雙音報(bào)警器(共22頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課程設(shè)計(jì)名稱： 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì) 題 目： 555雙音頻報(bào)警器 學(xué) 期：2013-2014學(xué)年第2學(xué)期專 業(yè)：自動(dòng)化 班 級(jí)：12級(jí)4班 姓 名：張愛林 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：謝國(guó)民 專心-專注-專業(yè)遼寧工程技術(shù)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 成 績(jī) 評(píng) 定 表評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定合格不合格單元電路及整體設(shè)計(jì)方案合理性正確性創(chuàng)新性仿真或?qū)嵺`是否進(jìn)行仿真或?qū)嵺`技術(shù)指標(biāo)或性能符合設(shè)計(jì)要求有完成結(jié)果設(shè)計(jì)報(bào)告格式正確內(nèi)容充實(shí)語言流暢標(biāo)準(zhǔn)說明：以上三大項(xiàng)指標(biāo)中，每大項(xiàng)中有兩小 項(xiàng)或三小項(xiàng)合格，視為總成績(jī)合格。總成績(jī)?nèi)掌谀?月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目555雙音頻報(bào)警器二、設(shè)計(jì)任務(wù)1.

2、 運(yùn)用555計(jì)時(shí)器構(gòu)成三種電路來完成電路。2. 掌握的555定時(shí)器三種應(yīng)用型電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩種不同頻率聲音報(bào)警器。3. 接電源即可工作。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。第1天：選題，查資料；第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案；第34天：電路原理設(shè)計(jì)與電路仿真；第5天：編寫整理設(shè)計(jì)報(bào)告書。四、設(shè)計(jì)要求1、掌握常用的555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)和功能，熟練掌握它的三種應(yīng)用型電路的構(gòu)成及特點(diǎn)。2、根據(jù)掌握的555定時(shí)器三種應(yīng)用型電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩種不同頻率聲音報(bào)警器，要求有多種可行方案，通過進(jìn)行方案比較、討論，選擇合適方案并實(shí)現(xiàn)電路仿真。指 導(dǎo) 教師：謝國(guó)民時(shí) 間：2014年6月28日摘要隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展，

3、越來越多的人開始關(guān)心安全問題，也有越來越多的人知道了預(yù)防措施的重要所以很多人開始安裝報(bào)警設(shè)備，針對(duì)于這一事實(shí)我們小組進(jìn)行了討論，如何設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單、有效、便捷、安全、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)的報(bào)警器，我們給出了三種設(shè)計(jì)方案。第一種是利用用TTL與非門組成的雙音報(bào)警線路，第二種運(yùn)用了一個(gè)555計(jì)時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器構(gòu)成的，第三種是由兩個(gè)555集成塊組成的雙音報(bào)警器。本小組采用的是第三種因?yàn)樗姆€(wěn)定性相比于前兩種要穩(wěn)定得多。關(guān)鍵詞：報(bào)警設(shè)備，TTL門電路，雙音報(bào)警器。目 錄第一章 電路設(shè)計(jì)方案及選定1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本課程要求設(shè)計(jì)一個(gè)雙音報(bào)警器。設(shè)計(jì)要求用555時(shí)基電路施密特的多諧振蕩器，使電路通過一個(gè)小型揚(yáng)聲

4、器可以發(fā)出兩種不同頻率的“滴、嘟、滴、嘟”的聲響，與救護(hù)車的笛音相似而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。實(shí)訓(xùn)目的：1、掌握555構(gòu)成電路的實(shí)際應(yīng)用。通過雙音報(bào)警器熟悉用555構(gòu)成的多諧振蕩電路。2、熟悉555時(shí)基電路控制端的功能和作用。3、了解用電壓調(diào)制頻率的方法。4、學(xué)會(huì)分析變化的信號(hào)波形。1.2 設(shè)計(jì)方案的比較和選定 1.2.1 設(shè)計(jì)方案的比較該方案可以有多種設(shè)計(jì)思路與可行性方案。例如與非門組成的雙音報(bào)警器、電路光控報(bào)警電路、由兩個(gè)555集成塊組成的雙音報(bào)警器等。第一種方案: 圖示A是用TTL與非門組成的雙音報(bào)警線路。它是由三個(gè)振蕩器組成的，各有不同的振蕩頻率。圖中的晶體三極管和、和、組成的約1000Hz的頻

