項(xiàng)目7 制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路

項(xiàng)目7制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路電子技術(shù)

救護(hù)車警笛模擬聲響電路的設(shè)計(jì)，就是產(chǎn)生有規(guī)律頻率變化的電路，在數(shù)字電路系統(tǒng)中，常常需要獲得各種不同要求的脈沖信號(hào)，獲得這些信號(hào)的電路有：多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器以及555時(shí)基集成電路。剖析1.知識(shí)目標(biāo)（1）多諧振蕩器的功能及基本應(yīng)用方法；（2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能及基本應(yīng)用方法；（3）施密特觸發(fā)器的功能及基本應(yīng)用方法；（4）555集成定時(shí)器的功能及基本應(yīng)用方法。2.技能目標(biāo)（1）能夠分析555定時(shí)器構(gòu)成的功能電路；（2）能夠使用555定時(shí)器設(shè)計(jì)救護(hù)車警笛電路；（3）能夠完成基于555定時(shí)器的數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)；（4）能夠組裝、調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路和數(shù)字電子鐘電路。目標(biāo)3.素養(yǎng)目標(biāo)（1）能夠在教師引導(dǎo)下完成每個(gè)任務(wù)相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并能舉一反三；（2）在任務(wù)計(jì)劃階段，要總體考慮電路布局與連接規(guī)范，使電路美觀實(shí)用；（3）在任務(wù)實(shí)施階段，要首先具備健康管理能力，即注意安全用電和勞動(dòng)保護(hù)，同時(shí)注重6S（整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)和安全）的養(yǎng)成和環(huán)境保護(hù)；（4）專心專注、精益求精要貫穿任務(wù)完成始終，不懼失??；（5）小組成員間要做好分工協(xié)作，注重溝通和能力訓(xùn)練。目標(biāo)項(xiàng)目7制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘目錄CONTENTS010203任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路1思考與提升任務(wù)小結(jié)任務(wù)實(shí)施創(chuàng)新方案任務(wù)考核任務(wù)分析知識(shí)鏈接任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入在數(shù)字電路和數(shù)字系統(tǒng)中，常常需要用到各種脈沖波形，例如時(shí)鐘脈沖、控制過(guò)程中的定時(shí)信號(hào)等。這些脈沖波形的獲取，通常有兩種方法：一種是利用脈沖振蕩電路產(chǎn)生；另一種則是通過(guò)整形電路對(duì)已有的波形進(jìn)行整形、變換，使之滿足系統(tǒng)的要求。本任務(wù)從認(rèn)識(shí)RC波形變換電路到學(xué)習(xí)脈沖產(chǎn)生電路，進(jìn)而分析脈沖整形電路，最終引出認(rèn)識(shí)555集成定時(shí)器的學(xué)習(xí)。任務(wù)分析

本任務(wù)中，正弦波振蕩電路是由放大電路、選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅環(huán)節(jié)四部分組成的，分別完成起振、選頻、放大、穩(wěn)幅輸出等作用。正弦波振蕩輸出的過(guò)程很像大學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。剛剛走入大學(xué)校門時(shí)，接收到了大量信息，這就是起振；而這些突然涌入的信息卻導(dǎo)致看不清哪里是想要發(fā)展的方向，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，開(kāi)始明確自己的意向，就可以屏蔽掉那些與理想無(wú)關(guān)的信息，這就是選頻；未來(lái)的方向已經(jīng)明確，未來(lái)就有了大致的輪廓，為了達(dá)到目標(biāo)，要不斷充實(shí)自己，用知識(shí)強(qiáng)大自己，才能在未來(lái)?yè)碛懈?jìng)爭(zhēng)力，這就是放大；現(xiàn)階段的知識(shí)儲(chǔ)備已經(jīng)完成，你就可能成為某個(gè)領(lǐng)域的專門人才，可以在工作崗位上做出貢獻(xiàn)了，這就是穩(wěn)幅輸出。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.1RC波形變換電路7.1.2脈沖整形電路7.1.3555集成定時(shí)器7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管7.1.1RC波形變換電路任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路

