一、设计方案
该电路主要通过两片555 定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。
将两片555 定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低
频声音的持续时间，其输出Vo1 是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。
二、技术原理
1．555 定时器器件特性
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。集成时基电路555 的电源电压范围较宽，可在5~16V 范围内使用（TTL 型，若为CMOS 型的555 芯片，则电压范围可在2~18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA 左右，因而可直接推动TTL 或
CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。
集成555 定时器有双极性型和CMOS 型两种产品。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。其主要参数见表1.1.
① V TH 即V i1 ,V TR 即V i2
基于以上对555 定时器参数及性能的分析，认为以555 定时器搭建的电路能够驱动小
功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555 定时器配合使用能够使此设计得以
实现。
2.555 定时器内部结构及工作原理
1> 内部结构：输入端接参考电压V T= 12V e。
现做如下规定：
C
C
V
Dis
TR
TH
Q
555
Vco
(a) 555 的逻辑符号
VCC Dis TH Vco
8765
555
1234
GND TR Vo Rd
(b) 555 的引脚排列图2 555 定时器逻辑符号
和引脚
555 定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图 1 和图2 所示。
V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。
V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR 。
V CO ：控制电压端。
V O ：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13 V CC和23 V CC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。
Rd是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的Q 端为1（高电平），经反相缓
冲器后，输出为0（低电平）。V CO为控制电压端，在V CO端加入电压，可改变两比较器C1、C2 的参考电压。不加控制电压时，要在V CO和地之间接0．01μ F（电容量标记为103）电容。
放电管T l 的输出端Dis 为集电极开路输出。
2> 工作原理：
分析图1 的电路：在555 定时器的V CC端和地之间加上电压，
当V CO悬空时，比较器C1的同相输入端接参考电压V T = 23 V CC，比较器C2反相输入端接参考电压V T = 13 V CC ；
当V CO接控制电压V e时，比较器C1 的同相输入端接参考电压V T =V e，比较器C2反相
当 TH 端的电压 >V T 时，写为 V TH =1，当 TH 端的电压 ① 低触发 ：当输入电压 V i2 ② 保持：若 V i2> V T 且 V i1 ，则 V TR =1，V TH =0， S=R =1，基本 RS 触发器保 3.555 定时器接成多谐振荡器 1> 连接方法： 将 555 定时器的 V i1 和 V i2 连在一起结成施密特触发器， 然后将 V O 经 RC 积分电路接回输 入端即构成了多谐振荡器，如图 3（ a ）所示。 2> 多谐振荡形成机理： 初始时刻， Vc 为 0时， V i2 V i1 Vc 持，V O 和 T 状态不变， 这时称 555 定时器“保 持”。 ③ 高触发 ：若 V i1>V T ，则 V TH =1，比 较器 C 1输出为低电平，无论 C 2输出何种电平， 基本 RS 触发器因 R =0，使 Q ＝ 1，经输出反 相缓冲器 后， V O ＝ 0， T 导通。这时称 555 定 时器“ 高触发 ”。 555定时器的“低触发”、“高触发” 和“保 持”三 种基本状态和进入状态的条件 （即 V TH 、 V TR 的“ 0”、“ 1”）整理为表 2 根据 555 定时器的控制功能， 可以制成各种 史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器 等。 例如, 表 2 555 定时器控制功能表 上的电压在V T和V T之间往复振荡，Vo 端输出具有一定占空比的方波脉冲，通过调节R W 或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出，波形如图3（b）所示。 3>相关公式推导： 通过Vc的波形球的电容C的充电时间T1和放电时间T2 计算公式如下： 充电时间T1 计算公式：T1 R1 R2 Cln VCC V T V CC V T 放电时间T2 计算公式：T2 0 V T R2Cln T V T R2Cln T 2 0 V T 2V T 故电路的振荡周期为：T T1 T2 R1 R2 V CC V T V T Cln CC T R2Cln T V CC V T V T 当Vco悬空（接电容后接地），V T= 23V CC V T= 13 V CC时， T1 R1 R 2 Cln2 T2 R2Cln 2 振荡周 期： T (R1 2R2)Cln 2 振荡频 率： f T 1 (R1 2R2)Cln 2 三、 方案实施及结果分析 1. 电路图设计及器件参数选择 1＞电路概述： 所设计的救护车扬声器发声电路主要有两个连接为多谐振荡器的 555 定时器及相 关外围组 件组成。具体电路图如图 3 所示。通过 555（ 1）控制高频声音和低频声音的持续时间， 555 （2）作为压控振荡器将 555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。 2＞扬声器高低音发声机理： 555（1）主要通过 V O1输出占空比一定的方波信号控制 555（ 2）的控制端电压，当 V O1输出 为高电平时， 555（ 2）控制电压端 Vco 为高电平，由振荡频率 f 的计算公式可知此时振荡频 率较低，为低音；相对应，当 V O1 输出为低电平时， 555（ 2）控制电压端 Vco 为低电平，此 时振荡频率较高，为高音。