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程功模拟动物鸣叫音响电路
明达职业技术学院
实训(实践)报告
2010-2011学年度第二学期
信息工程 系电子信息技术专业
班级09电信
(2)学号43093210
课题名称模拟动物鸣叫音响电路的设计与制作
学生姓名程功
指导教师杨定成
2011年6月24日
模拟动物鸣叫音箱电路的设计与制作
1:
电路设计框图
2:
电路框图的介绍
ICI和RI、RPI与CI组成一个超低频振荡电路,它的作用是控制鸣叫电路间歇的工作,开一段时间,停一段时间,不断地循环工作。
RPI用来调节电路的振荡频率,实际上是调节电路的开、停时间和时间间隔。
该电路对整个电路的控制过程实际上是通过由晶体管VTI组成的电子开关来实现的,当ICI输出脉冲的上升沿到来时,VTI导通,工作电源通过VTI加至IC2、IC3的电源端,电路开始工作;当ICI输出脉冲的下降沿时,VTI截止,IC2、IC3失去电源停止工作。
按照R凹的阻值调节范围来计算,VTI的导通时间范围为12s,截止时间范围为5s。
单元电路的设计
1:
电路原理
路工作原理分析本电路由三部分组成。
IC3及其外围组件组成鸣叫声响的主振荡电路,RP3、R4与C6决定着振荡电路的振荡频率,调节RP3可以适当调节振荡电路振荡频率的高低。
IC2与RP2、R2及C3组成另一个振荡电路,从参数上看,它的振荡频率要比主振电路的振荡频率低得多,通过RP2可以适当调节它的振荡频率。
由IC2输出的低频振荡脉冲作为主振脉冲的调制脉冲。
由IC2的③脚输出的低频脉冲,经过由R3、C5组成的微分电路变为尖脉冲后,加至IC3的⑤脚,对主振电路产生的脉冲进行调制。
当主振电路的RP3调节至某一位置时,振荡电路输出的脉冲也固定在某一频率上。
间歇时间,颤音的速率,可通过调节RP1,RP2来实现。
这时如果调节RP2,使低频振荡器输出的调制脉冲不断变化,电路输出的模拟声就会不断变化,有时像某一动物的叫声,有时又像各种不同的报警声。
在本电路中,由于低频调制脉冲是经过微分后的尖脉冲,所以更接近动物的鸣叫声,说得更具体一些,它很像知了、蟋蟀等。
昆虫类动物的叫声。
元件清单:
序号
元器件名称
符号
数量
备注
1
集成块555
IC1-IC3
3
NE555
2
电位器
RP2.RP3
2
220K
3
三极管
VT
1
3DK4
4
电解电容
C1
1
22U
5
电解电容
C2
1
1U
6
电解电容
C3
1
10U
7
瓷片电容
C4-C6
3
0.01U
8
喇叭
B
1
8
注:
另需要面包板一块,万用表一个,剪刀一把,镊子一个,导线若干
2:
有关知识介绍:
(1):
555定时器内部结构
(2)555时基集成电路内部一共集成了21个晶体三极管、16个电阻、4个二极管、组成了两个电压比较器、一个RS触发器、一个放电晶体管和一个由3只全等电阻组成的分压器。
555时基集成功能框图如图3划线部分所示,图中A1、A2是两个高增益的电压比较器,它们的输出端分别接到触发器的R端(置“0”端)和S端(置“1”端);VT是放电晶体管;R1、R2、R3阻值相等,均为5K欧,组成分压器,555的名称可能就因此而来。
(3)
(2):
555定时器工作原理
(4)555定时器内部结构的简化原理图如图4所示。
它由3个阻值为5KΩ电阻分压得两个基准电压VR1=2Vcc/3、VR2=1Vcc/3.两个电压比较器C1和C2、一个由“与非”门组成的基本RS触发器、一个放电三极管BJTT以及缓冲器G组成。
比较器C1的参考电压为2/3Ucc,加在同向输入端;C2的参考电压为1/3Ucc,加在反向输入端。
表
(1)555时基集成电路的真值表:
引脚
低触发端(2脚)
高触发端(6脚)
强制复位端(4脚)
输出端(3脚)
放电端(7脚)
电平高低
≤VDD/3
任意
高
高(置位)
悬空(置位)
电平高低
>VDD/3
≥2VDD/3
高
低(置位)
低(复位)
电平高低
>VDD/3
<2VDD/3
高
维持原电平不变
与3脚相同
点平高低
任意
任意
低(≤0.4V)
低
低
如果在电压控制端(5脚)施加一个外加电(其值在0~Vcc之间),比较器的参考电压将发生变化,电路相应的阀值、触发电平也将随之变化,并影响电路的工作状态。
NE555引脚功能介绍如下:
1、为接地端GND。
2、为低电平触发。
当2端的输入电压高于1/3Ucc时,C2的输出为高电平,基本RS触发器保持不变;当输入电压低于1/3Ucc时,C2的输出为低电平,使基本RS触发器置“1”
3、为输出端。
输出电流可达200mA,因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。
输出高电平电压低于电源电压Ucc大约1~3V。
4、为基本RS触发器的复位端。
由此输入负脉冲(或使其低于0.7V)而使触发器直接复位。
5、为控制电压端。
在此端可外加一电压,以此改变比较器的参考电压,不用时,经0.01uF的电容接地,以防止引入干扰。
6、为高电平触发端。
当输入电压低于2/3Ucc时,C1的输出为高电平,基本RS触发器保持不变;当输入电压高于2/3Ucc时,C1的输出为低电平,使基本RS触发器置“0”。
7、为放电端。
当触发器的Q端为“1”时,放电三极管导通,常用于给外接电容元件提供放电通路。
