救護(hù)車警笛電路

1、電子課程設(shè)計(jì) 救護(hù)車警笛電路學(xué)院：太原科技大學(xué)專業(yè)、班級(jí)：姓名： 學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師： 2013年12月 歡迎下載目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求3 2 總體框圖33 選擇器件44 功能模塊95 總體設(shè)計(jì)電路圖11六課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)14歡迎下載雙音救護(hù)車一任務(wù)設(shè)計(jì)與要求1.設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一個(gè)可以產(chǎn)生類似于救護(hù)車警笛聲音的信號(hào)發(fā)生器2.任務(wù)要求 （1）、高低兩種音頻交替出現(xiàn)。 （2）、高低音持續(xù)時(shí)間都在2秒以內(nèi)。二總體框圖1.電路結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)模仿救護(hù)車聲的電路，要有脈沖信號(hào)源以及產(chǎn)生高頻信號(hào)的振蕩器把信號(hào)運(yùn)載出去，我設(shè)計(jì)了如下方案，原理框圖如圖1所示。信號(hào)運(yùn)載及發(fā)聲部分用555定時(shí)器組成的多諧

2、振蕩器作為低頻脈沖信號(hào)源 圖1救護(hù)車警笛電路原理框圖2.設(shè)計(jì)方案 將兩片555定時(shí)器分別連接成多諧振蕩器，其中555（1）的作用是控制高頻聲音和低頻聲音的持續(xù)時(shí)間，其輸出Vo1是555（2）的控制電壓；555（2）的作用是控制高低音的頻率，作為壓控振蕩器將555（1）輸出的高低電平轉(zhuǎn)化為頻率，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。3 選擇器件1555定時(shí)器器件特性 555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。 集成時(shí)基電路555的電源電壓范圍較寬，可在516V范圍內(nèi)使用（TTL型，若為CMOS型的555芯片，則電壓范圍可在218V 內(nèi)），電路的輸出有緩沖器，因而有

3、較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。雙極型時(shí)基集成電路最大的灌電流和拉電流都在200mA左右，因而可直接推動(dòng)TTL或CMOS電路中的各種電路，包括能直接推動(dòng)蜂嗚器、小型繼電器、喇叭和小型電動(dòng)機(jī)等器件。集成555定時(shí)器有雙極性型和CMOS型兩種產(chǎn)品。它們的邏輯功能和外部引線排列完全相同。其主要參數(shù)見表1. 表1(a)雙極性型5G555的主要性能參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)單位參數(shù)電源電壓VCCV516電源電流ICCmA閾值電壓VTHVVCC觸發(fā)電壓VTRVVCC輸出低電平VOLV1輸出高電平VOHV13.3最大輸出電流IOMAXmA200最高振蕩頻率fMAXKHz300時(shí)間誤差tnS5 VTH即Vi1 ,VTR即Vi2 。

4、(b) CMOS型7555的主要性能參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)單位參數(shù)電源電壓VCCV318電源電流ICCA60閾值電壓VTHVVDD觸發(fā)電壓VTRVVDD輸出低電平VV0.1輸出高電平VV14.8最大輸出電流IOMAXmA200最高振蕩頻率fMAXKHz500時(shí)間誤差tnS 2.555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 （1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖2 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 555定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖及邏輯符號(hào)和管腳排列分別如圖2和圖3所示。Vi1（TH）：高電平觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端，又稱閾值端，標(biāo)志為TH。Vi2（）：低電平觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端，標(biāo)志為。VCO：控制電壓端。VO：輸出端。Dis：放電端。：復(fù)位端。圖3

5、555定時(shí)器邏輯符號(hào)和引腳555定時(shí)器內(nèi)含一個(gè)由三個(gè)阻值相同的電阻R組成的分壓網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)生VCC和 VCC兩個(gè)基準(zhǔn)電壓；兩個(gè)電壓比較器C1、C2；一個(gè)由與非門G1、G2組成的基本RS觸發(fā)器（低電平觸發(fā)）；放電三極管T和輸出反相緩沖器G3。是復(fù)位端，低電平有效。復(fù)位后, 基本RS觸發(fā)器的端為1（高電平），經(jīng)反相緩沖器后，輸出為0（低電平）。VCO為控制電壓端，在VCO端加入電壓，可改變兩比較器C1、C2的參考電壓。不加控制電壓時(shí)，要在VCO和地之間接001F（電容量標(biāo)記為103）電容。放電管Tl的輸出端Dis為集電極開路輸出。（2） 工作原理分析圖2的電路：在555定時(shí)器的VCC端和地之間加上電壓

