模电和数电的电子课程设计简易助眠器.doc

桂林理工大学博文管理学院信息工程学院桂林理工大学博文管理学院信息工程学院 电子技术课程设计结课论文电子技术课程设计结课论文 题目名称 题目名称 简易助眠器 专业专业 方向方向 电子信息工程电子信息工程 班班 级 级 15 2 学学 生 生 何大全何大全 学学 号 号 15110213 20 16 年 12 月 22 日 主要内容 1 阅读相关科技文献 2 学习软件的使用 3 学会整理和总结设计文档报告 4 学习如何查找器件手册及相关参数 技术要求 1 要求电路实现能发出雨滴声 有助于人们进入梦境 且其响声速度可调 目 录 绪论绪论 2 第第 1 1 章章 工作原理工作原理 3 第第 2 2 章章 关于关于 555555 4 第第 3 3 章章 主要单元电路设计主要单元电路设计 9 3 1 总电路图 9 3 2 元器件清单 10 2 绪论绪论 555 定时器是电路设计中应用较为广泛的中规模集成芯片 其内部电路结构 简单 但功能强大 通过学习 555 定时器的内部结构和工作原理 及其组成的施 密特触发器 单稳态触发器和多谐振荡器等三个典型电路 并通过这些电路的扩 展 探讨 555 定时器在电路设计中的各种应用 由此得出用 555 定时器设计电路 的经验和方法 本课程设计的是简易助眠小装置 整个电路组成主要包括输入电源 可调 电位器 时基电路 555 电容器 扬声器等 该电路简易明了 经过一个个短 脉冲 使扬声器发出类似雨滴声音 稍加改造即可为诸多压力较大导致失眠的 人们提供一个不错的助眠小物件 关键词 555 定时器 多谐震荡器 应用 经验和方法 3 第第 1 1 章章 工作原理工作原理 该电子助眠器电路是由时基集成电路 IC 和有关外围元件组成的无稳态多谐 振荡器电路 接通电源开关 S 后 6V 电压加到 IC 的 4 脚和 8 脚 为 IC 提供工作电源 多谐振荡器振荡工作后 从 IC 的 3 脚输出低频振荡脉冲信号 该信号经辆合电 容器 C3 加至扬声器 BL 上 发出模拟雨滴声 该声音对失眠患者有助眠作用 调节电位器 R1 的阻值或改变电容器 C1 的电容量 可改变多谐振荡器的工 作频率 元器件选择 R1 选用小型实心电位器或密封式可变电阻器 C1 和 C3 均选用耐压值为 lOV 的铝电解电容器 IC 选用 NE555 或 A555 LM555 5G1555 FX555 等型号时基集成电路 4 第第 2 2 章章 关于关于 555555 555 定时器是一种多用途的数字 模拟混合集成电路 利用它可以方便地 接成施密特触发器 单稳态触发器和多谐振荡器 由于 555 定时器使用灵活方 便 在波形的产生与变换 测量与控制 家用电器 电子玩具等许多领域中都 得到了广泛的应用 555 时基电路之所以得到这样广泛的应用 在于它具有如下几个特点 1 555 在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成 它将模拟功能与 逻辑功能兼容为一体 能够产生精确的时间延迟和震荡 它拓宽了模拟集成电 路的应用范围 2 该电路采用单电源 双极型 555 的电压范围为 4 5 15V 而 CMOS 型的 电源适用范围更宽 为 2V 18V 这样 它就可以和模拟运算放大器和 TTL 或 CMOS 数字电路共用一个电源 3 555 可独立构成一个定时电路 且定时精度高 4 555 的最大输出电流达 200mA 带负载能力强 可直接驱动小电机 喇 叭 继电器等负载 我们在应用 555 设计电路的实践中 发现该电路有着非常灵活的使用方法 及其通用的电路功能 设计者将数字电路和模拟电路巧妙结合 加之具有灵活 的引出端脚 使用者尽其所能 可将小小 8 脚 IC 演变成单稳 态双稳态 无 稳态等种种触发电路的形式 555 最初用双极型技术 TTL 生产 后来又出现了利用 CMOS 技术生产的电 路 代表型号是 ICM7555 后又出现将两只 555 或四只 555 封装在一起的 556 或 558 使 555 家族更添异彩 呈现模拟与数字齐飞 双极 共 MOS 一色 面对 555 时基电路如此多的应用方式 从它们的基本应用来看 许多都是由 最基本的典型应用方式根据实际需要经过参数重新配置 电路重新组合 指不同 应用方式典型应用电路之间 典型应用电路与其他类型单元电路之间等 并进行 电路扩展后得到的 