百灵鸟电路的设计

电子技术课程设计报告

设计题目：百灵鸟电路的设计

专业班级：电信10104班

学生姓名：汪大理

彭琰

学生学号： 2011110204

2011110420 指导教师：张晋平

设计时间：2013年6月3日-6月16日

（1）设计题目：

百灵鸟电路的设计

（2）设计目的：

A：在不同的光照下发出高低变化的鸣叫声

B：周期性的鸣叫T=2~3秒

（3）设计意义：

培养自己的综合能力，在掌握书本理论知识的基础上进行软件仿真与实物焊接，从而巩固所学知识，提高自己的动手能力。

（4）设计的主要模块：

1-1 时间控制部分

1-2 频率控制部分

如图所示：该电路是以时基电路555为核心组成的多谐振荡器。时间控制部分的工作频率由R1、R2和C决定。频率控制部分的振荡频率由R3、LDR1、C3决定，并且受到时间控制部分输出的控制。当加入电源时，即可产生断续的音调变化的类似百灵鸟鸣叫的声音。

多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态。在电路处于某一暂稳态后，经过一段时间可以自行触发翻转到另一暂稳态。两个暂稳态自行相互转换而输出一系列矩形波。多谐振荡器可用作方波发生器。

图1—2：加上电源后，电容器C3经外接电阻R3与LDR1由Vcc充电，电容器C3两端电压一直上升到2/3Vcc(第六脚之临界电压)，于是触发555的第三脚的输出为低电平0。此外，集成电路内部放电管被驱动而导通，使得第七脚接地，将电容C3上的电荷经电阻LDR1放电，电容器的电压就开始下降，直到它降到触发端1/3Vcc，正反器再次被触发，使第三脚输出回到高电平1，且放电管截止，于是电容器C3再次经由电阻R3及LDR1充电，重复这些动作就会产生振荡。

充电路径：由Vcc出发，经由R3及LDR1至电容器C3。

放电路径：由电容器C3出发，经由LDR1至555第七脚。

频率f=1.44/(R3+2LDR1)C

光敏电阻LDR1是利用光致导电的特性，它的阻值会随着照射光的强度而变化，当光照强时阻值小，光照弱时阻值大。本电路就是利用这一光敏特性，来改变振荡器的充放电时间常数，从而改变振荡器的频率。555输出的可变频率信号经过R4限流后，驱动三极管Q1带动扬声器发出多变的鸣叫声。接好电路后，如果手靠近或离开光敏电阻，扬声器就会随手的移动而发出不断变化的声音。

（5）555定时器构成多谐振荡器

如附图3，由555定时器和外接元件R

1、R

2

、C构成多谐振荡器，脚2与脚6

直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利

用电源通过R

1、R

2

向C充电，以及C通过R

2

向放电端放电，使电路产生振荡。

电容C在和之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波，对应的波形如附图4所示。

附图3 555构成多谐振荡器附图4 多谐振荡器的波形图

输出信号的时间参数是： T=

=0.7（R

1+R

2

）C =0.7R

2

C

其中，为V

C

由上升到所需的时间，为电容C放电所需的时间。

（6）电路原理图：

电路仿真：由555定时器构成两级多谐振荡器，第一级的工作频率由R1、R2和C2、C4决定，f1=1.43/[(R1+2R2)（C2+C4）],第二级的振荡频率由LDR1、R3、C3决定，并且受到第一级输出的控制，f2=1.43/[(R3+2LDR1)C3] 利用这一光敏

特性，可改变振荡器的充、放电时间常数，最终改变多谐振荡频率。

(7) 元器件常识，布局、布线技巧，焊接工艺技巧：

在进行焊接之间，电路板的布局非常重要，将直接影响后面的焊接是布线的复杂程度及板子的整体视觉效果。在放元器件时应特别注意要让芯片都朝向同一个方向，且要为之后的布线留出过孔以利于焊接和连接元器件，否则在焊接时可能要利用搭桥的方法来使两个管脚相连。布线应尽量以红线接电源，黑线为器件连接线的原则，且应从万用板的元器件一面布线，另一面焊接。焊接时可吧手放在实验桌上以防止抖动，当烙铁过热时要用松香降温。

（8）安装、焊接调试、故障问题分析及解决：

(a)焊前准备准备好电烙铁以及镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳、焊料、焊剂等工具，将电烙铁及焊件搪锡，左手握焊料，右手握电烙铁，保持随时可焊状态。

(b)用烙铁加热备焊件。

(c)送入焊料，熔化适量焊料。

(d)移开焊料。

(e)当焊料流动覆盖焊接点，迅速移开电烙铁。

(f)元件焊接好以后，进行调试，调试过程，开始只是出现喇叭发声但是没有阶段性鸣叫的问题，我们初步判定可能是板子有虚焊的情况，所以又仔细检查了一遍，稍加修正，再次调试时因施加的电源电压过大，烧坏了555定时器和喇叭。当我们换上新的555定时器和喇叭时效果然后再进一步的检查电路是否有电路连接错误及虚焊后，终于达到了预期效果：接通+5直流电源，喇叭立即发出一种音调的声音，持续大约3秒，间隔3秒后，又发出该频率的声音，持续3秒……让光源靠近或离开光敏电阻，发音音调改变，但发音间隔仍为3秒。

（9）心得体会：

通过这次课程设计，增强了我们的动手、思考和解决问题的能力。在整个设计过程中，方案的选择、电路原理图的设计和芯片上的选择，经常会遇到这样那样的情况，耗费在这上面的时间很多，两个同学一组的安排也让我们能够认识到合作的重要性，加深对团队精神的认识，同时在设计过程中，从同学间的交流中学到了不少的知识。此外，还有老师在实验室不倦地指导和教诲，帮助我们更好地理解和解决问题，非常感谢老师，没有老师的指导我们不可能做好。