模拟动物鸣叫音响电路的设计与制作.doc

1、明达职业技术学院实训(实践)报告20102011学年度第二学期 信息工程 系 电子信息技术 专业 班级 09电信(2) 学号 43093215课题名称 模拟动物鸣叫音箱电路的设计与制作 学生姓名 李海波 指导教师 杨定成 2011年6月24日 模拟动物鸣叫音箱电路的设计与制作李海波【摘 要】本课题由三只555和分立元件组成的模拟动物鸣叫音响电路。它的工作原理是利用555的集成电路和分立元件组成电路，使电路的振荡受到人体感应的调制而变化，再经音频功放推动喇叭发声。本文粗略讲述了我在本次实习中的整个设计过程及收获。讲述了多谐振荡器的工作原理以及其各个组成部分，记述了我在整个设计过程中对各个部分的设

2、计思路、对各部分电路设计方案的选择、元器件的筛选、以及对它们的调试，到最后得到比较满意的实验结果的方方面面 。【关键词】多谐振荡器 前言电子技术密切联系实际，实用性很强，开展电子技术课程设计在电子电气类我认为非常重要，不仅可以学好专业知识，还可以增强动手能力，有利于我们适应未来这个竞争激烈的社会，训练我们综合运用知识能力资料素材的查阅及收集能力，电子元气件的采购，电子电路的组装和调试能力，特别是在电路多样化的创新方面，从理性和感性上都得到了很大的提高，经过查阅资料、选择方案、设计电路等过程，各方面都得到了训练 。模拟动物鸣叫音响电路是新型涉及玩具鸟的电路基础。解决随着玩者握持的松紧和掌形的变化

3、，会发出变化多端的模拟的鸟类鸣叫声的问题。本课题以555和分立元件组成多谐振荡介绍其制作过程。通过制作的实践，从感性到理性逐步理解数字电路的知识；从直观的元器件和电路板到实际检测和安装操作，掌握元器件识别和检测手段，学习识读电路图和安装图，掌握数字集成电路的封装及引脚排列等相关知识。遵循师生双向选择的原则，我选择了杨定成老师的模拟动物鸣叫音响电路的设计与制作的课题，要求电路具有放电时间1-15秒，充电时间15-30秒。鸣叫时间的长短可以调节。我负责方案的论证与确定，硬件电路，安装与调试及结果的记录等工作。第一章 方案论证设计方案：1：电路组成 图电路主要由IC1-IC3、VT3DK4为核心构成

4、。其中，IC1、IC2、IC3的型号均为NE5552：工作原理多谐振荡器1输出高电平三极管VT导通多谐振荡器2，多谐振荡器3工作多谐振荡器1输出低电平三极管VT截止多谐振荡器2，多谐振荡器3失电不工作ICI 和RI 、RPI 与CI 组成一个超低频振荡电路，它的作用是控制鸣叫电路间歇的工作，开一段时间，停一段时间，不断地循环工作。RPI 用来调节电路的振荡频率，实际上是调节电路的开、停时间和时间间隔。该电路对整个电路的控制过程实际上是通过由晶体管VTI 组成的电子开关来实现的，当ICI 输出脉冲的上升沿到来时， VTI 导通，工作电源通过VTI 加至IC2 、IC3 的电源端，电路开始工作;当

5、ICI 输出脉冲的下降沿时， VTI 截止，IC2 、IC3 失去电源停止工作。按照R凹的阻值调节范围来计算， VTI 的导通时间范围为12s ，截止时间范围为5s 。第二章 单元电路的设计工作原理电路工作原理分析本电路由三部分组成。IC3 及其外围组件组成鸣叫声响的主振荡电路， RP3 、R4 与C6 决定着振荡电路的振荡频率，调节RP3 可以适当调节振荡电路振荡频率的高低。IC2 与RP2 、R2 及C3 组成另一个振荡电路，从参数上看，它的振荡频率要比主振电路的振荡频率低得多，通过RP2 可以适当调节它的振荡频率。由IC2 输出的低频振荡脉冲作为主振脉冲的调制脉冲。由IC2 的脚输出的低