在數(shù)字電路中，常常需要各種不同頻率的矩形脈沖。獲得矩形脈沖的方法一般有兩種：一種是通過(guò)方波振蕩器產(chǎn)生，另一種是利用整形電路產(chǎn)生。那脈沖信號(hào)是怎么產(chǎn)生的呢？對(duì)已有的信號(hào)要經(jīng)過(guò)怎樣的變換才能變?yōu)槊}沖信號(hào)呢？例如用自激振蕩產(chǎn)生方波，因?yàn)榫匦尾妷褐挥袃煞N狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間。

知識(shí)鏈接任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接1.脈沖的概念7.1.1RC波形變換電路

脈沖（pulse）通常是指電子技術(shù)中經(jīng)常運(yùn)用的一種像脈搏似的短暫起伏的電沖擊（電壓或電流）。主要特性有波形、幅度、寬度和重復(fù)頻率。脈沖是相對(duì)于連續(xù)信號(hào)在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)短時(shí)間發(fā)生的信號(hào)，大部分信號(hào)周期內(nèi)沒(méi)有信號(hào)，就像人的脈搏一樣?，F(xiàn)在一般指數(shù)字信號(hào)，它已經(jīng)是一個(gè)周期內(nèi)有一半時(shí)間有信號(hào)。計(jì)算機(jī)內(nèi)的信號(hào)就是脈沖信號(hào)，又叫數(shù)字信號(hào)。如何利用電路搭建產(chǎn)生脈沖信號(hào)呢？我們可以嘗試下面的電路。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接2.常見(jiàn)的脈沖波形

7.1.1RC波形變換電路

知道如何產(chǎn)生脈沖信號(hào)之后，我們來(lái)探討常見(jiàn)的脈沖波形都有哪些呢？首先要清楚脈沖波的概念。脈沖波是指一種間斷的、持續(xù)時(shí)間極短的且突然發(fā)生的電信號(hào)。凡是斷續(xù)出現(xiàn)的電壓或電流均稱為脈沖電壓或脈沖電流。除了正弦波和由若個(gè)正弦分量合成的連續(xù)波以外，都可以稱為脈沖波。因此常見(jiàn)的脈沖波有矩形波，鋸齒波，鐘形波，尖峰波，梯形波，階梯波等等。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接

3.RC波形變換電路7.1.1RC波形變換電路

在模擬及脈沖數(shù)字電路中，常常用到由電阻R和電容C組成的RC電路，在些電路中，電阻R和電容C由于取值的不同、輸入和輸出關(guān)系的差異以及處理的波形之間的關(guān)系，產(chǎn)生了RC電路的不同應(yīng)用，下面的電路顯示了RC電路的充、放電過(guò)程。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接4.RC微分電路

7.1.1RC波形變換電路

RC微分電路，就是一種應(yīng)用十分廣泛的對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行變換的電路，它通常把矩形脈沖信號(hào)變換成正、負(fù)雙向尖脈沖。在數(shù)學(xué)上，這種尖脈沖近似等于矩形波的微分形式，故有微分電路之稱。微分電路的特點(diǎn)是輸出能很快反映輸入信號(hào)的跳變成分。即它能把輸入信號(hào)中的突然變化部分選擇出來(lái)。其輸出的脈沖寬度很窄，與原來(lái)輸入脈沖寬度較寬的波形相比，包含有“微分”的意思。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接5.RC積分電路

7.1.1RC波形變換電路積分電路可將矩形脈沖波電轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波，其電路原理都是基于電容的充放電原理。積分電路的特性是由電路的時(shí)間常數(shù)和輸入信號(hào)占空間的相對(duì)大小關(guān)系確定的。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接1.脈沖整形7.1.2脈沖整形電路

在上一節(jié)的內(nèi)容中，我們提到了矩形脈沖的產(chǎn)生通常有兩種方法，一種是利用振蕩電路直接產(chǎn)生所需要的矩形脈沖，這種方式不需要外加觸發(fā)信號(hào)，只需要電路和直流電源，這種電路稱為多諧振蕩電路；另一種則是通過(guò)各種整形電路，把已有的周期性變化的波形變換為符合要求的矩形脈沖，電路自身不能產(chǎn)生脈沖信號(hào)，這類電路包括單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器。在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖經(jīng)傳輸后往往發(fā)生波形畸變，或者邊沿產(chǎn)生振蕩等。通過(guò)施密特觸發(fā)器整形，可以獲得比較理想的矩形脈沖波形，這就稱為脈沖整形。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路2.多諧振蕩器