5、率振蕩；、和、組成頻率約200Hz的振蕩。三種不同的頻率進(jìn)過調(diào)制后，輸出端加一級(jí)驅(qū)動(dòng)，即可由揚(yáng)聲器發(fā)出雙音。用作報(bào)警時(shí)，5V電源處需輸入相應(yīng)的電位；如作門鈴應(yīng)用時(shí)，只要中間加一只按鈕開關(guān)即可。圖1-2-1-1與非門組成的雙音報(bào)警電路第二種方案 ：本柜、屜光控報(bào)警電路用于錢幣或貴重物品被強(qiáng)行打開時(shí)報(bào)警，它能發(fā)出兩種不同的音調(diào)的聲響，低音和高音，高音如警笛，相互交替，使竊者魂飛魄散，逃之夭夭。該電路由光控低頻振蕩器和可控式高音頻反饋振蕩器組成。電路中的SN未微型彈性按鈕，當(dāng)柜，屜關(guān)緊時(shí)SN處于斷開狀態(tài)；一旦他人將其打開，SN自動(dòng)閉合，電路通電運(yùn)行。在門打開到一定位置時(shí)，光敏管VT1受光照呈現(xiàn)低阻態(tài)

6、；平時(shí)呈現(xiàn)高阻態(tài)（暗阻為幾百）。VT1和RP組成光控支路，在無光照下，由于VT1暗阻大，使555的4腳電位在0.4V以下555處于強(qiáng)制復(fù)位態(tài)，3腳輸出為低電平。VT1在一定的光照下呈低阻，它與RP1的分壓使555的4腳電位高于0.4V，555的強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)解除，開始多諧振蕩。555和、等組成可控式多諧振蕩器，它的振蕩頻率為 。圖示參數(shù)是按10Hz設(shè)計(jì)的。VT2，VT3 ，和，等組成一個(gè)可控式反饋音頻振蕩器。在555輸出低電平時(shí)VT2，VT因無偏置電流不會(huì)起振；在555起振并輸出高電平脈沖期間，VT2通過限流后注入偏流，VT2和VT3等組成的音頻振蕩器便開始振蕩，圖示參數(shù)能發(fā)出類似警笛的尖叫聲。

7、由于受555產(chǎn)生的低頻脈沖的調(diào)制，喇叭發(fā)出的是間歇式的短促警笛聲并伴有低沉的重錐聲。電路中的VT1采用2CU系列的光敏二極管，如2CU101A-2CU101D，宜選用正品管，其特點(diǎn)是無光照時(shí)暗阻大，有光照時(shí)亮阻小；反饋電容器宜選用漏電或損耗小的云母電容器或CT4型的獨(dú)石電容器。揚(yáng)聲器B可以選用8的舌簧式電動(dòng)式揚(yáng)聲器。 圖1-2-1-2本柜、屜光控報(bào)警電路第三種方案：它是由兩個(gè)555集成塊組成的雙音報(bào)警器。其:5腳為控制端，片內(nèi)接比較器的反相輸入端，電位為。一般555組成自激多諧振蕩器時(shí)，將5腳通過一個(gè)小電容(0.01F-0.1F)接地，以防止外界干擾對(duì)閥值電壓的影響，當(dāng)需要把它變成可控多諧振蕩

8、器時(shí)，可以在電路的5腳外加一個(gè)控制電壓，這個(gè)電壓將改變芯片內(nèi)比較電平，從而改變振蕩頻率，當(dāng)控制電壓升高(降低)時(shí)，振蕩頻率降低(升高)，這就是控制電壓對(duì)振蕩信號(hào)頻率的調(diào)制。利用這種調(diào)制方法，可組成雙音報(bào)警器。輸出的方波信號(hào)，通過控制的電平。當(dāng)輸出高電平時(shí)，的振蕩頻率低，當(dāng)輸出低電平時(shí)，的振蕩頻率高。因此的振蕩頻率被的輸出電壓調(diào)試為兩種音頻，使揚(yáng)聲器發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”的雙音聲響。其使用分立式元件不僅增大了設(shè)計(jì)的難度而且使整個(gè)電路的最終設(shè)計(jì)效果與可信度降低，揚(yáng)聲器發(fā)出的兩種不同頻率的聲響不易區(qū)分，效果不理想。 圖1-2-1-3由兩個(gè)555組成的雙音報(bào)警器電路 1.2.2 設(shè)計(jì)方案的選定第一種方

