數(shù)電課程設(shè)計(jì)模擬間歇聲響電路

1、鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目模擬間歇聲響電路學(xué)生姓名X X X專業(yè)班級(jí)12級(jí)電動(dòng)X班學(xué) 號(hào)2012XXXX院（系）電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師XXX完成時(shí)間2014年6月13日鄭州科技學(xué)院 數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) X班 學(xué)號(hào)2012XXXX 姓名 XXX 一、設(shè)計(jì)題目 模擬間歇聲響電路二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求任務(wù)：根據(jù)設(shè)計(jì)要求根據(jù)自己的理解用 555定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易的電 子門(mén)鈴。要求：根據(jù)555的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，按下開(kāi)關(guān)發(fā)聲。三、參考文獻(xiàn)1楊力.電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)M.北京：中國(guó)電力出版社，2009.2張憲張大鵬.電子電路實(shí)用手冊(cè)識(shí)讀、制作、應(yīng)用M.北 京：化學(xué)工業(yè)出

2、版社，2012.3鄭鳳翼.識(shí)讀電子控制電路圖的方法與技巧M.北京：電子工業(yè) 出版社，2012.4高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社， 2005.5楊力.電子裝接工基本技能M.成都：成都時(shí)代出版社，2007. 四、設(shè)計(jì)時(shí)間2014年06月09日 至2014年06月13日指導(dǎo)教師簽名：2014年6月9日1 課程設(shè)計(jì)的目的 12 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求 12.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 12.2 設(shè)計(jì)要求 13 設(shè)計(jì)方案與論證 14 設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明 21 .1元器件選用原理 24 . 2 測(cè)量技巧 75 單元電路的設(shè)計(jì) 86 硬件的制作與調(diào)試 107 總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 13附錄1：總體電路原

3、理圖 14附錄2：實(shí)物圖 153 / 203：元器件清單161 課程設(shè)計(jì)的目的用 555 定時(shí)器實(shí)現(xiàn)間歇式聲響電路2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)模擬間歇式聲響電路。2.2 設(shè)計(jì)要求1. 用兩個(gè)555定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，第一個(gè)產(chǎn)生的頻率為1KHz；2. 第二個(gè)555產(chǎn)生的頻率為1KHz。從而實(shí)現(xiàn)間歇功能；3. 節(jié)電效率要高，自身功耗要低；4. 安裝要方便，壽命要長(zhǎng)且耐用；5. 設(shè)計(jì)電路原理圖，進(jìn)行元件焊接調(diào)試并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。3 設(shè)計(jì)方案與論證模擬聲響電路能發(fā)出各種模擬聲響，如各種樂(lè)器聲、動(dòng)物嗚叫聲、流水、刮風(fēng)、下雨等自然界的聲響和車船、飛機(jī)、槍炮、爆炸等現(xiàn)代文明所制造的聲響效果。因而模

4、擬聲集成電路被廣泛應(yīng)用于電子玩具、儀器儀表、保安警示等領(lǐng)域。文中介紹由555 多諧振蕩器組成模擬聲集成電路的應(yīng)用實(shí)例，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)時(shí)只要配置適當(dāng)?shù)淖枞菰徒泳€即可，稍作改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)不同的模擬聲響，具有較高的性價(jià)比。555 定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，它使用靈活、方便，被廣泛應(yīng)用于脈沖的產(chǎn)生、整形、 定時(shí)和延遲等電路中。文中介紹了555定時(shí)器及其邏輯功能，以及由其構(gòu)成的多諧振蕩器的工作原理，通過(guò)舉例論述了5551 / 20多諧振蕩器在模擬聲響電路中的應(yīng)用， 說(shuō)明在實(shí)際生產(chǎn)中，只要將其各個(gè) 功能加以綜合應(yīng)用，便可得到許多實(shí)用電路。4設(shè)計(jì)原理及功能說(shuō)明4.1元器

