一、 引言
1、選題意義
經過一學期的學習，我們已掌握了一些簡單的電路的特性以及元器件的作用，但我們對生活中已經應用了許久的電路依然陌生，比如簡單的喇叭、鬧鐘、訊號燈等。我們在學習中剛剛接觸到一些皮毛知識，而把這些知識運用到爐火純青的地步是有一些難度的，所以我們以模擬救護車聲響電路為題設計電路，可以提高我們對555晶元的認識，可以鞏固我們所學的相關理論知識，實踐所掌握的電子製作技能，完成乙個實際的電子產品，進一步提高分析問題、解決問題的能力。
2、設計目標
在電子技術課中我們學到了許多有關電子技術方面的知識，其中我們學到了555晶元的原理與功能，那些只是書本上的理論知識，我們沒有將這些所學的知識應用到實踐中去，不能說明我們對555晶元已經熟知，所以通過此次的設計我們要對555晶元的內部結構及其級聯等方面的應用有更深層次的了解。比如應用乙個555晶元可以帶動揚聲器發出聲響，但這種聲響聲音單一，發音效果不太好聽。此次課程設計不僅為了提高我們對555晶元的認識，也是為了拓寬我們的知識面，提高綜合素質。
3、小組成員及分工
表1 元器件調研情況表
二、基本原理
555 定時器是模擬 — 數字混合式積體電路，利用它可以方便地構成脈衝產生、整形電路和定時、延時電路。具有功能強，使用靈活、方便等優點，在數字裝置、工業控制、家用電器、電子玩具等許多領域都得到了廣泛的應用。
1、構成單穩態觸發器
電路如圖9、2所示，接通電源→電容c充電（至2/3vcc）→rs觸發器置0→v0=0，t導通，c放電，此時電路處於穩定狀態。當2加入vi<1/3vcc時，rs觸發器置1，輸出v0=1，使t 截止。電容c開始充電，按指數規律上公升，當電容c充電到2/3vcc時，a1翻轉，使輸出v0=0。
此時t又重新導通，c很快放電，暫穩態結束，恢復穩態，為下乙個觸發脈衝的到來作好準備。其中輸出v0脈衝的持續時間tw=1.1rc,一般取r=1kω--10mω，c>1000pf,只要滿足vi的重複週期大於tp0 ,電路即可工作，實現較精確的定時。
2、多諧振盪器
電路如圖9、4所示，電路無穩態，僅存在兩個暫穩態，亦不需外加觸發訊號，即可產生振盪（振盪過程自行分析）。電容 c在1/3vcc--2/3vcc之間充電和放電，輸出訊號的振盪引數為：
週期 t=0.7 c(r1+2r2)
頻率 f=1/t=1.44/(r1+2r2)c,
占空比 d=( r1+r2 )/( r1+2r2)。
555電路要求r1與r2 均應大於或等於1kω ，使r1+r2 應小於或等於3.3mω。
3、密特觸發器
電路如圖9、4所示。vs為正弦波，經d半波整流到555定時器的2腳和6腳，當vi上公升到2/3vcc時，v0從1→0;vi下降到1/3vcc時，v0又從0→1 。電路的電壓傳輸特性如圖9、5所示。
回差電壓：δv=1/3vcc.
下圖電路的主要工作原理：用ic1555定時器輸出的0.7hz脈衝，去控制ic2555的引出端5腳電壓，改變分壓器的分壓比，從而改變ic2555的振盪頻率。
當ic1555輸出高電平時，ic2555的振盪頻率降低，而當ic1555輸出低電平時，ic2555的振盪頻率公升高。揚聲器的音訊訊號時被ic1555
調製的雙音訊訊號，使它發出「滴嘟、滴嘟」的雙音聲，酷似救護車所發出的聲音。
三、主要元器件介紹
1、元件清單
表2 元器件清單
2、主要元器件介紹（一般為核心器件介紹）
（1）555 定時器是模擬 — 數字混合式積體電路，利用它可以方便地構成脈衝產生、整形電路和定時、延時電路。具有功能強，使用靈活、方便等優點，在數字裝置、工業控制、家用電器、電子玩具等許多領域都得到了廣泛的應用。
目前生產的555定時器有ttl和cmos兩種型別。通常，ttl型555定時器的輸出電流最高可達200ma，巨頭很強的驅動能力，其產品型號都以555結尾；而cmos型555定時器則具有低功耗、高輸入阻抗等優點，其產品型號都以7555結尾。另外，還有一種將兩個555定時器整合到乙個晶元上的雙定時器產品556（ttl型）和7556（cmos型）。
整合定時器的產品主要有雙極型和 cmos 型兩類，按積體電路內部定時器的個數又可分為單定時器和雙定時器；雙極型單定時器電路的型號為 555 ，雙定時器電路的型號為 556 ，其電源電壓的範圍為 5 ～ 18v ； cmos 單定時器電路的型號為 7555 ，雙定時器電路的型號為 7556 ，其電源電壓的範圍為 2 ～ 18v 。 cmos 型定時器的最大負載電流要比雙極型的小，它們的功能和外引腳排列完全相同。
555定時器的工作原理。
