中職課件《數字電子技術》3 項目三 設計制作雙音門鈴電路

數字電子技術單元一構件力學分析

項目三設計制作雙音門鈴電路本項目主要介紹了由555電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路、無穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路的結構和工作原理以及由它們構成的各種典型的實用電路（延時燈電路的制作、貓眼閃爍電路、雙音門鈴電路）的設計與制作。1設計制作延時燈電路2設計制作貓眼閃爍電路3

設計制作雙音門鈴電路項目三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路單元一構件力學分析學習目標了解555電路的內部結構及工作原理。理解由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理及應用電路。會制作由555電路組成的單穩(wěn)延時燈電路。理解由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路的工作原理和工作電路。掌握無穩(wěn)態(tài)電路的頻率計算公式。會制作由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路。理解施密特觸發(fā)器的工作特點和基本功能。會用555時基電路搭接施密特觸發(fā)器。會根據原理圖繪制電路安裝連接圖。會安裝、測試和調整555時基電路構成的雙音門鈴電路。會用示波器觀測波形并計算周期頻率。設計制作雙音門鈴電路通過本次任務的學習，掌握555主要管腳的功能；理解基于555的單穩(wěn)態(tài)電路的組成及工作原理，并掌握基于555電路的單穩(wěn)態(tài)延時電路的制作。電路制作完成后，在觸發(fā)脈沖的作用下，燈變亮延時一段時間后自動熄滅。該電路經過改裝后可以做成樓道延時燈電路等其他需要延時的地方。任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路知識準備一、集成555定時器（555時基電路）1.

555電路符號及管腳功能任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路1腳為電源地端；2腳為低觸發(fā)端，采用低電平觸發(fā)；3腳為輸出端；4腳為復位端，采用低電平觸發(fā)；5腳用于電壓控制；6腳是高電平觸發(fā)端；7腳為放電端；8腳為電源端，接電源正極。1一、集成555定時器（555時基電路）2.

555電路的內部結構及工作原理任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路同相輸入端的輸入電壓V+大于反相輸入端輸入電壓V-時，A1、A2輸出高電平；同相輸入端的輸入電壓V+小于反相輸入端輸入電壓V-時，A1、A2輸出低電平。一、集成555定時器（555時基電路）3.

電路工作原理任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路與基本RS觸發(fā)器相似。二、基于集成555定時器單穩(wěn)態(tài)電路1.

單穩(wěn)態(tài)電路任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路電路輸出的高電平和低電平中，其中一個是穩(wěn)態(tài)，加觸發(fā)信號后進入暫穩(wěn)態(tài)，延時一段時間后又自動回到穩(wěn)態(tài)，這種電路就稱為單穩(wěn)態(tài)電路。二、基于集成555定時器單穩(wěn)態(tài)電路2.

555構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原理圖任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時器單穩(wěn)態(tài)電路3.

工作原理任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路電路設計時必須要保證輸入信號的周期T＞tw。二、基于集成555定時器單穩(wěn)態(tài)電路4.

工作波形任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時器單穩(wěn)態(tài)電路5.

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路（1）它有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)。（2）在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)態(tài)翻轉到暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間后，將自動返回到穩(wěn)定狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)時間的長短，與觸發(fā)脈沖無關，僅決定于電路本身的參數。任務實施一、任務布置任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路用555構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，設計制作一個延時燈電路。2二、功能分析任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路本電路的穩(wěn)態(tài)輸出是低電平，外接LED燈不亮，在負脈沖的觸發(fā)作用下，電路進入暫穩(wěn)態(tài)，電路輸出是高電平，燈亮，并延時一段時間后才熄滅，回到穩(wěn)態(tài)，直到下一個負脈沖觸發(fā)后又開始另一個周期。三、電路設計任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路四、電路原理任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路開始時，電路處于初始狀態(tài)，2腳無輸入信號，3腳輸出低電平，V2截止，燈不亮。當2腳輸入負脈沖時，根據上面的功能表2、3腳輸出高電平，Q2導通，燈亮，電路進入暫穩(wěn)態(tài)。電源VCC經R1對電容器C1進行充電，C1兩端電壓從零開始上升，當電容兩端電壓UC≥2/3VCC時，相當于6腳輸入高電平，3腳跳變?yōu)榈碗娖?，電路又恢復穩(wěn)態(tài)，燈自動熄滅；當2腳再次被負脈沖觸發(fā)時又進行下一個周期。燈亮的時間也就是延時時間1.1R1C1。五、電路仿真任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路六、電路制作1.

元器件清單任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路六、電路制作2.

安裝接線圖任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路六、電路制作3.