多諧振蕩器是利用深度正反饋，通過(guò)阻容耦合使兩個(gè)電子器件交替導(dǎo)通與截止，從而自激產(chǎn)生方波輸出的振蕩器。多諧振蕩器常用作方波發(fā)生器。多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器?！岸嘀C”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。2.多諧振蕩器

任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路（1）與非門基本多諧振蕩器2.多諧振蕩器

（2）RC環(huán)形多諧振蕩器任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路2.多諧振蕩器

（3）石英晶體多諧振蕩器任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路3.微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在外加脈沖的作用下，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。由于電路中RC延時(shí)環(huán)節(jié)的作用，該暫態(tài)維持一段時(shí)間又回到原來(lái)的穩(wěn)態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)維持的時(shí)間取決于RC的參數(shù)值。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路4.施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，當(dāng)輸入電壓高于正向閾值電壓，輸出為高；當(dāng)輸入電壓低于負(fù)向閾值電壓，輸出為低；當(dāng)輸入在正負(fù)向閾值電壓之間，輸出不改變。當(dāng)輸入電壓發(fā)生足夠的變化時(shí)，輸出才會(huì)變化，因此將這種元器件命名為觸發(fā)器。這種雙閾值動(dòng)作被稱為遲滯現(xiàn)象，表明施密特觸發(fā)器有記憶性。施密特觸發(fā)器可作為波形整形電路，能將模擬信號(hào)波形整形為數(shù)字電路能夠處理的方波波形，而且由于施密特觸發(fā)器具有滯回特性，所以可用于抗干擾，其應(yīng)用包括在開(kāi)回路配置中用于抗擾，以及在閉回路正回授/負(fù)回授配置中用于實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路4.施密特觸發(fā)器

（1）用集成與非門組成的施密特觸發(fā)器任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路4.施密特觸發(fā)器（2）施密特觸發(fā)器的應(yīng)用1）波形變換施密特觸發(fā)器可以把連續(xù)變化的輸入電壓變換為矩形波輸出?？蓪⒄也?、三角波等變成矩形波。2）脈沖整形3）幅度鑒別利用施密特觸發(fā)器輸出狀態(tài)取決于輸入信號(hào)幅度的工作特點(diǎn)，可以用它來(lái)作為幅度鑒別電路。4）組成單穩(wěn)態(tài)電路5）組成多諧振蕩器任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.2脈沖整形電路7.1.3

555集成定時(shí)器任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接555定時(shí)器是一種能夠產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)，完成各種定時(shí)或延時(shí)功能的中規(guī)模集成電路。它將模擬功能和數(shù)字邏輯功能巧妙地結(jié)合在一起，電路功能靈活，適用范圍廣泛，只要在外部配上幾個(gè)阻容元件，就可以構(gòu)成性能穩(wěn)定而準(zhǔn)確的方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器、多諧振蕩器等電路等。1.555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.3

555集成定時(shí)器2.555定時(shí)器工作原理任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.3

555集成定時(shí)器2.555定時(shí)器工作原理任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.3

555集成定時(shí)器3.555定時(shí)器的應(yīng)用555定時(shí)器可工作在三種工作模式下：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)模式：在此模式下，555功能為單次觸發(fā)。應(yīng)用范圍包括定時(shí)器，脈沖丟失檢測(cè)，反彈跳開(kāi)關(guān)，輕觸開(kāi)關(guān)，分頻器，電容測(cè)量，脈沖寬度調(diào)制（PWM）等。無(wú)穩(wěn)態(tài)模式：在此模式下，555以振蕩器的方式工作。這一工作模式下的555芯片常被用于頻閃燈、脈沖發(fā)生器、邏輯電路時(shí)鐘、音調(diào)發(fā)生器、脈沖位置調(diào)制（PPM）等電路中。如果使用熱敏電阻作為定時(shí)電阻，555可構(gòu)成溫度傳感器，其輸出信號(hào)的頻率由溫度決定。雙穩(wěn)態(tài)模式（或稱施密特觸發(fā)器模式）：在DIS引腳空置且不外接電容的情況下，555的工作方式類似于一個(gè)RS觸發(fā)器，可用于構(gòu)成鎖存開(kāi)關(guān)。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.3

