数字电子技术课程设计

课程设计名称： 数字电子技术课程设计

题 目： 555双音频报警器

学 期：专 业：班 级：姓 名：学 号：指导教师：

2013-2014学年第2学期

课程设计任务书

一、设计题目

555双音频报警器

二、设计任务

掌握常用的555定时器电路结构和功能，熟练掌握它的三种应用型电路的构成及特点。

三、设计要求

根据掌握的555定时器三种应用型电路设计实现两种不同频率声音报

警器，要求有多种可行方案，通过进行方案比较、讨论，选择合适方案并实现电路仿真。

成果形式：提交方案比较报告和最终所选方案的和电路图。

指 导 教 师： 时 间：

摘要

本文利用两片555芯片设计了一种能够交替发出两种不同频率的警报声音的双音频报警器，通过不同方案的比较完善了设计，并通过multisim仿真验证了设计的正确性和合理性，完全符合设计要求，实现了双音频报警。 关键词：双音频；报警；多谐振荡器；扬声器

目录

1电路设计方案和选定 ............................................................................. 1 1.1设计任务及要求 ........................................ 1 1.2设计方案的比较和选定 .................................. 1 2计时器的特点及原理...................................... 2 2.1计时器的特点 .......................................... 2 2.2计时器的原理 .......................................... 3 2.3由555定时器组成的多谐振荡器 .......................... 5 3电路的设计 ............................................. 6 4电路的仿真 ............................................. 7 心得与体会 ............................................... 8 参考文献 ................................................. 9 元件清单： ............................................... 9

1 电路设计方案和选定

1.1 设计任务及要求

目的和要求：1、掌握常用的555定时器电路结构和功能，熟练掌握它的三种应用型电路的构成及特点；2、根据掌握的555定时器三种应用型电路设计实现两种不同频率声音报警器，要求有多种可行方案，通过进行方案比较、讨论，选择合适方案并实现电路仿真。

1.2 设计方案的比较和选定

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、由两个555集成块组成的双音报警器等。

第一种方案: 是用TTL与非门组成的双音报警线路。它是由三个振荡器组成的，各有不同的振荡频率。晶体三极管和f1、f4和R4、C2组成的约1000Hz的频率振荡；f3、f4和C3、R5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。 第二种方案 ：它是由两个555集成块组成的双音报警器。其IC1:5脚为控制端，片内接比较器的反相输入端，电位为23Vcc。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。IC1输出的方波信号，通过R5控制IC2的电平。当IC1输出高电平时，IC2的振荡频率低，当IC1输出低电平时，IC2的振荡频率高。因此IC2的振荡频率被IC1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。电路如图1-1所示。

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图1-1 555定时器组成双音报警器

方案比较：方案一是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。方案二是由两个555集成块组成的双音报警器。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。2、元件制作可行性高。所以选择方案二。

2计时器的特点及原理

2.1 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。

2

876 5NE5551 2.2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5K?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23Vcc 和13Vcc 。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23Vcc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13Vcc 时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。RD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23Vcc 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。

图2-1 555时基电路 2 3 4

3

Vcc 电源复位（4）（8）R15kAR1U1控制电压（5）阈值输入（6）OPAMPR25kAR2NANDU3G1（3）U2NANDNOTVo触发输入（2）R35kOPAMPNAND放电端（7）TR4RES2NPN1（1）

图2-2 555内部结构

阈值输入 触发输入 复位RD R S 输出Vo 放电管T 0 1 0 不变 导通 截止 导通 不变 ? ?Vcc 232?Vcc 32?Vcc 3? 1?Vcc 31?Vcc 31?Vcc 3 0 1 1 1 ? ? 1 0 1 0 1 1 图2-3 555功能表

4

555定时器组成的多谐振荡器

图2-4 555构成的多谐振荡器

Vc23Vcc13Vcc0tVoTTT120t1t2t 5

2.3 由

图2-5 多谐振荡器的波形图

3 电路的设计

选用555定时器组成多谐振荡器。而整个电路由两个555定时器IC1、IC2组成。

IC1的振荡频率：

1.43f1?(R1?R2)C1 ，f1约为0.7Hz。

IC2的振荡频率：IC2: Uc?1.43f2?(R3?2R4)C3，f2约为500Hz。

PR，Uc?693mV

Ic?PmA ，Ic?86.625CIC1: tpL?0.7R2C1

tpH?0.7(R1?R2)C1

1f? ，T1

1得高频下周期为0.67ms，T1

T1?tpL?tpH频率范围为高频1500Hz，低频500Hz。 由f?低频下周期为2ms。

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