6、频脉冲，经过由R3 、C5 组成的微分电路变为尖脉冲后，加至IC3 的脚，对主振电路产生的脉冲进行调制。当主振电路的RP3 调节至某一位置时，振荡电路输出的脉冲也固定在某一频率上。间歇时间，颤音的速率，可通过调节RP1,RP2来实现。这时如果调节RP2 ，使低频振荡器输出的调制脉冲不断变化，电路输出的模拟声就会不断变化，有时像某一动物的叫声，有时又像各种不同的报警声。在本电路中，由于低频调制脉冲是经过微分后的尖脉冲，所以更接近动物的鸣叫声，说得更具体一些，它很像知了、蟋蟀等。昆虫类动物的叫声。电路介绍1、555定时器内部结构555时基集成电路内部一共集成了21个晶体三极管、16个电阻、4个二极

7、管、组成了两个电压比较器、一个RS触发器、一个放电晶体管和一个由3只全等电阻组成的分压器。555时基集成功能框图如图3划线部分所示，图中A1、A2是两个高增益的电压比较器，它们的输出端分别接到触发器的R端（置“0”端）和S端（置“1”端）；VT是放电晶体管;R1、R2、R3阻值相等，均为5K欧，组成分压器，555的名称可能就因此而来。2. 555定时器工作原理555定时器内部结构的简化原理图如图4所示。它由3个阻值为5K电阻分压得两个基准电压VR1=2Vcc/3、VR2=1Vcc/3.两个电压比较器C1和C2、一个由“与非”门组成的基本RS触发器、一个放电三极管BJT T以及缓冲器G组成。比较

8、器C1的参考电压为2/3Ucc，加在同向输入端；C2的参考电压为1/3Ucc，加在反向输入端。两者均可以由分压器图(1)由图可知，当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为23Vcc和13Vcc。（1） 当v1123 Vcc, v1213 Vcc时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端v0为低电平。 （2）当v1123 Vcc，v1213 Vcc时，比较器C1输出为高电平，C2输出低电平，基本RS触发器置1，放电三极管截止，输出端v0为高电平。（3）当v1123 Vcc，v1213 Vcc时，基本RS触发器R=1、S=1, 触发器状态不

9、变，电路亦保持原状态不变。综合上述分析，可得555定时器功能表如表1所示。表(2) 555定时器功能表 输入 输出阀值输入（v11） 触发输入（v12） 复位（RD） 023 Vcc13 Vcc 123 Vcc 13 Vcc 123 Vcc 13 Vcc1输出（vo） 放电管T0导通1截止0导通不变 不变 如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电（其值在0Vcc之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阀值、触发电平也将随之变化，并影响电路的工作状态。NE555引脚功能介绍如下： 1、为接地端 GND 。2、为低电平触发。 当2端的输入电压高于1/3 Ucc时，C2的输出为高电平，基本RS触

10、发器保持不变；当输入电压低于1/3Ucc时，C2的输出为低电平，使基本RS触发器置“1”。3、 为输出端。 输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、扬声器、指示灯等。输出高电平电压低于电源电压Ucc大约13V。4、 为基本RS触发器的复位端。 由此输入负脉冲（或使其低于0.7V）而使触发器直接复位。 5、为控制电压端。 在此端可外加一电压，以此改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰。 6、 为高电平触发端。 当输入电压低于2/3Ucc时，C1的输出为高电平，基本RS触发器保持不变；当输入电压高于2/3Ucc时，C1的输出为低电平，使基本RS触发

11、器置“0”。 7、 为放电端。当触发器的Q端为“1”时，放电三极管导通，常用于给外接电容元件提供放电通路。8、为电源端。 可在58V范围内使用。 3. 基本工作模式555时基电路应用十分广泛，用它可以很容易地组成各式性能稳定的高、低频振荡器、单稳态触发器、双稳态RS触发器及各种电子开关电路等，但无论其电路如何变化，其基本工作模式不外乎于单稳态、双稳态、无稳态3种基本工作模式。1、单稳态工作模式单稳态工作模式是指电路只有一个稳定状态，在稳定状态时，555时基电路处于复位状态，即输出端3脚输出低电平。当电路受到低电平触发时，555电路翻转置位进入暂稳态，在暂稳态时间内，3脚输出高电平，经过一段延迟

12、（或称定时）后，电路能自动返回暂稳态，暂稳态时间通常简称为暂态时间。单稳态工作模式电路如图5所示。图中，定时电阻Rt、定时电容Ct决定电路的暂态时间。平时电路处于稳定态 ，555时基电路复位，输出端3脚输出低电此时7脚也为低电平，所以定时电容Ct无法通过定时电阻Rt充电。图 (2)2、双稳态工作模式双稳态工作模式是指电路有两个稳定状态，即置位态（3脚输出高电平）和复位态(3脚输出低电平)。3、无稳态工作模式无稳态工作模式是指电路没有固定的稳态状态，555时基电路处于置位与复位反复交替的状态，即输出端3脚交替输出高电平与低电平，输出波形为近似矩形波。由于矩形波的高次谐波十分丰富，所以无稳态工作模