555集成定時(shí)器在電子電路中，電源、放大、振蕩和調(diào)制電路被稱為模擬電子電路，因?yàn)樗鼈兗庸ず吞幚淼氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)。電子電路中另一大類電路的數(shù)字電子電路。它加工和處理的對(duì)象是不連續(xù)變化的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字電子電路又可分成脈沖電路和數(shù)字邏輯電路，它們處理的都是不連續(xù)的脈沖信號(hào)。脈沖電路是專門用來(lái)產(chǎn)生電脈沖和對(duì)電脈沖進(jìn)行放大、變換和整形的電路。家用電器中的定時(shí)器、報(bào)警器、電子開(kāi)關(guān)、電子鐘表、電子玩具以及電子醫(yī)療器具等，都要用到脈沖電路。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用脈沖有各種各樣的用途，有對(duì)電路起開(kāi)關(guān)作用的控制脈沖，有起統(tǒng)帥全局作用的時(shí)鐘脈沖，有做計(jì)數(shù)用的計(jì)數(shù)脈沖，有起觸發(fā)啟動(dòng)作用的觸發(fā)脈沖等等。不管是什么脈沖，都是由脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的，而且大多是短形脈沖或以矩形脈沖為原型變換成的。因?yàn)榫匦蚊}沖含有豐富的諧波，所以脈沖信號(hào)發(fā)生器也叫自激多諧振蕩器或簡(jiǎn)稱多諧振蕩器。如果用門來(lái)作比喻，多諧振蕩器輸出端時(shí)開(kāi)時(shí)閉的狀態(tài)可以把多諧振蕩器比作賓館的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)門，它不需要人去推動(dòng)，總是不停地開(kāi)門和關(guān)門。類似的例子還有很多，這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)常見(jiàn)脈沖整形變換電路的諸多應(yīng)用。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用1.集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS121簡(jiǎn)介74LS121是一種常用的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，常用在各種數(shù)字電路和單片機(jī)系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)之中，74LS121的輸入采用了施密特觸發(fā)輸入結(jié)構(gòu)，所以74LS121的抗干擾能力比較強(qiáng)。TTL集成器件74LS121是一種不可重復(fù)觸發(fā)集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用2.常見(jiàn)脈沖整形變換電路實(shí)踐應(yīng)用：光控電動(dòng)篩光控電動(dòng)篩：該電路是在我們講過(guò)的單穩(wěn)態(tài)電路的基礎(chǔ)上略加改進(jìn)而來(lái)。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用3.555定時(shí)器實(shí)例模擬聲響電路能發(fā)出各種模擬聲響，如各種樂(lè)器聲、動(dòng)物鳴叫聲、流水、刮風(fēng)、下雨等自然界的聲響和車船、飛機(jī)、槍炮、爆炸等現(xiàn)代文明所制造的聲響效果。因而模擬聲集成電路被廣泛應(yīng)用于電子玩具、儀器儀表、保安警示等領(lǐng)域。文中介紹由555多諧振蕩器組成模擬聲集成電路的應(yīng)用實(shí)例，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單清晰、擴(kuò)展方便、靈活易變等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)時(shí)只要配置適當(dāng)?shù)淖枞菰骷徒泳€即可，稍作改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)不同的模擬聲響，具有較高的性價(jià)比。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用3.555定時(shí)器實(shí)例（1）“叮咚”門鈴聲響電路任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用3.555定時(shí)器實(shí)例（2）間歇聲響電路。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用3.555定時(shí)器實(shí)例（3）雙頻音響電路（救護(hù)車）任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用3.555定時(shí)器實(shí)例（4）警車的音響效果電路任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路知識(shí)鏈接7.1.4常見(jiàn)脈沖整形變換電路應(yīng)用任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)實(shí)施1.核對(duì)元器件2.檢測(cè)元器件3.元器件安裝與接線4.測(cè)量與調(diào)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表7-4中。

起振振幅最大且不失真臨界失真可變電阻Rp/kΩ

反饋電壓vf/V

輸出電壓vo/V

表7-4

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)實(shí)施

仿真值

輸出電壓vo/V頻率f/HzC1=C2=0.01uF

C1=C2=0.02uF

5.故障分析表7-5故障分析匯總及反饋故障現(xiàn)象可能原因解決辦法是否解決無(wú)波形

是否波形出現(xiàn)失真

是否

任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)實(shí)施6.收獲與總結(jié)序號(hào)掌握的技能學(xué)會(huì)的知識(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題處理方法1

