模电和数电的电子课程设计简易助眠器doc.doc

河 南 理 工 大 学电子技术课程设计报告书课题名称简易助眠器的设计姓 名朱 胜 藤学 号学 院电气工程与自动化专 业电气工程及其自动化指导教师王 允 建2010年 06 月 28日题目:简易助眠器主要内容：1. 阅读相关科技文献。2. 学习Multisim软件的使用.3. 学会整理和总结设计文档报告。4. 学习如何查找器件手册及相关参数。技术要求：1.要求电路实现能发出雨滴声，有助于人们进入梦境，且其响声速度可调。主要参考资料：1 何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月2 姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月3 王澄非，电路与数学逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月4 李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年5 康华光，电子技术基础，高教出版社，2003目 录摘要.2第1章 工作原理.3第2章 关于555.4 第3章 主要单元电路设计.93.1 总电路图.103.2 元器件清单.11参考文献.11总结.12致谢.13摘要555定时器是电路设计中应用较为广泛的中规模集成芯片,其内部电路结构简单,但功能强大。通过学习555定时器的内部结构和工作原理,及其组成的施密特触发器,单稳态触发器和多谐振荡器等三个典型电路,并通过这些电路的扩展,探讨555定时器在电路设计中的各种应用,由此得出用555定时器设计电路的经验和方法。 本课程设计的是简易助眠小装置，整个电路组成主要包括输入电源、可调电位器、时基电路555、电容器、扬声器等。该电路简易明了，经过一个个短脉冲，使扬声器发出类似雨滴声音，稍加改造即可为诸多压力较大导致失眠的人们提供一个不错的助眠小物件。【关键词】555定时器;多谐震荡器;应用;经验和方法第1章 工作原理该电子助眠器电路是由时基集成电路IC和有关外围元件组成的无稳态多谐振荡器电路。接通电源开关S后，+6V电压加到IC的4脚和8脚，为IC提供工作电源。多谐振荡器振荡工作后，从IC的3脚输出低频振荡脉冲信号，该信号经辆合电容器C3加至扬声器BL上，发出模拟雨滴声。该声音对失眠患者有助眠作用。调节电位器R1的阻值或改变电容器C1的电容量，可改变多谐振荡器的工作频率。元器件选择 R1选用小型实心电位器或密封式可变电阻器。C1和C3均选用耐压值为lOV的铝电解电容器。IC选用NE555或A555、LM555、5G1555、FX555等型号时基集成电路 第2章 关于555A Study on The Application of TimerAbstract: 555 timer is a kind of medium scale integration chip which is widely used in circuit designing. It functions well though its internal circuit structure is simple. By studying the internal structure and working principle of 555 timer, this paper introduces three typical circuits-Schmitt trigger, Bistable multivibrator and Astable multivibrator-which are composed by 555 timer. Furthermore, it explores the various applications of 555 timer in circuit designing through the expansion of the circuits and eventually same experience and methods offers in circuit designing by using 555 timer.Key Words: 555 timer ; multivibrator ; application ; experience and methods引言555定时器是一种多用途的数字模拟混合集成电路，利用它可以方便地接成施密特触发器，单稳态触发器和多谐振荡器。