设计报告
- 格式：doc
- 大小：318.50 KB
- 文档页数：10
图 3 双极型 555 与 CMOS 型 555 尖峰电流对比工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
通过上面对两种型号的 555 的比较，在进行电路设计和应用时，应视具体情况选择型号。一 般来说，在要求定时长、功耗小、负载轻的场合，宜选用 CMOS 型的 7555.而在负载重、要 求驱动电流大、电压高的场合，宜选用双极型的 555.此外，由于双极型的冲击峰值电流大， 在电路中应加电源滤波电容，且容量要大。双极型 555 的输出阻抗远比 CMOS 型 7555 的输 入阻抗低，一般要在 555 的电压控制功能端加一去耦电容（0.01~0.1μF） ，而 CMOS 型 7555 可不加。CMOS 型 7555 的输入阻抗高达 1010Ω量级，很适合做长延时电路，RC 时间常数一 般很大。负载驱动能力方面，双极型 555 可直接驱动低阻负载，如继电器、小直流电机、扬 声器等。CMOS 型 7555 只可直接驱动高阻抗负载。若驱动低阻负载，可在输出端加接三极管 驱动。 综合上述考虑， 故本次模拟交通灯的电路设计采用 CMOS 型 7555， 在实际硬件电路中采 用东芝公司生产的 HA17555。 2．2、软件分析 ． 、 本设计中，555 定时器构成多谐振荡器构成的多谐振荡器如图 4 所示。它是将两个触发 端 2 脚和 6 脚合并在一起，放电端 7 脚接于两电阻之间。
其中 D 为占空比。 2．3、系统设计和参数计算 设计和参数计算 ． 、系统设计和
1、电路系统设计：该电路由第一个 555 产生低频输出送给第 2 个 555 高频输出，通过计
算输出频率约为 700HZ，而人的耳朵能接受的频率范围为 20~20000HZ， ，故人能听到，符合 设计的实际可行。 2、元器件与参数设计： （根据公式 f1=1/T=1.44/(RP+R1)C1，及 f2=1.44/(2R5+R4)C4，可 选择电阻 R1(10K)， RV1(0~100k)， R3(10K)， R4(10K)， R5(100K)， C1(10μ)， C2(10n)， C3(10n)， C4(100μ)，两片 COMS 型 7555（HA17555）及功率 2W 内阻为 8 欧的扬声器组成。 本设计电路由两个CMOS型7555组成，均工作在多谐振荡状态。由电路仿真图示参数不 难求出两振荡器的振荡频率： f1=1/ T=1.44/(R1+2RV1)C1 当 RV1，即电位器 RV1 的阻值在 0~100K 变化时，对应的频率为 14.4HZ~0.62HZ。 f2=1.44/(R2+2R5)C3=700HZ 振荡波形的占空系数由公式 D=t 充/T 来决定，故第一级振荡波形的最大占空系数为 47%。 两片 7555 输出波形图如下：
VCC RA
7 4 8 3 5 1
RB
6 2
555
uo
C
C5
图 4 多谐振荡器电路图
图 5 多谐振荡器的波形 输出波形的振荡周期可用过渡过程公式计算： tw1 ：uC (0) = VCC /3 V、 uC (∞) =VCC、 τ1=(RA+ RB)C、 于是可解出： tw1 = 0.7(RA + RB )C tw2 ： uC (0) = 2VCC /3 V、uC (∞) =0V、 τ1= RBC、当 t= tw2 时，uC (tw2) =VCC /3
图 2 555 定时器化简电路 设计思路 二、设计思路 设计 2．1、设计系统简绍 ． 、 555 时基电路 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。
第 4 页 共 10 页
青岛理工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
但双极型 555 和 CMOS 型 7555 因其制造工艺和流程的不同，生产出的 555 集成电路的性能 指标也有所差异。两者的区别见表 3。 表2 双极型 555 和 CMOS 型 7555 主要参数
