救护车扬声器发声电路

数字电路课程设计报告

姓名;王开举

班级：

学号：10

设计项目名称：救护车扬声器发生系统

一 设计方案

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。

二. 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2~18V 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.

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。

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1和图2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> 工作原理：

分析图1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T V +=32V CC ，比较器C 2反相输入端接参考电压T V -=31V CC ；

当V CO 接控制电压e V 时，比较器C 1的同相输入端接参考电压T V +=V e ，比较器C 2反相输入端接参考电压T V -=12V e 。

现做如下规定：

.

(a) 555的逻辑符号

(b) 555的引脚排列

图2 555定时器逻辑符号

和引脚

图1 555定时器内部结构

..

当TH 端的电压>T V +时，写为V TH =1，当TH 端的电压T V -时，写为V TR =1，当TR 端的电压

① 低触发：当输入电压V i2

② 保持：若V i2>T V - 且V i1

③ 高触发：若V i1>T V +，则V TH =1，比较器C 1输出为低电平，无论C 2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。

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 i2T V - ，V i1T V +，555定时器处于高出发状态，V O ＝0，T 导通，电容C 经过R2、T 放电，Vc 降低，当Vc 下降到T V -时，V i2

上的电压在T V -和T V +之间往复振荡，Vo 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。

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：2220ln

ln 0T T T T V V

T R C R C V V ++--

-==-

故电路的振荡周期为：()12122ln

ln CC T T CC T T V V V

T 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 2

f T R R C ==

+

二. 方案实施及结果分析

1. 电路图设计及器件参数选择