毕业设计-数电--鸣笛警报设计.doc

课程设计任务书专业：电子信息工程 学号：4080531 学生姓名（签名）： 设计题目：救护车警笛电路一、设计实验条件G320二、设计任务及要求1设计一个救护车警笛电路2系统能够驱动扬声器发出类似警笛的声响。3要求能实现变调。三、设计报告的内容1. 设计题目与设计任务：设计一个救护车警笛电路系统能够驱动扬声器发出类似警笛的变调声响。2. 设计的目的和意义是：1 熟悉对555计时器的内部结构原理及使用、学会分析和测试用555实基电路构成的多谐振荡器。2 能够用555设计电路模拟实际生活中的事实。3 以解决实际生活中的问题，培养我们动手实践的能力及独立思考的能力.4 能够用软件multisim10模拟仿真，并根据具体情况进行调整，以模拟出最接近的声响。5 培养学生自己思考，自己动手解决实际问题的能力。在实际中中思考和提高。6 能够用示波器显示输出的波形图，将声音转化成图形表示出来，即是将听觉的东西转化成视觉的冲击的图形，使结果能够清晰的表现出来，这样达到灵活表现结果的目的，使学生的思维更灵活，达到锻炼能力的目的。3. 设计主体:所需的器件：555定时器 2片；100欧的滑动变阻器 1个；5千欧的电阻 2片；10千欧的电阻 1片；100千欧的电阻 1片；150千欧的电阻 1片；10nF的电容 1个；10uF的电容 1个；30uF的电容 1个；8欧的扬声器 1个。图1 555定时器及扬声器的接口图图2 输出信号的波形图当按下开关时，扬声器会发出高低交换的声音，就像模拟救护车的声音。输出的脉冲波形如图2，上面是左边的输出波形，下边是右边的输出波形。充电时的输出脉冲比较宽，就是周期大些。放电时的输出脉冲比较窄，就是周期小些。图中电路2片555定时器都接成了多谐振荡器，左端555的振荡器的输出的高低电平信号以控制右端的555振荡器输出振荡频率， 左端555 组成的电路为低频振荡电路，按RC 的数值计算，它的振荡频率仅为0.46Hz; 由右端的555组成的振荡电路，它的RC 数值比左端的小,它的振荡频率为681Hz，所以它是高频振荡电路。由左端的555的脚输出的方波脉冲经R3加至右端的555的脚，对右端产生的高频信号脉冲进行调制，最后产生出救护车模拟声响。 由资料得，当 V=12v时 555定时器的输出高低电平为11 V和0.2V 。 当Vo1=11V 时，持续时间为 t1=(R1+R2)C1ln2=1.1s （1）右端振荡器的5脚上的电压为 ： Vco=(5/10)/（R3+5/10）*Vo1+(R3/10)/(5+R3/10)*Vcc=9.2V （2） 所以振荡器的输出频率为： f=1/(R4+R5)C2ln(Vcc-Vt-)/(Vcc-Vt+)+R2C5ln2=568 hz （3） （Vt+=2Vt-=9.2V） 当 V01=0.2V时，持续时间为 t2=R2C1ln2=1.0s （4）右端振荡器的5脚上的电压为： Vco=(5/10)/(R3+5/10)*Vo1+(R3/10)/(5+R3/10)*Vcc=4.88V （5） 所以振荡器的输出频率为：f=1/(R4+R5)C2ln(Vcc-Vt-)/(Vcc-Vt+)+R2C5ln2=986 hz （Vt+=2Vt-=4.88V）高音频为986hz，持续时间为1，低音频568hz，持续时间为1.1s。 555救护车声响模拟电路的调制过程是这样的：当左端555输出低频脉冲的高电平时即8.75V，电源通过R1，R2对电容C1充电，7号引脚的三极管断开，使得C1两端的电压增高，所以 右端 的脚的参考电压为8.75V， 这就使右端555 的振荡频率降低。当左端555输出脉冲的低电平到来时，即6.05V ，C1通过R2放电，7号引脚导通，C1两端放电，通过R2到地上，所以 右端555的脚的参考电压为Vo1+R3 及555 电路内输出管的管压降，为6.05V低电平，这就使右端555的输出频率升高。