5、件選用原理1.555定時(shí)器555定時(shí)器是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模集成器件。一般用 雙極型（TTL）工藝制作的稱為555,用互補(bǔ)金屬氧化物（CMOS ）工 藝制作的稱為7555,除單定時(shí)器外，還有對(duì)應(yīng)的雙定時(shí)器556/7556。555 定時(shí)器的電源電壓范圍寬，可 4.5V16V工作，7555可在318V工作， 輸出驅(qū)動(dòng)電流約為200mA,因而其輸出可與 TTL、CMOS或者模擬電 路電平兼容。555是一個(gè)8腳集成芯片，主要由分壓器、2個(gè)高精度電壓比較器、1 個(gè)基本RS觸發(fā)器、1個(gè)放電管和輸出驅(qū)動(dòng)反相器組成。其電路組成，如圖4-1 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決

6、定。兩個(gè)比較器的輸出電壓控2 / 20制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng) 5腳懸空 時(shí)，則電壓比較器 C1的反相輸入端的電壓為 2VCC /3, C2的同相輸入 端的電壓為VCC /3。若觸發(fā)輸入端 TR的電壓小于VCC /3,則比較器C2 的輸出為0,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端 TH的電壓大于2VCC/3,同時(shí)TR端的電壓大于VCC /3,則C1的輸 出為0, C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。符 號(hào)如圖4-2所示。圖4-2 555定時(shí)器的符號(hào)它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。2腳：低觸發(fā)端

7、TR。3腳：輸出端Vo4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不 論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為 “0；該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較 器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端用入一只0.01以山容接地，以防引入干擾。6腳:高觸發(fā)端TH。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。8腳：外接電源VCC,雙極型時(shí)基電路 VCC的范圍是4.5 16V, CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為3 18V。一般用5V。在1腳接地，5腳未外接電壓，兩個(gè)比較器 A1、A2基準(zhǔn)電壓分別為 的情況下，555時(shí)基電路的功能表如

8、表4-1所示。表4-1 555定時(shí)器功能表輸A輸出%氣一功狀態(tài)00導(dǎo)通1、Vc0等i1沁<不變不變1< N12.蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣 泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、 電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器 和電磁式蜂鳴器兩種類型。蜂鳴器在電路中用字母 "H或"HA* （舊標(biāo)準(zhǔn)用 “FM、"LB'： "JDH）表示。1 .壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、 壓電蜂鳴片、阻 抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)

9、光二 極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。 當(dāng)接通電源后（1.515V直流 工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.52.5kHZ的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推 動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。壓電蜂鳴片由皓鈦酸鉛或花鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。 在陶瓷片的兩 面鍍上銀電極，經(jīng)極化和老化處理后，再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。 蜂鳴器內(nèi)部構(gòu)造如圖4-3所示。圖4-3蜂鳴器內(nèi)部構(gòu)造2 .電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜 片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈， 使電磁線圈 產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。(1)制備電磁鐵M:在長(zhǎng)約6厘米的

10、鐵螺栓上繞100圈導(dǎo)線，線端留 下5厘米作引線，用透明膠布把線圈粘好，以免線圈松開(kāi)，再用膠布把它粘在 一個(gè)盒子上，電磁鐵就做好了。(2)制備彈片P:從鐵罐頭盒上剪下一條寬約2厘米的長(zhǎng)鐵片，彎 成直角，把電磁鐵的一條引線接在彈片上，再用膠布把彈片緊貼在木板上。(3)用曲別針做觸頭Q,用書(shū)把曲別針墊高，用膠布粘牢，引出一 條導(dǎo)線，如圖連接好電路。(4)調(diào)節(jié)M與P之間的距離(通過(guò)移動(dòng)盒子)，使電磁鐵能吸引彈 片，調(diào)節(jié)觸點(diǎn)與彈片之間的距離，使它們能恰好接觸，通電后就可以聽(tīng)到 蜂鳴聲。蜂鳴器實(shí)物如圖4-4所示。5 / 20(a) 有源(b) 無(wú)源圖4-4蜂鳴器實(shí)物圖從圖a、b外觀上看，兩種蜂鳴器好像一樣