2

3

心得體會(huì)：表7-6收獲與總結(jié)任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路創(chuàng)新方案任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)考核表7-7任務(wù)綜合評(píng)價(jià)任務(wù)名稱

姓名

組號(hào)

考核內(nèi)容考核標(biāo)準(zhǔn)扣分標(biāo)準(zhǔn)自評(píng)得分組間互評(píng)得分職業(yè)素養(yǎng)（20分）工具擺放、著裝等符合規(guī)范（2分）操作工位衛(wèi)生良好，保持整潔（2分）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，不浪費(fèi)原材料（4分）無(wú)元器件損壞（6分）無(wú)用電事故、無(wú)儀器損壞（6分）工具擺放不規(guī)范，扣1分；著裝等不符合規(guī)范，扣1分；操作工位衛(wèi)生等不符合要求，扣2分；未按操作規(guī)程操作，扣2分；浪費(fèi)原材料，扣2分；元器件損壞，每個(gè)扣1分，扣完為止；因用電事故或操作不當(dāng)而造成儀器損壞，扣6分。人為故意造成用電事故、損壞元器件、損壞儀器或其他事故，本次任務(wù)計(jì)0分。

元器件檢測(cè)（10分）能使用儀表正確檢測(cè)元器件（10分）不會(huì)使用儀器，扣2分；元器件檢測(cè)方法錯(cuò)誤，每次扣1分；數(shù)據(jù)填寫錯(cuò)誤，每個(gè)扣1分。

裝配（20分）元器件布局合理、美觀（10分）布線合理、美觀，層次分明（10分）元器件布局不合理、不美觀，扣1～5分；布線合理、美觀，層次不分明，扣1～5分；布線有斷路，每處扣1分；布線有短路，每處扣5分。

調(diào)試（30分）能使用儀器儀表檢測(cè)，能正確填寫表7-4數(shù)據(jù)，并排除故障，達(dá)到預(yù)期的效果。一次調(diào)試成功，數(shù)據(jù)填寫正確，得30分；填寫數(shù)據(jù)不正確，每處扣1分；在老師的幫助下調(diào)試成功，扣5分，調(diào)試不成功，得0分。

團(tuán)隊(duì)合作（10分）主動(dòng)參與，積極配合小組成員，能完成自己的任務(wù)。（5分）參與完成自己的任務(wù)，得5分；參與未完成自己的任務(wù)，得2分；未參與未完成自己的任務(wù)，得0分。

能與他人共同交流和探討，積極思考，能提出問(wèn)題，能正確評(píng)價(jià)自己和他人。（5分）交流能提出問(wèn)題，正確評(píng)價(jià)自己和他人，得5分；交流未能正確評(píng)價(jià)自己和他人，得2分；未交流未評(píng)價(jià)，得0分。

創(chuàng)新能力（10分）能進(jìn)行合理的創(chuàng)新。（10分）有合理創(chuàng)新方案或方法，得10分；在老師的幫助下有創(chuàng)新方案或方法，得6分；無(wú)創(chuàng)新方案或方法，得0分。

最終成績(jī)

