555定时器声光报警电路.docx
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555定时器声光报警电路
555定时器声光报警电路
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19日至2011年12月23日共1周
院系电子信息工程系
班级10微电子1
姓名
系主任
指导教师
第一章绪论....................................................................................1第二章课程设计的内容原理及要求.............................................22.1内容........................................................................................................22.2课题要求.................................................................................................22.3原理........................................................................................................2
2.3.1555定时器声光报警电路原理........................................................................2
2.3.2工作要求...........................................................................................................22.4原理图分析.............................................................................................3
2.4.1硬件组成.............................................................................................................3
2.4.2电路原理图..........................................................................................................3
2.4.3印刷板电路图......................................................................................................4第三章主要元器件介绍及相关计算.............................................53.1元器件列表及测量值..............................................................................53.2主要元器件介绍.....................................................................................6
3.2.1555定时器........................................................................................................6
3.2.2555定时器的电路结构及其功能....................................................................6
3.2.2电位器.................................................................................................................8
3.2.3蜂鸣器.................................................................................................................9
3.2.4发光二极管........................................................................................................103.3相关性能指标计算................................................................................10第四章焊接及调试......................................................................11第五章结论..................................................................................11总结...............................................................................................13
第一章绪论
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定时器是美国Signetics公司1972年研制的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定时器的电压范围宽，双极型555定时器为5,16V，CMOS555定时器为3,18V。
可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。
555定时器还可以输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。
它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。
TTL单定时器型号的最后3位数为555，双定时器的为556;CMOS但定时器的最后4位数为7555，双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。
555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
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第二章课程设计的内容原理及要求
2.1内容
555定时器声光报警电路
2.2课题要求
声光报警器是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警。
要求指示灯闪光频率为1-2Hz，蜂鸣器发出声响的频率约为1000Hz，指示灯采用发光二极管。
2.3原理
2.3.1555定时器声光报警电路原理
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。
2.3.2工作要求
当指示灯闪光频率为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。
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2.4原理图分析
2.4.1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，焊接时需要必要的焊接工具，调试时需要示波器、电源等电子器材以及其它辅助工具。
2.4.2电路原理图
图2.4.2电路原理图
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2.4.3印刷板电路图
图2.4.3印刷板电路图
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第三章主要元器件介绍及相关计算3.1元器件列表及测量值
表3.1原件清单
编号器件名称数量理论值测量值R1电位器110kΩ9.99R2电阻12kΩ2.03R3电位器120kΩ20.2R4电阻12kΩ2.01C1X碳膜电容10.01μFC2X碳膜电容10.01μFC1电解电容1100μFC2电解电容10.1μFC3电解电容14.7μFC4电解电容110μF
蜂鸣器1
发光二极管1
555定时器2
插座2
绘制电路板1
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3.2主要元器件介绍
3.2.1555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。
3.2.2555定时器的电路结构及其功能
下图所示为双极型5G555定时器的逻辑图。
它的电压比较器C1和C2（包括电阻分压器）、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓冲级G3三部分组成。
图3.2.21555定时器的电路结构及其功能
C1和C2为两个电压比较器，当CO端悬空时，他们的基准电压为VCC
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经3个5kΩ的电阻分压后提供。
UR1=2/3VCC为比较器C1的基准电压，TH（阈值输入端）为其输入端。
UR2=1/3VCC为比较器C2的基准电压，TR（触发输入端）为其输入端。
CO为控制端，当外接固定电压UCO时，则UR1=UC0、UR2=1/2UCO。
RD为直接置0端，只要RD=0，输出u0便为低电平，正常工作时，RD端必须为高电平。
它的各个引脚功能如下:
1脚GND（或VCC）源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚TR低触发端。
3脚OUT（或Vo）输出端。
4脚R是直接清零端。
当R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CO（或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TH高触发端。
7脚D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。
电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。
电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。
高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的
R端的输入信号;低电平触发参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器
信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。
基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
8脚VCC（或VDD）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。
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下表为555定时器的逻辑功能表
表3.2.2555定时器的逻辑功能表
输入输出UURUV状态I1I2D0
XX00导通>2/3V>1/3V10导通CCCC
<2/3V<1/3V11截止CCCC
<2/3V>1/3V1不变不变CCCC
555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（倍）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。
3.2.2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。
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。
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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。
3.2.3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。
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。
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3.2.4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。
3.3相关性能指标计算
电容充电时间
1
V,V，CCCCv（,）,v（0）3CCT,ln,,ln,,0.7（R，R）C11112（3.3.1）2v（,）,v（T）1CCV,VCCCC3
电容放电时间T,
T,0.7RC（3.3.2）22
电路振荡周期T
T,T，T,0.7（R，2R）C（3.3.3）1212
电路振荡频率f
11.4311.43
f,,f,,（3.3.4）T（R，2R）CT（R，2R）C1212
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第四章焊接及调试安装及焊接步骤
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
焊接
检查是否焊接好，以及焊点是否结实
调试及调试的波形
用5V电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转电位器可调电阻，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。
第五章结论
焊接好后的成品图
成品正面成品背面
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实验波形
多协振荡器的工作波形
VVRR接通电源后，经电阻和对电容C充电，其电压Uc由0按指数规律cccc12
2UUUCC上升。
当?
时，电压比较器和的输出分别为=0,=1,基本RS触Vcccc1c2123
发器被置零。
与此同时，放电管V导通,电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。
1UUUC随着电容C放电，随之下降。
当下降到?
时，则电压比较器和Vccccc13
QU,0U,1UC的输出为,,基本RS电路触发器被置1，Q=1,=0,输出由低c2c102
QUVURR电平跃到高电平。
同时，因=0，放电管V截止，电源又经电阻和OLccOH12
1U对电容C充电。
电路又返回到前一个暂稳态。
因此，电容C上的电压将在和Vccc32之间来回充电和放电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲。
Vcc3
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总结
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起到警示作用。
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。
参考文献
1.杨志忠、卫桦林编，杨志忠主编《数字电子技术》第2版2.胡晏汝主编，耿苏燕副主编《模拟电子技术》第2版3网络资料,XX文库，XX知道。
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