555定时器声光报警电路课程设计

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

课程设计说明书

名称

2011年12月26日至 2011年12月30日共 1 周

院 系

班 级姓 名

系 主 任

教研室主任指导教师

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

目录

第一 概述 ........................................................................................................................ 2

1．1、课程设计目的 ................................................................................................. 2

1．2、课程设计内容、原理及要求 ............................................................................ 2

第二章 元器件的介绍..................................................................................................... 3

2.1 555定时器 ........................................................................................................ 3

2.1.1 555定时器的参数及应用 ......................................................................... 3

2.1.2 555定时器的电路结构及其功能 ............................................................... 3

2.1.3 555定时器的分类及作用 ......................................................................... 4

2.2电位器 ................................................................................................................. 5

2.2.1 电位器的作用及特点................................................................................ 5

2.3 蜂鸣器 ............................................................................................................... 5

2.3.1 蜂鸣器的分类及工作原理......................................................................... 6

2.4 发光二极管 ........................................................................................................ 6

2.5、电阻器 .............................................................................................................. 7

2.6、电容器 .............................................................................................................. 7

2.6.1、电容的分类 ............................................................................................ 7

第三章 555定时器声光报警电路 .................................................................................... 9

3.1 电路的组成 ........................................................................................................ 9

3.2 电路设计原理图 ................................................................................................. 9

3.3 电路工作原理................................................................................................... 10

3.4 电路设计要求....................................................................................................11

第四章 调试及结果 ........................................................................................................ 12

4.1、调试要求......................................................................................................... 12

4.2、示波器观察的波形........................................................................................... 12

第五章 实验总结 ........................................................................................................... 14

参考文献........................................................................................................................ 15

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

第一 概述

1．1、课程设计目的

本课程强调以实践教学为主，在教学过程中要求学生把数字电子技术的基础内容贯穿起来，以电子工艺的要求独立完成电路原理的分析、设计、焊接及调试并作出具体的电子产品实物，使学生通过实践能较好地掌握常用数字器件的应用，更深层地掌握数字电子技术教材的内容。

1．2课程设计内容、原理及要求

1、内容：

555定时器声光报警电路

2、课题要求：

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，其推荐原理图及线路板图如图1所示。

3、原理：

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。

4、设计制作要求：

（1）根据课题要求，掌握推荐电路的工作原理，验算已确定的电路元件参数。

（2）将各元件按图1线路板图焊接。

（3）将焊接安装好的成品进行调试。即按原理接线无误后，接通电源。观察指示灯的闪烁和倾听蜂鸣器的鸣叫声,直到符合要求为止。

（4）用示波器观察输出波形。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

第二章 元器件的介绍

2.1 555定时器

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。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定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。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。

2.1.1 555定时器的参数及应用

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。

2.1.2 555定时器的电路结构及其功能

下图所示为双极型5G555定时器的逻辑图。它的电压比较器C1和C2(包括电阻分压器)、G1和G2组成的基本RS触发器、集电极开路的放电管V和输出缓冲级G3三部分组成。

C1和C2为两个电压比较器，当CO端悬空时，他们的基准电压为VCC经3个5kΩ的电阻分压后提供。UR1=2/3VCC为比较器C1的基准电压，TH（阈值输入端）为其输入端。UR2=1/3VCC为比较器C2的基准电压，TRCO为控制端，当外接固定电压UCO时，则UR1=UC0、UR2=1/2UCO。RD 为直接置0端，RD =0，输出u0RD 端必须为高电平。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

它的各个引脚功能如下：

1脚：GND(或VCC)源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：TR低触发端。

3脚：OUT（或Vo）输出端。

4脚：R是直接清零端。当R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：CO(或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0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端。

7脚：D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：VCC(或VDD)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。

下表为555定时器的逻辑功能表

2.1.3 555定时器的分类及作用

555定时器应用十分广泛，可装如下几种电路：

1、单稳类电路

作用：定延时，消抖动，分频，脉冲输出，速率检测等。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

2、双稳类电路

作用：比较器，锁存器，反相器，方波输出及整形等。

3、无稳类电路

作用：方波输出 ，电源变换，音响报警，玩具，电控测量，定时等。

2.2电位器

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。

2.2.1 电位器的作用及特点

电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。

电位器的作用——调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。 电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。

2.3 蜂鸣器

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”、“JD”等）表示。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

2.3.1蜂鸣器的分类及工作原理

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（1.5~15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。

压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌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。

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。

2.4 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。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