教師評(píng)分

任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路思考與提升1.電阻R和電容C構(gòu)成的簡(jiǎn)單電路叫RC電路，常用于脈沖波形變換的電路是______和_______。2.嘗試分析RC電路的正弦波響應(yīng)。3.矩形脈沖的獲取方法通常有兩種：一種是_____；另一種是_____。4.占空比是_______與______的比值。5.555定時(shí)器的最后數(shù)碼為555的是_____（TTL/CMOS）產(chǎn)品，為7555的是_____（TTL/CMOS）產(chǎn)品。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路思考與提升6.施密特觸發(fā)器具有_____現(xiàn)象；單穩(wěn)觸發(fā)器只有_____個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。7.常見(jiàn)的脈沖產(chǎn)生電路有_____，常見(jiàn)的脈沖整形電路有_______、_______。8.為了實(shí)現(xiàn)高的頻率穩(wěn)定度，常采用_____振蕩器；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器受到外觸發(fā)時(shí)進(jìn)入_____。9.在數(shù)字系統(tǒng)中，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一般用于_______、______、_____等。10.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理是：沒(méi)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路處于一種_____。外加觸發(fā)信號(hào)，電路由______翻轉(zhuǎn)到______。電容充電時(shí)，電路由______自動(dòng)返回至_____。任務(wù)7.1分析與設(shè)計(jì)波形產(chǎn)生變換電路任務(wù)小結(jié)1.連接電路后，仔細(xì)核對(duì)各元器件極性不能接錯(cuò)，以免損壞元器件，甚至燒毀電路。2.為了安全，示波器的機(jī)殼必須接地。通電前，應(yīng)檢查電源線有無(wú)磨損、斷裂和裸露導(dǎo)線，以免引起觸電事故，檢查電源電壓是否與儀器工作電壓相符。3.測(cè)試前應(yīng)首先估算被測(cè)信號(hào)的幅度大小，若不明確，，可先將示波器的V/DIV選擇開(kāi)關(guān)置于最大擋，避免因電壓過(guò)高而損壞示波器。4.大部分示波器都設(shè)有擴(kuò)展檔位和旋鈕，定量測(cè)量時(shí)一定要檢查這些旋鈕所處的狀態(tài)，否則會(huì)引起讀數(shù)錯(cuò)誤。5.安裝過(guò)程中，直接相連的元器件，可利用其引腳作連接，避免過(guò)多的導(dǎo)線。任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘2思考與提升任務(wù)小結(jié)任務(wù)實(shí)施創(chuàng)新方案任務(wù)考核任務(wù)分析知識(shí)鏈接任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入數(shù)字鐘體積小，安裝使用方便，不僅可以作為家用電子鐘，而且可以廣泛用于車站、體育場(chǎng)館等公共場(chǎng)所。雖然數(shù)字鐘的外形和功能不盡相同，但是用于制造數(shù)字鐘的原理基本上都是一樣的。所謂數(shù)字鐘，是指利用電子電路構(gòu)成的計(jì)時(shí)器。任務(wù)分析本次任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字鐘，基本要求為數(shù)字鐘的時(shí)間周期為24小時(shí)，顯示時(shí)、分、秒，時(shí)間基準(zhǔn)一秒對(duì)應(yīng)現(xiàn)實(shí)生活中的時(shí)鐘的一秒。供擴(kuò)展的方面涉及整點(diǎn)報(bào)時(shí)、定時(shí)鬧鐘等。一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要由譯碼顯示器、“時(shí)”，“分”，“秒”計(jì)數(shù)器和555定時(shí)器組成。電路系統(tǒng)由秒信號(hào)發(fā)生器、“時(shí)、分、秒、”計(jì)數(shù)器、譯碼器及顯示器、電路組成。任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.1數(shù)字鐘電路核心部件簡(jiǎn)介7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管74LS90異步加法計(jì)數(shù)器任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.1數(shù)字鐘電路核心部件簡(jiǎn)介任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管1.數(shù)字電子鐘的構(gòu)成框圖數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1HZ時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定。通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管2.數(shù)字電子鐘的模塊及其工作原理任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理（1）晶體振蕩器電路晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的方波信號(hào)，可保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定。不管是指針式的電子鐘還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。采用由邏輯門與RC組成的時(shí)鐘源振蕩器或由集成電路定時(shí)器555與RC組成的多諧振蕩器，使振蕩頻率f=1HZ。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管2.數(shù)字電子鐘的模塊及其工作原理任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理（2）計(jì)數(shù)器電路時(shí)間計(jì)數(shù)器電路由秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器及時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu)成，其中秒個(gè)位和秒十位計(jì)數(shù)器，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器均為60進(jìn)制計(jì)數(shù)器，而根據(jù)設(shè)計(jì)要求，時(shí)個(gè)位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這些計(jì)數(shù)器電路都可以由中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器74LS90來(lái)實(shí)現(xiàn)。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管2.數(shù)字電子鐘的模塊及其工作原理任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理（3）秒、分、時(shí)譯碼顯示模塊計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)時(shí)間的累計(jì)以8421BCD碼形式輸出，為了將計(jì)數(shù)器輸出的8421BCD碼顯示出來(lái)，需用顯示譯碼電路將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼顯示器件所需要的輸出邏輯和一定的電流，一般這種譯碼器通常稱為7段譯碼顯示驅(qū)動(dòng)器。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管（4）校時(shí)電路校時(shí)電路是數(shù)字電路不可缺少的部分，當(dāng)數(shù)字鐘與時(shí)間不符時(shí)要進(jìn)行校時(shí)。S1、S2分別是時(shí)校時(shí)和分校時(shí)開(kāi)關(guān)，不校時(shí)時(shí)S1、S2是閉合的。當(dāng)校正時(shí)位時(shí)需要把S1開(kāi)關(guān)打開(kāi)，然后用手撥動(dòng)S3開(kāi)關(guān)，來(lái)回?fù)軇?dòng)一次就能使時(shí)位增加1，可以根據(jù)需要來(lái)?yè)軇?dòng)開(kāi)關(guān)次數(shù)，校正完畢后把S1開(kāi)關(guān)閉上。校正分時(shí)和校正時(shí)的方法一樣。任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘知識(shí)鏈接7.2.2數(shù)字鐘電路各部分電路組成及設(shè)計(jì)原理2.數(shù)字電子鐘的模塊及其工作原理任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘任務(wù)實(shí)施1.核對(duì)元器件2.檢測(cè)元器件3.元器件安裝與接線4.調(diào)試與檢測(cè)電路5.故障分析表7-9故障分析匯總及反饋故障現(xiàn)象可能原因解決辦法是否解決電路沒(méi)有實(shí)現(xiàn)功能