9、案：其使用分立式元件不僅增大了設(shè)計(jì)的難度而且使整個(gè)電路的最終設(shè)計(jì)效果與可信度降低；使揚(yáng)聲器發(fā)出的兩種不同頻率的聲響不易區(qū)分，效果不理想；還使設(shè)計(jì)成本增加。第二種方案： 其使用了一個(gè)555集成塊，提高了最終的設(shè)計(jì)效果，降低了設(shè)計(jì)難度。但是其還是用了不少的分立式元件，使得電路的整體效果不佳。其中光敏二極管需要光源，在黑暗下無法工作，不滿足設(shè)計(jì)基本要求。 第三種方案：它是由兩個(gè)555集成塊組成的雙音報(bào)警器。該電路主要由集成元件組成。集成元件與分立式元件相比較，集成元件的優(yōu)勢(shì)：1、元件制作方便快捷。其將一個(gè)特定的功能集合在一起，供使用者使用，不必再花費(fèi)過多的時(shí)間、精力。而且它保證并提高了整個(gè)電路的整體

10、性能，使揚(yáng)聲器能清晰地發(fā)出兩種不同頻率的聲響，較好的滿足設(shè)計(jì)的要求。2、元件制作可行性高。集成元件提供了很大的可行度，而奮元件在復(fù)雜的電路中要不斷地返回檢查，增加了任務(wù)量。3、由分立元件組成的電路，如果電路選擇得好，參數(shù)選擇恰當(dāng)，元件性能優(yōu)良，設(shè)計(jì)和調(diào)試的好，則性能也很優(yōu)良。但只要其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則性能會(huì)低于一般集成電路。且為了不致過載、過流、過熱等損壞元件，需要加以復(fù)雜的保護(hù)電路。 集成功放電路成熟，低頻性能好，內(nèi)部設(shè)計(jì)具有復(fù)合保護(hù)電路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件參數(shù)穩(wěn)定，無須調(diào)整，信噪比較小，而且電路布局合理，外圍電路簡(jiǎn)單，保護(hù)功能齊全，還可外加散熱片解決散熱

11、問題。 第二章 555定時(shí)器2.1計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)及原理2.1.1 計(jì)時(shí)器的特點(diǎn)555定時(shí)器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成與一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。其在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測(cè)、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。555時(shí)基集成電路具有成本低、易使用、適應(yīng)面廣、驅(qū)動(dòng)電流大和一定的負(fù)載能力。在電子制作中只需經(jīng)過簡(jiǎn)單調(diào)試，就可以做成多種實(shí)用的各種小電路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于三極管電路。 555時(shí)基集成電路的主要參數(shù)為（以NE555為例）電源電壓4.516V。輸出功率大，驅(qū)動(dòng)電流達(dá)200mA。作定時(shí)器使用時(shí)，定時(shí)精度為1。定時(shí)時(shí)間從微秒級(jí)到小時(shí)級(jí)。作振蕩使用時(shí)，輸出的脈沖的最高頻

12、率可達(dá)500KHz。可工作于無穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)兩種方式。 可調(diào)整占空比。溫度穩(wěn)定性好于 。常見的555時(shí)基電路為塑料雙列直插式封裝（見圖2.2.1），正面印有555字樣，左下角為腳1，管腳號(hào)按逆時(shí)針方向排列。圖2-1-1 555時(shí)基電路2.2.1計(jì)時(shí)器的原理它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開關(guān)T，比較器的參考電壓由三只的電阻器構(gòu)成分壓，它們分別使高電平比較器A1同相比較端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為 和 。A1和A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)輸入并超過時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電，開關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入