由于555定时器使用灵活方便，在波形的产生与变换，测量与控制，家用电器，电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。555时基电路之所以得到这样广泛的应用,在于它具有如下几个特点:(1)555在电路结构上是由模拟电路和数字电路组合而成，它将模拟功能与逻辑功能兼容为一体，能够产生精确的时间延迟和震荡。它拓宽了模拟集成电路的应用范围。(2)该电路采用单电源，双极型555的电压范围为4.515V；而CMOS型的电源适用范围更宽，为2V18V.这样,它就可以和模拟运算放大器和TTL或CMOS数字电路共用一个电源。(3)555可独立构成一个定时电路，且定时精度高。(4)555的最大输出电流达200mA，带负载能力强，可直接驱动小电机，喇叭，继电器等负载。我们在应用555设计电路的实践中，发现该电路有着非常灵活的使用方法，及其通用的电路功能。设计者将数字电路和模拟电路巧妙结合，加之具有灵活的引出端脚，使用者尽其所能，可将小小8脚IC，演变成单稳，态双稳态，无稳态等种种触发电路的形式。555最初用双极型技术(TTL)生产，后来又出现了利用CMOS技术生产的电路,代表型号是ICM7555，后又出现将两只555或四只555封装在一起的556或558,使555家族更添异彩，呈现模拟与数字齐飞，双极共MOS一色。面对555时基电路如此多的应用方式，从它们的基本应用来看,许多都是由最基本的典型应用方式根据实际需要经过参数重新配置，电路重新组合(指不同应用方式典型应用电路之间，典型应用电路与其他类型单元电路之间等)并进行电路扩展后得到的。因此，555时基电路的基本典型应用方式是各种专用555电路的基础，无论是产品设计，产品开发，还是产品维修，都离不开555/556最基本的典型应用电路。 图2-1 555定时器的内部电路 NE555为8脚时基集成电路， 1、 GND，接地端2、 TRIG，低触发端；3、 OUT，输出端；4、 R，复位端（低有效）；5、 C-V，控制电压端；6、 TH，高触发端；7、 DIS，放电端；8、 ，电源端555的组成：1、基本RS触发器由两个或非门组成，R是可以从外部置0的复位端，当R=0时，Q=0，/Q（即Q非）=1。2、比较器C1、C2是两个比较器。从比较器原理知道，当V+V-时比较器输出为高，V+-时输出为低，两个比较器的输入电阻趋近于无穷大。3、分压器三个阻值为R的电阻串联构成分压器，为比较器C1、C2提供参考电压，C1的“-”端V-=，C2的“+”端V+=。若在电压控制端C-V外加控制电压，则可改变C1、C2的参考电压。控制端C-V如果不用，一般加一个103的电容到地，旁路高频干扰。4、MOS开关和输出缓冲器MOS管T作为开关，其状态受或门输出端控制，当或门输出为0时T截止，为1时T导通。反相器2就是输出缓冲器，用来提高定时器的带载能力和隔离负载对定时器的影响。所以，集成定时器提供了一个复位电平为、置位电平为且还可以从R端直接置0的基本RS触发器，还设计了一个状态受该RS触发器控制的MOS管开关，因此使用灵活。其工作原理如下：比较器C1的反向输入端U6(接引脚 6)称为阈值输入端，用TH来表示，比较器C2的同向输入端U2(接引脚2)称触发输入端，用TR标注。C1和C2的参考电压(电压比较的基准)UR1和UR2由电源UCC经三个5k的电阻分压给出。当控制电压输入端UCO悬空时，；若UCO外接固定电压，则。RD为异步置 0 端（对应管脚4），只要在RD端加入低电平，无论U6、U2的输入电平如何，基本RS触发器就置 0，电路输出UO为零。平时处于高电平； 管脚6称为高触发端，该引脚的电平与作比较；管脚2称为低触发端，该引脚与作比较，所以在RD=1时，U6和U2有三种状态组合。使555定时器电路的输出UO有低电平0、保持和高电平1三种状态。定时器的主要功能取决于两个比较器输出对RS触发器和放电管V1状态的控制。555定时器功能如其功能表所示。 当时，比较器C1输出为 0，C2输出为 1，基本RS触发器被置 0，V1导通，UO输出为低电平。当时，C1输出为 1，C2 输出为 0，基本RS触发器被置 1，V1截止，UO输出高电平。 当时，C1和C2输出均为 1，则基本RS触发器的状态保持不变，因而V1和UO输出状态也维持不变，定时器输出处于高阻状态。 