6、，當(dāng)VCO懸空時(shí)，比較器C1的同相輸入端接參考電壓=VCC，比較器C2反相輸入端接參考電壓=VCC ；當(dāng)VCO接控制電壓時(shí)，比較器C1的同相輸入端接參考電壓=Ve，比較器C2反相輸入端接參考電壓=Ve?，F(xiàn)做如下規(guī)定：當(dāng)TH端的電壓>時(shí)，寫為VTH=1，當(dāng)TH端的電壓<時(shí)，寫為VTH=0。當(dāng)端的電壓>時(shí)，寫為VTR=1，當(dāng)端的電壓<時(shí)，寫為VTR=0。 低觸發(fā)：當(dāng)輸入電壓Vi2< 且Vi1<時(shí)，VTR=0，VTH=0，比較器C2輸出為低電平，C1輸出為高電平，基本RS觸發(fā)器的輸入端=0、=1，使Q1，0，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO1，T截止。這時(shí)稱555定時(shí)器“

7、低觸發(fā)”；表2 555定時(shí)器控制功能表輸 入輸 出THVODis×<<>×<>×LHHHLH不變L導(dǎo)通截止不變導(dǎo)通 保持：若Vi2> 且Vi1<，則VTR=1，VTH=0，=1，基本RS觸發(fā)器保持，VO和T狀態(tài)不變，這時(shí)稱555定時(shí)器“保持”。 高觸發(fā)：若Vi1>，則VTH=1，比較器C1輸出為低電平，無論C2輸出何種電平，基本RS觸發(fā)器因=0，使1，經(jīng)輸出反相緩沖器后，VO0，T導(dǎo)通。這時(shí)稱555定時(shí)器“高觸發(fā)”。555定時(shí)器的“低觸發(fā)”、“高觸發(fā)”和“保持”三種基本狀態(tài)和進(jìn)入狀態(tài)的條件（即VTH、VTR的“0”、

8、“1”）整理為表2 根據(jù)555定時(shí)器的控制功能，可以制成各種不同的脈沖信號(hào)產(chǎn)生與處理電路電路，例如,史密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、自激多諧振蕩器等。（2） 、555定時(shí)器引腳圖 555定時(shí)器引腳圖如圖4所示。 圖4 555定時(shí)器管腳圖 555引腳圖介紹如下。1地( GND )2觸發(fā) (TR),是下比較器的輸入3輸出 (OUT),有0和1兩種狀態(tài),它的狀態(tài)由輸入所加的電平?jīng)Q定4復(fù)位 (R),叫上低電平(<0.3V)時(shí)可使輸出端為低電平5控制電壓 (CV),可以用來改變上下觸發(fā)電平值6門限(閾值） (TH),是上比較器的輸入7放電 (DIS),是內(nèi)部放電管的輸出,它有懸空和接地兩種狀態(tài),也是由

9、輸端 的狀態(tài)決定8電源電(VCC) 3.555定時(shí)器接成多諧振蕩器 (1) 連接方法： 將555定時(shí)器的Vi1 和Vi2連在一起結(jié)成施密特觸發(fā)器，然后將VO經(jīng)RC積分電路接回輸入端即構(gòu)成了多諧振蕩器，如圖5（a）所示。 （2）多諧振蕩形成機(jī)理： 初始時(shí)刻，Vc為0時(shí)，Vi2< 且Vi1<，555定時(shí)器處于低觸發(fā)狀態(tài)，VO1，T截止，電容C經(jīng)過R1、R2充電；當(dāng)Vc上升到時(shí)，Vi2> ，Vi1<，處于保持狀態(tài)，電容繼續(xù)充電，Vc繼續(xù)升高，VO1，T截止；當(dāng)Vc= 時(shí)，Vi1>，555定時(shí)器處于高出發(fā)狀態(tài)，VO0，T導(dǎo)通，電容C經(jīng)過R2、T放電，Vc降低，當(dāng)Vc下降到

10、時(shí)，Vi2< 且Vi1<，電路再次進(jìn)入低觸發(fā)狀態(tài)，電容C經(jīng)過R1、R2充電以此循環(huán)往復(fù)，電容Vc上的電壓在和之間往復(fù)振蕩，Vo端輸出具有一定占空比的方波脈沖，通過調(diào)節(jié)RW或電容C，可得到不同的時(shí)間常數(shù)；還可產(chǎn)生周期和脈寬可變的方波輸出，波形如圖5（b）所示。 圖5 由定時(shí)器555組成的多諧振蕩器電路圖與工作波形（3） 、相關(guān)公式推導(dǎo) 通過Vc的波形球的電容C的充電時(shí)間和放電時(shí)間計(jì)算公式如下： 充電時(shí)間計(jì)算公式： 放電時(shí)間計(jì)算公式： 故電路的振蕩周期為： 當(dāng)Vco懸空（接電容后接地），=VCC =VCC時(shí)， 振蕩周期： 振蕩頻率：四功能模塊1.用555定時(shí)器組成多諧振蕩器作為低頻脈沖

