数电课程设计模拟间歇声响电路.docx

数电课程设计模拟间歇声响电路.docx

《数电课程设计模拟间歇声响电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电课程设计模拟间歇声响电路.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数电课程设计模拟间歇声响电路

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

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，能快速有效地熔化接头上的焊锡，不产生虚焊、搭锡、挂锡，焊点无毛刺，不烫坏板子和元件。

焊接前，应对元器件引脚或电路板的焊接部位进行处理，焊接集成电路时，要严格控制焊料和助焊剂的用量。

2.为了避免因电烙铁绝缘不良或内部发热器对外壳感应电压而损坏集成电路，实际应用中常采用拔下电烙铁的电源插头趁热焊接的方法。

电烙铁虚焊及其防治方法焊接时，应保证每个焊点焊接牢固、接触良好，锡点应光亮、圆滑无毛刺，锡量适中。

锡和被焊物熔合牢固，不应有虚焊。

所谓虚焊，是指焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。

为避免虚焊，应注意以下几点：

（1）金属表面清洁。

即使是可焊性好的焊件，由于长期存储和污染等原因，焊件的表面可能产生有害的氧化膜、油污等。

所以，在实施焊接前必须清洁表面，否则难以保证焊接质量。

（2）掌握温度：

要保证焊点牢固，一定要有适当的焊接温度。

在足够高的温度下，焊料才能充分浸湿，并充分扩散形成合金层。

（3）选用合适的助焊剂助焊剂的作用是提高焊料的流动性，防止焊接面氧化，起到助焊和保护作用。

比较好的助焊剂是松香酒精溶液，焊接时，在被焊处滴上一点即可。

（4）焊点要有足够的机械强度，为使焊点有足够的机械强度，一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法，但不能用过多的焊料堆积，这样容易造成虚焊和焊点与焊点之间的短路。

（5）焊接必须可靠，保证导电性能。

为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊。

虚焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面。

在焊接时，如果只有一部分形成合金，而其余部分没有形成合金，则这种焊点在短期内也能通过电流，用仪表测量也很难发现问题。

但随着时间的推移，没有形成合金的表面就要被氧化，此时便会出现时通时断的现象，这势必造成产品的质量问题。

总之，质量好的焊点应该是：

焊点光亮、平滑；焊料层均匀薄润，且与焊盘大小比例合适，结合处的轮廓隐约可见；焊料充足，成裙形散开；无裂纹、针孔、无焊剂残留物。

7　总结

刚开始拿到设计课题时，不知道从那边下手，经过在图书馆翻阅相关书籍和在网上查阅相关资料，对我这次的课程设计有很大的帮助。

经过不同方案的比较与仿真，结合本次设计要求，选定了此次方案。

此次设计我学到了很多东西，比如：

1.学会使用仿真软件，及其调试。

虽然不是精通，但为以后的深入学习打下课良好基础。

2.了解了PCB电路板制作的过程，以及相关软件的应用。

3.对整个课题设计需要考虑的各方面的要素，并不是将各个元件连接起来就行的。

整个方案的可行性，是必须提前考虑的。

另外，在进行仿真时，电路元件的连接非常重要，整个电路的连接方法及布局，是非常重要的。

如果布局不好，连线时就会很麻烦，而且很容易出现混连，虽然不会像实物那样烧坏元件，但也得不出想要的结果。

修改调试起来会很麻烦。

所以在进行元件的连接时，一定要布好局。

4.选择元器件要合适，虽然是仿真，也要很据实物进行选择，否则仿真结果和实际结果相差甚多。

5.晶体管静态点的调试，根据自己设计的电路要求，调节合适的静态值。

可以用滑动变阻器调节。

通过本次设计，我学到了很多知识，虽然设计不够完美，但已经达到本次设计的目的，及巩固了所学知识，也为以后的学习打下基础。

是我对本专业所学知识有了更加深刻的理解，使我对本专业的知识产生了浓厚的兴趣。

参考文献

[1]华成英童诗白.模拟电子技术基础（第3版）[M].北京：

高等教育出版社.2006.194～195

[2]江晓安董秀峰.数字电子基础（第3版）[M].陕西：

西安电子科技大学出版社.2008.189～192

[3]张瑜璞.电子技术课程设计[M].北京：

北京理工大学出版社.1994.23

[4]杨力.电子装接工基本技能[M].成都：

成都时代出版社.2007

[5]陈梓城.实用电子电路设计与调试[M].中国电力出版社.2006

[6]谢自美.电子线路设计、实验、测试，第二版[M].武汉：

华中科技大学出版社.2000

附录1：

总体电路原理图

附录2：

实物图

附录3：

元器件清单

名称

编　　号

型号规格`

电　阻

R1

47K

R2

47K

R3

10K

R4

10K

电位器

R5

5K

电容

C1

10μF

C2

0.01μF

C3

0.01μF

C4

0.047μF

蜂鸣器

HA

＿

电源

—

5V

555定时器

A1

NE555

A2

NE555