而高低音的持续时间则由 555（ 1）决定。 3＞电路元件选取及仿真： 根据经验和查阅相关资料，同时参考相应模型，选取各电路元件参 数，使 555（ 1）输出电 压周期数量级为毫秒级（ ms ）, 高低音振荡周期数量级为微秒级（ us ）。 通过仿真软件 Multisim 仿真电路，调节参数，观测波形。结果如图 4 所示。 图 4 救护车扬声器发声电路高低音输出波形 图 3 救护车扬声器发声电路图 H 1 1 L 2. 计算结果与仿真结果： ①计算高频声音和低频声音的持续时间： 高音（高频信号）时间即为 C1 经 R2 放电时间 T2，低音持续时间为 C1经过 R1、R2充电时 间 T1. 高音持续时间： T 2 R 2C 1 ln 2 4ms （即为低电平持续时间） 低音持续时间： （R 1 R 2 ）C 1ln2 6ms （即为高电平持续时间） ② 555（2）的 5 管脚输入电压可根据戴维南等效电路求得： （如图 5） VCC VCC12V R21 5k Ω 图 5 555（2）控制端电压 Ve 的戴维南等效电路图 R X 5/ /(5 5) 3.3k ③ 计算高频声音和低频声音振荡频率： 当V O1=0V 时， V E =6.00V ， 高音振荡频率： Vo1 R3 10kΩ Ve R3 Vo1 10k Ω Ve 4 Rx 8v 3.3k Ω 5 C1 33uF 2/3Vcc V E R 3 3V CC R X V O1 10 8 3.33 V O1 R 3 R X 13.33 (R 1 R22 5kΩ 2 1 V CC 12V E R 5)C 2 ln V CC V E 12 3 110 0.005 ln 100 0.005ln 2 12 6 1718Hz 1 T H 582us H f H 仿真结果如图 6 所示： 6 581.897us 12 3.33 8 10 8.8V 当V O1=12V 时， V E = 8.8V 低音振荡频率： 1 L V CC 1 V E (R 4 R 5)C 2 ln V CC 2 V E R 5C 2 ln2 1 1 2 4.4 110 0.005 ln 100 0.005ln 2 12 8.8 1222Hz 818us (R 4 R 5C 2 ln2 13.33 T L H 1 1 L 仿真结果如图 7 所示： 图 7 低音振荡波形及周期显示( 862.069us ) 3. 误差分析与总结 经过多次参数调整，可使仿真波形近似完美地符合计算结果。输出振荡 频率为 1718Hz, 持续时间为 4ms 的高音频信号以及振荡频率为 1222Hz, 持续时间为 6ms 的低音频信号， 由其 驱动扬声器发声即为救护车扬声器发声信号。 在仿真过程中由于受仿真软件的不确定性性质， 高音频第一周期内存在一次漏波， 但基 本不影响高音发声； 另外， 若要使高低音循环周期达到秒级， 虽然计算结果可通过参数选择 实现，却无法用仿真结果验证。 参考文献： [1] 阎石著. 数字电子技术基础(第五版) . 高等教育出版社 . 项目二救护车/消防车声响报警电路 【学习目标】 1.熟悉555定时器中5脚电压控制端的功能和作用 2.了解555定时器用电压控制端调到多谐振荡器的频率实现救护车和消防车的报警 声响。 【项目情景】 声响报警电路在实际生活中的应用越来越广泛，救护车上，消防车上，都有用到，人们通过声音来判别各种信号，比如下图中所示的情况，那么，怎样来设计这么一个声响报警电路呢？ 图2-1 【项目准备】 一．元器件配置 表2-1 元器件配置 序号名称数量序号名称数量 1 555定时器 4 8 电阻器 2.7K 1 2 0.5W扬声器 2 9 电阻器150K 2 3 直流稳压电源 1 10 9012PNP二极管 1 4 双踪示波器 1 11 电容器 10ｕＦ 2 5 电阻器 100K 1 12 电容器 100ｕＦ 2 6 电阻器 10K 4 13 电容器 0.01ｕＦ 4 7 电阻器47K 3 14 ICT 8脚插座 4 表2-1 二、元器件简介 1.555定时器 555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3 。 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。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2VCC /3，C2的反相输入端的电压为VCC/3。若触发输入端TR 的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1使输出端 OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。 它的各个引脚功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 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。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 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0.01μF电容接地，以防引入干扰。 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。 555定时器的功能表表2-2 清零端高触发端TH 低触发端Q 放电管T 功能 0 ××0 导通直接清零 1 0 1 x 保持上一状态保持上一状态 1 1 0 1 截止置1 1 0 0 1 截止置1 1 1 1 0 导通清零 三、实训注意事项 1.本实训所用555定时器应采用TTL系列电路，也可采用C110S系列7555定时器。 2.对9012的PNP二极竹的管脚不能认错。 【项目实施】 下面以天煌所设计的项目为例做具体分析： 一．项目分析 1.电路原理图 一、设计方案 该电路主要通过两片555 定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。 将两片555 定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低 频声音的持续时间，其输出Vo1 是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。 二、技术原理 1．555 定时器器件特性 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。