《電子應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目教程（第4版）》課件 項(xiàng)目7救護(hù)車警笛電路的制作

救護(hù)車警笛電路制作目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)工作任務(wù)知識(shí)鏈接知識(shí)小結(jié)1.會(huì)識(shí)別和測(cè)試555定時(shí)器等電子元器件。2.能完成救護(hù)車、消防車警笛電路的安裝與調(diào)試。了解脈沖產(chǎn)生與變換的基本概念;掌握555定時(shí)器的結(jié)構(gòu)框圖和工作原理;熟悉555定時(shí)器的應(yīng)用電路及其工作原理;掌握555定時(shí)器應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)方法;掌握救護(hù)車、消防車警笛電路的組成與工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)責(zé)任心與職業(yè)道德。2.培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)及自我學(xué)習(xí)能力。救護(hù)車警笛電路工作任務(wù)1.實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

（1）增強(qiáng)專業(yè)意識(shí),培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和職業(yè)習(xí)慣。

（2）熟悉用555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器。（3）熟悉555時(shí)基電路控制端(5腳)的功能和作用。（4）了解用電壓調(diào)制頻率的兩種方法。

（5）掌握救護(hù)車警笛電路的調(diào)試方法。

（1）各小組制訂工作計(jì)劃。（2）識(shí)別救護(hù)車警笛電路原理圖,明確元器件連接和電路連線。（3）設(shè)計(jì)、制作裝配圖。（4）完成電路所需元器件的購買與檢測(cè)。（5）根據(jù)裝配圖制作救護(hù)車警笛電路。（6）完成救護(hù)車警笛電路功能檢測(cè)和故障排除。（7）通過小組討論,完成電路的詳細(xì)分析并撰寫任務(wù)工單。2.任務(wù)要求IC1輸出的方波信號(hào)通過R5去控制IC2的5腳電平當(dāng)IC1輸出高電平時(shí)，由IC2組成的多諧振蕩器電路輸出頻率較低的一種音頻當(dāng)IC1輸出低電平時(shí)，由IC2組成的多諧振蕩器電路輸出頻率較高的另一種音頻3.實(shí)訓(xùn)電路與說明4.實(shí)訓(xùn)設(shè)備與元器件

裝配圖

5.安裝與調(diào)試

6.評(píng)價(jià)反饋

評(píng)分表(與項(xiàng)目1任務(wù)工單的評(píng)分表一樣)。555定時(shí)器為數(shù)字-模擬混合集成電路,可產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩,內(nèi)部有3個(gè)5kΩ的電阻分壓器,故稱為555。在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。555定時(shí)器的產(chǎn)品型號(hào)繁多,但所有TTL集成單定時(shí)器型號(hào)的最后3位數(shù)碼都為555,雙定時(shí)器都為556,電源電壓的工作范圍為4.5~16V;所有COMS型集成單定時(shí)器型號(hào)的最后4位數(shù)碼都為7555,雙定時(shí)器都為7556,電源電壓的工作范圍為3~18V。

7.1555集成定時(shí)器知識(shí)鏈接

555定時(shí)器電路電壓比較器的功能：

v+>v-，vO=1v+<v-，vO=0由以下幾部分組成：（1）電阻分壓器:三個(gè)5kΩ電阻組成的分壓器。為電壓比較器C1和C2提供基準(zhǔn)電壓。（2）電壓比較器:C1和C2。1.電阻分壓器2.電壓比較器3.基本RS觸發(fā)器4.放電管T5.緩沖器（3）基本RS觸發(fā)器

正常工作時(shí)，必須使R處于高電平。（4）放電管

輸出為0時(shí)，T導(dǎo)通，輸出為1時(shí)，T截止。（5）緩沖器G

用于提高電路的負(fù)載能力。外引腳排列圖在1腳接地、5腳未外接電壓時(shí)，C1、C2基準(zhǔn)電壓分別為2/3UCC

、1/3UCC

的情況下，555定時(shí)器電路的功能表如表所示。555定時(shí)器是一種用途很廣的集成電路,只要改變555集成電路的外部附加電路,就可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用電路。這里僅介紹多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器三種典型應(yīng)用電路。

