其维持时间的幼短与电容的充电时间相关

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NE555 数字门铃电路的设想 专业班级: 学生姓名 同组人姓名: 指点教师: 电气取消息工程学院 2013 年 12 月 第 1 页 共 25 页 目 录 摘要 ????????????NE555门铃电路设想演讲_电子/电路_工程科技_专业材料。

NE555 数字门铃电路的设想 专业班级: 学生姓名 同组人姓名: 指点教师: 电气取消息工程学院 2013 年 12 月 第 1 页 共 25 页 目 录 摘要 ????????????????????????????????? 4 第 1 章 引言?????????????????????????????? 5 1 . 1 课题研究的布景???????????????????????? 5 1.2 门铃的成长概况??????????????????????5 1 . 3 课题研究的次要内容??????????????????????? 6 第 2 章 NE555 数字门铃电路的引见 ??????????????????7 2.1 NE555 数字门铃电路的道理取构成 ????????????????? 7 2.2 电子门铃的次要道理手艺?????????????????????? 8 第 3 章 NE555 集成芯片的研究?????????????????????9 3 . 1 555 集成芯片简介 ?????????????????????? 9 3.2 555 集成芯片引脚申明 ?????????????????????10 3 . 3 555 芯片内部布局??????????????????????? 11 3 . 4 555 集成芯片的特点?????????????????????? 13 3 . 5 本章小结??????????????????????????? 14 第 2 页 共 25 页 第 4 章 多谐振荡电路的设想??????????????????????15 4.1 多谐振荡器简介????????????????????????? 15 4. 2 NE555 多谐振荡器工做道理??????????????????? 15 4 . 3 振荡频次的计较???????????????????????? 16 4.4 本章小结???????????????????????????? 16 第 5 章 共射级放大电路的研究 ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? 17 5 . 1 放大电路简介????????????????????????? 17 5.2 放大电路的机能目标 ???????????????????????17 5.3 共射级放大电路?????????????????????????18 5.4 本章小结???????????????????????????? 18 第 6 章 门铃电路的焊接取调试 ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? 19 竣事语 ???????????????????????????????? 21 参考文献 ?????????????????????????????? 22 称谢 ????????????????????????????????? 23 附录 ???????????????????????????????? 24 第 3 页 共 25 页 摘 要 门铃是一种常见而必备的物品,几乎家家户户城市用到,而到了今天,门铃的感化 曾经不只仅是为了提示仆人有客人到来的动静, 形形色色制型精彩的门铃曾经被人们当 做艺术品来粉饰本人家的大门。跟着社会的飞速成长成长,门铃也发生了很大的改变。 从最简单原始的有源型门铃,成长到无线门铃、数码门铃、可视门铃等一系列高级 门铃。 本文设想 NE555 数字门铃电路为最根基的有源 集成芯片为 焦点,二极管、单组等元器件组合而成的以多谐振荡电路为设想焦点,放大电路、反馈 电路为辅的振荡电路。能按照震动电路充、放电时震动频次的分歧,来改变电路中电流 的大小来达到让门铃发出“叮咚”响声的功能,并能通过内部元器件的调整影响放电时 间来达到门铃余音长度的改变感化。 第 4 页 共 25 页 第1章 引 1.1 课题研究的布景 言 跟着现代科学手艺的成长,门铃这一常见物品也朝着愈加先辈的标的目的改良,因为不 同人们对门铃分歧需求,常规的门铃曾经不克不及满脚市场的需要,门铃的改朝上进步立异也已 经成为人们研究的一项课题。 1.2 门铃的成长概况 电子门铃的成长能够分为有源门铃、有源无线门铃、可视门铃、无源无线门铃 几个阶段。 最后的门铃是有源型,门铃的发射器取领受器之间是依托电线毗连,发射器发 出的信号是通过电线传输至领受器,因此信号比力不变,也不会发生误响,可是布线比 较麻烦,很可能需要凿墙等,因此近几年逐步淡出市场。 