調試電路任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路（1）焊接完畢并檢查無誤后，即可檢查該電路工作是否正常。（2）用萬用表檢查電源正負極的電阻，檢查是否有短路，或電源斷開。（3）通電調試，在2腳接入信號發(fā)生器，通入頻率為1Hz，幅度為5mV電壓，觀察LED是否亮暗交替進行。知識拓展【例３-1】任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路分析其工作原理。3【例３-2】任務一設計制作延時燈電路設計制作雙音門鈴電路如圖3-2所示，改變控制電壓端（引腳5）的電壓值，可改變（）。A.輸出電壓的高低電平B.輸出電壓的周期C.對輸出波形無影響D.輸出電壓的脈沖的寬度解:D本次任務是首先理解無穩(wěn)態(tài)電路的工作原理和工作波形；其次在掌握由555電路外加一些阻容元件組成的無穩(wěn)態(tài)電路；然后把基于555電路的無穩(wěn)態(tài)電路增加兩個發(fā)光二極管，制作成閃爍電路。電路制作完成后可以把該電路放在動物玩具的眼睛中,增加玩具的樂趣（要根據實際動物玩具的眼睛間的距離合理安排兩只發(fā)光二極管之間的距離）。任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路知識準備一、無穩(wěn)態(tài)電路任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路不需外加觸發(fā)信號，電路的輸出狀態(tài)會在高、低電平兩種狀態(tài)間反復不停地反轉，沒有穩(wěn)定的狀態(tài)，所以又稱無穩(wěn)態(tài)電路。顯然，這種電路輸出的是矩形脈沖，因為矩形波中含有豐富的多諧波，所以這種電路又稱為自激多諧振蕩器，簡稱多諧振蕩器。1二、基于集成555定時器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路1.

用555時基電路可組成各種形式的自激式多諧振蕩器任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路2.

工作原理任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路當電路剛接通電源時，由于C1來不及充電，555電路的2腳處于零電平，輸出端3腳為高電平，放電管截止，電源通過R1、R2向C1充電到VC≥2/3VCC時，輸出端3腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，放電管導通，電容C1經R2和內部電路的放電開關管放電，電容C1兩端電壓下降，當電容C1兩端電壓VC≤1/3VCC時，輸出端3腳又由低電平轉變?yōu)楦唠娖健４藭r電容再次充電，這種過程可周而復始地進行下去，形成自激振蕩。輸出標準的矩形波，改變可變電阻R1、R2、C1的值，則可以改變輸出信號的頻率。二、基于集成555定時器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路3.

計算公式任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路其中R1指電源和7腳間接的電阻，R2為7腳和2腳、6腳的電阻。輸出振蕩波形的占空比D=（R1＋R2）/（R1＋2R2），當R2遠大于R1時，則D=50%，即輸出波形為方波。二、基于集成555定時器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路4.

工作波形任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路5.

注意事項任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路（1）由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路振蕩周期與電源電壓無關，而取決于充電和放電的總時間常數，即僅與R1和R2和C1的值有關。（2）振蕩波的占空比與C1的大小無關，而僅與R1、R2的大小比值有關。任務實施一、任務布置任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路在一個普通的玩具上增加一個功能，使該動物的眼睛會閃爍。2二、功能分析任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路在本任務中，555電路接成無穩(wěn)態(tài)工作方式，并且圖3-15中R2遠大于R1，因此3腳輸出的是一個方波，該方波信號接入發(fā)光二極管的中間，發(fā)光二極管的正負極又分別與電波和地相接，這樣就能保證兩只二極管輪流發(fā)光；調整合適的頻率，人眼就能看到玩具的兩只眼睛在一閃一閃，增加動物玩具的趣味性。三、電路設計任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路四、電路原理任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路當電路剛接通電源時，由于C1來不及充電，555電路的2腳處于零電平，輸出端3腳為高電平，放電管截止，LED2處于正向導通狀態(tài)，LED1處于反向截止狀態(tài)，即L2亮，L1不亮。電源通過R1、R2向C1充電，當電容兩電壓充到Vc≥2/3Vcc時，輸出端3腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑烹姽軐?，LED1處于正向導通狀態(tài)，LED2處于反向截止狀態(tài)，即L1亮，L2不亮。電容C1經R2和內部電路的放電開關管放電，電容C1兩端電壓下降，當電容C1兩端電壓Vc≤1/3Vcc時，輸出端3腳又由低電平轉變?yōu)楦唠娖健Ｓ质荓2亮，L1不亮。電源再次對電容進行充電，這種過程可周而復始地進行下去，形成自激振蕩。我們看到的現象就是兩只發(fā)光極管在輪流發(fā)光。五、電路仿真任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路圖3-16電路仿真圖六、電路制作1.