是否校時(shí)電路出現(xiàn)問(wèn)題

是否

任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘任務(wù)實(shí)施6.收獲與總結(jié)序號(hào)掌握的技能學(xué)會(huì)的知識(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題處理方法1

2

3

心得體會(huì)：表7-10收獲與總結(jié)任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘創(chuàng)新方案任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘任務(wù)考核表7-11任務(wù)綜合評(píng)價(jià)任務(wù)名稱

姓名

組號(hào)

考核內(nèi)容考核標(biāo)準(zhǔn)扣分標(biāo)準(zhǔn)自評(píng)得分組間互評(píng)得分職業(yè)素養(yǎng)（20分）工具擺放、著裝等符合規(guī)范（2分）操作工位衛(wèi)生良好，保持整潔（2分）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，不浪費(fèi)原材料（4分）無(wú)元器件損壞（6分）無(wú)用電事故、無(wú)儀器損壞（6分）工具擺放不規(guī)范，扣1分；著裝等不符合規(guī)范，扣1分；操作工位衛(wèi)生等不符合要求，扣2分；未按操作規(guī)程操作，扣2分；浪費(fèi)原材料，扣2分；元器件損壞，每個(gè)扣1分，扣完為止；因用電事故或操作不當(dāng)而造成儀器損壞，扣6分。人為故意造成用電事故、損壞元器件、損壞儀器或其他事故，本次任務(wù)計(jì)0分。

元器件檢測(cè)（10分）能使用儀表正確檢測(cè)元器件（10分）不會(huì)使用儀器，扣2分；元器件檢測(cè)方法錯(cuò)誤，每次扣1分；數(shù)據(jù)填寫錯(cuò)誤，每個(gè)扣1分。

裝配（20分）元器件布局合理、美觀（10分）布線合理、美觀，層次分明（10分）元器件布局不合理、不美觀，扣1～5分；布線合理、美觀，層次不分明，扣1～5分；布線有斷路，每處扣1分；布線有短路，每處扣5分。

調(diào)試（30分）能使用儀器儀表檢測(cè)，能正確填寫表7-9數(shù)據(jù)，并排除故障，達(dá)到預(yù)期的效果。一次調(diào)試成功，數(shù)據(jù)填寫正確，得30分；填寫數(shù)據(jù)不正確，每處扣1分；在老師的幫助下調(diào)試成功，扣5分，調(diào)試不成功，得0分。

團(tuán)隊(duì)合作（10分）主動(dòng)參與，積極配合小組成員，能完成自己的任務(wù)。（5分）參與完成自己的任務(wù)，得5分；參與未完成自己的任務(wù)，得2分；未參與未完成自己的任務(wù)，得0分。

能與他人共同交流和探討，積極思考，能提出問(wèn)題，能正確評(píng)價(jià)自己和他人。（5分）交流能提出問(wèn)題，正確評(píng)價(jià)自己和他人，得5分；交流未能正確評(píng)價(jià)自己和他人，得2分；未交流未評(píng)價(jià)，得0分。

創(chuàng)新能力（10分）能進(jìn)行合理的創(chuàng)新。（10分）有合理創(chuàng)新方案或方法，得10分；在老師的幫助下有創(chuàng)新方案或方法，得6分；無(wú)創(chuàng)新方案或方法，得0分。