555定時器是一種數字與模擬混合型的中規模積體電路，應用廣泛。外加電阻、電容等元件可以構成多諧振盪器，單穩電路，施密特觸發器等。
555定時器原理圖及引線排列如圖3-1、3-2所示。其功能見表3-1。定時器內部由比較器、分壓電路、rs觸發器及放電三極體等組成。
分壓電路由三個5k的電阻構成，分別給a1和a2提供參考電平2/3vcc和1/3vcc。a1和a2的輸出端控制rs觸發器狀態和放電管開關狀態。當輸入訊號自6腳輸入大於2/3vcc時，觸發器復位，3腳輸出為低電平，放電管t導通；當輸入訊號自2腳輸入並低於1/3vcc時，觸發器置位，3腳輸出高電平，放電管截止。
4腳是復位端，當4腳接入低電平時，則v0=0；正常工作時4接為高電平。
5腳為控制端，平時輸入2/3vcc作為比較器的參考電平，當5腳外接乙個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出的另一種控制。如果不在5腳外加電壓通常接0.01μf電容到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩定。
表3-1 555定時器的功能表
(2) 蜂鳴器的介紹
① 蜂鳴器的分類蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種型別。
② 蜂鳴器的電路圖形符號蜂鳴器在電路中用字母「h」或「ha」（舊標準用「fm」、「lb」、「jd」等）表示。
蜂鳴器的結構原理
1．壓電式蜂鳴器壓電式蜂鳴器主要由多諧振盪器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發光二級管。
多諧振盪器由電晶體或積體電路構成。當接通電源後（1.5~15v直流工作電壓）,多諧振盪器起振,輸出1.5~2.5khz的音訊訊號，阻抗匹配器推動壓電蜂鳴片發聲。
壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料製成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極，經極化和老化處理後，再與黃銅片或不鏽鋼片粘在一起。
2．電磁式蜂鳴器電磁式蜂鳴器由振盪器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。
接通電源後，振盪器產生的音訊訊號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發聲。
四、元件的市場調研元選擇
表3 元件市場調研表
五、製作與除錯
救護車聲響電路製作過程都是在宿舍完成的，在具體焊接之前我們討論了許多方案，主要討論時應該設計乙個怎樣的電子系統，我們決定設計乙個模擬救護車聲響電路。首先是查詢資料，我們去圖書館借了7本有關電子工藝設計與製作方面的書籍，還從網上查詢了有關這方面的知識，最終定下了整體電路圖；其次，就是在電路圖中確定各元器件的引數，為市場調研做好準備，電源我們採用6v直流電源，為了使音響效果最貼近救護車的聲響，我們採用了兩片555晶元級聯的方法，考慮到要使555晶元產生多諧振盪電路，電阻r1、r4採用5.1kω，r2、r5採用了100 kω，電容c1採用10uf，c2、c3採用0.
01uf，輸出端電容c4採用100uf，揚聲器8ω的效果較好。帶著準備好的資料進行市場調研，在調研回來的結果中篩選最合適的元器件。
接下來解釋焊接了，焊接是遇到的問題比較多，主要是對電子元器件的焊接方法和焊接技巧不熟悉。很多東西是一邊學習一邊做，其中元器件焊接順序依次為：電阻器、電容器、二極體、三極體、積體電路、大功率管，其他元器件為先小後大；晶元晶元座都是有方向的，焊接時要嚴格按照缺口所指的方向使晶元的管腳都對應起來；電位器是有方向的，中間的管腳要接滑線端；焊接時要使焊點周圍都有錫，將其牢牢焊住，防止虛焊。
當然，我們不會一接就成功了，理論上的東西放到實踐中不一定能成功，理論上能實現的實際中還要考慮許多未知因素。第乙個方案我們是通過用閘電路組成的多諧振盪器產生低頻訊號，而方案二是利用555定時器組成的多諧振盪器作為脈衝訊號源，產生低頻訊號。兩者相比，方案結構相差不大，思路易懂，但用閘電路組成的多諧振盪器的振盪週期不僅與時間常數rc有關，而且取決於閘電路的閥值電壓，由於閥值電壓容易受溫度、電源及干擾的影響，因此頻率穩定性較差；而用555定時器組成的多諧振盪器的振盪頻率受電源電壓和溫度變化的影響較小，因此，綜合考慮，我們採用了方案二進行設計。
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