数电课程设计-模拟间歇声响电路.docx

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郑州科技学院

《数字电子技术》课程设计

题目模拟间歇声响电路

学生姓名XXX

专业班级12级电动X班

学号2012XXXX

院（系）电气工程学院

指导教师XXX

完成时间2014年6月13日

郑州科技学院

数字电子技术课程设计任务书

专业电气工程及其自动化班级X班学号2012XXXX姓名XXX

一、设计题目模拟间歇声响电路

二、设计任务与要求

任务：

根据设计要求根据自己的理解用555定时器设计一个简易的电子门铃。

要求：

根据555的功能来实现，按下开关发声。

三、参考文献

[1]杨力.电子技术课程设计[M].北京：

中国电力出版社，2009.

[2]张宪张大鹏.电子电路实用手册——识读、制作、应用[M].北京：

化学工业出版社，2012.

[3]郑凤翼.识读电子控制电路图的方法与技巧[M].北京：

电子工业出版社，2012.

[4]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].电子工业出版社，2005.

[5]杨力.电子装接工基本技能[M].成都：

成都时代出版社，2007.

四、设计时间

2014年06月09日至2014年06月13日

指导教师签名：

2014年6月9日

目录

1　课程设计的目的 3

2　课程设计的任务与要求 3

2.1　设计任务 3

2.2　设计要求 3

3　设计方案与论证 3

4　设计原理及功能说明 3

4.1　元器件选用原理 3

4.2　测量技巧 3

5　单元电路的设计 3

6　硬件的制作与调试 3

7　总结 3

参考文献 3

附录1：

总体电路原理图 3

附录2：

实物图 3

附录3：

元器件清单 3

1　课程设计的目的

用555定时器实现间歇式声响电路。

2　课程设计的任务与要求

2.1　设计任务

设计一个模拟间歇式声响电路。

2.2　设计要求

1.用两个555定时器实现，第一个产生的频率为1KHz；

2.第二个555产生的频率为1KHz。

从而实现间歇功能；

3.节电效率要高，自身功耗要低；

4.安装要方便，寿命要长且耐用；

5.设计电路原理图，进行元件焊接调试并撰写设计报告。

3　设计方案与论证

模拟声响电路能发出各种模拟声响，如各种乐器声、动物呜叫声、流水、刮风、下雨等自然界的声响和车船、飞机、枪炮、爆炸等现代文明所制造的声响效果。

因而模拟声集成电路被广泛应用于电子玩具、仪器仪表、保安警示等领域。

文中介绍由555多谐振荡器组成模拟声集成电路的应用实例，具有结构简单清晰、扩展方便、灵活易变等优点。

实现时只要配置适当的阻容元件和接线即可，稍作改动就可实现不同的模拟声响，具有较高的性价比。

555定时器是一种中规模集成电路，它使用灵活、方便，被广泛应用于脉冲的产生、整形、定时和延迟等电路中。

文中介绍了555定时器及其逻辑功能，以及由其构成的多谐振荡器的工作原理，通过举例论述了555多谐振荡器在模拟声响电路中的应用，说明在实际生产中，只要将其各个功能加以综合应用，便可得到许多实用电路。

4　设计原理及功能说明

4.1　元器件选用原理

1.555定时器

 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

一般用双极型（TTL）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物（CMOS）工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。

555定时器的电源电压范围宽，可4.5V~16V工作，7555可在3~18V工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。

555是一个8脚集成芯片，主要由分压器、2个高精度电压比较器、1个基本RS触发器、1个放电管和输出驱动反相器组成。

其电路组成，如图4-1所示。

图4-1555定时器内部结构图

555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的反相输入端的电压为2VCC/3，C2的同相输入端的电压为VCC/3。

若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。

如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

符号如图4-2所示。

图4-2555定时器的符号

它的各个引脚功能如下：

1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：

低触发端TR。

3脚：

输出端Vo

4脚：

是直接清零端。

当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：

VC为控制电压端。

若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：

高触发端TH。

7脚：

放电端。

该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

8脚：

外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。

一般用5V。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表4-1所示。

表4-1　555定时器功能表

2.蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。

蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

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极管。

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。

蜂鸣器内部构造如图4-3所示。

图4-3蜂鸣器内部构造

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。

（1）制备电磁铁M:

在长约6厘米的铁螺栓上绕100圈导线,线端留下5厘米作引线,用透明胶布把线圈粘好,以免线圈松开,再用胶布把它粘在一个盒子上,电磁铁就做好了。

（2）制备弹片P：

从铁罐头盒上剪下一条宽约2厘米的长铁片，弯成直角，把电磁铁的一条引线接在弹片上，再用胶布把弹片紧贴在木板上。

（3）用曲别针做触头Q，用书把曲别针垫高，用胶布粘牢，引出一条导线，如图连接好电路。

（4）调节M与P之间的距离（通过移动盒子），使电磁铁能吸引弹片，调节触点与弹片之间的距离，使它们能恰好接触，通电后就可以听到蜂鸣声。

蜂鸣器实物如图4-4所示。

（a）有源　（b）无源

图4-4蜂鸣器实物图

从图a、b外观上看，两种蜂鸣器好像一样，但仔细看，两者的高度略有区别，有源蜂鸣器a，高度为9mm，而无源蜂鸣器b的高度为8mm。

如将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。

迸一步判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，还可以用万用表电阻档Rxl档测试:

用黑表笔接蜂鸣器"-"引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔、咔声的且电阻只有8欧或16欧的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。

有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在标签上都有注明）就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声。

有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别：

注意：

这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。

也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；

而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。

必须用2K-5K的方波去驱动它

有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。

4.2　测量技巧

使用万用表，要注意以下几个方面：

1.使用万用表之前，必须熟悉每个转换开关、旋钮、插孔和接线柱的作用，了解表盘上每条刻度线所对应的被测电量。

测量前，必须明确要测什么和怎样测法，然后拨到相应的测量种类和量程档上。

假如预先无法估计被测量的大小，应先拨到最大量程档，再逐渐减小量程到合适的位置。

每一次拿起表笔准备测量时，务必再核对一下测量种类及量程选择开关是否拨对位置。

必须养成这种习惯！

因为对粗心大意的操作者来说，这可能是避免损坏万用表的最后机会了。

2.万用表在使用时应水平位置。

若发现表针不指在机械零点，须用螺旋刀调节表头上的调整螺丝，使表针回零。

读数时视线应正对着表针。

若表盘上有反射镜，眼睛看到的表针应与镜里的影子重合。

3.测量完毕，将量程选择开关拨到最高电压档，防止下次开始测量时不慎烧表。

有的万用表（如500型），应将开关旋钮旋到“?

”位置，使测量机构短路。

4.测电流时应将万用表串联到被测电路中。

测直流电流时注意正负极性，若表笔接反了，表针会反打，容易碰弯。

5.测电流时，若电源内阻和负载电阻都很小，应尽量选择较大的电流量程，以降低万用表内阻，减小对被测电路工作状态的影响。

6.测电压时，应将万用表并联在被测电路的两端。

测直流电压时要注意正负极。

如果误用直流电压档去测交流电压，表针就不动或略微抖动。

如果误用交流电压档去测直流电压，读数可能偏高一倍，也可能读数为零（和万用表的接法有关）。

选取的电压量程，应尽量使表针偏转到满刻度的1/2或1/3。

7.严禁在测高压（如220V）或大电流（如0.5V）时拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关触点。

8.测高内阻电源的电压时，应尽量选较大的电压量程，因为量程越大，内阻也越大。

这样表针的偏转角度虽然减小了，但是读数却更真实些。

即使这样，仍会产生较大的测量误差。

5单元电路的设计

用555定时器构成的多谐振荡器，产生频率为1Hz的矩形波，振荡周期T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C约等于1，振荡频率f=1/T=1Hz。

如图5-1所示。

图5-1产生1Hz的555定时器

用555定时器产生频率为1KHz的矩形波，振荡周期T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C，振荡频率f=1/T=1KHz。

使蜂鸣器发出模拟间歇的声音，如图5-2所示。

图5-2产生1KHz的555定时器及蜂鸣器

两个555定时器产生的输出波形，黄色是A1产生的波形，红色是A2产生的波形。

如图5-3所示。

图5-3两个555的输出波形

6　硬件的制作与调试

1.常用的电烙铁就有内热式和外热式两种，烙铁头有尖头，平头，斜头，弯头等，有用纯铜做烙头还有长寿电烙铁头，烙铁头的形状有多种多样，选择的要点是，能经常保持一定的焊锡，