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555定时声光报警器.doc

第一章绪论555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。

只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。

555定时器的电压范围宽,双极型555定时器为5~16 V,CMOS 555定时器为3~18 V。

可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。

555定时器还可以输出一定的功率,可驱动微电机、指示灯、扬声器等。

它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。

TTL单定时器型号的最后3位数为555,双定时器的为556;CMOS但定时器的最后4位数为7555,双定时器的为7556.它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

第二章 555定时器声光报警电路设计一.硬件组成硬件主要有示波器,电路板等基本硬件;电烙铁,万用表等实验工具;锡丝,铜线等辅助材料。

二.各实验图2.1 电路原理图2.2 555定时器声光报警电路原理2.3印刷电路版图三.性能指标要求声光报警电路是一种防盗装置,在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫,同时报警。

要求指示灯闪光频率为1~2Hz,蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1000Hz,指示灯采用发光二极管。

电路由两个555多谐振荡器组成,第一个振荡器的振荡频率为1~2Hz时,第二个振荡器的振荡频率为1000Hz。

将第一个振荡器的输出(3脚)接到第二个振荡器的复位端(4脚)。

在输出高电平时,第二个振荡器振荡;输出低电平时,第二个振荡器停振。

这样,蜂鸣器将发出间隙声响。

第三章主要元器件原理及相关计算一.材料列表情单蜂鸣器1个 C2× 0.01μF1个发光二极管1个 C1× 0.01μF1个555集成定时器 2片 C1 100μF电解电容1个R1 10kΩ电位器1个 C2 0.1μF电解电容1个R2 2kΩ电阻1个 C3 4.7μF电解电容1个R3 20kΩ电位器1个 C4 10μF电解电容1个R4 2kΩ电阻1个二.主要元器件原理及其功能1.555集成定时器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。

一般用双极性工艺制作的称为555,用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,可在4.5V~16V 工作,7555可在3~18V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定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图2.9.1和图2.9.2所示。

它内部包括两个电压比较器,三个等值串联电阻,一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。

它提供两个基准电压VCC /3和2VCC /3 555定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制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A1的反相输入端的电压为2VCC /3,A2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A2的输出为1,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A1的输出为1,A2的输出为0,可将RS触发器置0,使输出为0电平。

2.蜂鸣器蜂鸣器螺旋形和盆形的基本工作原理是一样的,都由铁芯(1)、磁性线圈(2)、触点(6)、衔铁(5)、膜片(3)等组成。

当司机按下按钮(8)时,电流经触点通过线圈,线圈产生磁力吸下衔铁(5)强制膜片移动,衔铁移动使触点断开,电流中断磁力消失,膜片在本身的弹性和弹簧片作用下又同衔铁一起恢复原位,触点闭合电路接通,电流再通过触点流经线圈产生磁力,重复上述动作。

如此反复循坏膜片不断振动,从而出音响。

共鸣板(4)与膜片刚性联接,可使振动平顺发出声音更加悦耳一般所指的蜂鸣器是以压电陶瓷为主要元件的。

压电陶瓷是一类有将压力与电流相互转换能力的特殊陶瓷。

这种能力缘于其特殊的晶体结构。

当压电陶瓷在一定方向上受到一个压力使其晶体结构发生形变时,它就会在内部产生一个电流,并且电流的变化与压力的变化密切相关。

反之亦然。

所以利用这一特性,在压电陶瓷上通过一定频率的电流,就会引起压电陶瓷微小形变,这一形变带动空气发生振动,如果频率适当,就可以被人耳所听见,也就是产生了蜂鸣声。

3.发光二极管发光二极管发光二极管简称为LED。

由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后,从P 区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

4.电解电容发光二极管发光二极管简称为LED。

由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED 。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN 结组成,也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后,从P 区注入到N 区的空穴和由N 区注入到P 区的电子,在PN 结附近数微米内分别与N 区的电子和P 区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