最終成績(jī)

教師評(píng)分

任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘思考與提升任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘思考與提升任務(wù)7.2設(shè)計(jì)基于555定時(shí)器的數(shù)字鐘任務(wù)小結(jié)1.注意集成電路的引腳順序不要插錯(cuò)，引腳不能彎曲或折斷。2.元器件、導(dǎo)線安裝及字標(biāo)方向符合要求。3.在通電前，先用萬(wàn)用表檢査各集成電路的電源接線是否正確。任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路3思考與提升任務(wù)小結(jié)任務(wù)實(shí)施創(chuàng)新方案任務(wù)考核任務(wù)分析知識(shí)鏈接任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入本任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警器，用555時(shí)基電路施密特的多諧振蕩器，使電路通過(guò)一個(gè)小型揚(yáng)聲器可以發(fā)出三種不同頻率的“滴、嘟、滴、嘟……”的聲響，與救護(hù)車的笛音，警車，消防車相似而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。對(duì)救護(hù)車警笛電路的理解，就是讓電路產(chǎn)生一個(gè)有規(guī)律頻率變化的電路。需要我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生高低頻率的電路。所以，我們有了大體的方向，知道需要用到555定時(shí)器。任務(wù)分析

通過(guò)雙音報(bào)警器熟悉用555構(gòu)成多諧振蕩電路。具體可這樣實(shí)施任務(wù)，用555定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)方波信號(hào)，用一個(gè)大電容將方波轉(zhuǎn)換成鋸齒波（主要是為掃頻），再用一個(gè)電壓跟隨器，削掉鋸齒波下尖端（為了使第二片555定時(shí)器引腳3輸出高頻持續(xù)一段時(shí)間），作為第二片555定時(shí)器的5號(hào)引腳的輸入信號(hào)。這樣就可以使第二片555定時(shí)器的3腳產(chǎn)生一個(gè)頻率不斷變化的信號(hào)。將此信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，就可發(fā)出救護(hù)車警笛聲了。任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管1.555定時(shí)器知識(shí)回顧任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路知識(shí)鏈接555定時(shí)器是一種將模擬電路和數(shù)字電路集成與一體的電子器件。用它可以構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器和施密特觸發(fā)器等多種電路。其在工業(yè)控制、定時(shí)、檢測(cè)、報(bào)警等方面有廣泛應(yīng)用。555時(shí)基集成電路具有成本低、易使用、適應(yīng)面廣、驅(qū)動(dòng)電流大和一定的負(fù)載能力。在電子制作中只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)試，就可以做成多種實(shí)用的各種小電路，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于晶體管電路。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管2.555定時(shí)器的化簡(jiǎn)電路說(shuō)明任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路知識(shí)鏈接555時(shí)基電路內(nèi)部既有模擬電路，又有數(shù)字電路，讀圖和應(yīng)用十分不便，為便于一目了然地理解555的功能，可以將555電路的數(shù)字與模擬功能合在一起考慮，進(jìn)行化簡(jiǎn)。由于555定時(shí)電路內(nèi)部的比較器靈敏度較高，而且采用差分電路形式，用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小。外部組件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的組件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此，這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣。任務(wù)1.1識(shí)別與檢測(cè)二極管3.施密特觸發(fā)器回顧任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路知識(shí)鏈接（1）電路組成:只要將555定時(shí)器的2號(hào)腳和6號(hào)腳接在一起，就可以構(gòu)成施密特觸發(fā)器。（2）施密特觸發(fā)器的應(yīng)用舉例1）用作接口電路----將緩慢變化的輸入信號(hào)，轉(zhuǎn)換成為符合TTL系統(tǒng)要求的脈沖波形。2）用作整形電路----把不規(guī)則的輸入信號(hào)整形成為矩形脈沖。3）用于脈沖鑒幅——將幅值大于的脈沖選出。任務(wù)7.3制作與調(diào)試救護(hù)車警笛模擬電路任務(wù)實(shí)施1.核對(duì)元器件2.檢測(cè)元器件3.元器件安裝與接線4.調(diào)試與檢測(cè)電路5.故障分析表7-14故障分析匯總及反饋故障現(xiàn)象可能原因解決辦法是否解決電路沒(méi)有實(shí)現(xiàn)功能

是否波形出現(xiàn)失真

是否

任務(wù)7.3