集成时基电路555 的电源电压范围较宽，可在5~16V 范围内使用（TTL 型，若为CMOS 型的555 芯片，则电压范围可在2~18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA 左右，因而可直接推动TTL 或 CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。 集成555 定时器有双极性型和CMOS 型两种产品。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。其主要参数见表1.1. ① V TH 即V i1 ,V TR 即V i2 基于以上对555 定时器参数及性能的分析，认为以555 定时器搭建的电路能够驱动小 功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555 定时器配合使用能够使此设计得以 实现。 2.555 定时器内部结构及工作原理 1> 内部结构：输入端接参考电压V T= 12V e。 现做如下规定： C C V Dis TR TH Q 555 Vco (a) 555 的逻辑符号 VCC Dis TH Vco 8765 555 1234 GND TR Vo Rd (b) 555 的引脚排列图2 555 定时器逻辑符号 和引脚 555 定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图 1 和图2 所示。 V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。 V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR 。 V CO ：控制电压端。 V O ：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13 V CC和23 V CC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。 Rd是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的Q 端为1（高电平），经反相缓 冲器后，输出为0（低电平）。V CO为控制电压端，在V CO端加入电压，可改变两比较器C1、C2 的参考电压。不加控制电压时，要在V CO和地之间接0．01μ F（电容量标记为103）电容。 放电管T l 的输出端Dis 为集电极开路输出。 2> 工作原理： 分析图1 的电路：在555 定时器的V CC端和地之间加上电压， 当V CO悬空时，比较器C1的同相输入端接参考电压V T = 23 V CC，比较器C2反相输入端接参考电压V T = 13 V CC ； 当V CO接控制电压V e时，比较器C1 的同相输入端接参考电压V T =V e，比较器C2反相 四、(15分)有A、B、C三人在同一实验室工作，他们之间的工作关系是：若 必须同时到实验室后，才可开展工作；现设计一个“实验中有人干工作”的逻辑电路。 1．列真值表； 2. 用与非门设计； 3. 用74LS138和与非门设计。 九、(5分)下图为与阵列固定，或阵列可遍程的PLD电路，请写出 《数字电子技术A 》（A ）卷答案及评分标准 一、是非题(10分) 每小题1分 1. ×; 2. ×; 3. × ; 4.×; 5. √; 6. √; 7. √; 8. √; 9. √;10. √;11. √;12× 二、( 8分) 1． AC AD B A Y ++= 2．BC B D F += =++D C B BD A D C B 三． (10分) 1(5分)电路的逻辑函数式 2(5分)列出真值表 四 .(15分) 1．真值表 (3 2．(4分)Y BC A ?= 图略 3．(4分)74LS138和与非门设计 7 6543765Y Y Y Y Y Y Y Y Y ????=++= 4．(4分)D0=D1=D2=0; D3=D4D5=D6=D7=1; G=0; S2=A;S1=B;S0=C;Y=Y. 图略 B A B A B B A B B A A A B A B B A A AB B AB A AB B AB A AB B AB A Y +=+++=+++=+=+=?=)()( 五．（10分） 状态表 （4）卡诺图及状态方程 次态12+n Q 11+n Q 10+n Q 及输出Z 的卡诺图 21 1+n Q 卡诺图 c) 10+n Q 卡诺图 d) C 卡诺图 图 6.3.2 例1卡诺图 由卡诺图得状态方程 n n n n Q Q Q Q 20112=+ n n n n n Q Q Q Q Q 10101 1 +=+ n n n Q Q Q 021 =+ n Q C 2= （5）检查能否自启动 101-010 110-010 111-000 可见所设计的电路能自启动。 （6）求驱动方程 n Q J 20= 10=K n Q K J 0 11== n n Q Q J 0 12= 12=K （7）画逻辑图 n n n n n n n n 扬声器的发声基本原理是什么 电动式扬声器又称为动圈式扬声器;它是应用电动原理的电声换 能器件;它是目前运用最多、最广泛的扬声器，究其原因主要有三条： 1.电动式扬声器结构简单、生产容易，而且本身不需要大的空间，导致价格便宜，可以大量普及。 2.这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应。 电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形;锥形扬声器(conespeaker)的结构。 锥形扬声器的结构可以分为三个部分： 1>振动系统包括振膜、音圈、定心支片、防尘罩等 2>磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等 3>辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞条。 根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力 大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电 流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反 复推动空气而发声。 使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁场对载流导体的作用力，这个效应我们称它为电动式换能器的力效应，其大小由下式 规定： F=BLi 式中：B为磁隙中的磁感应密度(强度)，其单位为N/(A.m)<牛顿/(安培。