数字电子技术综合训练

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时 2 号芯片输出的信号为高频信号（相对于低频信号）。1 号芯片放电的时间就是 2 号芯片 输出高频信号的时长。 此时，在 2 号芯片的 3 号输出引脚外接喇叭，把变化的电信号变成音频信号输出，就可 以得到两个不同频率的声音，从而实现用 555 定时器制作双频报警器的目的。
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2 电路设计
2.1 器件选择 根据电路最终选定的设计方案，需要以下部件： （1）不同阻值电阻 5 个； （2）不同大小的电容 4 个； （3）555 定时芯片 2 个； （4）电源 1 个； 电路对应名称如图 2.1。 （5）喇叭 1 个。
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此时 2 号芯片输出的为低频信号，频率为 600Hz，由公式：
TH
同时，此时周期满足以下公式：
1 1 = =1.67ms ； f H 600
TH =(R5 R6 )C2 ln
联立方程①、②可以解得：
Vcc VT 0 VT R5C2 ln 1.67 103 s ② Vcc VT 0 VT
2 1 Vcc ，C2 的反相输入端的电压为 Vcc 。 3 3
若触发输入端 TR 的电压小于 Vcc ，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输
1 3Leabharlann 1出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于
2 1 Vcc ，同时 TR 端的电压大于 Vcc ，则 C1 3 3
的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为低电平。 它的各个引脚功能如下： 1 脚：外接电源负端或接地，一般情况下接地。 2 脚：低触发端 TR。 3 脚：输出端 Vo 4 脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论 TR、TH 处于何电平， 时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5 脚：VC 为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不 用时，应将该端串入一只 0.01F 电容接地，以防引入干扰。 6 脚：高触发端 TH。 7 脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 8 脚：外接电源 Vcc ，双极型时基电路 VCC 的范围是 4.5～16V，CMOS 型时基电路 Vcc 的范围 为 3～18V。一般用 5V。
采用电源为直流 12V。 本组使用的 555 定时器芯片型号为：LMC555CN。 设 t1 为芯片 1 的充电时间， t 2 为芯片 1 的放电时间，由公式：
t1 ( R1 R2 )C1 ln 2 2 t2 R2C1 ln 2 1.5
联立解得：
；
R1 72, R2 214 ；
TL
同时，此时周期满足以下公式：
1 1 = =2.5ms ； f L 400
TL =(R5 R6 )C2 ln
Vcc VT 0 VT R5C2 ln 2.5 103 s ；① Vcc VT 0 VT
当 1 号芯片处于低电平的时候，输出电压为 0.2V，可以得到如图 2.3 的电路：
12V
5k
0.2V
10k
u
5k
5k
根据结点电压法，可得结点电压方程：
U （
1 1 1 0.2 12 + ） = ； 10 5 10 10 5
解得： U 6.1V ，从而这时候 2 号芯片的 VT 、VT - 分别如下：
VT U 6.1V VT
； U 3.05V 2
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2.2 原件参数确定
根据确定的原理，对器件的参数进行确定。 通过网络查询， 得到 555 定时器的输出电压高低电平的相关信息： 当 555 芯片的 8 号引 脚输入 12V 电压时，3 脚输出的高电平为 11V，低电平为 0.2V。喇叭的内阻查询的得到，为
8 。人为设定电容 C1 =10 F，C2 =1 F，C3 =30 F ，C4 电容为 0.01 F ， R3 10k 。
1505040110 1505040111
吕华然
李成树 李 昊
指导教师： 刘桂芬
设计报告内封——设计任务书 一、综合训练项目应达到的目的 （1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。 （2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 （3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 （4）培养学生报告书撰写能力。 二、指标要求（每个小组按以下规定选择参数设计，小组之间不可重复） （第一组）设计参数： 1. 声音低音频率：300Hz~400Hz 2. 低音持续时间：0.5S~1.5S 3. 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz 4. 高音频持续时间：0.5S~1.5S 5. 