元器件清單任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路六、電路制作2.

安裝接線圖任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路六、電路制作3.

根據安裝接線圖，焊接、組裝電路任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路（1）用萬用表檢查元器件。（2）依據設計好的安裝接線圖，先把555集成塊底座插入適當的位置，預留它的位置。（3）焊接連接導線。（4）按先低小元件、后高大元件的順序依次插元件并焊接。（5）把555集成塊插入底座中。七、調試任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路（1）焊接完畢并檢查無誤后，即可檢查此裝置工作是否正常。（2）用萬用表檢查電源正負極的電阻，檢查是否有短路，或電源斷開。（3）通電調試，觀察LED是否正常發(fā)光。知識拓展1.

電路結構任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路3555構成的無穩(wěn)態(tài)電路應用舉例一、頻率可調的閃爍電路一、頻率可調的閃爍電路2.

工作原理任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路圖3-19仿真圖二、單音電子門鈴電路設計1.設計思路任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路二、單音電子門鈴電路設計2.單音電子門鈴的工作原理任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路當按下按鈕開關時，電路開始起振，振蕩頻率f=1.43/（R1+2R2）·C1，根據電路參數可知本電路振蕩頻率落在音頻范圍內，故3腳輸出音頻信號經C2耦合推動揚聲器B發(fā)聲。若嫌音調不佳，可在R2上串接一可調電阻（103），調節(jié)RP的阻值，使音色令人滿意為止。二、單音電子門鈴電路設計3.安裝接線參考圖任務二設計制作貓眼閃爍電路設計制作雙音門鈴電路本次任務是用555集成塊設計制作雙音門鈴電路，通過制作雙音門鈴電路來進一步認識555集成塊的典型應用。在本次任務中介紹了如何用555集成塊構成雙穩(wěn)態(tài)電路以及該電路的特點，如何用555集成塊制作雙音門鈴電路（制作電路一和制作電路二可供選用），并通過電路仿真、制作測試等來提高學生的分析、設計、制作電路的能力。任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路知識準備一、施密特觸發(fā)器

1.

定義任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路施密特觸發(fā)器是一種靠輸入觸發(fā)信號維持的雙穩(wěn)態(tài)電路。12.特點電路具有兩個穩(wěn)態(tài)，當輸入信號電壓升高至上限觸發(fā)電壓ＵTH時，電路翻轉到第二穩(wěn)態(tài)；當輸入觸發(fā)信號降低至下限觸發(fā)電壓ＵTL時，電路就由第二穩(wěn)態(tài)翻回到第一穩(wěn)態(tài)。一、施密特觸發(fā)器

3.

類型任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路圖3-23反相輸出施密特觸發(fā)器及滯回特性

圖3-24同相輸出施密特觸發(fā)器及滯回特性一、施密特觸發(fā)器4.

主要參數任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路二、555構成的反相輸出施密特觸發(fā)器

1.電路組成任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路圖3-27555構成施密特觸發(fā)器及工作波形二、555構成的反相輸出施密特觸發(fā)器

2.

工作過程任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路當輸入信號uI<1/3VCC時，輸出端為高電平。隨著uI的增加，當uI>2/3VCC時，電路翻轉，輸出端為低電平，uo=0。uI繼續(xù)增加，電路保持原狀態(tài)。隨著uI的減少，當uI<1/3VCC時，電路狀態(tài)又翻轉，輸出高電平，uo=VCC，工作波形如圖3-27所示。二、555構成的反相輸出施密特觸發(fā)器

3.

頻率可調的基于集成555的振蕩電路任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路圖3-28頻率可調的振蕩器及工作波形二、555構成的反相輸出施密特觸發(fā)器任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路

3.

頻率可調的基于集成555的振蕩電路在由555時基電路組成的多諧振蕩器中，若改變可調電阻RW的阻值，則也可改變多諧振蕩器的振蕩頻率，如圖3-29所示。任務實施一、電路制作一

1.

認識電路任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路圖3-30555構成的雙音門鈴電路2一、電路制作一

2.

電路仿真任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路一、電路制作一

3.

電路制作任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路一、電路制作一

4.

電路測試任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路（1）通電前檢查一、電路制作一

4.

電路測試任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路（2）通電后檢查二、電路制作二

1.

認識電路任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路二、電路制作二2.

分析電路任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路二、電路制作二

3.

電路仿真任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路圖3-36雙音門鈴電路仿真二、電路制作二

4.

電路制作任務三設計制作雙音門鈴電路設計制作雙音門鈴電路表3-13元器件清單二、電路制作