8、为电源端。
可在5~8V范围内使用。
555定时器功能表
输入
输出
阀值输入(v11)触发输入(v12)复位(RD)
×0
<2\3Vcc<1\3Vcc1
>2\3Vcc>1\3Vcc1
<2\3Vcc>1\3Vcc1
输出(vo)放电管T
0导通
1截止
04导通
不变不变
555时基电路应用十分广泛,用它可以很容易地组成各式性能稳定的高、低频振荡器、单稳态触发器、双稳态RS触发器及各种电子开关电路等,但无论其电路如何变化,其基本工作模式不外乎于单稳态、双稳态、无稳态3种基本工作模式。
3.基本工作模式
555时基电路应用十分广泛,用它可以很容易地组成各式性能稳定的高、低频振荡器、单稳态触发器、双稳态RS触发器及各种电子开关电路等,但无论其电路如何变化,其基本工作模式不外乎于单稳态、双稳态、无稳态3种基本工作模式。
1、单稳态工作模式
单稳态工作模式是指电路只有一个稳定状态,在稳定状态时,555时基电路处于复位状态,即输出端3脚输出低电平。
当电路受到低电平触发时,555电路翻转置位进入暂稳态,在暂稳态时间内,3脚输出高电平,经过一段延迟(或称定时)后,电路能自动返回暂稳态,暂稳态时间通常简称为暂态时间。
单稳态工作模式电路如图5所示。
图中,定时电阻Rt、定时电容Ct决定电路的暂态时间。
平时电路处于稳定态,555时基电路复位,输出端3脚输出低。
电此时7脚也为低电平,所以定时电容Ct无法通过定时电阻Rt充电
2、双稳态工作模式
双稳态工作模式是指电路有两个稳定状态,即置位态(3脚输出高电平)和复位态(3脚输出低电平)。
3、无稳态工作模式
无稳态工作模式是指电路没有固定的稳态状态,555时基电路处于置位与复位反复交替的状态,即输出端3脚交替输出高电平与低电平,输出波形为近似矩形波。
由于矩形波的高次谐波十分丰富,所以无稳态工作模式又称之为自激多谐振荡器。
无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。
电路的变化形式也最多
图5是一种解法的无稳态工作模式,其工作过程是:
电路初始通电时,由于电容C1两端电压为零不能突变,555的2脚为低电平,555被置位,3脚输出高电平,此高电平经电阻R向C1充电,使C1两端电压即6脚电平不断升高,当升至2VDD/3时,555复位,3脚输出低电平,此时电容C1储存电荷就经R向555的3脚放电,从而使C1两端电压即555的2脚电平开始下降,当降至VDD/3时,555又置位,3脚输出高电平又向C1充电,周而复始,电路产生振荡,3脚就交替输出高电平和低电平。
图(4)多谐振荡器及波形
输出信号时间参数是:
T=0.7(R1+R2)C
第三章电路制作与调试
安装多谐振荡器
检测合格的元器件按照元件布置图安装。
测量与调试
(1)通电观察
电路组装完成后,由直流稳压源输出6V电压,观察现象。
(2)调试与参数的测量
使用数字存储示波器测量集成电路NE555的3脚输出的波形,通过调节电位器RP3使其鸣叫时间长短不一,观察波形。
调试过程,也遇到了一些问题。
在观察电路现象时,出现的不是鸟鸣声,而是电流声,检察几遍发现555中4号脚和电源接岔了,555没通电。
总装后故障检修
安装过程中,不正确、不规范的安装可能造成电路的故障,遇到不正常的显示,要检查接线是否正确、电路中的元器件是否安装正确。
序号
故障现象
故障原因
检查部位
(1)
喇叭没有声音
电源未接通
电源未接通或电源插件未插好
NE555的8脚4脚未接电源正极或1脚未接地
NE555装反
检查集成电路是否装错
(2)
喇叭出现电流声
信号未输入
检查外接数据线是否接触良好
三个NE555的接插件是否接触良好
信号输入太弱,低于6V
将输入信号调大
图(5)
IC1的3号脚输出的频率与峰峰值
f=1/50s=0.02HZVp-p=1.4*2v=2.4v
IC2的3号脚输出的频率与峰峰值
f=1/1.6*100ms*0.001=7HZVp-p=2.3*2v=4.6v
IC3的3号脚输出的频率与峰峰值
f=1/2*50us*0.000001=10000HZVp-p=2.4*2v=4.8v
心得体会
通过这次课题设计,我在各方面的能力都有了很大的提高,不仅巩固了专业知识,而且学会了许多专业以外的知识,尤其在理论联系实际方面得到了全面的提升,我们尝试到了各种酸、甜、苦、辣,也学到了许多宝贵的东西。
例如文化知识、交际能力、团队精神、动手能力、合作能力等。
从资料收集到电路的组装调试,每个过程都让我感触颇深,收获匪浅,在每一步的操作过程中都学到很多新的知识,同时也巩固了自己的专业基础知识,充实了自己的理论知识的同时也锻炼了自己的实践能力。
并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品时候的逻辑思维,知道了要设计一个产品需要什么必备条件,和在设计该产品时候的逻辑步骤,以及在此期间要做什么,该做什么,什么时候做什么。
总之在设计产品上的步骤比较严密,有一定的规律可寻。
在这条严密的步骤下也可以通过自己比较简捷的方法来实现它完成它,设计的目的就达到了。
虽然这次做出来的产品不是太理想,但让我学到了很多课本上学不到的东西!
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- 模拟 动物 鸣叫 音响 电路