高综合素质。
3、小组成员及分工
表1元器件调研情况表
小组构成
学号
姓名
分工
组长
8
陈佐平
市场调研、焊接、调试
9
侯有琪
设计、市场调研、焊接、调试
0
马真东
市场调研、报告、焊接、调试
成
1
莫立军
市场调研、焊接、报告、调试
员
2
胡延文
设计、市场调研、焊接、调试
3
张红来
市场调研、报告、焊接、调试
4
王婷
设计、市场调研、报告、调试
二、基本原理
555定时器是模拟—数字混合式集成电路，利用它可以方便地构成脉冲产生、整形电路和定时、延时电路。
具有功能强，使用灵活、方便等优点，在数字设备、工业控制、家用电器、电子玩具等许多领域都得到了广泛的应用。
1、构成单稳态触发器
电路如图9、2所示，接通电源→电容C充电（至2/3Vcc）→RS触发器置0→V0=0，T导通，C放电，此时电路处于稳定状态。
当2加入VI<1/3Vcc时，RS触发器置1，输出V0=1，使T截止。
电容C开始充电，按指数规律上升，当电容C充电到2/3Vcc时，A1翻转，使输出V0=0。
此时T又重新导通，C很快放电，暂稳态结束，恢复稳态，为下一个触发脉冲的到来作好准备。
其中输出V0脉冲的持续时间tw=1.1RC,一般取R=1kΩ--10MΩ，C>1000PF,只要满足VI的重复周期大于tp0,电路即可工作，实现较精确的定时。
图9、3单稳态触发器
图9、4多谐振荡器
2、多谐振荡器
电路如图9、4所示，电路无稳态，仅存在两个暂稳态，亦不需外加触发信号，即可产生振荡（振荡过程自行分析）。
电容C在1/3Vcc--2/3Vcc之间充电和放电，输出信号的振荡参数为：
周期T=0.7C（R1+2R2）
频率f=1/T=1.44/（R1+2R2）C,
占空比D=（R1+R2）/（R1+2R2）。
555电路要求R1与R2均应大于或等于1kΩ，使R1+R2应小于或等于3.3MΩ。
3、密特触发器
电路如图9、4所示。
Vs为正弦波，经D半波整流到555定时器的2脚和6脚，当Vi上升到2/3Vcc时，V0从1→0;Vi下降到1/3Vcc时，V0又从0→1。
电路的电压传输特性如图9、5所示。
回差电压：
ΔV=1/3Vcc.
图9、5施密特触发器
图9、6电压传输特性
下图电路的主要工作原理：
用IC1555定时器输出的0.7Hz脉冲，去控制IC2555的引出端5脚电压，改变分压器的分压比，从而改变IC2555的振荡频率。
当IC1555输出高电平时，IC2555的振荡频率降低，而当IC1555输出低电平时，IC2555的振荡频率升高。
扬声器的音频信号时被IC1555
调制的双音频信号，使它发出“滴嘟、滴嘟”的双音声，酷似救护车所发出的声音。
三、主要元器件介绍
1、元件清单
表2元器件清单
名称
符号
规格
单价（元）
数量
滑动变阻器
RP
100K
0.8
1个
R1、R4
10K
0.02
2个
碳膜电阻
R3
5K
0.02
1个
R5
100K
0.02
1个
电容
C1
10uF
0.2
1个
C2、C3
0.01uF
0.1
2个
C4
100uF
0.3
1个
电路板
4
1块
导线
2
2米
喇叭
1
1个
555芯片
1
2个
芯片座
0.2
2个
开关
0.5
1个
2、主要元器件介绍（一般为核心器件介绍）
（1） 555定时器是模拟—数字混合式集成电路，利用它可以方便地构成脉冲产生、整形电路和定时、延时电路。
具有功能强，使用灵活、方便等优点，在数字设备、工业控制、家用电器、电子玩具等许多领域都得到了广泛的应用。
目前生产的555定时器有TTL和CMOS两种类型。
通常，TTL型555定时器的输出电流最高可达200mA，巨头很强的驱动能力，其产品型号都以555结尾；而CMOS型555定时器则具有低功耗、高输入阻抗等优点，其产品型号都以7555结尾。
另外，还有一种将两个555定时器集成到一个芯片上的双定时器产品556（TTL型）和7556（CMOS型）。
集成定时器的产品主要有双极型和CMOS型两类，按集成电路内部定时器的个数又可分为单定时器和双定时器；双极型单定时器电路的型号为555，双定时器电路的型号为556，其电源电压的范围为5～18V；CMOS单定时器电路的型号为7555，双定时器电路的型号为7556，其电源电压的范围为2～18V。
CMOS型定时器的最大负载电流要比双极型的小，它们的功能和外引脚排列完全相同。
555定时器的工作原理。
555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。
外加电阻、电容等元件可以构成多谐振荡器，单稳电路，施密特触发器等。
555定时器原理图及引线排列如图3-1、3-2所示。
其功能见表3-1。
定时器内部由比较器、分压电路、RS触发器及放电三极管等组成。
分压电路由三个5K的电阻构成，分别给A1和A2提供参考电平2/3VCC和1/3VCC。
A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。
当输入信号自6脚输入大于2/3VCC时，触发器复位，3脚输出为低电平，放电管T导通；当输入信号自2脚输入并低于1/3VCC时，触发器置位，3脚输出高电平，放电管截止。
4脚是复位端，当4脚接入低电平时，则V0=0；正常工作时4接为高电平。