13、式又称之为自激多谐振荡器。无稳电路就是多谐振荡电路，是555电路中应用最广的一类。电路的变化形式也最多图5是一种解法的无稳态工作模式，其工作过程是：电路初始通电时，由于电容C1两端电压为零不能突变，555的2脚为低电平，555被置位，3脚输出高电平，此高电平经电阻R向C1充电，使C1两端电压即6脚电平不断升高，当升至2VDD/3时，555复位，3脚输出低电平，此时电容C1储存电荷就经R向555的3脚放电，从而使C1两端电压即555的2脚电平开始下降，当降至VDD/3时，555又置位，3脚输出高电平又向C1充电，周而复始，电路产生振荡，3脚就交替输出高电平和低电平。图(3)用555定时器组成的多

14、谐振荡器如图所示 图（4）多谐振荡器及波形在接通电源后，Vcc通过R1、R2对电容C充电，在Uc未到达(1/3)Vcc和(2/3)Vcc之前，6号、2号引脚状态为0、0和0、1，故输出U0为1，放电T截止。当电容C被充电到达Uc(2/3)Vcc时，6号、2号引脚状态为1、1，则输出U0翻转为0，放电管T导通此时电容C开始通过R2和T放电，使Uc按指数曲线下降。当Uc处于(2/3)Vcc和(1/3)Vcc之间时，6号、2号引脚状态为0、1，输出维持为0，电容C继续放电，直到Uc(1/3)Vcc，使6号、2号引脚状态为0、0，输出U0又翻转为1态，放电管T截止，电容C又开始充电，这样周而复始振荡下

15、去，输出U0为图所示矩形波。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。 第三章 电路制作与调试3.1安装多谐振荡器检测合格的元器件按照元件布置图安装。3.2测量与调试（1） 通电观察 电路组装完成后，由直流稳压源输出6V电压，观察现象。（2）

16、 调试与参数的测量使用数字存储示波器测量集成电路NE555的3脚输出的波形，通过调节电位器RP3 使其鸣叫时间长短不一，观察波形。调试过程，也遇到了一些问题。在观察电路现象时，出现的不是鸟鸣声，而是电流声 ，检察几遍发现555中4号脚和电源接岔了，555没通电。3.3总装后故障检修安装过程中，不正确、不规范的安装可能造成电路的故障，遇到不正常的显示，要正确、电路中的元器是 否安装正确。 图（5） IC1的3号脚输出的频率与峰峰值 f=1/50s=0.02HZ Vp-p=1.4*2v=2.4vIC2的3号脚输出的频率与峰峰值 f=1/1.6*100ms*0.001=7HZ Vp-p=2.3*2v

17、=4.6vIC3的3号脚输出的频率与峰峰值 f=1/2*50us*0.000001=10000HZ Vp-p=2.4*2v=4.8v附录一序号元器件名称符号数量备注1集成块555IC1-IC33NE5552电位器RP2.RP32220K3三极管VT13DK44电解电容C1122U5电解电容C211U6电解电容C3110U7瓷片电容C4-C630.01U8喇叭B18附录二 电路总的电路图第四章 课程设计心得体会两个星期的课程设计马上结束了，这期间使我了解了不少元器件的功能、使用方法和注意事项，提高了了自己的动手能力，锻炼了自己的毅力，通过两个星期的实训使我对一个完整的电路设计的基本方法有了基本的了解，对于电路的工作原理有了从理论到实践上的认识。对555各管脚的功能也有了进一步了解，对元件的排线、组装以及它的工艺美观度都有了一定的提高，也积累了不少有用的经验，我相信这将是我为做好以后毕业设计最有用的宝贵的经验。这次实训有很多不尽如人意的地方，电路的整体是完善的，但没有调试出最佳的效果来却是比较遗憾的，但我用心做了，用心装接了，用心调试了。我检查了很多次电路的连接，是正确的，绝不是电路的连接错误的问题，然而我想这里面的原因很多，但无论怎样我会争取每次的实训一次比一次有进步，越来越好。争取毕业设计的时候一次成功。谢谢老师的指导和帮助。 .10