课程设计说明书（2012 /2013学年第2学期）课程名称：电子技术课程设计题目：模拟，消防，警车，救护车声音报警装置专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：2设计成绩：2013年7月5日目录第一章电路设计方案及选定 (3)1.1 设计任务及要求 (3)1.2 设计方案的选定 (6)第二章555定时器，cd4017，cd4066芯片 (8)2.1计时器的特点及原理 (8)2.1.1计时器的原理 (8)2.2.1计时器的特点 (9)2.2由555定时器组成的多谐振荡器 (10)2.3 cd4017,cd4066芯片 (12)第三章电路的设计与调试 (14)3.1电路的设计 (14)3.2电路的制作 (15)3.3电路的修正 (16)3.4原理图，pcb图 (17)心得与体会 (19)主要参考文献 (20)第一章电路设计方案及选定1.1 设计任务及要求本课程要求设计一个报警器。

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三种不同频率的“滴、嘟、滴、嘟……”的声响，与救护车的笛音，警车，消防车相似而发出报警信号。

实训目的：1、掌握555，cd4066，cd4017构成电路的实际应用。

通过双音报警器熟悉用555构成多谐振荡电路。

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、了解电路板其制作流程，熟悉焊接工艺 1.2 设计方案的比较和选定1.2.1 设计方案的比较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 与非门组成的报警线路。

它是由三个振荡器组成的，各有不同的振荡频率。

图中的晶体三极管和1f 、4f 和4R 、2C 组成的约1000Hz 的频率振荡；3f 、4f 和3C 、5R 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。

图1-2-1-1与非门组成的双音报警电路第二种方案：本柜、屉光控报警电路用于钱币或贵重物品被强行打开时报警，它能发出两种不同的音调的声响，低音和高音，高音如警笛，相互交替，使窃者魂飞魄散，逃之夭夭。

该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ΩK ）。

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。

555和1R 、2R 、1C 等组成可控式多谐振荡器，它的振荡频率为111)2(43.1C RP R f c +=。

图示参数是按10Hz 设计的。

VT2，VT3 ，和3C ，4R 等组成一个可控式反馈音频振荡器。

在555输出低电平时VT2，VT 因无偏置电流不会起振；在555起振并输出高电平脉冲期间，VT2通过4R 限流后注入偏流，VT2和VT3等组成的音频振荡器便开始振荡，图示参数能发出类似警笛的尖叫声。

由于受555产生的低频脉冲的调制，喇叭发出的是间歇式的短促警笛声并伴有低沉的重锥声。

电路中的VT1采用2CU 系列的光敏二极管，如2CU101A-2CU101D ，宜选用正品管，其特点是无光照时暗阻大，有光照时亮阻小；反馈电容器3C 宜选用漏电或损耗小的云母电容器或CT4型的独石电容器。

扬声器B 可以选用8Ω的舌簧式电动式扬声器。

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1IC :5脚为控制端，片内接比较器的反相输入端，电位为Vcc 32。

一般555组成自激多谐振荡器时，将5脚通过一个小电容(0.01μF-0.1μF)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。

1IC 输出的方波信号，通过5R 控制2IC 的电平。

当1IC 输出高电平时，2IC 的振荡频率低，当1IC 输出低电平时，2IC 的振荡频率高。

因此2IC 的振荡频率被1IC 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1.2.2 设计方案的选定第一种方案：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；使扬声器发出的两种不同频率的声响不易区分，效果不理想；还使设计成本增加。

第二种方案：其使用了一个555集成块，提高了最终的设计效果，降低了设计难度。

但是其还是用了不少的分立式元件，使得电路的整体效果不佳。

其中光敏二极管需要光源，在黑暗下无法工作，不满足设计基本要求。

第三种方案：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。

集成元件与分立式元件相比较，集成元件的优势：1、元件制作方便快捷。

其将一个特定的功能集合在一起，供使用者使用，不必再花费过多的时间、精力。

而且它保证并提高了整个电路的整体性能，使扬声器能清晰地发出两种不同频率的声响，较好的满足设计的要求。

2、元件制作可行性高。

集成元件提供了很大的可行度，而奋元件在复杂的电路中要不断地返回检查，增加了任务量。

3、由分立元件组成的电路，如果电路选择得好，参数选择恰当，元件性能优良，设计和调试的好，则性能也很优良。

但只要其中一个环节出现问题，则性能会低于一般集成电路。

且为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。

集成功放电路成熟，低频性能好，内部设计具有复合保护电路，可以增加其工作的可靠性，尤其集成厚膜器件参数稳定，无须调整，信噪比较小，而且电路布局合理，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。

再连上三个cd4066芯片，便可发出三种声音。

利用NE555计时器，和CD4017控制三种警报循环时间，将各个部分连接起来，即可做成三种声音循环的报警器。

需要的元器件：8欧喇叭， NE555S三个，电容220uf,0.01uf,0.01uf,10uf,2.2uf,22uf,47uf,0.01uf.电阻2.7k,1k,100k,4.7k,47k*2,10k*4,100k,1k,10k.三极管9015，电位器104第二章555定时器，cd4017,cd40662.1计时器的特点及原理2.1.1 计时器的特点555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成与一体的电子器件。

用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。

其在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。

555时基集成电路具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。

在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。

555时基集成电路的主要参数为（以NE555为例）电源电压4.5～16V。

输出功率大，驱动电流达200mA。

作定时器使用时，定时精度为1％。

定时时间从微秒级到小时级。

作振荡使用时，输出的脉冲的最高频率可达500KHz。

可工作于无稳态和单稳态两种方式。

可调整占空比。

温度稳定性好于C o005.0。

%常见的555时基电路为塑料双列直插式封装（见图2.2.1），正面印有555字样，左下角为脚1，管脚号按逆时针方向排列。

图2-1-1 555时基电路2.2.1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 K 5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Vcc 32和Vcc 31。

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Vcc 32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Vcc 31时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

D R 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Vcc 32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。

控制电压阈值输入触发输入放电端Vcc 电源复位Vo图2-2-1 555内部结构表2-2-1 555功能表2.2由555定时器组成的多谐振荡器由555定时器和外接组件R 1、R 2、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R 1、R 2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Vcc 32和Vcc 31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。

Vcc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：12w w t t T +=电容充电时间：C R R t w )(7.0211+=电容放电时间：C R t w 27.02=电路振荡频率：C R R T f )2(43.1121+≈=输出波形占空比：%1002(%)21211⨯++==RRRRTtq w其中1wt为Vc由Vcc32上升到Vcc31所需时间，2wt为电容C放电所需时间。

555电路要求1R与2R均应不小于ΩK1，但两者之和应不大于ΩM3.3。

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。