5脚为控制端，平时输入2/3Vcc作为比较器的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制。
如果不在5脚外加电压通常接0.01μF电容到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，确保参考电平的稳定。
图3-1555定时器内部框图
图3-2555定时器引脚排列
表3-1555定时器的功能表
（2）蜂鸣器的介绍
①蜂鸣器的分类蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
②蜂鸣器的电路图形符号蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。
蜂鸣器的结构原理
1．压电式蜂鸣器压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。
有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二级管。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。
当接通电源后（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。
在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2．电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。
振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
四、元件的市场调研元选择
表3元件市场调研表
名称
符号
规格型号
价格（元）
调研地点
是否选用
3DG6
0.2
西北电子商贸城
否
BS182
0.2
西北电子商贸城
否
三极管
V
BSS84
0.2
西北电子商贸城
否
IRFZ44N
1.4
西北电子商贸城
否
S8050
0.5
西北电子商贸城
否
300Ω
0.02
南关电子市场
否
510Ω
0.02
南关电子市场
否
20K
0.02
南关电子市场
否
碳膜电阻
R
10K
0.02
南关电子市场
是
5K
0.02
南关电子市场
是
100K
0.02
南关电子市场
是
1K
0.02
南关电子市场
否
1000pF
1
南关电子市场
否
10uF
0.2
南关电子市场
是
电容
C
4.7uF
0.2
南关电子市场
否
0.01uF
0.1
南关电子市场
是
100uF
0.3
南关电子市场
是
单向晶闸管
VT
2
西北电子商贸城
否
HH52PN
3.6
西北电子商贸城
否
TN106（12V）
4.5
西北电子商贸城
否
继电器
k
HH52P
5.8
西北电子商贸城
否
JQX-16F
3.8
西北电子商贸城
否
JZC-7FA9V
2
西北电子商贸城
否
二极管
VD
1N4007
0.2
西北电子商贸城
否
1N4004
0.2
西北电子商贸城
否
1N4148
0.2
西北电子商贸城
否
1N4001
0.2
西北电子商贸城
否
EE16
0.4
西北电子商贸城
否
AL0810
0.2
西北电子商贸城
否
电感
L
GH106-102
1
西北电子商贸城
否
22uF
1
西北电子商贸城
否
SP54-101K
0.6
西北电子商贸城
否
镇流桥堆
UR
2
西北电子商贸城
否
发光二极管
VL
WH-Y3133
0.2
南关电子市场
否
φ5mm
0.1
南关电子市场
否
EN555
1
南关电子市场
是
CD4011
2
南关电子市场
否
芯片
CD40110
3
南关电子市场
否
74LS194
1
南关电子市场
否
74LS161
1
南关电子市场
否
7段显示管
MTS3101AR
0.8
南关电子市场
否
压电陶瓷片
HTD
2
南关电子市场
否
小型电动扬声器
YD57-2
8Ω
1
南关电子市场
是
小型拨氏开关
2x2
0.2
南关电子市场
否
4x4
0.2
南关电子市场
否
按钮开关
0.5
南关电子市场
是
滑动变阻器
RP
100K
0.8
南关电子市场
是
电路板
4
南关电子市场
是
芯片座
0.2
南关电子市场
是
导线
1m
1
南关电子市场
是
变压器
T
220V-6V
5
西北电子商贸城
否
白炽灯
EL
15W
3
西北电子商贸城
否
五、制作与调试
救护车声响电路制作过程都是在宿舍完成的，在具体焊接之前我们讨论了许多方案，主要讨论时应该设计一个怎样的电子系统，我们决定设计一个模拟救护车声响电路。
首先是查找资料，我们去图书馆借了7本有关电子工艺设计与制作方面的书籍，还从网上查找了有关这方面的知识，最终定下了整体电路图；其次，就是在电路图中确定各元器件的参数，为市场调研做好准备，电源我们采用6V直流电源，为了使音响效果最贴近救护车的声响，我们采用了两片555芯片级联的方法，考虑到要使555芯片产生多谐振荡电路，电阻R1、R4采用5.1kΩ，R2、R5采用了100kΩ，电容C1采用10uF，C2、C3采用0.01uF，输出端电容C4采用100uF，扬声器8Ω的效果较好。