13、并低于 時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電，開關(guān)管截止。是復(fù)位端，當(dāng)其為0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí)該端開路或接VCC。Vc是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出 作為比較器A1的參考電平當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01uF的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。在使用時(shí)，該三極管的集電極（7腳）一般都要外接上拉電阻。圖2-2-1 555內(nèi)部結(jié)構(gòu)閾值輸入 觸發(fā)輸入 復(fù)位 RS輸出Vo放電管T 0 0 導(dǎo)通 1 10 1截

14、止 1 010導(dǎo)通 1 11 不變不變表2-2-1 555功能表2.2由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器由555定時(shí)器和外接組件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外接觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過R1、R2向C充電，以及C通過R2向放電Dc端放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容C在和之間充電和放電，從而在輸出端得到一系列的矩形波形，對(duì)應(yīng)的波形如圖所示。圖2-2-1由555構(gòu)成的多諧振蕩器圖2-2-2多諧振蕩器的波形圖輸出信號(hào)的參數(shù)有：   電路振蕩周期：電容充電時(shí)間：電容放電時(shí)間：電路振蕩頻率：輸出波形占空比：其中為由上升到所需時(shí)間，為

15、電容C放電所需時(shí)間。555電路要求與均應(yīng)不小于，但兩者之和應(yīng)不大于。由于555定時(shí)電路內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用 555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。外部組件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的組件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。第三章 電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試3.1電路的設(shè)計(jì)選用555定時(shí)器組成多諧振蕩器。而整個(gè)電路由兩個(gè)555定時(shí)器、組成。中間加有R5以連接的3腳與的5腳。通過R5的方波的低頻加至的控制電壓端5腳，對(duì)第二級(jí)進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)方波為高電平時(shí)，的頻率較低；而當(dāng)方

16、波為低電平時(shí)，的振蕩頻率高，則揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出高低連續(xù)變化的雙音。的5腳為控制電壓端，當(dāng)方波加至此，改變了集成塊的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓值，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)555振蕩頻率的控制，經(jīng)的濾波作用后，小型揚(yáng)聲器發(fā)出兩種不同頻率的“滴、嘟、滴、嘟”的聲響。要求輸出功率為120mW，輸出阻抗為。為了與輸出阻抗匹配，則應(yīng)選用的揚(yáng)聲器。的振蕩頻率： ，約為0.7Hz。的振蕩頻率：，約為500Hz。: ，: ， 頻率范圍為高頻1500Hz，低頻500Hz。 由得高頻下周期為0.67ms，低頻下周期為2ms。3.2電路的制作該電路的設(shè)計(jì)使用多孔板制作。而制作電路產(chǎn)品要使用焊接技術(shù)。焊接前應(yīng)準(zhǔn)備好焊接工具和材料，清潔被焊件及工作臺(tái)

17、，進(jìn)行元器件的插裝及導(dǎo)線端得處理，左手拿焊絲，右手握電烙鐵，同時(shí)進(jìn)入備焊狀態(tài)。電烙鐵頭放置焊件處加熱，焊錫絲在電烙鐵對(duì)側(cè)，立即送入焊錫絲。待焊錫在焊點(diǎn)上全部濕潤(rùn)后錫絲移開應(yīng)略早于電烙鐵。待焊點(diǎn)全部焊接完后，按照電路圖用導(dǎo)線將各個(gè)焊點(diǎn)連接起來，電路初步就做成了。將電路接入微型計(jì)算機(jī)電源5V中，接通電源，試聽揚(yáng)聲器聲音。只能聽見“滴”的一種聲音。接入示波器中幾乎只見到一種波形，其間偶爾出現(xiàn)一點(diǎn)高頻，電路設(shè)計(jì)的效果不好?，F(xiàn)在取下斷開的3腳與的5腳，在的5腳接一個(gè)0.01uF的電容，接通電源，用示波器觀察和的輸出波形。然觀察到的和的輸出波形均為正常的矩形方波。3.3 電路的修正在本次課程電路的設(shè)計(jì)中，

