百灵鸟电路设计

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电子技术综合课程设计 报告
设计题目： 设计题目： 专业班级： 专业班级： 学生姓名： 学生姓名： 学生学号： 学生学号： 指导教师： 指导教师： 设计时间： 设计时间：
一、综合设计的目的与要求： 综合设计的目的与要求： 设计一百灵鸟电路，要求： 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。 二、设计题方案比较、论证： 设计题方案比较、论证： 声音产生方案: 2.1 声音产生方案: 各种音高的乐声实际上是一系列频率不同的波形， 利用简单的方波产生电路， 可以模拟
百灵鸟电路的设计 电信 07104 班 袁冬宝 200711020422 彭元杰 20092009-6-4
各种单纯的乐音，比如鸟鸣、管弦乐声、报警与闹铃声。 为实现题目要求， 利用两级由 555 定时器构成的多谐振荡器级联， 第一级的输出作为第 二级的启动信号，第二级的输出频率由光敏电阻调控；当变化的外界光强照射光敏电阻时， 将第二级输出经三极管放大驱动蜂鸣器，即可产生断续的音调变化的类似百灵鸟鸣叫的声 音。
图1
百灵鸟电路原理图
具体参数及实现: 2.2 具体参数及实现: 如图 2 所示，电路是以时基电路 555 为核心组成的多谐振荡器。 由 555 定时器构成两级多谐振荡器，第一级的工作频率由 R1、R3 和 C1 决定， f1=1.43/[(R1+2R3)C1],图中 f1=0.36Hz。第二级的振荡频率由 R2、R4、C2 决定，并且受到 第一级输出的控制，f2=1.43/[(R2+2R4)C2]，图中，f2=700Hz~10kHz，由 R4 调节。 将 R4 替换成光敏电阻，利用半导体光强导电特性，其阻值随光照强度的变化而变化。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。 第二级输出可推动蜂鸣器发出断续鸟鸣。工作波形如图 3 所示。
VCC 5V VCC U3
R1 1k|? 3 R3 2M|? 4
U1 555_TIMER_RATED
VCC RST DIS THR TRI CON OUT
R2 1k|? 5 1
U2 555_TIMER_RATED
VCC RST DIS OUT
11 BUZZER 1500 Hz Q1 R6
9 240|?
10 2N2218 7
6 R4
GND
50% 10k|? Key=A 8
THR TRI CON GND
2
R5 200|? C1 1uF C5 10nF C2 100nF C3 10nF GND
GND
图2
百灵鸟电路的 Multisim 仿真原理图
图3
第二级 Multisim 仿真波形输出
三、元器件列表： 件列表： 表 1 百灵鸟电路元器件列表 序号 1 名称 电阻 规格 1kΩ 1kΩ 数量 2
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
电阻 电阻 电阻 电位器 555 定时器 蜂鸣器 电源 电容 电容 电容 三极管
2MΩ 2MΩ 240Ω 240Ω 200Ω 200Ω 10kΩ 10kΩ
1 1 1 1 2 1
5V 1μ F 10nF 100nF NPN 型 BJT
1 1 2 1 1
四、

元器件常识与焊接技巧： 元器件常识与焊接技巧： 4.1 三极管管脚判别方法 (a) 判定基极 用表 R 100 或 R 1k 挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第 一根表笔接某一电极， 而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时， 则第一根表笔所 接的那个电极即为基极 b。 (b)判别三极管的类型 这时要注意万用表表笔的极性（如果用的是数字万用表，红表笔就为内部电源的正极， 黑表笔就内部电源的负极。机械式万用表与数字万用表相反） 。下面用数字万用表说明，如 果黑表笔接的是基极 b。红表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三 极管为 PNP 型管； 如果红表笔接的是基极 b， 黑表笔分别接触其他两极时， 测得的阻值较小， 则被测三极管为 NPN 型管。 (c)判定集电极 c 和发射极 e 以 PNP 型的管子为例：将万用表置于 R 100 或 R 1K 挡，假设除基极 b 以外的两个管脚， 分别为集电极 c 和发射极 e。首先黑表笔接基极 b，用红表笔接你所假设的集电极 c，记住
中间还要串一个大阻值的电阻， （如果没有的话，只需用手把基极 b 和假设的集电极 c 捏起 来） ，重复假设，如果万用表示数较大，那么就可以确定该假设成立。如图 4。
图4 4.2 手工焊接的基本操作方法 (a)焊前准备
三极管及其管脚的判别
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。 五、安装与调试： 安装与调试： 调试 元件焊接好以后， 接通+5V 直流电源， 蜂鸣器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……调节电位器，发音音调改变，但发音间隔 仍为 3 秒。与题目要求相符合。 六、心得体会： 心得体会： 通过此次电子综合课程设计，在提出问题、分析问题、解决问题的过程中，巩固、深化 和扩展了理论知识与初步的专业技能， 提高了综合运用知识的能力， 逐步增强了实际工程训 练。 在筛选实现原理的过程中，锻炼了正确的设计思想，掌握了课程设计的主要内容、步 骤和基本方法。选用元器件及其参数的时候，培养了统筹兼顾、合理节约的精神。 总之，课程设计加强了理论与实际的结合，思维与动手能力的结合，个人与团体的结 合。 附：
555 定时器原理及特性 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。 只

要在外部配上几个适当的阻容元件， 就可以构成史密特触发器、 单稳态触发器及自激多谐 振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用 电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。 555 定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如附图 1 和附图 2 所示。 引脚功能： Vi1（TH） ：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为 TH。 ：低电平触发端，简称低触发端，标志为 TR 。 Vi2（ TR ） VCO：控制电压端。 VO：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 1 3 VCC 和 2 3 VCC 两个基准 电压；两个电压比较器 C1、C2；一个由与非门 G1、G2 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 G3。
附表 555 定时器控制功能表 输 TH × < 2 3 VCC < 2 3 VCC > 2 3 VCC 入
TR Rd
输 VO L H 不变 L
出 Dis 导通 截止 不变 导通
× < 1 3 VCC > 1 3 VCC ×
L H H H
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 R1、R2、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 R1、R2 向 C
充电，以及 C 通过 R2 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（R1+R2）C =0.7R2C 其中， 为 VC 由 上升到 所需的时间， 为电容 C 放电所需的时间。

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