时基电路设计制作报告

电路与电子线路基础课外设计制作总结报告题目(B)： 555时基电路设计制作报告 组 号： B15 任课教师： 庞拂飞 组 长： 张怡雯 22% 成 员： 林贇怡 21% 成 员： 严叶萍 21% 成 员： 黄细妹 18% 成 员： 徐佳 18% 联系方式： 二零一二年十月三十一日一、电路设计方案及工作原理1555基本电路原理：2设计原理的思路与方案：1） 1KHZ振荡器用软件仿真和实际变阻器，通过示波器显示是输出波形。参数确定：已知f=1.44/(R1+2R2)C，把f=1KHz 带入得(R1+2R2)C=1.4410-3软件模拟数据：C=0.01FR1+2R2=R1=R2= 48000R1 =72000R2 =48000R1=2R2R1 =28800R2 =57600R2=2R1R1 =R2 =0R1 =0R2 =R1 =0R2 =1440由表格数据与图像分析：电阻R1和R2不能为零，否则将一直输出高电位和低电位。参数确定：我们选择了R1和R2都等于48k的电阻和C=0.01F电容。软件模拟效果图：但由于电阻等元件的误差问题，我们该用了变阻器来实现输出1KHz的方波。2）60秒连续可调的555定时电路设计理念：利用555基本电路组成的单稳态触发器电路。在未加触发信号，即未按可复位开关之前，触发器处于稳态，然后经由可复位开关输入一个负脉冲，从而使触发器从稳定状态转化为暂稳状态。通过改变电阻阻值，来改变暂稳状态脉冲的宽度，达到可调定时控制的效果。 设计图参数确定： 由单稳态触发器方程： 23VCC=Vcc(1-e-tRC) t=RCln31.1RC 代入数据可得： RR+47=961 R=8.13k软件模拟效果图：3）防盗报警电路方法一：设计理念：利用555基本电路组成的触发电路，来实现报警电路的时间控制。通过调节电阻R4和与之相连的电容大小来满足报警时长10S。而满足报警的条件是人的触碰。我们就想到了利用可复位的开关，经过人的触碰，使左边IC电路发生翻转，从稳态到暂稳态。3脚输出高电位，使IC2多谐震荡电路工作，驱动喇叭报警。触发脉冲可由可复位按钮，两块金属片的触碰等实现。参数确定： 由单稳态触发器方程： 23VCC=Vcc(1-e-tRC) t=RCln31.1RC 代入数据可得： RC9.09 考虑到电阻误差，我们以RC=10进行调试。设计图软件模拟效果图：方法二：如果直接利用直流控制的蜂鸣器，则只需要一个555时基电路。利用单稳态触发电路，在2端输入负脉冲信号。通过电阻和电容控制暂稳态的时间，实现电路效果。设计图软件模拟效果图：4）液位监控电路设计理念：利用555电路的多谐震荡电路。通过两个暂态之间的转化，来实现循环。 “液体监控电路”主要职能就是保证液位未达到监控值电路发出警报。当液面处于跨接在电容C的两端的探测电极之上时，电路报警。在电容C两端，有一对横跨电容C的探测电极，当液面漫过探测电极时，电容C相当于被短接，电路震荡报警；一旦液面没有漫过探测电极，说明这时候液面水位低，没有触及了该电路的震荡条件。振荡频率与电容的充放电时间常数有关。电路报警的频率与占空比，由电容和电阻大小决定。由此来达到周期20S，占空比为50%的方波。只要液面仍然处于探测电极之上，报警持续进行。参数确定：由方程输出高电平的时间T1=R1+R2Cln2 输出低电平的时间T2=R2Cln2 振荡周期的时间为T=R1+2R2Cln2因为T1=T2所以R10，且R10令T1=T2=10s则R1=100K R2=10M C=1F设计图软件模拟效果图：3物料清单器件型号数量价格（元）备注洞洞板标准10.00学院提供8K电阻10.00学院提供1M电阻20.00学院提供100K电阻20.00学院提供56K电阻10.00学院提供48K电阻20.00学院提供10M电阻20.00学院提供1F电容10.00学院提供0.01F电容60.00学院提供0.1F电容10.00学院提供LED灯10.00学院提供蜂鸣器10.00学院提供56K可变电阻旋钮式10.00学院提供开关可复位33.00购买扬声器8欧0.5瓦26.00购买场效应管3DJ6210.00购买洞洞板36.00购买47K可变电阻旋钮式11.00购买1000F电容12.00购买合计28.00二、实际电路的调试过程1准备焊接时，我们碰到了许多的困难:1)我们没有足够的材料，变阻器还有场效应管等都需要买,还有一些定值电阻也需要重新去器材室拿。不仅如此,我们对一些元件的性能及焊接条件也不熟悉,导致焊接时一些元件的损坏，也有因此直接导致电路测试的失败的：比如场效应管,焊接时不可以通电,否则会击穿，又如LED灯以及电容器的正负极之分 2)在LED这个电路设计中，还有开关也有着不少学问：我们一开始用了一个不可复位的开关，但我们并不知道他的工作特点，只知道这里应该用一个开关，结果发现小灯一直是亮的。我们找了许多原因均未果，最后我们想到了开关。通过老师的解答，我们知道了应用可复位的开关给予一个脉冲信号，使电容放电，并通过改变滑动变阻器阻值控制亮灯时长。3)另外，在触摸式报警器的调试中，拿热敏电阻来说，开始我们的目的是用手接触金属片后，让金属片的温度升高，然后带动热敏电阻输出高电位最终是喇叭响起，但是想到手接触金属片不能很大程度上改变金属片的温度，也无法达到目的.