右端555的脚接参考电压。总的说来就是多谐振荡器通过积分回路，自发的反复振荡，也就产生了高低电平。这就是说， 右端输出的脉冲只能被调制在两个频率上，一个频率为高频，一个为低频。相对应的声响也只能在两个基本固定的高、低频率上，也就是我们通常所听到的救护车声。而且高音频为875hz ， 持续时间为1，低音频614hz 持续时间为1.1s。4.结束语感言:1我们3人分工合作，我们共同设计理论，通过查阅资料，了解救护车的警笛的频率变化的规律，结合学过的555定时器的特点，决定用2片555模拟电路，电压用12V的，便于取得更明显的效果。2 理论分析时，我主要分析和设计了 频率的变化范围，及高低电平的持续时间，结合实际应该时间差不多，1s合适，再就是考虑到要用低频控制高频 所以R1、R2 比R3、R4的电阻大，由f=1/（R1+2R2）Cln2 得知，左边555的为低频振荡电路，右边的555为高频振荡电路。左右两片555之间连接的5千欧的电阻是用来调节高低频率的变化幅度的，电阻的值越小，频率变化的幅度越大。固用5千欧的比较合适，高度频率的变化差418hz。如果用一片的话，输出脉冲信号，低电平时几乎接近于0 ，所以扬声器几乎不发声，就相当于断断续续的声音，与实际的不符，固用2片，不仅便于提高低电平的频率，而且大大提高扬声器的总体频率，实现了低电平控制高电平的目的。3 然后，通过模拟仿真，我们进一步对个个器件做了修改，使之能尽可能的接近于实际的效果。所以就像调试的过程，不断的提高的，完善的。4 接线过程是值得回忆的另一部分，开始时，不知道芯片的使用，以及电阻值的辨认，通过学习，明白了电阻器的识别，对以后来的工作学习说是很大的帮助，明白连线过程必须高度集中精力，而且思路清晰 ，否则，很容易出错，而且得从头开始检查，特费时间。第一次连线完成时，并没有理想的效果，扬声器没动静，试了好几次，感觉没错，但就是不响， 很气馁， 打击信心，最后几乎绝望了，开始用最笨而最有效的办法从头到尾的检查，用扬声器逐个检查芯片的链接，导线的链接，以及面包板的好坏，很细致，虽然很无奈，但扬声器的每一次声响， 就给我们增加了一点希望，我们就继续找下去，终于在最后关头找到了 ，我们由于实验室没有滑动变阻器， 用电阻代替，替代电阻太大了所以 扬声器上的电压很小根本驱动不了，最后，终于发出声音了 ，很激动。虽然没有十分的逼真，毕竟理论和实际有差别的5 通过实验，培养了动手操作能力，检验了自己的掌握知识的能力，增强了自己动脑子思考问题的能力，还有就是要学以至用，学会用所学的知识解决实际生活中的问题。6 我还知道了面包板上的一行5个是串联的 ，所以可以任意插入一个，是等效的 。7 面包板的插槽相当于固定的导线，相邻的两行不通，但同行的5个是串联的，芯片必须跨在插槽的两边，否则都导通了，没有效果。8 虽然器件不够齐全，我们用等效的器件替代，如滑动变阻器没有，我们就用阻值相同的电阻替代，成功了。所以我们在面临实际问题时，要多动脑子，最大程度利用好已有的东西，才算得上是认真和负责。9 最后我们精简了很多导线，因为实际中要考虑成本的问题，所以电路设计要越简单而且实现的功能越多越好。所以电路的评价标准，不仅是功能，还有简洁和节省。才是理想的设计。10 通过自己动手实验，取得成功后，很有成就感，激发了自己对数电实验的兴趣，以及对自然科学的探索的激情。11 由于能力有限，实验设计过程中有很多不足，如需要的电压很高等，我会在以后学习中加以强化，不断学习，争取做得更好。5.参考资料1 清华大学电子教研组编，童诗白主编模拟电子技术基础：（第二版），北京，高等教育 出版社。1988年。 2 华中工学院电子学教研室编，康光