555定时器声光报警电路 课程设计书.docx
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555定时器声光报警电路课程设计书
555定时器声光报警电路课程设计书
苏州市职业大学
课程设计说明书
名称555定时器声光报警电路
2011年12月12日至2011年12月16日共1周
院 系电子信息工程系
班级10电气4班
姓名齐国昀
学号107301427
系 主 任张红兵
教研室主任邓建平
指导教师邓建平
第一章绪论
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。
一般用双极性工艺制作的称为555，用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，可在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定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。
只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。
它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。
555定时器用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名
555定时器声光报警电路是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警的一种装置。
555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现异步工作，使两个振荡器间隙振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管闪烁。
第二章555定时器声光报警电路设计
2.1硬件组成
本电路包括555定时器、蜂鸣器、发光二极管等其它电子原件。
2.2电路原理图
图2-1电路原理图
2.3电路原
电路由两个555多谐振荡器组成，第一个振荡器的振荡频率为1~2Hz时，第二个振荡器的振荡频率为1000Hz。
将第一个振荡器的输出（3脚）接到第二个振荡器的复位端（4脚）。
在输出高电平时，第二个振荡器振荡;输出低电平时，第二个振荡器停振。
这样，蜂鸣器将发出间隙声响。
2.4性能指标
指示灯闪光频率为1~2Hz，蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1000Hz，指示灯采用发光二极管。
（充电时间T1=0.693（R1+R2）C，放电时间T2=0.693R2C）
第三章主要元器件原理及相关计算
3.1.主要元器件介绍
3.1.1555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。
一般用双极性工艺制作的称为555，用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，可在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。
3.1.2555定时器的电路结构及其功能
555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图3-1（A）所示，按输入输出的排
列。
如下图3-1（B）所示:
图3-1555集成电路封装图
其中6脚称阈值端（TH），是上比较器的输入；2脚称触发端（TR），是下比较器的输入；3脚是输出端（Vo），它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端（DIS），它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端（MR），加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端（Vc）,可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。
我们也可以把555电路等效成一个带放电开关的R-S触发器，如图3-2所示，这个特殊的触发器有两个输入端：
阈值端（TH）可看成是置零端R，要求高电平，触发端（TR）可看成是置位端S，要求低电平，有一个输出端Vo，Vo可等效成触发器的Q端，放电端（DIS）可看成是由内部放电开关控制的一个接点，由触发器的Q端控制：
Q=1时DIS端接地，Q=0时DIS端悬空。
另外还有复位端MR，控制电压端Vc，电源端VDD和地端GND。
这个特殊的触发器有两个特点：
（1）两个输入端的触发电平要求一高一低，置零端R即阈值端（TH）要求高电平，而置位端s即触发端（TR）则要求低电乎;
（2）两个输入端的触发电平使输出发生翻转的阈值电压值也不同，当Vc端不接控制电压时，对TH（R）端来讲，大于2/3VDD是高电平1,小于2/3VDD是低电平0：
而对TR（S）端来讲，大于1/3VDD是高电平1，小于1/3VDD是低电平0。
如果在控制端（Vc）上控制电压Vc时，这时上触发电平就变成Vc值，下触发电平就变成1/2Vc值，可见改变控制端的控制电压值就可以改变上下触发电平值。
图3-2555电路等效R-S触发器
3.1.3555定时器的应用分类
555定时器应用十分广泛，可装如下几种电路：
1、单稳类电路作用：
定延时，消抖动，分频，脉冲输出，速率检测等。
2、双稳类电路作用：
比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。
3、无稳类电路作用：
方波输出，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。
3.2测量值
表3-1测量值表
3.1编号
器件名称
数量
理论值
测量值
R1
电位器
1
