1、郑郑州科技学院数字电子技术课程设计题 目 变音警笛 学生姓名 XXX 专业班级 12 级电气工程及其自动化 X 班 学 号 2012XXXX 院 （系） 电气工程学院 指导教师 XXX 完成时间 2014 年 06 月 4 日 目 录1.设计的目的 .12.设计的任务与要求 .22.1 设计的任务 .22.2 设计的要求 .23.设计原理 .23.1 总体设计思路 .24.单元电路的设计 .34.1 555 芯片的介绍 .34.2 555 芯片的特点 .34.3 555 芯片的应用 .44.4 振荡电路模块 .44.5 报警声发生电路模块 .54.6 基于 multisim 的基仿真 .65.
2、电路的焊接 .75.1 焊接的原理 .75.2 焊接步骤 .75.3 焊接注意事项 .86 电路的调试 .86.1 检查电路 .86.2 调试电路 .87.设计总结 .9参考文献 .10附录一：总体电路原理图 .11附录二: 实物图 .12附录三：元器件清单 .1311.设计的目的现今社会上防盗系统越来越受到人们的重视。但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。本课程主要介绍了简易的声控报警器的电路设计和电路板的制作。以此电路为依据只需更换相应的报警显示元件
3、即可改装成不同类型的报警器，如红外报警器, 红外线声先报警器等。这种电路主要由声控放大电路、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获得信号并将其转换为电压信号，经场效应管放大后触发由 NE555 集成芯片构成的单稳态触发器和多谐振荡器,输出电压驱动蜂鸣器工作。经过调试，实现课程要求。近年来，随着改革开放的深入发展，电子电器的飞速发展.人民的生活水平有了很大提高。各种高档家电产品和贵重物品为许多家庭所拥有。然而一些不法分子也是越来越多。这点就是看到了大部分人防盗意识还不够强.造成偷盗现象屡见不鲜。因此，越来越多的居民家庭对财产安全问题十分担忧。 报警器这时正为人们解决了不
4、少问题.但是市场上的报警器大部分都是用于一些大公司财政机构。价格高昂,一般人们难以接受。如果再设计和生产一种价廉、性能灵敏可靠的防盗报警器，必将在防盗和保证财产安全方面发挥更加有效的作用。由于声控报警器体积小，灵敏度高具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗、警戒等安保装置中得到了广泛的应用。声控报警器大多数采用国外的先进技术,其功能也非常先进。其中包括脚步触发报警器，汽车报警器，声控语音报时钟， “声控灯”等符合现在人们提倡的节能意识的产品更是受到现代人的青睐。此外，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的欢迎。22.设计的任务与要求2.1 设计的任务利用所学的数字电子技术知识，
5、在图书馆查阅的各种相关的书籍和各类杂志报刊以及利用互联网搜索到的详尽的补充资料，来设计一个简单的变音警笛。2.2 设计的要求明白 555 定时器在电路中的作用及功能实现，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同频率的矩形脉冲信号产生，从而使扬声器发出“呜-哇-呜-哇的警笛声音，达到报警的目的。3.设计原理3.1 总体设计思路本课程设计是由 555 时基集成电路组成的多谐振荡器。这种电路主要由声控放大电路、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获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
6、出电压驱动扬声器达到变音的效果。由 555时基集成电路与 R4、C 3 组成的单稳态触发器，受低电平或脉冲下降沿的触发而翻转。平时，IC 1 的 3 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，输出脉冲的下降沿将单稳态电路触发并使其翻转，3 脚输出高电平。IC 1 翻转后，电路进人暂稳态，电源通过 R4 向 C2 充电，充电时间约 2min。2min 后，C 3 充电电压升高到 6 脚的阀值电平，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 时基集成电路组成的多谐振荡器，受总复位端 4 脚3的控制而工作。平时由于 I
7、C1 的 3 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。多谐振荡器的振荡频率由R5、R 6 与 C4 的数值决定，本电路约为 4. 8kHz。调整 R5、R 6 及 C4 的数值，可得到所需要的振荡频率和报警声。图 3-1 电路总体框图4.单元电路的设计4.1 555 芯片的介绍555 时基集成电路是一个把模拟电路和数字电路组合而成的混合电路，它将模拟功能与逻辑功能整合在一片独立的集成电路上，极大的拓宽了模拟集成电路的应用范围。555 被广泛用于各种各样的计时器，脉冲发生器和振荡器等场合。凭借着模数结合的优势，555 可以独立构成多种功能电路，且精度非常高