11、，但仔細(xì)看，兩者的高度 略有區(qū)別，有源蜂鳴器a,高度為9mm,而無(wú)源蜂鳴器b的高度為8mm。 如將兩種蜂鳴器的引腳都朝上放置時(shí)，可以看出有綠色電路板的一種是無(wú) 源蜂鳴器，沒(méi)有電路板而用黑膠封閉的一種是有源蜂鳴器。迸一步判斷有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器，還可以用萬(wàn)用表電阻檔Rxl檔測(cè)試:用黑表筆接蜂鳴器"-"引腳，紅表筆在另一引腳上來(lái)回碰觸，如果 觸發(fā)出咔、咔聲的且電阻只有8歐或16歐的是無(wú)源蜂鳴器；如果能發(fā)出持 續(xù)聲音的，且電阻在幾百歐以上的，是有源蜂鳴器。有源蜂鳴器直接接上額定電源（新的蜂鳴器在標(biāo)簽上都有注明）就可 連續(xù)發(fā)聲;而無(wú)源蜂鳴器則和電磁揚(yáng)聲器一樣，需要接在音頻輸出電路

12、中 才能發(fā)聲。有源蜂鳴器與無(wú)源蜂鳴器的區(qū)別：注意：這里的 源”不是指電源，而是指震蕩源。也就是說(shuō)，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會(huì)叫；而無(wú)源內(nèi)部不帶震蕩源，所以如果用直流信號(hào)無(wú)法令其鳴叫。 必須用 2K-5K的方波去驅(qū)動(dòng)它有源蜂鳴器往往比無(wú)源的貴，就是因?yàn)槔锩娑鄠€(gè)震蕩電路。4. 2測(cè)量技巧使用萬(wàn)用表，要注意以下幾個(gè)方面：1 .使用萬(wàn)用表之前，必須熟悉每個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、旋鈕、插孔和接線柱的 作用，了解表盤(pán)上每條刻度線所對(duì)應(yīng)的被測(cè)電量。 測(cè)量前，必須明確要測(cè) 什么和怎樣測(cè)法，然后撥到相應(yīng)的測(cè)量種類和量程檔上。假如預(yù)先無(wú)法估 計(jì)被測(cè)量的大小，應(yīng)先撥到最大量程檔，再逐漸減小量程到合適的位置。 每

13、一次拿起表筆準(zhǔn)備測(cè)量時(shí)，務(wù)必再核對(duì)一下測(cè)量種類及量程選擇開(kāi)關(guān)是 否撥對(duì)位置。必須養(yǎng)成這種習(xí)慣！因?yàn)閷?duì)粗心大意的操作者來(lái)說(shuō)，這可能 是避免損壞萬(wàn)用表的最后機(jī)會(huì)了。2 .萬(wàn)用表在使用時(shí)應(yīng)水平位置。若發(fā)現(xiàn)表針不指在機(jī)械零點(diǎn)，須用螺 旋刀調(diào)節(jié)表頭上的調(diào)整螺絲，使表針回零。讀數(shù)時(shí)視線應(yīng)正對(duì)著表針。若 表盤(pán)上有反射鏡，眼睛看到的表針應(yīng)與鏡里的影子重合。3 .測(cè)量完畢，將量程選擇開(kāi)關(guān)撥到最高電壓檔， 防止下次開(kāi)始測(cè)量時(shí) 不慎燒表。有的萬(wàn)用表（如500型），應(yīng)將開(kāi)關(guān)旋鈕旋到“ ？位置，使測(cè) 量機(jī)構(gòu)短路。4 .測(cè)電流時(shí)應(yīng)將萬(wàn)用表串聯(lián)到被測(cè)電路中。 測(cè)直流電流時(shí)注意正負(fù)極 性，若表筆接反了，表針會(huì)反打，容易碰彎。