2.5、电阻器

电阻器（一般情况下也称电阻）是一种阻碍电流在电路中流动的线性元件，也是组成电子电路的主要元件之一。

1电阻器的作用

电阻器主要用于控制电路中的电压和电流，除了具有降压、分压、限流和分流作用外，还具有隔离、阻尼、滤波、阻抗匹配及信号幅度调节等功能。

2.电阻器的种类

电阻器通常可分为固定电阻器、可变电阻器、敏感电阻器、熔断电阻器和集成电阻器。

3.电阻器的组要参数

普通固定电阻器的主要参数有标称阻值（简称阻值）、额定功率和允许偏差。敏感电阻器的主要参数还有温度系数、标称电压、最大电压等。

2.6、电容器

电容由两个导体及它们之间的介质组成。在电路中用于隔直流或旁路信号，耦合信号等。

电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C25表示编号为25的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。

2.6.1、电容的分类

1、陶瓷电容

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。

分类：它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

它们易于被脉冲电压击穿。

优缺点：优点：稳定，绝缘性好，耐高压。

缺点：容量比较小。

图2.6-1 陶瓷电容 图2.6-2电解电容

2、 电解电容

电解电容是电容的一种介质有电解液涂层有极性，分正负不可接错。电容由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。

原理：电解电容器通常是由金属箔（铝/钽）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝/钽五氧化物）作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器和钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电介质区分），电解电容器因而得名。

特点：电解电容器特点一：单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍。

电解电容器特点二：额定的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万μf甚至几f（但不能和双电层电容比）。

电解电容器特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

第三章 555定时器声光报警电路

3.1 电路的组成

555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现异步工作，使两个振荡器间隙振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管闪烁。本电路包括555定时器、蜂鸣器、发光二极管等其它电子原件，焊接时需要必要的焊接工具，调试时需要示波器、电源等电子器材以及其它辅助工具。

3.2 电路设计原理图

1、原理图

根据原理图所设计好的印刷版电路图如下图所示，设计时我们不需要自己布线。但在布线之前要检查元器件的好坏，还有要熟悉电路图的原理，了解电路图中各元件的功能及作用。焊接时就要留意需要测量的部分电路。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

2、印刷版电路

3.3 电路工作原理

555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。

555定时器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，同时报警的一种装置。

本电路由两个555多谐振荡器组成的振荡电路，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。实现异步工作，使两个振荡器间隙振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管闪烁。调节电位器R1，可以改变蜂鸣器间隙声响的频率，调节电位器R3，可以控制发光二极管的闪烁亮度。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

3.4 电路设计要求

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。（充电时间 T1 =0.693(R1+ R2)C放电时间 T2 =0.693R2C）将焊接安装好的成品进行调试。即按原理接线无误后，接通电源。观察指示灯的闪烁和倾听蜂鸣器的鸣叫声,直到符合要求为止。用示波器观察输出波形即输出端Vo1的波形，输出端Vo2的波形以及电容C1，C2端的波形。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

第四章 调试及结果

4.1 调试要求

1、用5V电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转R1，R3两个电位器，使得两个可调电阻的阻值达到所需要求，具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作。

2、用示波器测量输出端的波形和电容C1，C2端的波形

4.2、示波器观察的波形

1、输出端Vo1的波形是类似与正弦波的波形如图4-1所示

图 4-1

2、输出端Vo2的波形如图4-2所示

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

图 4-2

3、电容C1，C2端的波形如图4-3所示

图 4-3

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

第五章 实验总结

本次数字电子技术课程设计即555定时器声光报警电路的设计，在本次的设计中我又新接触了一些电子元器件，如蜂鸣器，555定时器等。虽然555定时器在我们上数字电子技术理论课的时候介绍过甚至我们还系统的学过，也知道由555定时器构成的触发器及振荡器。但在实际的动手实验中这样芯片我们没有接触过，所以这次的课程设计我的收获还蛮大的。其中也遇到了一些问题，如示波器的波形不怎么好调，还有对示波器上的一些功能掌握的还不够牢固。一开始由于对知识点掌握的不牢固，竟然把发光二极管的方向给搞反了，后来经过多番的向同学请教终于放正确了，庆幸的是不是再电板焊接完成才发现自己的错误。

总的来说这次的数字电子技术课程设计，培养了我们综合应用课本理论解决实际问题的能力，对我们的动手能了也有了很大的提高，我们学到了很多我们教科书上没有的东西，或教科书上没学扎实的东西我们也得以巩固。同时实践对我们理论课的学习也很有帮助，做课程设计时我也查了资料，找了些，但有些元件的参数还是不能明白，也许它们有一定的因素吧。在以往的理论学习中对一些东西总是赋予自己的想象力，猜想它怎么工作，然而在本次的课程设计中，当看到自己焊接，焊接的电路板正常工作时，才真正明白实践的重要性。在这次课程设计中，我也遇到自己不能解决的问题，通过老师和同学的帮助最终把问题解决，当遇到问题时才发现理论知识也是很有用的。

该文章是一片关于数字电子技术课程的实验报告

参考文献

1.杨志忠、卫桦林编，杨志忠主编 《数字电子技术》北京 高等教育出版社 2008

2.胡晏汝主编，耿苏燕副主编 《模拟电子技术》

3.江淮工学院主编 《科技信息》

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/egs1.html