米)>又称为特斯拉(T) L为音圈导线的长度，单位：米 i为流经音圈的电流，单位：安培 F为磁场对音圈的作用力，单位：牛顿 但是，在通电音圈受力运动的同时，由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势，这个效应我们称它为电动式换能器的电效应，其感应电动势的大小为： е=Вiν 式中：v为音圈的振动速度，其单位为：米/秒 е为音圈中感应电动势，单位为：伏特 电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。 其它扬声器工作原理： 〈一〉磁式扬声器：亦称“舌簧扬声器”，其结构如图4所示，在永磁体两极之间有一可动铁心的电磁铁，当电磁铁的线圈中没有电流时，可动铁心受永磁体两磁极相等级吸引力的吸引，在中央保持静止;当线圈中有电流流过时，可动铁心被磁化，而成为一条形磁体。随着电流方向的变化，条形磁体的极性也相应变化，使可动铁心绕支点作旋转运动，可动铁心的振动由悬臂传到振膜(纸盆)推动空气热振动。 〈二〉静电扬声器：它是利用加到电容器极板上的静电力而工作的扬声器，就其结构看，因正负极相向而成电容器状，所以又称为电容扬声器。如图所示，有两块厚而硬的材料作为固定极板，极板上有此可以透过声音，中间一片极板则用薄而轻的材料作振膜(如铝膜)。将振膜周围固定、拉紧而与固定极保持相当距离，即使在大振膜上，亦不致与固定极相碰。 在两电极间原有一直流电压(称之为偏压)。若在两电极间加由放大器输出的音频电压，与原来的输出电压相重叠，形成交变的脉动电压，这个脉动电压产生于两极间隙吸引力的强弱变化，而振膜因此振动而发声。 物理与电子电气工程学院电子技术课程设计报告学生姓名学号 班级 专业 题目救护车音响电路设计 指导教师 年月 一、设计指标 熟悉555定时器的结构和工作原理 接通电源能发出救护车声响 学会用multisim10软件仿真实验电路 二、设计方案（画出方框图） 设计方案 该电路主要通过两片555定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。将两片555定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低频声音的持续时间，其输出Vo1是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。 三、电路设计 1、各功能模块电路的设计（用Multisim仿真） （1）低频电路 低频波形 （2）高频电路 高频波形 2、整体电路图（用Multisim仿真） 由电路中RC组件的数值可以看出左边为低频振荡电路，按RC数值计算，它的振荡频率仅为1khz,右边为高频振荡电路。A1的3脚输出方波脉冲经R3加至A2的5脚，对齐产生的高频信号脉冲进行调制，最后产生救护车模拟声响。整体波形 3、protues仿真 波形图 四、电路PCB设计 1、Protel原理图设计 2、Protel PCB图设计 五、电路安装与调试 1、计算分析 该电路由两个双极型555定时器组成，均工作在多谐振状态，由图示参数可求出两振荡器频率，f1=1/T=((R1+Rs)*C1),当R1=10KΩ，R4=0~75KΩ，C1=10μF变化时，对应产生的频率为~，有根据要求 f2=((R2+2R3)*C2)=700Hz，可推算出R2=6KΩ，R3=100KΩ，C2=10nF 时有最佳状态。 第一级振荡波形最小占空比为53%。第二个定时器受控与第一个定时器的低频方波，当1输出方波为低电平，2的振荡电路发出高频信号；当2输出方波为高电平，2输出频率为700Hz振荡，因此扬声器上发出呜呜的节奏音响且节奏受到1发出波形占空比的控制。改变2的元件参数，输出的音响频率就会发生变化。 根据示波器观察扬声器接收到的波形，发现C4电容对扬声器接收信号稳定性有影响，经过调试，取C4=100μF较好。 2、调试步骤 （1）．挑选芯片、电阻、电容等元件，并测量电阻实际阻值； （2）．连接电路，打开电源，听扬声器的发声情况； 课程设计说明书（2012 /2013学年第2学期） 课程名称：电子技术课程设计 题目：模拟，消防，警车，救护车声音报警装置 专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 设计周数：2 设计成绩： 2013年7月5日 目录 第一章电路设计方案及选定 (3) 1.1 设计任务及要求 (3) 1.2 设计方案的选定 (6) 第二章555定时器，cd4017，cd4066芯片 (8) 2.1计时器的特点及原理 (8) 2.1.1计时器的原理 (8) 2.2.1计时器的特点 (9) 2.2由555定时器组成的多谐振荡器 (10) 2.3 cd4017,cd4066芯片 (12) 第三章电路的设计与调试 (14) 3.1电路的设计 (14) 3.2电路的制作 (15) 3.3电路的修正 (16) 3.4原理图，pcb图 (17) 心得与体会 (19) 主要参考文献 (20) 第一章电路设计方案及选定 1.1 设计任务及要求 本课程要求设计一个报警器。设计要求用555时基电路施密特的多谐振荡器，使电路通过一个小型扬声器可以发出三种不同频率的“滴、嘟、滴、嘟……”的声响，与救护车的笛音，警车，消防车相似而发出报警信号。 实训目的： 1、掌握555，cd4066，cd4017构成电路的实际应用。通过双音报警器熟悉用555构成 多谐振荡电路。 2、熟悉555时基电路控制端的功能和作用。 3、了解用电压调制频率的方法。 4、了解电路板其制作流程，熟悉焊接工艺 1.2 设计方案的比较和选定 1.2.1 设计方案的比较 该方案可以有多种设计思路与可行性方案。 例如与非门组成的双音报警器、电路光控报警电路、由两个555集成块组成的双音报警器等。 第一种方案: 图示A 是用TTL 与非门组成的报警线路。它是由三个振荡器组成的，各有不同的振荡频率。图中的晶体三极管和1f 、4f 和4R 、2C 组成的约1000Hz 的频率振荡；3f 、4f 和3C 、 5R 组成频率约200Hz 的振荡。三种不同的频率进过调制后，输出端加一级驱动，即可由扬 声器发出双音。用作报警时，5V 电源处需输入相应的电位；如作门铃应用时，只要中间加一只按钮开关即可。 数字电路课程设计报告 姓名;王开举 班级： 学号：10 设计项目名称：救护车扬声器发生系统 一 设计方案 该电路主要通过两片555定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。 将两片555定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低频声音的持续时间，其输出Vo1是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。 二. 技术原理 1．555定时器器件特性 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。 