5.电位器电位器从外观看,脉冲电位器与普通电位器一样都是三个引脚,但在其内部与引脚1、2相连的是两个长短不一的金属静片,与引脚3相连的是一周有12或24个齿的金属动片。

当脉冲电位器旋转时可出现四种状态:即引脚3与引脚1相连,引脚3与引脚2及引脚1全相连;引脚3与引脚2相连,引脚3与引脚2及引脚1全断开。

在实际使用中,一般将引脚3接地作为数据输入端。

而引脚1、2作为数据输出端与单片机I/O 口相连。

如图2中所示,将引脚1与单片机的P1.0相连,引脚2与单片机的P1.1相连。

当脉冲电位器左旋或右旋时,P1.0和P1.1就会周期性地产生所示的波形,如果是12点的脉冲电位器旋转一圈就会产生12组这样的波形,24点的脉冲电位器就会产生24组这样的波形;一组波形(或一个周期)包含了4个工作状态。

因此只要检测出P1.0和P1.1的波形,就能识别脉冲电位器是否旋转是左旋还是右旋。

三.相关性能指标计算(1)电容充电时间T1:(用三要素法计算)(2) 电容放电时间T2(3)电路振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C (4)电路振荡频率fCR T 227.0=CR R T f )2(43.1121+≈=CR R V V V V T v v v v T CCCC CCCC C C C C )(7.03231ln )()()0()(ln 211111+=--==-∞-∞=+ττ第四章 焊接及调试一.安装焊接步骤(1)焊接准备及焊接中。

(2)焊接完成二.调试方法及调试的波形 4.1调试现场:接线: 调试中: 调试成功:1. 调试方法:(1)调试前先检查一下电路板的焊接点,和焊接的线路看是否有短路和断路等问题,若有,修正以后进行调试。

(2)将线路板的正极接验箱+5V接线柱,负极接地,开启电源(注意安全)。

(3)调节线路板上R1和R4,使发光二极管与蜂鸣器工作,观察其工作状态并及时调节电位器使其工作在正常状态:指示灯闪光频率为1~2Hz,蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1000Hz。

正常工作状态下,电位器的位置大概如图所示:(4)在电路板的555定时器各引脚引出接线柱,利用示波器测试定时器的输出波形:先接2 ,6管脚测充放电过程再测3号管脚测其输出波形,其波形如下图:第五章结论在实验过程中出现了一点小差错,二极管工作一段时间后不正常发光,但也得到实验结论:外接电容通过R1、R4充电,再通过R4放电,电容器在1/3VCC和2/3VCC之间充电和放电,其频率与电源电压无关。

具体列表如下图:第六章实验心得通过这次课程设计的实践,让我体会到只是单方面的掌握课本的东西是不够的,理论与实践应当结合起来学习。

在焊接声光报警器的的时候,通过比对电路图把各器件排版做好,可是在连接线路的时候发现有很多问题存在,比如:有些器件靠的比较近,焊接的时候很不方便;有的器件排版不合理,虽然安电路图排出来的,但是在连接线路的时候会出现跳线的问题,而且很严重。

在发现问题的同时,我学会了,耐下心来解决问题,并且增强了动手能力,终于费尽了力气把电路板以及课程设计说明书做好,虽然做的不是很好,也有这样那样的问题存在,但从这次实践中我认识到理论离不开实践,实践又必须以理论为基础。

在今后的学习中我应该更加注重理论与实践相结合的学习方式,多与老师沟通交流,在遇到问题的时候学会查资料,自己先想办法解决问题。

参考文献:[1] 康华光. 电子技术基础. 北京:高等教育出版社,1999年[2] 彭华林等编. 数字电子技术. 长沙:湖南大学出版社,2004年[3] 金唯香等编. 电子测试技术. 长沙:湖南大学出版社,2004年[4] 侯建军. 数字电路实验一体化教程. 北京:清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005年[5] 阎石. 数字电子技术基础. 北京:高等教育出版社,2001年。

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