表1 555定时器的功能表 THTRIG（低有效）R（低有效）OUTDISLL导通HL导通H不变不变HH截止上表中，L表示低电平，H表示高电平，表示任意状态，不变表示基本RS触发器保持原来状态，输出和T也保持原来状态，导通截止是指MOS管T的开关状态。555的推荐工作电压316V（有的18V）。 图2-2 555的逻辑符号及实际引脚排列第3章 主要单元电路设计3.1 总电路图接通电源开关S后，+6V电压加到IC的4脚和8脚，为IC提供工作电源。多谐振荡器振荡工作后，从IC的3脚输出低频振荡脉冲信号，该信号经辆合电容器C2加至扬声器BL上，发出模拟滴水声。 图3-1 总电路图 3.2 元器件清单序列号名称型号备注1V16V直流电源2R1100K电位器3R22K4R35.1K5U1时基5556C133uF电解电容7C233uF电容8C3100uF电解电容9U2扬声器参考文献1.康华光，电子技术基础，高教出版社，20032.何小艇，电子系统设计，浙江大学出版社，2001年6月3.姚福安，电子电路设计与实践，山东科学技术出版社，2001年10月4.王澄非，电路与数学逻辑设计实践，东南大学出版社，1999年10月5.李银华，电子线路设计指导，北京航空航天大学出版社，2005年6.王振红 张常年，综合电子设计与实践，清华大学出版社，2008年9月7.毕满清 电子技术实验与课程设计 北京：电子工业出版社，2007年7月总 结说来真的很实际，我真得没做过课程设计！所以对课程设计的认识完全是个空白，于是自己在里面挣扎了好久才发现些眉目，将近一周多的时间被这个课程设计弄得焦头烂额的很是辛苦，但自己的付出还是有收获的，所以有那么一点点小欣慰。通过这一周的设计，我不仅对课程设计有了很多认识，而且还学会了额外的某些知识在我们进行课程设计之前，大三的师姐师哥们就说，接下来这些天由你们爽的了。伴随着诡异的笑容，我似乎看出了这个课程设计不是什么好碰的东西。课程设计是理论知识与实际操作相结合，让我们在理论和实验教学基础上进一步巩固已学基本理论及应用知识并加以综合提高，学会将知识应用于实际的方法，提高分析和解决问题的能力。所谓课程设计，它不单单只是个设计图，它蕴含着书本上知识的灵魂，而且还需增加额外的仿真模拟电路，这样又要学习仿真软件，像multisim一类的电子实验室软件的，自然会被我们逮到，再好好研究掌握，为我所用本次课程设计我设计的是简易助眠器。当然刚开始的时候绝对是被一头雾水笼罩着，方向啊！突破点在方向上。查查资料，翻阅文献，当然还需老师的指点，方向明朗了，自然把力朝向攻击点咯，于是经过不断的设计、修改，讨论，请教老师，终于仿真出来了，在松了一口气的同时，成就感也不自主的冒出来了。一路走来，我们很自然的发现，课程设计的重要性。在平时的学习和生活中，我们多多少少与实践这一检验真理的标准有隔阂，于是到实际生产运作时，茫然不知所措。有时候整个学期下来，自己会哪些，不会哪些都不清楚，更别说去开发、去设计。于是，学校充分考虑到这点了，于是这门课开了，其目的自然不言而喻了。课程设计，让我们检测自己的水平，让我们看清自己的不足，亡羊补牢。从实践中得到知识，再从知识中穿梭回到实践中去。额外的学习可以让我们获得书本上所找不到的知识。我们学习软件，啃要深，敲要细，不留下半点遗憾。课程设计是套检查自身的系统，它需要被知识武装的我们，用自己的双手和大脑，去完成现实生活中常见的小电器。这个对与当代大学生的素养是尤为重要的。当今社会，适者生存，不适者淘汰。当我们从象牙塔里出来时，所具备的不应只是一纸文凭，一顶光环，而应该有一身的技能和自强不息的竞争力，这样我们才能在社会这一大洋里扬起自信的风帆，乘长风，破万里浪，扶摇直上九万里。致谢这次课程设计让我感到很充实、很有成就感，亲身体会一个完整实用的电路制作的艰难路程，不仅加深了我以前因为种种迷惑不知道的电路知识的认识，而且为我将来的人生也奠定了基础，相信通过以后的学习锻炼,理论结合实践，为社会作贡献。本课题在选题及设计的过程中得到王老师的悉心指导。课程设计过程中，王老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难时给予我最大的支持和鼓励。王老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益，再多华丽的言语也显得苍白。在此，谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意，同时也真诚地感谢帮助过我的同学们。