10kΩ
9.89kΩ
R2
电阻
1
2kΩ
2.03kΩ
R3
电位器
1
20kΩ
19.8kΩ
R4
电阻
1
2kΩ
2.05kΩ
C1X
碳膜电容
1
0.01μF
C2X
碳膜电容
1
0.01μF
C1
电解电容
1
100μF
C2
电解电容
1
0.1μF
C3
电解电容
1
4.7μF
C4
电解电容
1
10μF
蜂鸣器
1
发光二极管
1
555定时器
1
插座
1
绘制电路板
1
3.3电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。
电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。
当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。
后者可视作一可变电阻器。
3.3.1电位器的作用及特点
电位器是可变电阻器的一种。
通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。
电位器的作用——调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。
电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。
3.4蜂鸣器
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。
图3-3蜂鸣器
3.4.1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。
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。
3.5发光二极管
发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。
在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
图3-4发光二极管
3.6相关性能指标计算
1电容充电时间T
：
T
=0.7（R
+R
）C
2电容放电时间T
：
T
=0.7R
C
3电路振荡周期T：
T=T
+T
=0.7（R
+2R
）C
4电路振荡频率
f：
f=
=
第四章焊接及调试过程与注意点
4.1安装及焊接步骤
4.1.1查找资料
查找555定时器、蜂鸣器、电位器等的相关资料
4.1.2准备工具、检测元器件
检测原件是否可用、并记录原件的实际值
4.1.3焊接
在实际生产中，最容易出现的一种违反操作步骤的做法就是烙铁头不是先与被焊件接触，而是先与焊锡丝接触，熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位，这样很容易产生焊点虚焊，所以烙铁头必须与被焊件接触，对被焊件进行预热是防止产生虚焊的重要手段。
1、标准的锡点:
（1）锡点成内弧形
（2）锡点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍
（3）要有线脚，而且线脚的长度要在1-1.2MM之间。
（4）零件脚外形可见锡的流散性好。
（5）锡将整个上锡位及零件脚包围。
2、不标准锡点的判定：
（1）虚焊：
看似焊住其实没有焊住，主要有焊盘和引脚脏污或助焊剂和加热时间不够。
（2）短路：
有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路，另一种现象则因检验人员使用镊子、竹签等操作不当而导致脚与脚碰触短路，亦包括残余锡渣使脚与脚短路。
（3）偏位：
由于器件在焊前定位不准，或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内 。
（4）少锡：
少锡是指锡点太薄，不能将零件铜皮充分覆盖，影响连接固定作用。
（5）多锡：
零件脚完全被锡覆盖，及形成外弧形，使零件外形及焊盘位不能见到,不能确定零件及焊盘是否上锡良好。
（6）错件：
零件放置的规格或种类与作业规定或BOM、ECN不符者，即为错件。
（7）缺件：
应放置零件的位置，因不正常的原因而产生空缺。
（8）锡球、锡渣：
PCB板表面附着多余的焊锡球、锡渣，会导致细小管脚短路。
（9）极性反向：
极性方位正确性与加工要求不一致，即为极性错误。
4.2调试及调试后的波形
用5V电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转可调电阻，是的两个可调电阻的阻值达到所需要求，具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作。
图4-1波形图
第五章心得体会
经过这次课程设计，我个人得到了不少的收获，一方面加深了我对课本理论的认识，另一方面提高了我们的使用操作能力。
这次是我亲自完成的，所以我觉得相当宝贵，映像很深刻。
通过了这次的实验，我认为在实验之前必须要弄懂实验原理，这样对我们一下来的实验有很大的帮助。
不仅如此，我也深深体会到理论与实践的指导作用，而且体会到了实验的操作能力是的靠我们自己亲自动手，亲自动脑筋，亲自去请教他人才能提高的。
对于自己在具体的焊接过程中，也遇到一定的困难，比如电位器的引脚问题，由于我们这次的电位器引脚是呈三足鼎立的形状的，而实际上电路板的空槽是成一字形的，所以根本就插不进去，是大家自己冒着将其引脚折断的危险将其引脚掰成一字型的，所以也提个建议，就是下次设计电路板的时候能考虑到这点。
还有焊工是练出来的，只有经常练习焊点才会美观，不是一次就能有好的焊点的！
虽然这次的试验有点简单，因为不需要我们排线，但是在做的过程中，大家还是都一直在担心焊好的电路板会不会工作。
很多认得板子都出现灯不良等许多情况、。
不过在多次检查修改后，在听到滴滴的间断声音的时候，大家都很开心。
自己做的板子终于成功了。
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