因此 555 时基电路的基本典型应用方式是各种专用 555 电路的基础 无论是产品设计 产品开发 还是产品维修 都离不开 555 556 最基本的典型应用电路 5 图 2 1 555 定时器的内部电路 NE555 为 8 脚时基集成电路 1 GND 接地端 2 TRIG 低触发端 3 OUT 输出端 4 R 复位端 低有效 5 C V 控制电压端 6 TH 高触发端 7 DIS 放电端 8 电源端 555 的组成 1 基本 RS 触发器 6 由两个或非门组成 R 是可以从外部置 0 的复位端 当 R 0 时 Q 0 Q 即 Q 非 1 2 比较器 C1 C2 是两个比较器 从比较器原理知道 当 V V 时比较器输出为高 V 时输出为低 两个比较器的输入电阻趋近于无穷大 3 分压器 三个阻值为 R 的电阻串联构成分压器 为比较器 C1 C2 提供参考电压 C1 的 端 V C2 的 端 V 若在电压控制端 C V 外加控制 电压 则可改变 C1 C2 的参考电压 控制端 C V 如果不用 一般加一个 103 的 电容到地 旁路高频干扰 4 MOS 开关和输出缓冲器 MOS 管 T 作为开关 其状态受或门输出端控制 当或门输出为 0 时 T 截止 为 1 时 T 导通 反相器 2 就是输出缓冲器 用来提高定时器的带载能力和隔离 负载对定时器的影响 所以 集成定时器提供了一个复位电平为 置位电平为且还可 以从 R 端直接置 0 的基本 RS 触发器 还设计了一个状态受该 RS 触发器控制的 MOS 管开关 因此使用灵活 其工作原理如下 比较器 C1 的反向输入端 U6 接 引脚 6 称为阈值输入端 用 TH 来表示 比较器 C2 的同向输入端 U2 接引脚 2 称 7 触发输入端 用 TR 标注 C1 和 C2 的参考电压 电压比较的基准 UR1 和 UR2 由电源 UCC 经三个 5k 的电阻分压给出 当控制电压输入端 UCO 悬空时 CCR UU 3 2 1 CCR UU 3 1 2 若 UCO 外接固定电压 则 CORCOR UUUU 2 1 21 RD 为异步置 0 端 对应管脚 4 只要在 RD 端加入低电平 无论 U6 U2 的输入电平如何 基本 RS 触发器就置 0 电路输出 UO 为零 平时 D R 处于高电 平 管脚 6 称为高触发端 该引脚的电平与作比较 管脚 2 称为低触发 端 该引脚与作比较 所以在 RD 1 时 U6 和 U2 有三种状态组合 使 555 定时器电路的输出 UO 有低电平 0 保持和高电平 1 三种状态 定时器的主要功 能取决于两个比较器输出对 RS 触发器和放电管 V1 状态的控制 555 定时器功 能如其功能表所示 当 CCCC UUUU 3 1 3 2 26 时 比较器 C1 输出为 0 C2 输出为 1 基 本 RS 触发器被置 0 V1 导通 UO 输出为低电平 当 CCCC UUUU 3 1 3 2 26 时 C1 输出为 1 C2 输出为 0 基本 RS 触发 器被置 1 V1 截止 UO 输出高电平 当 CCCC UUUU 3 1 3 2 26 时 C1 和 C2 输出均为 1 则基本 RS 触发器 的状态保持不变 因而 V1 和 UO 输出状态也维持不变 定时器输出处于高阻状 态 8 表 1 555 定时器的功能表 TH TRIG 低有 效 R 低有效 OUTDIS LL 导通 HL 导通 H 不变不变 HH 截止 上表中 L 表示低电平 H 表示高电平 表示任意状态 不变表示基本 RS 触发器保持原来状态 输出和 T 也保持原来状态 导通截止是指 MOS 管 T 的 开关状态 555 的推荐工作电压 3 16V 有的 18V 图 2 2 555 的逻辑符号及实际引脚排列 9 第第 3 3 章章 主要单元电路设计主要单元电路设计 3 13 1 总电路图总电路图 接通电源开关 S 后 6V 电压加到 IC 的 4 脚和 8 脚 为 IC 提供工作电源 多谐振荡器振荡工作后 从 IC 的 3 脚输出低频振荡脉冲信号 该信号经辆合电 容器 C2 加至扬声器 BL 上 发出模拟滴水声 VCC OUT U1 555 TIMER RATED GND DIS RST THR CON TRI V1 6 V 50 R1 Key A 100k R2 2k 2 R3 5 1k 3 8 U2 SONALERT 200 Hz C