集成时基电路555的电源电压范围较宽，可在5~16V 范围内使用（TTL 型，若为CMOS 型的555芯片，则电压范围可在2~18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA 左右，因而可直接推动TTL 或CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。 集成555定时器有双极性型和CMOS 型两种产品。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。其主要参数见表. 基于以上对555定时器参数及性能的分析，认为以555定时器搭建的电路能够驱动小功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。 定时器内部结构及工作原理 1> 内部结构： 555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如图1和图2所示。 V i1（TH ）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH 。 V i2（TR ）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR 。 V CO ：控制电压端。 V O ：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31V CC 和32V CC 两个基准电压；两个电压比较器C 1、C 2；一个由与非门G 1、G 2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G 3。 Rd 是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS 触发器的Q 端为1（高电平） ，经反相缓冲器后，输出为0（低电平）。V CO 为控制电压端，在V CO 端加入电压，可改变两比较器C 1、C 2的参考电压。不加控制电压时，要在V CO 和地之间接0．01μF （电容量标记为103）电容。放电管T l 的输出端Dis 为集电极开路输出。 2> 工作原理： 分析图1的电路：在555定时器的V CC 端和地之间加上电压， 当V CO 悬空时，比较器C 1的同相输入端接参考电压T V +=32V CC ，比较器C 2反相输入端接参考电压T V -=31V CC ； 当V CO 接控制电压e V 时，比较器C 1的同相输入端接参考电压T V +=V e ，比较器C 2反相输入端接参考电压T V -=12V e 。 现做如下规定： . (a) 555的逻辑符号 (b) 555的引脚排列 图2 555定时器逻辑符号 和引脚 图1 555定时器内部结构 .. 扬声器发声电路 一、引言 1、选题意义 经过一学期的学习，我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用，但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生，比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。我们在学习中刚刚接触到一些皮毛知识，而把这些知识运用到炉火纯青的地步是有一些难度的，所以我们以模拟扬声器声响电路为题设计电路，可以提高我们对555芯片的认识，可以巩固我们所学的相关理论知识，实践所掌握的电子制作技能，完成一个实际的电子产品，进一步提高分析问题、解决问题的能力。 2、设计目标 在电子技术课中我们学到了许多有关电子技术方面的知识，其中我们学到了555芯片的原理与功能，那些只是书本上的理论知识，我们没有将这些所学的知识应用到实践中去，不能说明我们对555芯片已经熟知，所以通过此次的设计我们要对555芯片的内部结构及其级联等方面的应用有更深层次的了解。比如应用一个555芯片可以带动扬声器发出声响，但这种声响声音单一，发音效果不太好听。此次课程设计不仅为了提高我们对555芯片的认识，也是为了拓宽我们的知识面，提高综合素质。通过电子元器件认识与系统设计，能够进一步熟悉电子元件的结构、工作原理和使用方法。其次，了解电路理论的实际应用，掌握电子系统的装配和调试工艺，提高我们自己的实际操作的能力。巩固课堂所学的知识，提高把理论知识应用于实际中的能力，同时通过实习活动，既要我们收集与自己设计题目有关的设计资料，又要掌握扬声器发声电路的设计方法和调试技术，数字模拟扬声器发声电路的综合设计、分析与调试方法。我们所做的是模拟扬声器发声的装置，该装置简单易懂，制作比较方便，通过对电路的设计，以及对电子市场中元器件的调查和焊接的过程，大大提高了我们的动手能力。 3、小组成员及分工 小组成员及分工情况如下所示。 设计报告 欧阳光明（2021.03.07）课题名称: 模拟救护车声响电路 学院： 专业班级：电子信息工程072班 学号： 学生： 指导教师： 教务处 2010年12月30日 1．2、555定时器的电路结构和逻辑功能1．2．1、电路结构和逻辑功能 图1 555定时器的内部电路结构和引脚图 图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下： 1脚：GND(或Vss)外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：VCC(或VDD)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。 3脚：OUT（或Vo）输出端。 2脚：TR低触发端。 6脚：TH高触发端。 4脚：R是直接清零端。当R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：CO(或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0.01μF电容接地，以防引入干扰。 7脚：D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。电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S 端的输入信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc的情况下，555时基电路的功能表如表1示。 目录 一、实习题目 1.实习意义 2.实习目标 二、实习目的 三、实验原理 1.设计方案 2.技术原理 （1）555定时器器件特性 （2）555定时器内部结构及工作原理 1）内部结构 2）555定时器工作原理 （3）555定时器接成多谐振荡器 1）连接方法 2）多谐振荡形成机理 3）相关公式推导 四、方案实施 1.电路图设计及器件参数选择 （1）电路概述 （2）扬声器高低音发声机理 （3）电路元件选取及仿真 五、结果分析 1.实验原理图 2.