数字电子技术课程设计声光感应报警器

郑州科技学院

《数字电子技术》课程设计

题目基于555定时器声光感应报警器

学生姓名

专业班级级电气工程及其自动化班

学号

院（系）电气工程学院

指导教师

完成时间2017年月日

1 设计的目的 (1)

2 设计的任务与要求 (1)

2.1 设计的任务 (1)

2.2 设计的要求 (1)

3 设计原理 (2)

3.1 总体设计思路 (2)

4 元器件设计原理及功能说明 (3)

4.1 555定时器芯片工作原理，功能及应用 (3)

4.2 555定时器工作原理 (3)

4.3 555芯片的特点 (4)

4.4 555芯片的应用 (4)

4.5 振荡电路模块 (4)

4.6 基于Multisim的仿真 (5)

5 硬件的制作与调试 (6)

5.1 焊接电路 (6)

5.2 调试电路 (6)

6 设计总结 (7)

参考文献 (9)

附录1:总体电路原理图 (10)

附录2:实物图 (11)

附录3:电路元器件清单 (12)

1 设计的目的

声光报警器在生活中运用非常的广泛，尤其在生活和工业中应用最为普遍。光敏声光报警器是传统的光学与近代电子技术相结合的产物，如今光敏声光报警器是综合了多学科而形成的高新技术产物，是当代十分活跃的研究开发领域。为了跟上社会进步、经济发展的步伐，光敏声光报警器以不同的种类正逐步应用在各行各业，对经济的发展有着举足轻重的作用。通过这次的课程任务设计，可以很好的对课本知识运用于实践，进而激发广大学生的创造能力，实现书本与实践的紧密结合。

声光报警电路可作为防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警。要求指示灯闪光频率为1~2HZ，蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1000HZ，指示灯采用发光二极管。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。

2 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，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，来设计一个简单的基于555定时器的声光感应报警。

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-哇的报警声音，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、C3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，IC1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。IC1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，C3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脚的控制而工作。平时由于IC1的3脚输出低电平，振荡器不工作，当IC1输出高电平时，振荡器开始工作，发出报警声。多谐振荡器的振荡频率由R5、R6与C4的数值决定，本电路约为4.8kHz。调整R5、R6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 元器件设计原理及功能说明

4.1 555定时器芯片工作原理，功能及应用

555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

4.2 555定时器工作原理

555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

555定时器的电路如图4-1所示。它由三个阻值为5KΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

图4-1 555定时器原理图

4.3 555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。

4.4 555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。

4．555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、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。

4.5 振荡电路模块

当接通电源后，电容C1上的初始电压变为0，C1两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，