8、，能够产生精确的时间延迟和振荡。 根据各家制造商生产工艺的不同，标准的 555 时基集成电路在其硅芯片上包含有 20 个左右的晶体管、2 个二极管和 15 个电阻。常见的 555 为塑封 8 脚双列直插式封装，这个封装的英文缩写为 DIP8。555 的芯片为引脚朝下，自缺口处逆时针起为 18 脚。此外，555 还有两个扩展型号：二合一的 14 脚双列直插塑封双时基集成电路 556；四合一的 16 脚双列直插塑封四时基集成电路558。44.2 555 芯片的特点1只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。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，它的输出电平及输入触
9、发电平，可与TTL， CMOS 等逻辑电路的高、低电平匹配。也可以和模拟运算放大器、运算放大器共同组成某些功能和特性不同的模块电路。 3输出电流大，可直接推动小喇叭、电机、继电器等多种负载。非常适合用在自动控制电路中。 4计时精确度高、温度稳定度佳，价格便宜.4.3 555 芯片的应用（1）构成施密特触发器，用于 TTL 系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555 应用电路采用这 3 种方式中的 1 种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，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
10、、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。4.4 振荡电路模块当接通电源后，电容 C1 上的初始电压变为 0 ，C 1 两端的电压处于高电平，放电管截止，电源通过 R1.R2 向电容 C1 充电，经过一段时间后，电容两端的电压达到高触发电平，而这时放电管导通，电容 C1 通过点阻 R2放电，一段时间后，电容两端的电压变回原来状态，随即放电管又截止，电容 C1 又开始充电。如此周而复始，重复上述的过程，输出端得到矩形波电压。5图 4-1 振荡电路电路图4.5 报警声发生电路模块由于 IC1 的 3 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
11、工作，发出报警声。多谐振荡器的振荡频率由 R5、R 6 与 C4 的数值决定，本电路约为 4. 8kHz。调整 R5、R 6 及 C4 的数值，可得到所需要的振荡频率和报警声。图 4-2 报警电路电路图4.6 基于 multisim 的仿真6Multisim 软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的 EDA 工具软件。作为 Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim 计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚
12、拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。整个操作界面就像一个电子实验工作台，绘制电路所需的元器件和仿真所需的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，软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的。提供了世界主流元件提供商的超过 17000 多种元件，同时能方便的对元件各种参数进行编辑修改，能利用模型生成器以及代码模式创建模型等功能，创建自己的元器件.图 4-3 multisim 仿真图5.电路的焊接5.1 焊接的原理7焊锡借助于助焊剂的作用，经过加热熔化成液态，进入被焊金属的缝隙，在焊接物的表面，形成金属合金使两种金属体牢固地连接在一
13、起，形成的金属合金就是焊锡中锡铅的原子进入被焊金属的晶格中生成的，因两种金属原子的壳层相互扩散，依靠原子间的内聚力使两种金属永久地牢固结合在一起。5.2 焊接步骤用斜口钳将铜丝截成等长度的小段，并加工成弯钩，插入过孔；将烙铁头清理干净；用电烙铁与焊锡丝将加工好的弯钩焊接在新的电路板上：左手拿焊锡丝，右手拿电烙铁。把电烙铁以 45 度左右夹角与焊盘接触，加热焊盘。待焊盘达到温度时，同样从与焊板成 45 度左右夹角方向送焊锡丝。待焊锡丝熔化一定量时，迅速撤离焊锡丝。最后撤离电烙铁，撤离时沿铜丝竖直向上或沿与电路板的夹角 45 度角方向。5.3 焊接注意事项焊接的时间不能太久，大概心里默数 1,2 即可，然后再撤离焊锡丝，再撤离电烙铁，在撤离电烙铁时，也一样心里默数 1、2 即可；焊锡要适量，少了可能虚焊。在焊的过程中，出现虚焊或则焊接不好，要把焊锡焊掉，重新再焊。在吧焊锡焊掉的过程中，左手拿这吸锡器，右手拿着电烙铁，先把电烙铁以 45 度左右夹角与焊盘接触，加热焊锡，再将吸锡器靠近焊锡，按下吸锡器的按钮，就可以吧焊锡焊掉，重复多次，就可清除焊盘上的焊锡，注意不要将焊盘加热太久，以免把焊盘的铜给焊掉。6 电路的调试6.1 检查电路
