数字电子核心技术优秀课程设计声光感应报警器.docx

郑州科技学院数字电子技术课程设计题 目 基于555定时器声光感应报警器学生姓名 专业班级 级电气工程及其自动化 班 学 号 院 （系） 电气工程学院 指导老师 完成时间 月 日 目 录1 设计目标12 设计任务和要求12.1 设计任务12.2 设计要求13 设计原理23.1 总体设计思绪24 元器件设计原理及功效说明34.1 555定时器芯片工作原理，功效及应用34.2 555定时器工作原理34.3 555芯片特点44.4 555芯片应用44.5 振荡电路模块44.6 基于Multisim仿真55 硬件制作和调试65.1 焊接电路65.2 调试电路66 设计总结7参考文件9附录1: 总体电路原理图10附录2: 实物图11附录3: 电路元器件清单121 设计目标声光报警器在生活中利用很广泛，尤其在生活和工业中应用最为普遍。光敏声光报警器是传统光学和近代电子技术相结合产物，现在光敏声光报警器是综合了多学科而形成高新技术产物，是现代十分活跃研究开发领域。为了跟上社会进步、经济发展步伐，光敏声光报警器以不一样种类正逐步应用在各行各业，对经济发展有着举足轻重作用。经过这次课程任务设计，能够很好对书本知识利用于实践，进而激发广大学生发明能力，实现书本和实践紧密结合。声光报警电路可作为防盗装置，在有情况时它经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12HZ，蜂鸣器发出间隙声响频率约为1000HZ，指示灯采取发光二极管。因为声控报警器体积小，灵敏度高含有很强隐蔽性和保密性，所以在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛应用。声控报警器大多数采取国外优异技术,其功效也很优异。其中包含脚步触发报警器，汽车报警器，声控语音报时钟，“声控灯”等符合现在大家提倡节能意识产品更是受到现代人青睐。另外，其价格低廉、技术性能稳定等特点也受到广大用户和专业人士欢迎。2 设计任务和要求2.1 设计任务利用所学数字电子技术知识，在图书馆查阅多种相关书籍和各类杂志报刊和利用互联网搜索到详尽补充资料，来设计一个简单基于555定时器声光感应报警。2.2 设计要求明白555定时器在电路中作用及功效实现，使接通电路后，由电源供电电路为555定时电路供电，555定时电路中就能够有时高时低不一样频率矩形脉冲信号产生，从而使扬声器发出“呜-哇-呜-哇报警声音，达成报警目标。3 设计原理3.1 总体设计思绪本课程设计是由555时基集成电路组成多谐振荡器。这种电路关键由声控放大电路、单稳态触发器电路、报警电路组成，设计利用压电陶瓷片作为声传感器取得信号并将其转换为电压信号，经场效应管放大后触发单稳态触发器和多谐振荡器,输出电压驱动扬声器达成变音效果。由555时基集成电路和R4、C3组成单稳态触发器，受低电平或脉冲下降沿触发而翻转。平时，IC13脚输出低电平。当声传感器受到触发后输出脉冲信号并经VT1放大后由漏极D输出时，输出脉冲下降沿将单稳态电路触发并使其翻转，3脚输出高电平。IC1翻转后，电路进人暂稳态，电源经过R4向C2充电，充电时间约2min。2min后，C3充电电压升高到6脚阀值电平，触发器自动翻转，3脚恢复低电平，电路进人稳态。报警声发生电路是一个由555时基集成电路组成多谐振荡器，受总复位端4脚控制而工作。平时因为IC13脚输出低电平，振荡器不工作，当IC1输出高电平时，振荡器开始工作，发出报警声。多谐振荡器振荡频率由R5、R6和C4数值决定，本电路约为4.8kHz。调整R5、R6及C4数值，可得到所需要振荡频率和报警声。图3-1 电路总体框图4 元器件设计原理及功效说明4.1 555定时器芯片工作原理，功效及应用555定时器是一个数字电路和模拟电路相结合中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少许阻容元件就能够组成单稳态触发器和多谐振荡器等，所以广泛用于信号产生、变换、控制和检测。 