数电课程设计模拟间歇声响电路

1、郑州科技学院数字电子技术课程设计题 目模拟间歇声响电路学生姓名X X X专业班级12级电动X班学 号2012XXXX院（系）电气工程学院指导教师XXX完成时间2014年6月13日郑州科技学院 数字电子技术课程设计任务书 专业 电气工程及其自动化 班级 X班 学号2012XXXX 姓名 XXX 一、设计题目 模拟间歇声响电路二、设计任务与要求任务：根据设计要求根据自己的理解用 555定时器设计一个简易的电 子门铃。要求：根据555的功能来实现，按下开关发声。三、参考文献1杨力.电子技术课程设计M.北京：中国电力出版社，2009.2张宪张大鹏.电子电路实用手册识读、制作、应用M.北 京：化学工业出

2、版社，2012.3郑凤翼.识读电子控制电路图的方法与技巧M.北京：电子工业 出版社，2012.4高吉祥.电子技术基础实验与课程设计M.电子工业出版社， 2005.5杨力.电子装接工基本技能M.成都：成都时代出版社，2007. 四、设计时间2014年06月09日 至2014年06月13日指导教师签名：2014年6月9日1 课程设计的目的 12 课程设计的任务与要求 12.1 设计任务 12.2 设计要求 13 设计方案与论证 14 设计原理及功能说明 21 .1元器件选用原理 24 . 2 测量技巧 75 单元电路的设计 86 硬件的制作与调试 107 总结 11参考文献 13附录1：总体电路原

3、理图 14附录2：实物图 153 / 203：元器件清单161 课程设计的目的用 555 定时器实现间歇式声响电路2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务设计一个模拟间歇式声响电路。2.2 设计要求1. 用两个555定时器实现，第一个产生的频率为1KHz；2. 第二个555产生的频率为1KHz。从而实现间歇功能；3. 节电效率要高，自身功耗要低；4. 安装要方便，寿命要长且耐用；5. 设计电路原理图，进行元件焊接调试并撰写设计报告。3 设计方案与论证模拟声响电路能发出各种模拟声响，如各种乐器声、动物呜叫声、流水、刮风、下雨等自然界的声响和车船、飞机、枪炮、爆炸等现代文明所制造的声响效果。因而模

4、拟声集成电路被广泛应用于电子玩具、仪器仪表、保安警示等领域。文中介绍由555 多谐振荡器组成模拟声集成电路的应用实例，具有结构简单清晰、扩展方便、灵活易变等优点。实现时只要配置适当的阻容元件和接线即可，稍作改动就可实现不同的模拟声响，具有较高的性价比。555 定时器是一种中规模集成电路，它使用灵活、方便，被广泛应用于脉冲的产生、整形、 定时和延迟等电路中。文中介绍了555定时器及其逻辑功能，以及由其构成的多谐振荡器的工作原理，通过举例论述了5551 / 20多谐振荡器在模拟声响电路中的应用， 说明在实际生产中，只要将其各个 功能加以综合应用，便可得到许多实用电路。4设计原理及功能说明4.1元器

5、件选用原理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。一般用 双极型（TTL）工艺制作的称为555,用互补金属氧化物（CMOS ）工 艺制作的称为7555,除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可 4.5V16V工作，7555可在318V工作， 输出驱动电流约为200mA,因而其输出可与 TTL、CMOS或者模拟电 路电平兼容。555是一个8脚集成芯片，主要由分压器、2个高精度电压比较器、1 个基本RS触发器、1个放电管和输出驱动反相器组成。其电路组成，如图4-1 555定时器内部结构图555定时器的功能主要由两个比较器决

6、定。两个比较器的输出电压控2 / 20制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5脚悬空 时，则电压比较器 C1的反相输入端的电压为 2VCC /3, C2的同相输入 端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR的电压小于VCC /3,则比较器C2 的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。如果阈值输入端 TH的电压大于2VCC/3,同时TR端的电压大于VCC /3,则C1的输 出为0, C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。符 号如图4-2所示。图4-2 555定时器的符号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

7、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，应将该端用入一只0.01以山容接地，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。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器 A1、A2基准电压分别为 的情况下，555时基电路的功能表如

8、表4-1所示。表4-1 555定时器功能表输A输出%气一功状态00导通1、Vc0等i1沁<不变不变1< N12.蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广 泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、 电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器 和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母 "H或"HA* （旧标准用 “FM、"LB'： "JDH）表示。1 .压电式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、 压电蜂鸣片、阻 抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发