实验PCB图 六、总结心得 一、实验题目 救护车扬声器发音电路 1、实习意义 经过一学期的学习，我们已掌握了一些简单的电路的特性以及元器件的作用，但我们对生活中已经应用了许久的电路依然陌生，比如简单的喇叭、闹钟、信号灯等。我们在学习中刚刚接触到一些皮毛知识，而把这些知识运用到炉火纯青的地步是有一些难度的，所以我们以模拟救护车发音电路为题设计电路，可以提高我们对555芯片的认识，可以巩固我们所学的相关理论知识，实践所掌握的电子制作技能，完成一个实际的电子产品，进一步提高分析问题、解决问题的能力。 2、实习目标 在电子技术课中我们学到了许多有关电子技术方面的知识，其中我们学到了555芯片的原理与功能，那些只是书本上的理论知识，我们没有将这些所学的知识应用到实践中去，不能说明我们对555芯片已经熟知，所以通过此次的设计我们要对555芯片的内部结构及其级联等方面的应用有更深层次的了解。比如应用一个555芯片可以带动扬声器发出声响，但这种声响声音单一，发音效果不太好听。此次课程设计不仅为了提高我们对555芯片的认识，也是为了拓宽我们的知识面，提高综合素质。 实验（七） 救护车双音报警器的设计 一、 实验目的： 1、 通过双音报警其熟悉555时基电路构成的多谐振荡器。 2、 熟悉555时基电路控制端的功能和作用。 3、 进一步掌握设计，焊接的基本思路，方法。 二、 实验仪器 1、数字电路实验箱 小功率电动式扬声器 2、焊接器材： NE555 2个； Ωk 10电阻 3个；Ωk 100电阻 1个； Ωk 150电阻 1个；F μ10电容 1个；F μ01.0电容 2个；F μ100电容 1个。 三、 实验内容 k R 101k R 1002C 101() V V V CC 12/5++ 由两个555集成块组成的双音报警器。其IC 1的5脚为控制端，片内接比较器的反向输入端，电位为CC V 3 2 。一般555组成自激多谐振荡器时，将5脚通过一个小电容（0.010.1F μ-）接地，以防止外界干扰对阈值电压的影响，当需要把它变成可控多谐振荡器时，可以在电路的5脚外加一个控制电压，这个电压将改变芯片内比较电平，从而改变振荡频率，当控制电压升高（降低）时， 振荡频率降低（升高），这就是控制电压对振荡信号频率的调制。利用这种调制方法，可组成双音报警器。IC1输出的方波信号，通过R5控制IC2的5脚电平。 IC1输出高电平时，IC2的振荡频率低；IC1输出低电平时，IC2振荡频率高，所以IC2的振荡频率被IC1输出电压调制为两种音频频率，是扬声器发出“滴，嘟，滴，嘟”的双音声响，与救护车鸣笛声相似，波形如图。 四、组装和调试 按图组装电路，试听音响效果，听电路发出的声音是否接近生活实际中救护车的呼叫声，若电路不能正常工作，可取下电阻R5,接通电源，用示波器或扬声器来判断故障处在哪一级，也可去掉C4,试听音响效果。 XXXXXX大学 课程设计救护车发声电路的设计 班级 / 学号 XXXXXXXXXX 学生姓名 XXX 指导教师 XXX XXXXXX大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 院（系）计算机学院专业计算机科学与技术 班级 XXXXXXXX 学号 XXXXXXXX 姓名 XXX 课程设计题目救护车发声电路的设计 课程设计时间: 2010 年 7 月 5 日至 2010 年 7 月 14 日 课程设计的内容及要求： 一、设计说明 设计一个救护车的发声电路。 二、技术指标 高音为1000Hz，低音为400Hz。 三、设计要求 1. 在选择器件时，应考虑成本。 2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。 3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1．沙占友、李学芝著. 中外数字万用表电路原理与维修技术.[M]北京：人民邮电出版社，1993年 2．童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3．戴伏生主编. 基础电子电路设计与实践. [M]北京：国防工业出版社，2002 年 4．谭博学主编. 集成电路原理与应用. [M]北京：电子工业出版社，2003年六、按照要求撰写课程设计报告 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 成绩评定表 一、概述 本次设计是一个基于555原理的发声电路，能发出救护车声音。设计中的发声电路要有脉冲信号源，以及能够产生高频信号的振荡器把音频信号运载出去，我在这一点的设计上采用的是两个555时基集成电路接成振荡电路。该电路是由一个555产生低频输出送给第2个555高频输出，通过给出的频率换算电路中各电阻的值产生人的耳朵能接受的频率范围（20~20000Hz），使扬声器发出“滴答、滴答”的声响。 二、方案论证 按照设计要求，本次设计是模仿救护车声的电路，要有脉冲信号源以及能产生高频信号的振荡器把信号运载出去，我在这一点的设计上提出了一下两种不同的方案：方案一： 方案一原理框图如图1所示。 图1 方案一电路的原理框图 方案二： 如图2所示：用555定时器组成的多谐振荡器作为脉冲信号源，产生低频信号，用555定时器组成多谐振荡器，产生高频信号，用来运载音频信号，即低频信号，输出接扬声器，是扬声器模拟救护车声响。 扬声器发声原理 那么扬声器的发声原理是什么呢?下面是给大家带来的扬声器的发声原理，欢迎阅读!扬声器发声原理：电动式扬声器又称为动圈式扬声器;它是应用电动原理的电声换能器件;它是目前运用最多、最广泛的扬声器，究其原因主要有三条：(1) 电动式扬声器结构简单、生产容易，而且本身不需要大的空间，导致价格便宜，可以大量普及。 (2) 这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应。 (3) 这类扬声器在不断改进中，几十年扬声器发展史，就是扬声器设计、工艺、材料不断改进的历史，也是性能与时俱进的历史。 电动式扬声器其形状大多是锥形、球顶形;锥形扬声器的结构可以分为三个部分：1> 振动系统包括振膜、音圈、定心支片、防尘罩等;2> 磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等;3> 辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞条。 根据法拉第定律，当载流导体通过磁场时，会受到一个电动力，其方向符合弗来明左手定则，力与电流、磁场方向互相垂直，受力大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。 当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆振动，反复推动空气而发声。 