救护车扬声器发音电路

目录一、实习题目1.实习意义2.实习目标二、实习目的三、实验原理1.设计方案2.技术原理（1）555定时器器件特性（2）555定时器内部结构及工作原理 1）内部结构2）555定时器工作原理（3）555定时器接成多谐振荡器1）连接方法2）多谐振荡形成机理3）相关公式推导四、方案实施1.电路图设计及器件参数选择（1）电路概述（2）扬声器高低音发声机理（3）电路元件选取及仿真五、结果分析1.实验原理图2.实验PCB图六、总结心得一、实验题目救护车扬声器发音电路1、实习意义经过一学期的学习，我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用，但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生，比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。

我们在学习中刚刚接触到一些皮毛知识，而把这些知识运用到炉火纯青的地步是有一些难度的，所以我们以模拟救护车发音电路为题设计电路，可以提高我们对555芯片的认识，可以巩固我们所学的相关理论知识，实践所掌握的电子制作技能，完成一个实际的电子产品，进一步提高分析问题、解决问题的能力。

2、实习目标在电子技术课中我们学到了许多有关电子技术方面的知识，其中我们学到了555芯片的原理与功能，那些只是书本上的理论知识，我们没有将这些所学的知识应用到实践中去，不能说明我们对555芯片已经熟知，所以通过此次的设计我们要对555芯片的内部结构及其级联等方面的应用有更深层次的了解。

比如应用一个555芯片可以带动扬声器发出声响，但这种声响声音单一，发音效果不太好听。

此次课程设计不仅为了提高我们对555芯片的认识，也是为了拓宽我们的知识面，提高综合素质。

二．实习目的1.利用学过的知识分析实际电路。

2.学习利用电路制作软件Protel完成原理图。

3.根据绘制的原理图完成PCB板的设计工作。

4.熟悉PCB电路板中元器件的形态，元器件制作，元器件排布，及其布线等；5.通过独立完成原理图，PCB电路图，对信号发生器的原理，及其运行方式有充分的了解；6.经过实习过程达到对课程的充分了解。

三、工作原理1.设计方案电路构成该电路主要通过两片555定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。

将两片555定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低频声音的持续时间，其输出Vo1是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。

2.技术原理（1）555定时器器件特性555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。

集成时基电路555的电源电压范围较宽，可在5～16V范围内使用（TTL型，若为CMOS型的555芯片，则电压范围可在3～18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。

双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA 左右，因而可直接推动TTL 或CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。

集成555定时器有双极性型和CMOS 型两种产品。

它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

其主要参数见表1：基于以上对555定时器参数及性能的分析，认为以555定时器搭建的电路能够驱动小功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。

（2）555定时器内部结构及工作原理 1）内部结构555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图2和图3所示。

V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH 。

V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR 。

V CO ：控制电压端。

V O ：输出端。

Dis ：放电端。

Rd ：复位端。

555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R 组成的分压网络，产生31V CC 和32V CC 两个基准电压；两个电压比较器C 1、C 2；一个由与非门G 1、G 2组成的基本RS 触发器（低电平触发）；放电三极管T 和输出反相缓冲器G 3。

Rd 是复位端，低电平有效。

复位后, 基本RS 触发器的Q 端为1（高电平），经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。

V CO 为控制电压端，在V CO 端加入电压，可改变两比较器C 1、C 2的参考电压。

不加控制电压时，要在V CO 和地之间接0．01μF （电容量标记为103）电容。

放电管T l 的输出端Dis 为集电极开路输出。

2）555定时器工作原理分析图2的电路：在555定时器的V CC 端和地之间加上电压，当V CO 悬空时，比较器C 1的同相输入端接参考电压V T+=31V CC ，比较器C 2反相输入端接参考电压V T-=31V CC ；当V CO 接控制电压Ve 时，比较器C 1的同相输入端接参考电压V T+=Ve ，比较器C 2反相输入端接参考电压V T-=21Ve 。

现做如下规定：当TH 端的电压>V T+时，写为V TH =1，当TH 端的电压<V T+时，写为V TH =0。

图2 555定时器内部结构Vi1(TH)Vi2(TR)Vco...(a ) 555的逻辑符号(b ) 555的引脚排列图3 555定时器逻辑符号和引脚当TR端的电压>V T-时，写为V TR=1，当TR端的电压<V T-时，写为V TR=0。