4.2 555定时器工作原理555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号最终三位全部是555，CMOS型产品最终四位全部是7555，它们逻辑功效和外部引线排列完全相同。555定时器电路图4-1所表示。它由三个阻值为5K电阻组成分压器、两个电压比较器C1和C2、基础RS触发器、放电晶体管T、和非门和反相器组成。图4-1 555定时器原理图4.3 555芯片特点1只需简单电阻器、电容器，即可完成特定振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。2电源适应范围大，它输出电平及输入触发电平，可和TTL，CMOS等逻辑电路高、低电平匹配。也能够和模拟运算放大器、运算放大器共同组成一些功效和特征不一样模块电路。3输出电流大，可直接推进小喇叭、电机、继电器等多个负载。很适适用在自动控制电路中。4计时正确度高、温度稳定度佳，价格廉价。4.4 555芯片应用1组成施密特触发器，用于TTL系统接口，整形电路或脉冲鉴幅等。2组成多谐振荡器，组成信号产生电路。3组成单稳态触发器，用于定时延时整形及部分定时开关中。4555应用电路采取这3种方法中1种或多个组合起来能够组成多种实用电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。4.5 振荡电路模块当接通电源后，电容C1上初始电压变为0，C1两端电压处于高电平，放电管截止，电源经过R1.R2向电容C1充电，经过一段时间后，电容两端电压达成高触发电平，而这时放电管导通，电容C1经过点阻R2放电，一段时间后，电容两端电压变回原来状态，随即放电管又截止，电容C1又开始充电。如此周而复始，反复上述过程，输出端得到矩形波电压。图4-2 振荡电路电路图4.6 基于Multisim仿真Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真和设计EDA工具软件。作为Windows下运行个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真和虚拟仪器技术能够很好地处理理论教学和实际动手试验相脱节这一问题。学员能够很方便地把刚刚学到理论知识用计算机仿真真实再现出来，而且能够用虚拟仪器技术发明出真正属于自己仪表。整个操作界面就像一个电子试验工作台，绘制电路所需元器件和仿真所需测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来，软件仪器控制面板和操作方法全部和实物相同，测量数据、波形和特征曲线如同在真实仪器上看到。提供了世界主流元件提供商超出17000多个元件，同时能方便对元件多种参数进行编辑修改，能利用模型生成器和代码模式创建模型等功效，创建自己元器件.图4-3 Multisim仿真图5 硬件制作和调试5.1 焊接电路将各个元器件，根据原理图安装在电路板上，用锡丝进行焊接，焊锡借助于助焊剂作用，经过加热熔化成液态，进入被焊金属缝隙，在焊接物表面，形成金属合金使两种金属体牢靠地连接在一起，形成金属合金就是焊锡中锡铅原子进入被焊金属晶格中生成，因两种金属原子壳层相互扩散，依靠原子间内聚力使两种金属永久地牢靠结合在一起。5.2 调试电路任何组装好电子电路，在通电调试之前，必需认真检验电路连线是否有错误。对照电路图，按一定次序逐层对应检验。尤其要注意检验电源是否接错，电源和地是否有短路，二极管方向和电解电容极性是否接反，集成电路和晶体管引脚是否接错，轻轻拔一拔元器件，观察焊点是否牢靠等。首先，在装上芯片之前，先用万用表测试各个芯片供电和接地引脚电压是否正常。当全部正常时，才能装上芯片。调整各个运算放大器失调电压，以减小系统误差。调整失调电压具体方法是：使输入信号为零，调整调零电位计电阻，尽可能使芯片输出为零。当调整到各个芯片输出为零时，也就达成了调整失调电压目标。