14、5 .測(cè)電流時(shí)，若電源內(nèi)阻和負(fù)載電阻都很小， 應(yīng)盡量選擇較大的電流 量程，以降低萬(wàn)用表內(nèi)阻，減小對(duì)被測(cè)電路工作狀態(tài)的影響。6 .測(cè)電壓時(shí)，應(yīng)將萬(wàn)用表并聯(lián)在被測(cè)電路的兩端。測(cè)直流電壓時(shí)要注意正負(fù)極。如果誤用直流電壓檔去測(cè)交流電壓，表針就不動(dòng)或略微抖動(dòng)。 如果誤用交流電壓檔去測(cè)直流電壓，讀數(shù)可能偏高一倍，也可能讀數(shù)為零 （和萬(wàn)用表的接法有關(guān)）。選取的電壓量程，應(yīng)盡量使表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的 1/2 或 1/3。7 .嚴(yán)禁在測(cè)高壓（如220V）或大電流（如0.5V）時(shí)撥動(dòng)量程選擇開(kāi) 關(guān)，以免產(chǎn)生電弧，燒壞轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)。8 .測(cè)高內(nèi)阻電源的電壓時(shí)，應(yīng)盡量選較大的電壓量程，因?yàn)榱砍淘酱螅?內(nèi)阻也越大。這樣表

15、針的偏轉(zhuǎn)角度雖然減小了， 但是讀數(shù)卻更真實(shí)些。即 使這樣，仍會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。5單元電路的設(shè)計(jì)用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，產(chǎn)生頻率為 1Hz的矩形波，振蕩 周期 T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C 約等于 1,振蕩頻率 f=1/T=1Hz。如圖 5-1 所示。7 / 20-Lri ! - rt：47_oknVIRTUAL> -VEC!UT A 'BIH - »Tim * *TM -CW*，,-SMD圖5-1 產(chǎn)生1Hz的555定時(shí)器用555定時(shí)器產(chǎn)生頻率為1KHz的矩形波，振蕩周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,振蕩頻率f=1/T=1KHz 。使

16、蜂鳴器發(fā)出模擬間歇 的聲音，如圖5-2所示。*VCC：:.R5 50kD- Key=A, k i F IR3 lOkD4-OETnr?R4 U1 :SONALERT；印也；二10kC555VIRTUALG410rlF圖5-2產(chǎn)生1KHz的555定時(shí)器及蜂鳴器兩個(gè)555定時(shí)器產(chǎn)生的輸出波形，黃色是 A1產(chǎn)生的波形，紅色是A29 / 20產(chǎn)生的波形。如圖5-3所示圖5-3兩個(gè)555的輸出波形6硬件的制作與調(diào)試1 .常用的電烙鐵就有內(nèi)熱式和外熱式兩種，烙鐵頭有尖頭，平頭，斜 頭，彎頭等，有用純銅做烙頭還有長(zhǎng)壽電烙鐵頭， 烙鐵頭的形狀有多種多 樣，選擇的要點(diǎn)是，能經(jīng)常保持一定的焊錫，能快速有效地熔化接