所以我们将这个热敏电阻改变为场效应晶体管，这样的灵敏度会大大增强。同时也将电路中的一个定值电阻改变成变阻器，这样改变变阻器的大小，就可以调节场效应管的灵敏度。2我们通过本次课外设计切身感受到的实际操作与理论之间的差距。在第一个输出1KHz波形的设计中，我们精确的计算了其所需的电阻，但是，实际操作后只输出了850Hz的波。后来，我们考虑与其在计算，还不如直接用一个阻值范围合适的变阻器来实际调试。结果证明这是一个可行的好方法。3焊接过程中遇到的问题也不少1）要把4、5根导线焊接在一个点上，的确是件不容易的事情，此外因为我们需要用555芯片，它的底座有8个焊接点，一次还有顺序的编号，如果焊错了其中的一个那整个电路就会失效。2）其次就是焊接位置的问题，因为我们只有一块电路板，但是我们需要焊接4个电路，所以合理安排电路板也是件很重要的事。看到有好多小组 因为排版不好使得整块电路板作废。所以我们在焊接之前就把各个元器件一一放好在电路板上，并且估计还没有拿到的元器件的大小，以便隔出足够的空间。4第一次调试3个电路都显示出了波形，并且也符合要求，但是为精确，实行第二次测量时，却发现有2个波形全都没有了，第三次测量时，3个波形全部都消失了！关于蜂鸣器，刚开始，我们始终无法让它发出声音，后来好不容易发出了声音，结果，一是声音很小很小，二是完全不符合电路相关要求，电路要求是蜂鸣器报警时响10s，解除报警之后停10s，如果警报继续，则响声继续。可是我们的蜂鸣器却一直响。关于LED灯，刚开始是一直亮着，不会熄灭，并且是直接接通电源，不经过开关就可以发光的。即使按了开关，那也是灯先暗一会儿，然后逐步发亮至最亮。明显不符合相关要求。以上2个问题，与我们模拟软件模拟出来的结果完全不一样，可见模拟的理论，与实际操作会有较大区别的。后来，询问了老师，老师教我们处理这2种事件的方法：蜂鸣器或者LED灯，一边接3号脚孔，一边直接连到电源，其中LED灯，用一个电阻与之串联，然后再直接连到电源，并且老师还给了我们一种判断555芯片是否已损坏的方法，于是，我们之后就按照老师指点的进行进一步测试。经测，发现有2个555芯片是坏了的（根据555的内部结构，我们知道如果芯片正常，那么芯片输入6V电压时，5号脚头应输出的电压，为其的三分之二，即4V），用好的芯片替代后，来试验电路，结果发现仍有问题存在，首先是LED灯仍然是亮着的，按下开关后，灯亮了一段时间后，熄灭了，过一会儿又亮了，为了检查为什么LED灯刚开始就亮着，我们又开始了研究，后来发现可能是LED灯未放电放完全，于是将LED灯电放完全之后测试，果然正常了，但是之后我们改变了电压，发现LED灯又存在不正常情况，先是未按下开关，灯就亮着，然后是不一样的电压下，LED灯有时亮，有时不亮，将电压稍微降低点，LED灯即回复了正常。对于蜂鸣器声音小的问题，我们想到应该用放大器，但由于时间关系，我们没有再将其焊入。在触摸式报警器中，虽然我们利用了场效应管，使人的碰触能够带来场效应管漏极与源极之间的电阻瞬间变大。但是我们忽略了场效应管使IC1的1脚输入低电平，这是一个持续的过程不满足输入一个脉冲的要求。于是我们想到了利用可复位的开关从而使电路成功。三、实际电路测试及结果分析1测试结果1）1KHZ振荡器R1=48K，R2=53.9K，C=0.01F，输出频率f=974Hz理论值：R1=48K，R2=48K，C=0.01F，输出频率f=1KHz2）60秒连续可调的555定时电路可变电阻为1.73 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮10S后暗可变电阻为21.27 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮30S后暗可变电阻为48.94 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮60S后暗理论值：可变电阻为1.09 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮10S后暗可变电阻为19.27 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮30S后暗可变电阻为45.54 K，R=8K，C=1000F ，LED灯亮60S后暗3）防盗报警电路R=1M，C=10f，报警时间为9.37S理论值：R=1M，C=10f，报警时间为10S4）液位监控电路R1=100K，R2=1M，C=1f，报警周期为18.42S。报警时间为9.22S,暂停时间为9.20S理论值：R1=100K，R2=1M，C=1f，报警周期为20S。报警时间为10S,暂停时间为10S2结果分析通过实际电路的测试，我们发现我们的电路实际结果与理论值有偏离，我们分析后认为是以下原因造成的：1）测量电压、电阻、时间等参量时，由于实验室机器误差以及实验人的操作误差2）使用的旋钮式滑动变阻器，由于元件的限制，无法做到设定精确的电阻值3）使用的元器件本身大小具有一定的误差4）测量时电容的充放电过程没有进行完全，导致