调试电路各级电路工作是否正常，是否达成估计要求波形。在调试前级电路时，后级电路芯片临时不安上，预防因为前级电路工作不正常，造成后级电路芯片损坏。整个电路工作，直接经过示波器观察输出信号波形，长时间运行，以检验系统稳定性。电路调试包含以下多个方面：1通电观察：通电后不要急于测量电气指标，而要观察电路有没有异常现象，比如有没有冒烟现象，有没有异常气味，手摸集成电路外封装，是否发烫等。假如出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。2静态调试：静态调试通常是指在不加输入信号，或只加固定电平信号条件下所进行直流测试，可用万用表测出电路中各点电位，经过和理论估算值比较，结合电路原理分析，判定电路直流工作状态是否正常，立即发觉电路中已损坏或处于临界工作状态元器件。经过更换器件或调整电路参数，使电路直流工作状态符合设计要求。3动态调试：动态调试是在静态调试基础上进行，在电路输入端加入适宜信号，按信号流向，次序检测各测试点输出信号，若发觉不正常现象，应分析其原因，并排除故障，再进行调试，直到满足要求。6 设计总结经过此次课程设计，使我愈加扎实掌握了相关数字电子技术相关知识，加深了对课堂理论知识了解。了解了声光报警系统制作方法，加深了自己对555定时器了解，为以后更多应用555定时器打下了坚实基础。此次课程设计让我们锻炼了很多方面。第一，它锻炼了我们信息搜集和处理能力，在电板制作过称多种，其中有原件我们并不熟悉，不过借助于相关书籍和网络等路径，我们搜集到了了大量相关这些原件资料，并整合了相关这些原件原理、性能指标、应用范围信息；第二，它锻炼了我们思维和创新能力：我们在电板制作过程中涌现了很多新奇想法，比如是否可将次声光报警系统改装成厌恶报警系统，或假装上其它芯片组组成定时闹铃系统作为学校铃声等；第三，它为我们以后更深一步学习打下了坚实基础，也为我们毕业论文设计打下了基础。在此次课程设计中，我们利用到了以前所学专业知识，如：EWB软件绘图，模拟电子和数字电路等知识。肃然过去从未独立利用过它们，但在学习过程中带着问题去学我发觉效率很高，这是我做这次课程世界又一收获。在课程设计过程中碰到问题是很正常，但我们应该将每次碰到问题统计下来，并分析清楚，一面下次再碰到一样问题。课程设计结束了，不过从中学到知识会让我终生受益。设计过程，好比是我们人类成长历程，常有部分不如意，能免回碰到多种多样问题。在设计过程中发觉了自己不足之处，对以前所学过知识了解得不够深刻，掌握不够廖谷。我们经过查阅大量相关资料，并在小组中相互讨论，交流经验和自学，若碰到是在搞不明白问题就会立即请教老师，了解本身存在不足之处，即使感觉理论上已经掌握，但在利用到实践过程中仍有意想不到困后，经过一番努力才得以处理。这也激发了我以后努力学习爱好，我想着将对我以后学习产生主动影响。经过这次课程设计，我也知道了学习关键性，了解到理论知识和实践相结合关键意义，学会了坚持、耐心、和努力。参考文件1. 陈永甫. 555集成电路应用800例J. 北京电子工业出版社.1992.22. 张晓东. 报警集成电路和报警器制作实例J. 北京人民邮电出版社.43. 高吉祥. 电子技术基础试验和课程设计M. 电子工业出版社.4. 杨力. 电子装接工基础技能M. 成全部：成全部时代出版社.5. 童诗白，华成英. 模拟电子技术（第四版）M. 北京：高等教育出版社.6. 陈梓城. 实用电子电路设计和调试M. 中国电力出版社.7. 谢自美. 电子线路设计、试验、测试，第二版M. 武汉：华中科技大学出版社. 8. 李万臣. 模拟电子技术基础试验和课程设计M. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.附录1:总体电路原理图附录2:实物图附录3:电路元器件清单序号名称型号数量1555定时器NE555N22电阻1.5K43电阻1M14电阻47K15电容0.1F26电解电容1F17二极管红色18三极管S8550PNP19扬声器83W110导线若干11直流电源5V1