使电动式扬声器的振膜发生振动的力，即为磁场对载流导体的作用力，这个效应我们称它为电动式换能器的力效应，其大小由下式规 定：F=B L i式中：B为磁隙中的磁感应密度(强度)，其单位为N/(A.m)又称为特斯拉(T)L为音圈导线的长度，单位：米i为流经音圈的电流，单位：安培F为磁场对音圈的作用力，单位：牛顿但是，在通电音圈受力运动的同时，由于会切割磁隙中的磁力线从而在音圈内产生感应电动势，这个效应我们称它为电动式换能器的电效应，其感应电动势的大小为：е=Вiν式：ν为音圈的振动速度，其单位为：米/秒е为音圈中感应电动势，单位为：伏特电动式扬声器力效应与电效应是同时存在、相伴而行的。 数电 1、逻辑函数D C AB L +=反函数为______________对偶函数为________________。 2、若逻辑函数∑= )7,6,5,4,2,0(),,(m C B A E ，∑=)7,5,3,1(),,(m C B A F 则E 和F 相与 的结果为_______________。 3、用4个74系列OC 与非门的输出端并联，驱动4个74系列与非门的6个输入端，已知OC 门高电平输出时漏电流OZ I =250uA,(max)OL I =16mA, (m in)OH V =2.4V, (m ax)OL V =0.4V, 与非门参数为 IH I =40uA, IL I =1mA, cc V =5V ,试计算上拉电阻p R 的取值范围。 4、COMS 门驱动TTL 门时，如果不能满足)((m a x )to ta l IL OL I I ≥，常用的解决方法是：_________________，或者___________________，TTL 门驱动COMS 门时，如果不能满足 (min)(min)IH OH V V ≥，常用的解决方法是：_____________________。 5、试用74HC138译码器设计组合电路，当二进制数ABCD 能被5整除时，输出L 为1，否则为0. 6、用一片74HC138实现函数 。 (,,,)L A B C D ABC ACD =+ 7、试用一片8选1数据选择器74151实现2位二进制数的比较电路，当A>B时，输出为1，否则为0。 8、某食堂开门时间为早晨6点到8点，中午11点到1点，晚上5点到7点，当食堂开门时，门前指示灯亮，试用数据选择器74151设计一个控制指示灯电路，其输入ABCDE为5位二进制数。 9、用74283构成将8421BCD码转换为余3码的码制转换电路。 10、试用4位全加器74HC283设计一个实现6位二进制数的5倍运算电路。 救护车警笛发生器 一、 设计任务与要求 1、 设计任务： 设计一个可以产生类似于家用防盗报警器声音的信号发器。 2、 设计要求： （1）、高低两种音频交替出现 （2）、高低音频持续时间都在两秒以内 二、总体框图： 设计思路：用555设计一个多谐振荡器提供时钟信号，输入计数器使得计数器进行计数，在计数器的输出端接两个数据选择器选择不同等输出状态，使得灯泡显示不同的亮灭情况从而达到设计目的。 二、器件选择： 1、555芯片的介绍： 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS 工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以 实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 4 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。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A1 的反相输入端的电压为2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器A2 的输出为1，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则A1 的输出为1，A2 的输出为0，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图 （a）外引线排列(b) 内部结构图 CO：控制电压端TH：高触发端V CC：电源端OUT：输出端R：R：复位端D：放电端V CC：电源端GND：接地端TR：低触发 《数字电子技术》康华光 习题&解答 第九章 脉冲波形的产生与变换 9.1 图题9.1是用两个555定时器接成的延时报警器。当开关S 断开后，经过一定的延迟时间后，扬声器开始发声。如果在延迟时间内开关S 重新闭合，扬声器不会发出声音。在图中给定参数下，试求延迟时间的具体数值和扬声器发出声音的频率。图中G 1是CMOS 反相器，输出的高、低电平分别为V OH =12V ，V OL ≈0V 。 ) 图题9.5 解：1.工作原理： 图题9.1由两级555电路构成，第一级是施密特触发器，第二级是多谐振荡器。施密特触发器的输入由R 1、C 1充放电回路和开关S 控制，当S 闭合时，V C =0V ，施密特触发器输出高电平。施密特触发器的输出经反相器去控制多谐振荡器的R D 端，当施密特触发器的输出为高电平时，R D =0，多谐振荡器复位，扬声器不会发出声音。当开关S 断开后，R 1、C 1充放电回路开始充电，V C 随之上升，但在达到CC T 32V V = +之前，施密特触 发器的输出仍为高电平时，R D =0，扬声器仍不会发出声音。这一段时间即为延迟时间。一旦V C 达到CC T 32V V = +，施密特触发器触发翻转，输出低电平，R D =1，多谐振荡器工 作，扬声器开始发声报警。 2.求延迟时间： 延迟时间由R 1、C 1充放电回路的充电过程决定： τ t e v v v v -+ ∞-+∞=)]()0([)(C C C C 将 V 12)(CC C ==∞V v )0(C +v =0V τ=R 1C 1代入上式，得： )1(1 1CC C C R t e V v --= t=t 1时，CC C 3 2V v = 代入上式，整理得延迟时间： t 1= R 1C 1ln3≈1.1 R 1C 1=1.1×106+10×10-6=11S 扬声器知识总结 一、扬声器的分类 扬声器工作原理可以分为电动式、电磁式、静电式、压电式、离子式、火焰式等，电动式有叫动圈式，应用最为广泛。 二、动圈式扬声器原理 根据法拉利定律，当截流导体通过电磁场时，会受到一个点动力，其方向符合弗莱明左右手定则，力与电流、磁场方向垂直，受到大小与电流、导线长度、磁通密度成正比。当音圈输入交变音频电流时，音圈受到一个交变推动力产生交变运动，带动纸盆震动，反复推动空气发声。目前使用最广泛的纸盆扬声器、号简扬声器都属于电动式扬声器。 三、动圈式扬声器结构 1）T铁、华司，导磁作用，形成均匀的磁场空间，音圈即置于其中。 