11、信號(hào)源電路 電路如圖6所示 圖6 由定時(shí)器555組成的多諧振蕩器脈沖信號(hào)源 其產(chǎn)生的周期信號(hào)可用示波器顯示如圖7所示： 圖7 脈沖信號(hào)源周期信號(hào)2. 信號(hào)運(yùn)載及發(fā)聲部分電路 信號(hào)運(yùn)載及發(fā)聲部分電路如圖8所示 圖8運(yùn)載及發(fā)聲部分電路信號(hào)運(yùn)載及發(fā)聲部分電路的信號(hào)可用示波器顯示如圖9所示 圖9運(yùn)載及發(fā)聲部分電路波形圖五.總體設(shè)計(jì)電路圖： 1.總體設(shè)計(jì)圖10所示圖10 總設(shè)計(jì)圖2. 仿真結(jié)果通過仿真軟件Multisim仿真電路，調(diào)節(jié)參數(shù)，觀測波形。結(jié)果如圖11所示圖11 仿真結(jié)果波形圖 計(jì)算高頻聲音和低頻聲音的持續(xù)時(shí)間： 高音（高頻信號(hào)）時(shí)間即為C1經(jīng)R2放電時(shí)間T2，低音持續(xù)時(shí)間為C1經(jīng)過R1、R2

12、充電時(shí)間T1.高音持續(xù)時(shí)間：（即為低電平持續(xù)時(shí)間）低音持續(xù)時(shí)間：（即為高電平持續(xù)時(shí)間）555（2）的5管腳輸入電壓可根據(jù)戴維南等效電路求得：（如圖12） 圖12 555（2）控制端電壓Ve的戴維南等效電路圖計(jì)算高頻聲音和低頻聲音振蕩頻率：當(dāng)=0V時(shí)，=6.00V，高音振蕩頻率：4. 誤差分析及總結(jié)經(jīng)過多次參數(shù)調(diào)整，可使仿真波形近似完美地符合計(jì)算結(jié)果。輸出振蕩頻率為1718Hz,持續(xù)時(shí)間為4ms的高音頻信號(hào)以及振蕩頻率為1222Hz,持續(xù)時(shí)間為6ms的低音頻信號(hào)，由其驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲即為救護(hù)車揚(yáng)聲器發(fā)聲信號(hào)。在仿真過程中由于受仿真軟件的不確定性性質(zhì)，高音頻第一周期內(nèi)存在一次漏波，但基本不影響高音發(fā)

13、聲；另外，若要使高低音循環(huán)周期達(dá)到秒級(jí)，雖然計(jì)算結(jié)果可通過參數(shù)選擇實(shí)現(xiàn)，卻無法用仿真結(jié)果驗(yàn)證6 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次了驗(yàn)在過程中可謂一波三折，本來以為很簡單的一個(gè)試驗(yàn)在設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了很多問題，可能是由于本人的理論知識(shí)匱乏的原因吧，在我課后上網(wǎng)和圖書館搜尋資料后，做出來了一個(gè)大致的草圖，但是在第一次的仿真試驗(yàn)中還是出現(xiàn)了許多問題，后來經(jīng)過老師的指導(dǎo)和我的努力終于完成樂本次實(shí)驗(yàn)，但是，由于計(jì)算上的誤差和仿真系統(tǒng)本身的誤差導(dǎo)致間歇10s的任務(wù)沒有很完美的體現(xiàn)出來，以后會(huì)繼續(xù)研究的。做課程真的是很不容易的，在這兩周里，我一次又一次的告訴自己，堅(jiān)持，再堅(jiān)持，自己看起來原本多完美的圖紙?jiān)谝粰z查仿真下

14、就漏洞百出了。說實(shí)話，課程設(shè)計(jì)這幾天學(xué)到的東西還真不少。以前不清楚的現(xiàn)在都暴露出來了。以前認(rèn)為學(xué)了沒用的課程現(xiàn)在也用到了。而在硬件實(shí)驗(yàn)中，又一次看到細(xì)心的重要性。在做實(shí)驗(yàn)之前一定要提前把準(zhǔn)備工作做好：檢查導(dǎo)線、芯片功能、實(shí)驗(yàn)箱是否能用、熟悉各個(gè)芯片的原理管腳圖。在接線的時(shí)候要頭腦清醒，思路清晰。一個(gè)模塊一個(gè)模塊地接，減少錯(cuò)誤的發(fā)生。這樣才能成功的做出結(jié)果。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握電子的開發(fā)技術(shù)是十分重要的?；仡櫰鸫舜坞娮蛹夹g(shù)課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整兩星期多的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)