7.2555定時(shí)器的應(yīng)用電路知識(shí)鏈接7.2.1多諧振蕩器

多諧振蕩器是一種典型的矩形脈沖產(chǎn)生電路,它是一種自激振蕩器,在接通電源以后,不需要外加觸發(fā)信號(hào),便能自動(dòng)地產(chǎn)生矩形脈沖信號(hào)。由于矩形波中含有豐富的高次諧波分量,所以習(xí)慣上又把矩形波振蕩電路叫作多諧振蕩器。1.電路組成用555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器的電路圖及工作波形如圖所示。

2.工作原理單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有如下顯著特點(diǎn)。(1)有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)。(2)在外界觸發(fā)脈沖作用下,能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài),暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后,自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)。(3)暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長短取決于電路本身的參數(shù),與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關(guān)。由于具備上述特點(diǎn),單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛應(yīng)用于脈沖整形、延時(shí)(產(chǎn)生滯后于觸發(fā)脈沖的輸出脈沖)及定時(shí)(產(chǎn)生固定時(shí)間寬度的脈沖信號(hào))等電路。7.2.2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器1.電路組成將低觸發(fā)端TR作為輸入端uI,將高觸發(fā)端TH和放電管輸出端D接在一起,并與定時(shí)元件R、C連接,就可以構(gòu)成一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。接通電源后,未加負(fù)脈沖,uI=1/3UCC,而C充電,uC上升,當(dāng)uC>2/3UCC時(shí),uO輸出為低電平,放電管VT導(dǎo)通,C快速放電,使uC=0。這樣,在加負(fù)脈沖前,uO為低電平,uC=0,這是電路的穩(wěn)態(tài)。在t=t0時(shí)刻,uI負(fù)跳變(TL端電平小于1/3UCC),而uC=0(TH端電平小于2/2UCC),所以輸出uO翻轉(zhuǎn)為高電平,放電管VT截止,C充電,uC按指數(shù)規(guī)律上升。t=t1時(shí),uI負(fù)脈沖消失;t=t2時(shí),uC上升到2/3UCC(此時(shí)TH端電平大于2/3UCC,TL端電平大于1/3UCC),uO又自動(dòng)翻轉(zhuǎn)為低電平;在t0~t2這段時(shí)間,電路處于暫穩(wěn)態(tài);t>t2時(shí),放電管VT導(dǎo)通,C快速放電,電路又恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)。由分析可得輸出正脈沖寬度tW=1.1RC。注意:如圖7.8所示的電路只能用窄負(fù)脈沖觸發(fā),即觸發(fā)脈沖寬度ti必須小于tW

。2.工作原理3.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的應(yīng)用(1)脈沖延時(shí)。如果需要延遲脈沖的觸發(fā)時(shí)間,可利用如圖7.7(a)所示的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路來實(shí)現(xiàn)。從圖7.8的波形可以看出,經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的延遲,由于uO的下降沿比輸入信號(hào)uI的下降沿延遲了tW的時(shí)間,因而可以用輸出脈沖uO的下降沿去觸發(fā)其他電路,從而達(dá)到脈沖延時(shí)的目的。圖7.8

單穩(wěn)態(tài)電路的脈沖延時(shí)電路(2)脈沖定時(shí)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器能夠產(chǎn)生一定寬度tW的矩形脈沖,利用這個(gè)脈沖去控制某個(gè)電路,可使其僅在tW時(shí)間內(nèi)工作。例如,利用寬度為tW的正矩形脈沖作為與門的一個(gè)輸入信號(hào),使得在矩形脈沖為高電平的tW期間,與門的另一個(gè)輸入信號(hào)uI才能通過。脈沖定時(shí)的原理框圖及工作波形如圖所示。圖7.9

