双音报警器课程设计555双音频报警器的设计.doc

课程设计名称：数字电子技术报告题目：555双音频报警器的设计一 设计任务及要求本课程要求设计一个双音报警器。设计要求用555时基电路施密特的多谐振荡器，使电路通过一个小型扬声器可以发出两种不同频率的“滴、嘟、滴、嘟”的声响，与救护车的笛音相似而发出报警信号。实训目的：1、掌握555构成电路的实际应用。通过双音报警器熟悉用555构成的多谐振荡电路。2、熟悉555时基电路控制端的功能和作用。3、了解用电压调制频率的方法。4、学会分析变化的信号波形。二 设计方案 该方案可以有多种设计思路与可行性方案。例如与非门组成的双音报警器、电路光控报警电路、由两个555集成块组成的双音报警器等。第一种方案: 图示A是用TTL与非门组成的双音报警线路。它是由三个振荡器组成的，各有不同的振荡频率。晶体三极管和、和、组成的约1000Hz的频率振荡；、和、组成频率约200Hz的振荡。三种不同的频率进过调制后，输出端加一级驱动，即可由扬声器发出双音。用作报警时，5V电源处需输入相应的电位；如作门铃应用时，只要中间加一只按钮开关即可。1图1-2-1-1与非门组成的双音报警电路第二种方案 ：电路由光控低频振荡器和可控式高音频反馈振荡器组成。电路中的SN未微型弹性按钮，当柜，屉关紧时SN处于断开状态；一旦他人将其打开，SN自动闭合，电路通电运行。在门打开到一定位置时，光敏管VT1受光照呈现低阻态；平时呈现高阻态（暗阻为几百）。VT1和RP组成光控支路，在无光照下，由于VT1暗阻大，使555的4脚电位在0.4V以下555处于强制复位态，3脚输出为低电平。VT1在一定的光照下呈低阻，它与RP1的分压使555的4脚电位高于0.4V，555的强制复位状态解除，开始多谐振荡。 图1-2-1-2本柜、屉光控报警电路第三种方案：它是由两个555集成块组成的双音报警器。其:5脚为控制端，片内接比较器的反相输入端，电位为。一般555组成自激多谐振荡器时，将5脚通过一个小电容(0.01F-0.1F)接地，以防止外界干扰对阀值电压的影响，当需要把它变成可控多谐振荡器时，可以在电路的5脚外加一个控制电压，这个电压将改变芯片内比较电平，从而改变振荡频率，当控制电压升高(降低)时，振荡频率降低(升高)，这就是控制电压对振荡信号频率的调制。利用这种调制方法，可组成双音报警器。输出的方波信号，通过控制的电平。当输出高电平时，的振荡频率低，当输出低电平时，的振荡频率高。因此的振荡频率被的输出电压调试为两种音频，使扬声器发出“滴、嘟、滴、嘟”的双音声响。其使用分立式元件不仅增大了设计的难度而且使整个电路的最终设计效果与可信度降低，扬声器发出的两种不同频率的声响不易区分，效果不理想。 图1-2-1-3由两个555组成的双音报警器电路 三 设计方案的选定方案一难度大，声响不易区分。方案二较简单，单整体效果不佳 ，无法再黑暗下工作，不满足设计基本要求。方案三它是由两个555集成块组成的双音报警器。该电路主要由集成元件组成。外围电路简单，保护功能齐全，还可外加散热片解决散热问题。 所以选择方案三。四 方案设计1计时器的原理它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关T，比较器的参考电压由三只的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器A1同相比较端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为 和 。A1和A2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接VCC。Vc是控制电压端（5脚），平时输出 作为比较器A1的参考电平当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01uF的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。在使用时，该三极管的集电极（7脚）一般都要外接上拉电阻。图2-2-1 555内部结构阈值输入 触发输入 复位 RS输出Vo放电管T 0 0 导通 1 10 1截止 1 010导通 1 11 不变不变表2-2-1 555功能表2由555定时器组成的多谐振荡器由555定时器和外接组件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电Dc端放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波形，对应的波形如图所示。图2-2-1由555构成的多谐振荡器图2-2-2多谐振荡器的波形图输出信号的参数有： 电路振荡周期：电容充电时间：电容放电时间：电路振荡频率：输出波形占空比：其中为由上升到所需时间，为电容C放电所需时间。555电路要求与均应不小于，但两者之和应不大于。由于555定时电路内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用 555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。外部组件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的组件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广。3电路的设计选用555定时器组成多谐振荡器。而整个电路由两个555定时器、组成。中间加有R5以连接的3脚与的5脚。通过R5的方波的低频加至的控制电压端5脚，对第二级进行调制。当方波为高电平时，的频率较低；而当方波为低电平时，的振荡频率高，则扬声器会发出高低连续变化的双音。的5脚为控制电压端，当方波加至此，改变了集成块的内部基准电压值，从而实现了对555振荡频率的控制，经的滤波作用后，小型扬声器发出两种不同频率的“滴、嘟、滴、嘟”的声响。要求输出功率为120mW，输出阻抗为。为了与输出阻抗匹配，则应选用的扬声器。的振荡频率： ，约为0.7Hz。的振荡频率：，约为500Hz。: ，: ， 频率范围为高频1500Hz，低频500Hz。 由得高频下周期为0.67ms，低频下周期为2ms。五 电路的仿真图3-3-1双音报警器原理图图3-3-2双音报警器仿真图 六 心得体会通过这次555双音频报警器的设计，我学习到了很多，也成长了许多，学到了很多课堂上没有的东西，也认识到了自己的很多不足，通过查各种资料，我深刻认识到了独立学习，自我控制的重要性，通过学习，也加深了我对各种软件的应用，像multisim等等。在今后的学习和发展中，实践和理论相结合才是我们探索的方向，单纯一方面是远