苏 州 市 职 业 大 学课程设计说明书 名称 555定时器声光报警电路 2010 年 12 月27 日至2010 年12 月31 日共 1 周院 系 电子信息工程系 班 级 10微电子1班 姓 名 系 主 任 教研室主任 指导教师 目录目录 2第一章 绪论 4第二章 555定时器声光报警电路设计 52.1硬件组成 52.2电路原理图 52.3印刷板电路图 6如图2.2： 62.4 555定时器声光报警电路原理 62.5 性能指标要求 7第三章 元器件清单及主要元器件的介绍 83.1 元器件清单，如下表 83.2 主要元器件介绍 83.2.1 555定时器 83.2.2 电位器 113.2.3 蜂鸣器 12蜂鸣器的结构原理 123.2.4 发光二极管 123.2.5 电容 133.3 相关性能指标计算 133.3.1电容充电时间T1 133.3.2电容放电时间T2 133.3.3电路振荡周期T 133.3.4 电路振荡频率f 133.3.5 数据计算 14第四章 电路的焊接及调试 154.1焊接 154.1.1 焊接前的注意事项 154.2 调试及调试的波形 154.2.1 调试过程 154.2.2 调试的波形 164.3实验中常见故障检查 16第五章 结论 175.1 焊接好的成品图 175.2 实验波形 17参考文献 18第一章 绪论本次课程设计主要使用的是由555定时器构成的多谐振荡器，在由此够成声光报警器。
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。
第二章 555定时器声光报警电路设计2.1硬件组成本电路包括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2.2电路原理图如图2.1：图2.1 电路原理图2.3印刷板电路图如图2.2：图2.2 PCB板图2.4 555定时器声光报警电路原理电路由两个555多谐振荡器组成，当接通电源的时候，第一个555定时器的引脚4接高电平，Vcc通过R1和R2对电容C1充电,此时内部的RS触发器置1，3端输出高电平使第二个555工作，同时二极管发光，Vcc通过R3和R4对C2进行充电,第二个555定时器的端口3输出高电平对C3充电 ，当Vc1大于等于2/3Vcc时第一个555里的RS触发器置0，端口3输出低电平，同时二极管灭掉，第二个555不工作此时C3放电蜂鸣器报警，这样来回不断充电放电二极管不断闪烁，蜂鸣器间断鸣叫 2.5 性能指标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第三章 元器件清单及主要元器件的介绍3.1 元器件清单，如下表所用元器件列表编号器件名称数量理论值R1电位器110kΩR2电阻12kΩR3电位器120kΩR4电阻12kΩC1X碳膜电容10.01μFC2X碳膜电容10.01μFC1电解电容1100μFC2电解电容10.1μFC3电解电容14.7μFC4电解电容110μF蜂鸣器1发光二极管1555定时器1插座1绘制电路板13.2 主要元器件介绍3.2.1 555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 556/7556555 定时器的电源电压范围宽，可在 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1、555定时器的电路结构及其功能如图3.1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G3三部分组成图3.1 双极型555定时器内部框图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，TR（触发输入端）为其输入端CO为控制端，当外接固定电压UCO时，则UR1=UC0、UR2=1/2UCORD 为直接置0端，只要RD =0，输出u0便为低电平，正常工作时，RD 端必须为高电平它的各个引脚功能如下，其如图3.2所示：图3.2 555定时器引脚排列图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电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制 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5V555定时器的逻辑功能,如下表所示555定时器逻辑功能表输 入输 出UI1UI2RDU0V状态XX00导通>2/3VCC>1/3VCC10导通<2/3VCC<1/3VCC11截止<2/3VCC>1/3VCC1不变不变2、555定时器的应用分类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（倍）频，脉冲输出，速率检测等 (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3.2.2 电位器如图3.3所示，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图3.3 电位器 图3.4 蜂鸣器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3.2.3 蜂鸣器如图3.4所示为蜂鸣器，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、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 蜂鸣器的结构原理 ： 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3.2.4 发光二极管如图3.5所示为四种发光二极管，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 图3.5 发光二极管 图3.6 电容3.2.5 电容如图3.6所示，电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面3.3 相关性能指标计算3.3.1电容充电时间T13.3.2电容放电时间T2 T2=0.7R2C3.3.3电路振荡周期TT=T1+T2=0.7(R1+2R2)C3.3.4 电路振荡频率f 3.3.5 数据计算多谐振荡器（1）的输出周期：T=0.7（+2） Tmin=0.7（+2）= 0.29s Tmax=0.7（+2）= 0.97 f=1/T 调节从小到大变化，多谐振荡器（1）的输出频率由大到小变化，发光二极管闪烁由快到慢。
多谐振荡器（2）的输出周期：T=0.7（+2） Tmin=0.7（+2）= 0.26ms Tmax=0.7（+2）= 1.72ms f=1/T调节从小到大变化，多谐振荡器（2）的输出频率由大到小变化，蜂鸣器的鸣叫频率跟着变小第四章 电路的焊接及调试4.1焊接4.1.1 焊接前的注意事项1、从元件标识认识 R、C、蜂鸣器并在焊接前用万用表测试，尤其注意可变电阻、二极管极性 2、元件排列整齐，焊点光滑牢固，不能出现虚焊或短路3、外接电源、信号源和负载的接线端接到正面元件层，以方便接线和测量4、焊接时，电烙铁对焊点加热时间一般不超过3～5秒，尤其注意不要使晶体管过热4.2 调试及调试的波形 4.2.1 调试过程用5V电源接上电路板，根据实验所需的要求旋转可调电阻，是的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1、将5V直流稳压电源接入电路板的输入端，观察发光二极管、蜂鸣器 2、此时发光二极管闪烁，而蜂鸣器不响则缓慢的增大输入电压的值，刚到8V时，发光二极管烧怀，而蜂鸣器鸣叫3、调节电位器R1、R3。
当改变R1的值时，发光二极管闪烁的频率随R1改变；改变R3的值时，多谐振荡器占空比和振荡频率改变，蜂鸣器鸣叫声音也改变4、将示波器的输入端接到蜂鸣器的两脚，调节示波器，观察蜂鸣器的输入波形，当输出为占空比合理的矩形波时，读出振荡周期，计算出频率约为1KHz左右4.2.2 调试的波形波形如图4.1所示： 图4.1 输出波形4.3实验中常见故障检查蜂鸣器不响原因：可能是蜂鸣器自身原因坏掉或两端接线有问题；也可能是多湝（1）的输出端与（2）连接时有误或（1）没有输出；也可能是8端接电源有问题发光二极管亮但不闪烁①测555（1）⑥、⑦脚的电平，若为低电平，查R1及连线是否有断线或虚焊，查C1是否击穿在外围元件检查无误后，可采用代换法判断555（1）是否损坏灯不亮，但蜂鸣器正常原因：多湝(1)不工作，而（2）的清零端接电源，（1）不工作的原因可能是电阻问题，可能是工作电容问题，也可能是二极管两端接线问题还有其他问题就不一一举例了第五章 结论5.1 焊接好的成品图图5.1 图5.25.2 实验波形 图5.3输出波形参考文献1 杨志忠. 数字电子技术. 第二版. 北京：高等教育出版社，20032 李世雄. 丁康源. 数字集成电子技术教程. 北京：高等教育出版社，19932 叶致诚. 唐冠中.电子技术基础实验. 北京：高等教育出版社，19954 谢自美. 电子线路设计、实验、测试. 武汉：华中理工大学出版社，19945 胡宴如. 电子实习(I).北京：中国电力工业出版社，19966 周政新. 电子设计自动化实践与训练. 北京：中国民航出版社，19987 网络资料，网址如下： 18。