带着准备好的资料进行市场调研，在调研回来的结果中筛选最合适的元器件。
接下来解释焊接了，焊接是遇到的问题比较多，主要是对电子元器件的焊接方法和焊接技巧不熟悉。
很多东西是一边学习一边做，其中元器件焊接顺序依次为：
电阻器、电容器、二极管、三极管、集成电路、大功率管，其他元器件为先小后大；芯片芯片座都是有方向的，焊接时要严格按照缺口所指的方向使芯片的管脚都对应起来；电位器是有方向的，中间的管脚要接滑线端；焊接时要使焊点周围都有锡，将其牢牢焊住，防止虚焊。
当然，我们不会一接就成功了，理论上的东西放到实践中不一定能成功，理论上能实现的实际中还要考虑许多未知因素。
第一个方案我们是通过用门电路组成的多谐振荡器产生低频信号，而方案二是利用555定时器组成的多谐振荡器作为脉冲信号源，产生低频信号。
两者相比，方案结构相差不大，思路易懂，但用门电路组成的多谐振荡器的振荡周期不仅与时间常数RC有关，而且取决于门电路的阀值电压，由于阀值电压容易受温度、电源及干扰的影响，因此频率稳定性较差；而用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响较小，因此，综合考虑，我们采用了方案二进行设计。
六、设计总结
1、设计小结
通过本次的电子元器件市场调研及电子系统制作实习，我们深深体会到了理论和实际的差距，深刻感受到了理论联系实际的重要性。
总体来看，我们利用器件最少，价钱最省的元器件实现了我们设计的电子系统小制作，并且在制作过程中对市场上元器件的情况作了全面系统地了解。
当然第一次设计属于自己的电子系统多少有点盲目，还好团队的力量使我们攻克了一个又一个的难题。
在我们7人的小团队中每位成员都有自己的工作，很多时候大家都很努力地去完成自己的事情，并且注重互相配合、协作。
虽然我们做出来的最终电子系统与我们最初的设计方案略有差异，但是最终我们客服重重困难，实现了大部分的电路功能，做出了相当不错的电路系统。
电路系统中，用IC1555定时器输出的0.7Hz脉冲，去控制IC2555的引出端5脚电压，改变分压器的分压比，从而改变IC2555的振荡频率。
扬声器的音频信号时被IC1555调制的双音频信号，使它发出“滴嘟、滴嘟”的双音声，但由于滑动变阻器的调节范围小，使音频调节范围小，有待进一步改进。
2、设计体会
为期两个星期的电子设计与制作实习结束了，通过这次实习使我们受益匪浅。
首先，我们增强了对专业知识的理解和运用，让我们很好的将理论知识和实践紧密的结合起来，通过运用所学的电子技术方面的专业基础知识和查阅相关的书籍设计电路，论证调研，实现功能，解决身边的实际问题。
其次，元器件的市场调研是一次很好的锻炼机会，经过几天的是市场考察调研，使得我们对元器件有了更深的了解和认识，另外调研过称也是对我们社会实践能力的一个考验，人际交往是当代大学生必不可少的一种能力，是自身综合素质的一种体现。
最后，电路的焊接和调试，这也是电路成败最为关键的一步，主要是考察我们的动手能力，虽然在焊接的过称中遇到了很多的问题，但是通过全组成员的共同努力我们最终克服了重重困难，实现了预期的功能。
通过这两个星期的学习，使我们对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板的组装工艺流程、555芯片的工作原理与组成元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义；也对自己的动手能力是个很大的锻炼。
实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。
没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。
在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。
我觉得自己在以下几个方面与有收获：
（1）对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、收音机的工作原理与组成元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。
（2）对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。
比如在焊接芯片时，怎样把那么多脚分开焊接对我们来说是个难题，可是经过训练后，我们做到了。
虽然在实习中会遇到难题，但是从中我学到了很多，使自己的动手能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的强化。
通过这次实习大家接触了解到了电子产品的生产实际，电子产品的设计与制作，培养一定的动手能力，将理论知识和实践相结合，为学习后续课程，积累了必要的知识和能力，通过实际的设计和操作对学生进行工作作风和学风的培训，并为今后从事有关电子技术工作奠定了坚实的基础。
七、参考文献
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机械工业出版社.2009年4月.
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