17、頭上的 焊錫，不產(chǎn)生虛焊、搭錫、掛錫，焊點(diǎn)無(wú)毛刺，不燙壞板子和元件。焊接 前，應(yīng)對(duì)元器件引腳或電路板的焊接部位進(jìn)行處理，焊接集成電路時(shí)，要嚴(yán)格控制焊料和助焊劑的用量。2 .為了避免因電烙鐵絕緣不良或內(nèi)部發(fā)熱器對(duì)外殼感應(yīng)電壓而損壞 集成電路，實(shí)際應(yīng)用中常采用拔下電烙鐵的電源插頭趁熱焊接的方法。電烙鐵虛焊及其防治方法焊接時(shí)，應(yīng)保證每個(gè)焊點(diǎn)焊接牢固、接觸良好，錫 點(diǎn)應(yīng)光亮、圓滑無(wú)毛刺，錫量適中。錫和被焊物熔合牢固，不應(yīng)有虛焊。 所謂虛焊，是指焊點(diǎn)處只有少量錫焊住，造成接觸不良，時(shí)通時(shí)斷。為避免虛焊，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（ 1）金屬表面清潔。即使是可焊性好的焊件，由于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和污染等原因， 焊件的表面可能

18、產(chǎn)生有害的氧化膜、油污等。所以，在實(shí)施焊接前必須清潔表面，否則難以保證焊接質(zhì)量。（ 2）掌握溫度：要保證焊點(diǎn)牢固，一定要有適當(dāng)?shù)暮附訙囟?。在足夠高的溫度下，焊料才能充分浸濕，并充分?jǐn)U散形成合金層。（ 3）選用合適的助焊劑助焊劑的作用是提高焊料的流動(dòng)性，防止焊接面氧化，起到助焊和保護(hù)作用。比較好的助焊劑是松香酒精溶液，焊接時(shí)，在被焊處滴上一點(diǎn)即可。（ 4）焊點(diǎn)要有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，為使焊點(diǎn)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，一般可采用把被焊元器件的引線端子打彎后再焊接的方法，但不能用過(guò)多的焊料堆積，這樣容易造成虛焊和焊點(diǎn)與焊點(diǎn)之間的短路。（ 5）焊接必須可靠，保證導(dǎo)電性能。為使焊點(diǎn)有良好的導(dǎo)電性能，必須防止虛焊。虛

19、焊是指焊料與被焊物表面沒(méi)有形成合金結(jié)構(gòu)，只是簡(jiǎn)單地依附在被焊金屬的表面。在焊接時(shí)，如果只有一部分形成合金，而其余部分沒(méi)有形成合金，則這種焊點(diǎn)在短期內(nèi)也能通過(guò)電流，用儀表測(cè)量也很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。但隨著時(shí)間的推移，沒(méi)有形成合金的表面就要被氧化，此時(shí)便會(huì)出現(xiàn)時(shí)通時(shí)斷的現(xiàn)象，這勢(shì)必造成產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題?？傊?，質(zhì)量好的焊點(diǎn)應(yīng)該是：焊點(diǎn)光亮、平滑；焊料層均勻薄潤(rùn)，且與焊盤(pán)大小比例合適，結(jié)合處的輪廓隱約可見(jiàn)；焊料充足，成裙形散開(kāi)；無(wú)裂紋、針孔、無(wú)焊劑殘留物。7 總結(jié)剛開(kāi)始拿到設(shè)計(jì)課題時(shí)，不知道從那邊下手，經(jīng)過(guò)在圖書(shū)館翻閱相關(guān)書(shū)籍和在網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，對(duì)我這次的課程設(shè)計(jì)有很大的幫助。經(jīng)過(guò)不同方案的比較與仿真，結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求，選定了此次方案。此次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，比如：1 .學(xué)會(huì)使用仿真軟件，及其調(diào)試。雖然不是精通，但為以后的深入學(xué)習(xí)打下課良好基礎(chǔ)。2 .了解了PCB 電路板制作的過(guò)程，以及相關(guān)軟件的應(yīng)用。3 .對(duì)整個(gè)課題設(shè)計(jì)需要考慮的各方面的要素，并不是將各個(gè)元件連接起來(lái)就行的。整個(gè)方案的可行性，是必須提前考慮的。另外， 在進(jìn)行仿真時(shí)，電路元件的連接非常重要，整個(gè)電路的連接方法及布局，是非常重要的。如果布局不好，連線時(shí)就會(huì)很麻煩，而且很容易