2）音圈，漆包线绕制而成的线圈，振动的策动源，交变的音频信号形成交变的磁力，带动振膜往返运动 3）弹波，固定音圈 4）盆架，支撑纸盆 5）振膜和折环——材质对声音品质影响很大 纸质振膜，具有质量轻和适当阻尼的优点，但易受潮湿霉烂或变形，它的表面硬度低，不能产生高辐射声波速度，用于低音喇叭声音丰满深沉，十分适合。 金属振膜,动态和解析力较好 塑料振膜，pp材料 复合纤维. 纸质悬边，这种喇叭基本就是玩具，无音质之说 泡沫悬边，音质要比纸质的强，成本也较低，市面上大部分的迷你音箱采用此类泡边喇叭 橡胶悬边，弹性要比泡边喇叭强，低音效果更好些。成本上也比泡边要高PU悬边，弹性、瞬态比较好，音质在这4种喇叭种最好，成本也最高。在外观上和橡胶边并没有太明显的却别，其悬边光泽要比橡胶悬边稍微光亮些，弹性也相对更好一些些。 内磁式——U铁，体积小，漏磁小，价格稍贵，一般多媒体和电视较为常用 外磁式——T铁，体积大，漏磁大，价格便宜，音箱等 四、球顶形扬声器——动圈式之一，用于重放高音单元 在音响系统中一般把电动扬声器都用于中、低音单元，而高音单元部分多由球顶扬声器担任。对于高音单元来说，由于工作频率较高，在重放高音时振动膜会在永久磁铁的磁路气隙中作高速运动，因此要求高音扬声器的振动膜能够对瞬变的高频信号作出迅速的反应，并且能承受高速运动而产生的空气压力，因此对于振动膜的制作材料要求质量轻，并且有足够的强度。 球顶扬声器的结构如图12-3 所示。球顶扬声器主要分为软球顶和硬球顶两种。由于金属铁具有轻而硬的特点，因此被用来制造硬球顶扬声器，它具有较好的瞬间响应特性，发声清晰，层次分明。国产的铁球顶扬声器一般额定功率为30W，频率范围为4- 20kHz。软球顶扬声器的振动膜制作材料一般为丝、绢、化纤。它的重放声较铁球顶扬声器柔和。 电子技术课程设计 ——救护车警笛发生器 学院：华科学院 专业及班级：电气工程及自动062203H 姓名：邓俊强 学号：200622050306 指导老师：黄庆彩 2008年12月 救护车警笛发生器 一、 设计任务与要求 1、 设计任务： 设计一个可以产生类似于家用防盗报警器声音的信号发器。 2、 设计要求： （1）、高低两种音频交替出现 （2）、高低音频持续时间都在两秒以内 二、总体框图： 设计思路：用555设计一个多谐振荡器提供时钟信号，输入计数器使得计数器进行计数，在计数器的输出端接两个数据选择器选择不同等输出状态，使得灯泡显示不同的亮灭情况从而达到设计目的。 二、器件选择： 1、555芯片的介绍： 555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS 工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在4.5V~16V 工作，7555 可在3~18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。 555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以 实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 4 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。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A1 的反相输入端的电压为2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器A2 的输出为1，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则A1 的输出为1，A2 的输出为0，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。555定时器的集成电路外形、引脚、内部结构如图 （a）外引线排列(b) 内部结构图 CO：控制电压端TH：高触发端V CC：电源端OUT：输出端R：R：复位端D：放电端V CC：电源端GND：接地端TR：低触发 数字逻辑课程救护车发声电路 XXXXXX大学 课程设计 救护车发声电路的设计 班级/ 学号XXXXXXXXXX 学生姓名XXX 指导教师XXX 1 XXXXXX大学 课程设计任务书 课程名称数字逻辑课程设计 院（系）计算机学院专业计算机科学与技术 班级XXXXXXXX 学号XXXXXXXX 姓名XXX 课程设计题目救护车发声电路的设计 课程设计时间: 2010 年7 月 5 日至2010 年7 月14 日 课程设计的内容及要求： 一、设计说明 设计一个救护车的发声电路。 二、技术指标 高音为1000Hz，低音为400Hz。 三、设计要求 1. 在选择器件时，应考虑成本。 2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。 3. 画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 四、实验要求 1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。 2．进行实验数据处理和分析。 五、推荐参考资料 1．沙占友、李学芝著. 中外数字万用表电路原理与维修技术.[M]北京：人民邮电出版社，1993年 2．童诗白、华成英主编者. 模拟电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3．戴伏生主编. 基础电子电路设计与实践. [M]北京：国防工业出版社，2002 1 年 4．谭博学主编. 集成电路原理与应用. [M]北京：电子工业出版社，2003年六、按照要求撰写课程设计报告 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 成绩评定表 1 一、概述 本次设计是一个基于555原理的发声电路，能发出救护车声音。设计中的发声电路要有脉冲信号源，以及能够产生高频信号的振荡器把音频信号运载出去，我在这一点的设计上采用的是两个555时基集成电路接成振荡电路。该电路是由一个555产生低频输出送给第2个555高频输出，通过给出的频率换算电路中各电阻的值产生人的耳朵能接受的频率范围（20~20000Hz），使扬声器发出“滴答、滴答”的声响。 二、方案论证 按照设计要求，本次设计是模仿救护车声的电路，要有脉冲信号源以及能产生高频信号的振荡器把信号运载出去，我在这一点的设计上提出了一下两种不同的方案： 方案一： 方案一原理框图如图1所示。 图1 方案一电路的原理框图 方案二： 如图2所示：用555定时器组成的多谐振荡器作为脉冲信号源，产生低频信号，用555定时器组成多谐振荡器，产生高频信号，用来运载音频信号，即低频信号，输出接扬声器，是扬声器模拟救护车声响。 1项目二救护车消防车声响报警电路
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