9、光二 极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。 当接通电源后（1.515V直流 工作电压），多谐振荡器起振，输出1.52.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推 动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由皓钛酸铅或花镁酸铅压电陶瓷材料制成。 在陶瓷片的两 面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。 蜂鸣器内部构造如图4-3所示。图4-3蜂鸣器内部构造2 .电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜 片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈， 使电磁线圈 产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。(1)制备电磁铁M:在长约6厘米的

10、铁螺栓上绕100圈导线，线端留 下5厘米作引线，用透明胶布把线圈粘好，以免线圈松开，再用胶布把它粘在 一个盒子上，电磁铁就做好了。(2)制备弹片P:从铁罐头盒上剪下一条宽约2厘米的长铁片，弯 成直角，把电磁铁的一条引线接在弹片上，再用胶布把弹片紧贴在木板上。(3)用曲别针做触头Q,用书把曲别针垫高，用胶布粘牢，引出一 条导线，如图连接好电路。(4)调节M与P之间的距离(通过移动盒子)，使电磁铁能吸引弹 片，调节触点与弹片之间的距离，使它们能恰好接触，通电后就可以听到 蜂鸣声。蜂鸣器实物如图4-4所示。5 / 20(a) 有源(b) 无源图4-4蜂鸣器实物图从图a、b外观上看，两种蜂鸣器好像一样

11、，但仔细看，两者的高度 略有区别，有源蜂鸣器a,高度为9mm,而无源蜂鸣器b的高度为8mm。 如将两种蜂鸣器的引脚都朝上放置时，可以看出有绿色电路板的一种是无 源蜂鸣器，没有电路板而用黑胶封闭的一种是有源蜂鸣器。迸一步判断有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，还可以用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器"-"引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果 触发出咔、咔声的且电阻只有8欧或16欧的是无源蜂鸣器；如果能发出持 续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。有源蜂鸣器直接接上额定电源（新的蜂鸣器在标签上都有注明）就可 连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路

12、中 才能发声。有源蜂鸣器与无源蜂鸣器的区别：注意：这里的 源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。 必须用 2K-5K的方波去驱动它有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。4. 2测量技巧使用万用表，要注意以下几个方面：1 .使用万用表之前，必须熟悉每个转换开关、旋钮、插孔和接线柱的 作用，了解表盘上每条刻度线所对应的被测电量。 测量前，必须明确要测 什么和怎样测法，然后拨到相应的测量种类和量程档上。假如预先无法估 计被测量的大小，应先拨到最大量程档，再逐渐减小量程到合适的位置。 每

13、一次拿起表笔准备测量时，务必再核对一下测量种类及量程选择开关是 否拨对位置。必须养成这种习惯！因为对粗心大意的操作者来说，这可能 是避免损坏万用表的最后机会了。2 .万用表在使用时应水平位置。若发现表针不指在机械零点，须用螺 旋刀调节表头上的调整螺丝，使表针回零。读数时视线应正对着表针。若 表盘上有反射镜，眼睛看到的表针应与镜里的影子重合。3 .测量完毕，将量程选择开关拨到最高电压档， 防止下次开始测量时 不慎烧表。有的万用表（如500型），应将开关旋钮旋到“ ？位置，使测 量机构短路。4 .测电流时应将万用表串联到被测电路中。 测直流电流时注意正负极 性，若表笔接反了，表针会反打，容易碰弯。

14、5 .测电流时，若电源内阻和负载电阻都很小， 应尽量选择较大的电流 量程，以降低万用表内阻，减小对被测电路工作状态的影响。6 .测电压时，应将万用表并联在被测电路的两端。测直流电压时要注意正负极。如果误用直流电压档去测交流电压，表针就不动或略微抖动。 如果误用交流电压档去测直流电压，读数可能偏高一倍，也可能读数为零 （和万用表的接法有关）。选取的电压量程，应尽量使表针偏转到满刻度的 1/2 或 1/3。7 .严禁在测高压（如220V）或大电流（如0.5V）时拨动量程选择开 关，以免产生电弧，烧坏转换开关触点。8 .测高内阻电源的电压时，应尽量选较大的电压量程，因为量程越大， 内阻也越大。这样表