18、我使用了Protel 99 SE軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并用Multisim2001軟件進(jìn)行電路仿真。在Multisim2001仿真軟件中，我發(fā)現(xiàn)原電路圖通過仿真示波器出來的波形與理想中的波形向差很遠(yuǎn)。而是出現(xiàn)在高低電平不同作用下，的3腳出來的波形均出現(xiàn)不同頻率的波形，沒有周期性、比較混亂;而且較低的頻率在高低電平下幾乎保持不變。問題出現(xiàn)后，我采取單一變量原則，先后改變了電阻、的值。在保證不變下，分別改變、阻值，出現(xiàn)了不變的單一頻率。改變下，出現(xiàn)的電平頻率忽高忽低，而不受電平影響。各次仿真結(jié)果均告失敗。由于人耳分辨聲音頻率的限制及靈敏度，在制作的電路作品中只能較為清晰地分辨出一種頻率的聲音。問題出現(xiàn)

19、后，我嘗試從其它方面入手。我試著將從電阻出來應(yīng)連接到的5腳導(dǎo)線改連到7腳，并在5腳與底線間加了個(gè)0.01uF的電容。進(jìn)行仿真，高電平下出現(xiàn)很好的單一電平，而低電平下未有電平出現(xiàn)。采取單一變量原則。阻值減小，沒變化；阻值增加到左右時(shí)，在低頻下，出現(xiàn)波形，然波形頻率不一致，高頻下易然。繼續(xù)增加阻值，波形沒有很好改觀。阻值增加或減少，在低頻作用下沒有任何的改觀。阻值增加，不行；阻值減小到時(shí)，出現(xiàn)了較為理想的波形。高電平下出現(xiàn)高頻，占空比約50%；低電平下出現(xiàn)低頻，占空比較高，約75%。根據(jù)設(shè)計(jì)要求與仿真情況，最終我選取了為，為，為，另加了一個(gè)電容為0.01uF。電路輸出波形為，低電平下出現(xiàn)低頻，高電

20、平下出現(xiàn)高頻。圖3-3-1雙音報(bào)警器Multisim設(shè)計(jì)圖 表3-3-2波形仿真圖（1）表3-3-3波形仿真圖（2）心得與體會(huì)首先，這次課程設(shè)計(jì)給我提供了一次很好的鍛煉機(jī)會(huì)，提高了我的動(dòng)手能力，讓我明白了“紙上得來總覺淺，絕知此事要躬行”的道理。剛開始進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我表現(xiàn)出了極大的熱情。上網(wǎng)查資料、詢問高年級(jí)同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，我時(shí)刻猜測(cè)著我會(huì)從中獲得什么，這是一個(gè)難得的鍛煉機(jī)會(huì)。雙音報(bào)警器是個(gè)很有意思的課程設(shè)計(jì)課題，因?yàn)樗瑢?shí)際聯(lián)系的比較緊密，人們幾乎天天都要聽到它的聲音，所以做起來會(huì)很有興趣。在設(shè)計(jì)的過程中，我發(fā)現(xiàn)了我理論知識(shí)上有不少的漏洞，這給了我不少壓力，于是我又?jǐn)D出時(shí)間努力加深文化知識(shí)

21、。對(duì)于Muitism2001軟件，我真的很陌生，之前，老師沒有教過，我們也沒有學(xué)習(xí)過。真是趕鴨子上架啊！為了將課程設(shè)計(jì)做好，我不得不先花一部份時(shí)間去學(xué)習(xí)，摸索。在用Multism2001軟件進(jìn)行仿真的時(shí)候，我進(jìn)行的有些緩慢，有時(shí)感覺連對(duì)了的時(shí)候總是出不了正確結(jié)果。我總是盡自己所能解決這些問題，有時(shí)是因?yàn)樵O(shè)計(jì)錯(cuò)誤，有時(shí)是連線錯(cuò)誤，有時(shí)是電阻電容選擇錯(cuò)誤。當(dāng)電路設(shè)計(jì)好后，我感到感到很充實(shí)，很有成就感。通過這次課程設(shè)計(jì)，我拓寬了知識(shí)面，鍛煉了能力，綜合素質(zhì)得到了較大的提高。安排這次課程設(shè)計(jì)的基本目的，在于通過理論與實(shí)際的結(jié)合、人與人的溝通，進(jìn)一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實(shí)際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動(dòng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復(fù)合型人才。作為整個(gè)學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成部分，把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)，嘗試性的應(yīng)用與實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，并從理論的高度對(duì)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)代化提出一些有針對(duì)性的建議和設(shè)想。檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果，看一看課堂學(xué)習(xí)與實(shí)際工