项目十变音警笛电路制作与调试

项目十 变音警笛电路制作与调试 学习重点 1 555时基电路的引脚功能和逻辑功能 2 整机装配技术 3 装配 测试 调整应用电路 4 画相关信号波形 学习难点 1 整机装配技术 2 装配 测试 调整应用电路 3 排除常见故障 任务一 变音警笛电路制作与调试 明确目标 1 掌握能够识别555定时器管脚功能的方法 2 掌握整机装配技术 3 掌握画相关信号波形的方法 4 熟悉装配 测试 调整应用电路 操作示范 1 555时基电路的引脚功能和逻辑功能 2 装配 测试 调整应用电路 3 画相关信号波形 4 整机装配 一 认识555定时器 1 555定时器 555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件 555定时器成本低 性能可靠 只需要外接几个电阻 电容 就可以实现多谐振荡器 单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路 它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表 家用电器 电子测量及自动控制等方面 555定时器具有多种型号的芯片 这里以NE555为例 NE555的实物图和封装图分别如图1 1 1 2所示 图1 1NE555实物图 图1 2NE555封装图 图1 3NE555极限参数 555定时器的引脚有8个引脚 它的各个引脚功能如下 1脚 外接电源负端VSS或接地 一般情况下接地 2脚 低触发端TR 3脚 输出端Vo4脚 是直接清零端 当此端接低电平 则时基电路不工作 此时不论TR TH处于何电平 时基电路输出为 0 该端不用时应接高电平 5脚 VC为控制电压端 若此端外接电压 则可改变内部两个比较器的基准电压 当该端不用时 应将该端串入一只0 01 F电容接地 以防引入干扰 6脚 高触发端TH 7脚 放电端 该端与放电管集电极相连 用做定时器时电容的放电 8脚 外接电源VCC 双极型时基电路VCC的范围是4 5 16V CMOS型时基电路VCC的范围为3 18V 一般用5V 2 555定时器的工作原理 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5K 的电阻器构成分压 它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为2 3Vcc和1 3Vcc C1和C2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2 3Vcc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1 3Vcc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 Vco是控制电压端 5脚 平时输出2 3Vcc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 01F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 555定时器的工作状态取决于电压比较器A1和A2 下面讨论当高触发端输入电压大于阈值电压时的情况 当高触发端输入电压低于阈值电压 低触发端输入电压大于阈值电压时的情况 如图所示 显然这种情况下两个比较器输出均为0 电路保持原态不变 二 555电路的应用 1 用555定时器组成的多谐振荡器 用555定时器组成的多谐振荡器是无稳态触发器 其原理图如图所示 特点如下所示 1 多谐震荡器没有稳态 只有两个暂稳态 称为无稳态触发器 2 通过电容的充电和放电 使两个暂稳态相互交替 从而产生自激振荡 无需外触发 3 输出周期性的矩形脉冲信号 由于含有丰富的谐波分量 故称做多谐振荡器 用555定时器组成的多谐振荡器电路和工作波形 2 用555定时器组成施密特触发器 用555定时器组成的施密特触发器是双稳态电路 其原理图如图所示 双稳态触发器具有的特点如下 1 有两个稳定状态 2 这两个稳定状态的转换需要外加触发信号 稳定状态的维持也依赖于外加触发信号 当输入电压大于或小于电路阈值时 输出均会维持在一个恒定电压值 从而把缓慢变化的输入波形变换成边沿陡峭的矩形波输出 555定时器构成的施密特触发器波形图如图所示 3 用555定时器组成单稳态触发器电路 用555定时器组成单稳态触发器电路的原理如图所示 单稳态触发器具有下列特点 1 它有一个稳定状态和一个暂稳状态 2 在外来触发脉冲作用下 能够由稳定状态翻转到暂稳状态 3 暂稳状态维持一段时间后 将自动返回到稳定状态 暂稳态时间的长短 与触发脉冲无关 仅决定于电路本身 555定时器构成单稳态触发器的电路及波形图 单稳态触发器也有两种状态 一个是稳态 另一个是暂稳态 当没有触发脉冲输入时 单稳态触发器处于稳态 当有触发脉冲时 单稳态触发器将从稳态变为暂稳态 暂稳态在保持一定时间后 能够自动返回到稳定状态 必须注意 触发脉冲必须是窄脉冲 由555定时器构成三种触发器的比较 3 555定时器应用举例 1 555定时器构成水位监控报警电路如图所示 水位正常情况下 电容C被短接 扬声器不能发音 水位下降到探测器以下时 555定时器构成的多谐振荡器工作 驱动扬声器发出声音报警 2 简单的汽车防盗报警器 555 图汽车防盗报警器 3 模拟声响电路 555 原理图如图所示 三 变音警笛电路的制作与调试 1 硬件的选择 555集成电路是一个把模拟电路和数字电路组合而成的混合电路 它将模拟功能与逻辑功能整合在一片独立的集成电路上 极大的拓宽了模拟集成电路的应用范围 555被广泛用于各种各样的计时器 脉冲发生器和振荡器等场合 凭借着模数结合的优势 555可以独立构成多种功能电路 且精度非常高 能够产生精确的时间延迟和振荡 一般采用NE555芯片 其引脚图如图所示 555芯片的特点如下 1 只需简单的电阻器 电容器 即可完成特定的振荡延时作用 其延时范围极广 可由几微秒至几小时之久 2 电源适应范围大 它的输出电平及输入触发电平 可与TTL CMOS等逻辑电路的高 低电平匹配 也可以和模拟运算放大器 运算放大器共同组成某些功能和特性不同的模块电路 3 输出电流大 可直接推动小喇叭 电机 继电器等多种负载 非常适合用在自动控制电路中 4 计时精确度高 温度稳定度佳 价格便宜 2 电路设计 总电路图 由555时基集成电路与R4 C3组成的单稳态触发器 受低电平或脉冲下降沿的触发而翻转 平时 IC1的3脚输出低电平 当声传感器受到触发后输出脉冲信号并经VT1放大后由漏极D输出时 输出脉冲的下降沿将单稳态电路触发并使其翻转 3脚输出高电平 IC1翻转后 电路进人暂稳态 电源通过R4向C2充电 充电时间约2min 2min后 C3充电电压升高到6脚的阀值电平 触发器自动翻转 3脚恢复低电平 电路进人稳态 报警声发生电路是一个由555时基集成电路组成的多谐振荡器 受总复位端4脚的控制而工作 平时由于IC1的3脚输出低电平 振荡器不工作 当IC1输出高电平时 振荡器开始工作 发出报警声 多谐振荡器的振荡频率由R5 R6与C4的数值决定 本电路约为4 8kHz 调整R5 R6及C4的数值 可得到所需要的振荡频率和报警声 振荡电路模块 当接通电源后 电容C1上的初始电压变为0 C1两端的电压处于高电平 放电管截止 电源通过R1 R2向电容C1充电 经过一段时间后 电容两端的电压达到高触发电平 而这时放电管导通 电容C1通过点阻R2放电 一段时间后 电容两端的电压变回原来状态 随即放电管又截止 电容C1又开始充电 如此周而复始 重复上述的过程 输出端得到矩形波电压 振荡电路 报警声发生电路模块 由于IC1的3脚输出低电平