占空比：0.5 左右 （第二组）设计参数： 1. 声音低音频率：400Hz~500Hz 2. 低音持续时间：1.5S~2.5S 3. 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz 4. 高音持续时间：1.5S~2.5S 5. 占空比：0.5 左右 （第三组）设计参数： 1. 声音低音频率：500Hz~600Hz 2. 低音持续时间：2.5S~3.5S 3. 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz 4. 高音持续时间：2.5S~3.5S 5. 占空比：0.5 左右 （第四组）设计参数： 1. 声音低音频率：600Hz~700Hz 2. 低音持续时间：0.5S~1.5S 3. 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz 4. 高音持续时间：0.5S~1.5S 5. 占空比：0.5 左右 （第五组）设计参数： 1. 声音低音频率：700Hz~800Hz 2. 低音持续时间：1.5S~2.5S 3. 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz 4. 高音持续时间：1.5S~2.5S 5. 占空比：0.5 左右
R1
R4
R2 C1
C4
R5 R3
C2
C3
本组的设计要求如下： （1） 声音低音频率：400Hz~500Hz； （2） 低音持续时间：1.5S~2.5S； （3） 声音高音频率：比低音频率高出 200Hz-300Hz； （4） 高音持续时间： 1.5S~2.5S； （5） 占空比：0.5 左右。 本组根据实际设计参数选定如下： 低音频率 高音频率 低音时间 高音时间 400Hz 600Hz 2s 1.5s
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小组成员及任务分工……………………………………………………………15
1 设计方案选择
1.1 综述
555 定时器的应用广泛，本组采用两个 555 定时器来制作双音报警器。将每个 555 定时 器制作成施密特多谐振荡器，然后使电路通过扬声器可以发出类似于警笛不同频率的双音， 完成报警功能。
1.2 综合训练的目的
⑥ 实物制作采取自愿原则，有实物可适当加分。 （2）格式要求 ① A4 文档输出（保留电子文档）； ② 每章另起一页，1.5 倍行距，正文字体为宋体五号； ③ 公式需用公式编辑器编辑。 注意：这里所提到的内容要求只是必须具备的内容，同学可以做扩展，要尽量做 到完整。
评价内容
得分
总计
评
内容完整度（满分 3 分） 分析设计准确性（满分 3 分）
设 计 任 务
三、设计内容和要求 （1）内容要求 ① 完成方案选择； ② 555 定时器的型号，所用电源电压值和输出的高低电平等参数（需要 同学们通过检索资料来完成）； ③ 器件选择（参数的计算过程）；
④ 利用 Miltisim 仿真软件绘制主电路结构模型图，设置相应的参数，绘
制出输出波形；
⑤ 结果分析（如：改变那些参数可以改变周期，占空比等）
辽宁工程技术大学
二○一六～二○一七学年第 二 学期
《数字电子技术》综合训练项目二报告书 题 目： 555 双音频报警器设计
专 班 姓 名
业：电气工程及其自动化 级： 电气 15-1 学 号 姓 刘 第 二 组 名 明 学 号
何昕洋 匡 杨
1505040106 1505040107 1505040108 1505040109
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根据结点电压法，得结点电压方程：
U （
1 1 1 11 12 + ） = ； 10 5 10 10 5
解得： U 8.8V ，从而得到对于 2 号芯片，此时：
VT U 8.8V VT
； U 4.4V 2
此时 2 号芯片输出的为低频信号，频率为 400Hz，由公式：
（1）培养学生文献检索的能力，特别是如何利用 Internet 检索需要的文献资料。 （2）培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。 （3）培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。 （4）培养学生报告书撰写能力。
1.3 555 定时器的功能
5k
C1
5k
C2
5k
如图 1.1 为 555 定时器的内部结构。 555 定时器的功能主要由两个电压比较器决定。 两 个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。 在电源与地之间加上电压， 当 5 脚悬 空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为
占空比：
q
R1 R2 214 72 0.572 0.5 ； R1 2 R2 72 2 214
满足设计要求，以上为 1 号芯片相关参数的设定。 当 1 号芯片处于高电平时，输出电压为 11V，则可以得到如图 2.2 的电路。
12V
5k
11V
u
10k
5k
5k
功能表如下：
清零 0 1 1 1 1 高触发端 TH × 0 1 0 1 低触发端 TR × 1 0 0 1 v0 0 x 1 1 0 放电管 T(V) 导通 保持上一状态 截止 截止 导通 功能 直接清零 保持上一状态 置1 置1 清零
1.4 用 555 定时器制作双音频报警器的设计方案