①低触发：当输入电压V i2<V T-且V i1<V T+时，V TR=0，V TH=0，比较器C2输出为低电平，C1输出为高电平，基本RS触发器的输入端S=0、R=1，使Q＝1，Q＝0，经输出反相缓冲器后，V O＝1，T截止。

这时称555定时器“低触发”；②保持：若V i2>V T-且V i1<V T+，则V T R=1，V TH=0，S=R=1，基本RS触发器保持，V O和T状态不变，这时称555定时器“保持”。

③高触发：若V i1>V T+，则V TH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，基本RS触发器因R=0，使Q＝1，经输出反相缓冲器后，V O＝0，T导通。

这时称555定时器“高触发”。

555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即V TH、V TR的“0”、“1”）整理为表2。

根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等。

（3）555定时器接成多谐振荡器 1）连接方法：将555定时器的V i1 和V i2连在一起结成施密特触发器，然后将V O 经RC 积分电路接回输入端即构成了多谐振荡器，如图3（a ）所示。

2）多谐振荡形成机理：初始时刻，Vc 为0时，V i2<V T-且V i1<V T+，555定时器处于低触发状态，V O ＝1，T 截止，电容C 经过R 1、R 2充电；当Vc 上升到V T-时，V i2>V T- ，V i1<V T+，处于保持状态，电容继续充电，Vc 继续升高，V O ＝1，T 截止；当Vc= V T+时，V i1>V T+，555定时器处于高出发状态，V O ＝0，T 导通，电容C 经过R 2,T 放电，Vc 降低；当Vc 下降到T V 时，V i2<V T- 且V i1<V T+，电路再次进入低触发状态，电容C 经过R 1、R 2充电……以此循环往复，电容Vc 上的电压在V T-和V T+之间往复振荡，V o 端输出具有一定占空比的方波脉冲，通过调节R W 或电容C ，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出，波形如图3（b ）所示。

图3（b ） 3）相关公式推导：通过Vc 的波形球的电容C 的充电时间1T 和放电时间2T 计算公式如下：充电时间1T 计算公式：()112ln CC T CC T V V T R R C V V -+-=+-放电时间2T 计算公式：2220lnln 0T T T T V VT R C R C V V ++---==- 故电路的振荡周期为：()12122lnln CC T T CC T T V V VT T T R R C R C V V V -++--=+=++-当Vco 悬空（接电容后接地），T V +=32V CC T V -=31V CC 时，()112ln 2T R R C =+ 22ln 2T R C =振荡周期：12(2)ln 2T R R C =+ 振荡频率：121(2)ln 2f T R R C ==+四、方案实施电路图设计及器件参数选择图4（1）电路概述：所设计的救护车扬声器发声电路主要有两个连接为多谐振荡器的555定时器及相关外围组件组成。

具体电路图如图4所示。

通过555（1）控制高频声音和低频声音的持续时间，555（2）作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。

（2）扬声器高低音发声机理：555（1）主要通过V输出占空比一定的方波信号控制555（2）O1的控制端电压，当V输出为高电平时，555（2）控制电压端Vco为高1O电平，由振荡频率f的计算公式可知此时振荡频率较低，为低音；相对应，当V输出为低电平时，555（2）控制电压端Vco为低电平，此O1时振荡频率较高，为高音。

而高低音的持续时间则由555（1）决定。

（3）电路元件选取及仿真：根据经验和查阅相关资料，同时参考相应模型，选取各电路元件参数，使555（1）输出电压周期数量级为毫秒级（ms）,高低音振荡周期数量级为微秒级（us）。

通过仿真软件Multisim仿真电路，调节参数，观测波形。

结果如图5所示。

且当图4电路图被执行时，条形光柱（LVL）出现明显的闪耀报警。

图5五、结果分析1.实验原理图2.实验PCB图六、总结心得通过两周的课程设计，是我对计算555计数器的多谐振荡器，算周期和频率，以及如何非门，或非门，与门的结合，以及芯片之间的结合有了一些了解。

在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。

课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。

通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。

自己要学习的东西还太多。

通过这次课程设计，才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助、交流不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。