1、双极型 555 和 CMOS 型 7555 的共同点 二者的功能大体相同，外形和管脚排列一致，在大多数应用场合可直接替换。均使用单 电源，适应电压范围大，可与 TTL、HTL、CMOS 型数字逻辑电路等共用电源。555 的输出 为全电源电平，可与 TTL、HTL、CMOS 型等电路直接接口。电源电压变化对振荡频率和定 时精度的影响小。 对定时精度的影响仅 0.05%/V， 且温度稳定性好， 温度漂移不高于 50ppm/℃ 。 （即 0.005%/℃） 2、双极型 555 与 CMOS 型 7555 的差异 CMOS 型 7555 的功耗仅为双极型的几十分之一，静态电流仅为 300μA 左右，为微功耗 电路。 CMOS 型 7555 的电源电压可低至２~３Ｖ；各输入功能端电流均为 pA（微微安）量级。 CMOS 型 7555 的输出脉冲的上升沿和下降沿比双极型的要陡，转换时间短。 CMOS 型 7555 在传输过渡时间里产生的尖峰电流小，仅为 2~3mA；而双极型 555 的尖 峰电流高达 300~400mA，如图 3 所示。 CMOS 型 7555 的输入阻抗比双极型的要高出几个数量级，高达 1010Ω。 CMOS 型 7555 的驱动能力差，输出电流仅为 1~3mA，而双极型的输出驱动电流可达 200mA。
第 6 页 共 10 页
当 t= tw1 时，uC (tw1) =2 VCC /3 代入三要素方程。
青岛理工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
t 代入公式。于是可解出：w2 = 0.7RBC T = tw1 + tw2 = 0.7( RA + 2 RB )C f = D= 1 1.44 = T ( RA + 2 RB )C T1 t × 100% = w1 × 100% T T
青岛理工大学琴岛学院 青岛理工大学琴岛学院 理工大学 设 计 报 告
课题名称: 学 院： 专业班级： 学 号： 学 生： 指导教师：
模拟救护车声响电路 青岛理工大学琴岛学院 电子信息工程 072 班 20070302037 杨光 迟明玉
青岛理工大学琴岛学院教务处 2010 年 12 月 30 日
青岛理工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
第 3 页 共 10 页
青岛理工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
表 1 555 定时器的功能表
从 555 定时器的功能表可以看出： 555 定时器有两个阈值（Threshold）电平，分别是 1/3VCC 和 2/3VCC；输出端为低电平 时三极管 TD 导通， 7 脚输出低电平；输出端为高电平时三极管 TD 截止， 如果 7 脚接一个 上拉电阻， 7 脚输出为高电平。所以当 7 脚接一个上拉电阻时，输出状态与 3 脚相同。 定时器的主要参数 1．2．2、555 定时器的主要参数 ． ． 、 555 定时器的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈值电流、触发电 压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最高工作频率。 1．2．3、等效电路 ． ． 、 555 时基电路内部既有模拟电路，又有数字电路，读图和应用十分不便，为便于一目了 然地理解 555 的功能，可以将 555 电路的数字与模拟功能合在一起考虑，进行化简。 图 2 是图 1（a）中 555 电路的内电路方框图简化成为带一个放电开关的特殊的 RS 触发 器，其逻辑功能见表 3 所示。
第 2 页 共 10 页
青岛理工大学琴岛学院设计报告 模拟救护车声响电路
1．2、555 定时器的电路结构和逻辑功能 ． 、 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 5k 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。
学
生
杨光 模拟救护车声响电路
指导教师 设计时间 实验楼 411
迟明玉 2010.12.26-2011.1.4
课题名称 设计地点
1、熟悉 555 定时器的引脚安排； 设计目的 2、掌握 555 定时器的逻辑功能与使用方法； 3、了解音响电路的组成和工作原理，并熟悉其设计和制作。