15、针的偏转角度虽然减小了， 但是读数却更真实些。即 使这样，仍会产生较大的测量误差。5单元电路的设计用555定时器构成的多谐振荡器，产生频率为 1Hz的矩形波，振荡 周期 T=T1+T2=0.7（R1+2R2）C 约等于 1,振荡频率 f=1/T=1Hz。如图 5-1 所示。7 / 20-Lri ! - rt：47_oknVIRTUAL> -VEC!UT A 'BIH - »Tim * *TM -CW*，,-SMD图5-1 产生1Hz的555定时器用555定时器产生频率为1KHz的矩形波，振荡周期T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C,振荡频率f=1/T=1KHz 。使

16、蜂鸣器发出模拟间歇 的声音，如图5-2所示。*VCC：:.R5 50kD- Key=A, k i F IR3 lOkD4-OETnr?R4 U1 :SONALERT；印也；二10kC555VIRTUALG410rlF图5-2产生1KHz的555定时器及蜂鸣器两个555定时器产生的输出波形，黄色是 A1产生的波形，红色是A29 / 20产生的波形。如图5-3所示图5-3两个555的输出波形6硬件的制作与调试1 .常用的电烙铁就有内热式和外热式两种，烙铁头有尖头，平头，斜 头，弯头等，有用纯铜做烙头还有长寿电烙铁头， 烙铁头的形状有多种多 样，选择的要点是，能经常保持一定的焊锡，能快速有效地熔化接

17、头上的 焊锡，不产生虚焊、搭锡、挂锡，焊点无毛刺，不烫坏板子和元件。焊接 前，应对元器件引脚或电路板的焊接部位进行处理，焊接集成电路时，要严格控制焊料和助焊剂的用量。2 .为了避免因电烙铁绝缘不良或内部发热器对外壳感应电压而损坏 集成电路，实际应用中常采用拔下电烙铁的电源插头趁热焊接的方法。电烙铁虚焊及其防治方法焊接时，应保证每个焊点焊接牢固、接触良好，锡 点应光亮、圆滑无毛刺，锡量适中。锡和被焊物熔合牢固，不应有虚焊。 所谓虚焊，是指焊点处只有少量锡焊住，造成接触不良，时通时断。为避免虚焊，应注意以下几点：（ 1）金属表面清洁。即使是可焊性好的焊件，由于长期存储和污染等原因， 焊件的表面可能

18、产生有害的氧化膜、油污等。所以，在实施焊接前必须清洁表面，否则难以保证焊接质量。（ 2）掌握温度：要保证焊点牢固，一定要有适当的焊接温度。在足够高的温度下，焊料才能充分浸湿，并充分扩散形成合金层。（ 3）选用合适的助焊剂助焊剂的作用是提高焊料的流动性，防止焊接面氧化，起到助焊和保护作用。比较好的助焊剂是松香酒精溶液，焊接时，在被焊处滴上一点即可。（ 4）焊点要有足够的机械强度，为使焊点有足够的机械强度，一般可采用把被焊元器件的引线端子打弯后再焊接的方法，但不能用过多的焊料堆积，这样容易造成虚焊和焊点与焊点之间的短路。（ 5）焊接必须可靠，保证导电性能。为使焊点有良好的导电性能，必须防止虚焊。虚

19、焊是指焊料与被焊物表面没有形成合金结构，只是简单地依附在被焊金属的表面。在焊接时，如果只有一部分形成合金，而其余部分没有形成合金，则这种焊点在短期内也能通过电流，用仪表测量也很难发现问题。但随着时间的推移，没有形成合金的表面就要被氧化，此时便会出现时通时断的现象，这势必造成产品的质量问题。总之，质量好的焊点应该是：焊点光亮、平滑；焊料层均匀薄润，且与焊盘大小比例合适，结合处的轮廓隐约可见；焊料充足，成裙形散开；无裂纹、针孔、无焊剂残留物。7 总结刚开始拿到设计课题时，不知道从那边下手，经过在图书馆翻阅相关书籍和在网上查阅相关资料，对我这次的课程设计有很大的帮助。经过不同方案的比较与仿真，结合本次设计要求，选定了此次方案。此次设计我学到了很多东西，比如：1 .学会使用仿真软件，及其调试。虽然不是精通，但为以后的深入学习打下课良好基础。2 .了解了PCB 电路板制作的过程，以及相关软件的应用。3 .对整个课题设计需要考虑的各方面的要素，并不是将各个元件连接起来就行的。整个方案的可行性，是必须提前考虑的。另外， 在进行仿真时，电路元件的连接非常重要，整个电路的连接方法及布局，是非常重要的。如果布局不好，连线时就会很麻烦，而且很容易