数电课程设计-模拟间歇声响电路.docx
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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
目录
1 课程设计的目的 3
2 课程设计的任务与要求 3
2.1 设计任务 3
2.2 设计要求 3
3 设计方案与论证 3
4 设计原理及功能说明 3
4.1 元器件选用原理 3
4.2 测量技巧 3
5 单元电路的设计 3
6 硬件的制作与调试 3
7 总结 3
参考文献 3
附录1:
总体电路原理图 3
附录2:
实物图 3
附录3:
元器件清单 3
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,
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- 课程设计 模拟 间歇 声响 电路