脈沖定時(shí)施密特觸發(fā)器是脈沖波形變換中經(jīng)常使用的一種電路,它在性能上有以下兩個(gè)重要的特點(diǎn)。(1)輸入信號(hào)從低電平上升的過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的輸入電平,與輸入信號(hào)從高電平下降過程中電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的輸入電平不同。(2)在電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),通過電路內(nèi)部的正反饋過程,輸出電壓波形的邊沿變得十分陡峭。利用上述兩個(gè)特點(diǎn)不僅能將邊沿變化緩慢的信號(hào)波形整形為邊沿陡峭的矩形波,而且可以將疊加在矩形脈沖高、低電平上的噪聲有效地加以消除。7.2.3施密特觸發(fā)器1.電路組成將高觸發(fā)端TH和低觸發(fā)端TR連在一起作為輸入端uI,就可以構(gòu)成一個(gè)反相輸出的施密特觸發(fā)器。由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的電路圖和工作波形如圖所示。現(xiàn)設(shè)輸入信號(hào)uI為如圖7.10(b)所示的三角波,結(jié)合555定時(shí)器電路的功能表7.1可知,當(dāng)uI<1/3UCC時(shí),兩個(gè)比較器的輸出為uC1=“1”,uC2=“0”,因而基本RS觸發(fā)器狀態(tài)為Q=“1”,輸出uO=“1”;當(dāng)1/3UCC<uI<2/3UCC時(shí),兩個(gè)比較器的輸出為uC1=uC2=“1”,基本RS觸發(fā)器保持狀態(tài)不變,故輸出uO也保持不變;當(dāng)uI≥2/3UCC時(shí),兩個(gè)比較器的輸出為uC1=“0”,uC2=“1”,因而基本RS觸發(fā)器狀態(tài)為Q=0,輸出uO=“0”。2.工作原理當(dāng)1/3UCC<uI<2/3UCC時(shí),兩個(gè)比較器的輸出為uC1=uC2=“1”,基本RS觸發(fā)器保持狀態(tài)不變,仍為Q=“0”,輸出uO=“0”;當(dāng)uI≤13UCC時(shí),兩個(gè)比較器的輸出為uC1=“1”,uC2=“0”,基本RS觸發(fā)器狀態(tài)被置為Q=“1”,輸出uO=“1”;電路的工作波形如圖7.10(b)所示。根據(jù)以上分析可知,由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器的上限觸發(fā)閾值電壓UT+=23UCC,下限觸發(fā)閾值電壓UT-=13UCC,回差電壓ΔU=13UCC。如果在CO端加上控制電壓UIC,則可以改變電路的UT+、UT-和ΔU。(1)用于波形變換。利用施密特觸發(fā)器可以把幅度變化的周期性信號(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。圖7.11所示為一正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形脈沖信號(hào)的電路輸入、輸出電壓波形,只要輸入信號(hào)的幅度大于UT+,就可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同頻率的矩形脈沖信號(hào)。3.應(yīng)用舉例圖7.11

正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換為矩形脈沖信號(hào)的電路輸入、輸出電壓波形(2)用于脈沖整形。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,圖7.12給出了幾種常見的情況。當(dāng)傳輸線上電容較大時(shí),波形的上升沿和下降沿將明顯變壞,如圖7.12(a)所示;當(dāng)傳輸線較長,而且接收端的阻抗與傳輸線的阻抗不匹配時(shí),在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象,如圖7.12(b)所示;當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號(hào)上時(shí),信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲,如圖7.12(c)所示。無論出現(xiàn)上述哪種情況,都可以使用施密特觸發(fā)反相器整形而獲得比較理想的矩形脈沖波形。由圖7.12可見,只要施密特觸發(fā)反相器的UT+和UT-設(shè)置合適,就能達(dá)到滿意的整形效果。圖7.12

施密特觸發(fā)反相器的脈沖整形1.脈沖的產(chǎn)生電路即多諧振蕩器,其主要用途是產(chǎn)生數(shù)字邏輯電路的時(shí)鐘脈沖,脈沖的振蕩周期T(或頻率f)由R和C的值決定,但石英晶體振蕩器的頻率由石英諧振頻率決定。多諧振蕩