之后无线型门铃便占领了市场,其发射器依托 12V 电池供电,领受器依托电池供电 或者接市电。门铃按钮发射无线信号,室内机的无线信号领受器领受这一无线信号,进 而响铃。避免了连线的问题,利用愈加便利。 基于无线门铃的设想,人们又设想了可视门铃以及无源门铃。可视门铃顾名思义, 既能进行语音通话,并且能看到来访者的图像。无线.可视对讲功 能:有客来访,按过门铃,对讲通话语音清晰,如正在面前。无源门铃则是采用能量 捕捉手艺的来驱动的无线门铃。该种无线门铃的发射器完全不需要电池,是依托手按门 铃按钮的能量转换为电能,驱动无线发射电路,实现无线 课题研究的次要内容 多谐振荡器是电子门铃的次要器件,它对整个门铃电路起到决定性感化。而 LM555 则是多谐振荡器的焦点器件。 本课题正在理论研究的根本上,将对电铃电路进行研究,要求门铃电路可以或许由开关控 制发出“叮咚”的响声,声音尽量大且清晰。针对电子门铃的功能要求,本文将对以下 几个方面进行研究: 1. NE555 芯片的研究 2. 多谐振荡电路的的设想; 3. 若何节制余音的长度; 4. 若何实现输出功率的放大; 正在上述研究根本上,设想一个简略单纯门铃,其系统布局框图如图 1.1 所示,其手艺指 标如下: 输入电压:4.5VAD 期待电流:3.5mA 鸣叫电流:120mA AD 4.5V 多谐振荡 电路 门铃 反馈环节 图 1.1 第 6 页 共 25 页 第 2 章 NE555 数字门铃电路的引见 2.1 NE555 数字门铃电路的道理取构成 本电路是以 NE555 按时器为焦点构成的“叮咚”门铃。其电路图如下。 电路图中的 NE555 和 R1、R2、R3、D2、D4、C3 形成了一个多谐振荡器,S1 是叮 咚门铃的按钮开关,正在常日,按钮开关处于断开的形态,此时 D2 没有导通,D4 反向截 止,R3 接地,所以 NE555 的 4 号端口一曲处于低电平,而 NE555 的 4 接口是复位端, 当接入低电日常平凡使其复位,所以 3 号端口无输出,扬声器不响。而且 C3 通过 R1、R2 充电,充电完成后 C4 两头电压约等于电源电压。 当 S1 闭应时,D2 正领导通,通过 R3 向 C4 充电,C4 两头电压升高,此时 NE555 第 7 页 共 25 页 的 4 号端处于高电平,无法使其复位,取此同时,C3 则通过 R2 向 NE555 的 7 端口放 电,它们以及 NE555 和 C5 形成了一个多谢振荡器。此时 f=1/0.7(2R+2R2)C2 约等于 1386Hz(R 为 D2 取 D4 的电阻和,约为 300 欧) 。 抓紧 S1 时,曾经充满电的 C4 起头放电,R2、R3、C3 和 NE555 形成一个多谢振荡 器,此时 f=1/0.7(R1+2R2)C2 约等于 717Hz 2.2 电子门铃的次要道理手艺 多谐振荡器是电子门铃的主要构成部门,它对整个门铃电路的运转环境起到决定性 感化。而 LM555 则是多谐振荡器的焦点器件。本文设想的电子门铃所涉及次要道理有: (1) 以 NE555 为根本的多谐震动回路; (2) 多谐振荡器的震动结果; (3) 功率放大器件对信号的放大结果; 第 8 页 共 25 页 第 3 章 NE555 集成芯片的研究 3.1 555 集成芯片简介 555集成电路是一个把模仿电路和数字电路组合而成的夹杂电路,它将模仿功能取 逻辑功能整合正在一片的集成电路上,极大的拓宽了模仿集成电路的使用范畴。555 被普遍用于各类各样的计时器,脉冲发生器和振荡器等场所。凭仗着模数连系的劣势, 555能够形成多种功能电路,且精度很是高,可以或许发生切确的时间延迟和振荡。时 基集成电路的设想构思是正在1970年由 Hans R.Camenzind 和 Jim Ball 提出的。设想原 型 经 过 测 试 , 被 移 植 到 Monochip 模 拟 阵 列 , 由 Wayne Foletta 和 Qualidyne Semiconductors 的工程师们进行具体设想。过后,Signetics 公司接管了他们的设想并 起头投入出产,正式量产的第一批555集成电路于1971年面世。按照使用范畴又把555 按编号细分为两个级别:商用级的 NE555,温度范畴0℃ ~+70℃ 和军用级的 SE555, 温度范畴-55℃ ~+125℃ 。555时基集成电路的封拆分为两种形式:高靠得住性的金属罐式 8脚封拆(T 封拆)和低成本的环氧塑料8脚双列曲插式封拆(V 封拆) 。封拆号后缀正在 元件编号后面,因而 Signetics 公司出产的555按全编号别离为 NE555V、NE555T、 SE555V 和 SE555T。这些元件编号对于业余使用来说,能够不必过分深究,可是若要 把元件用正在主要场所,从设想的环节就需要细心考虑了。 555名称的由来,按照良多手艺文章的说法, 555时基集成电路的3个“5”,是源自 它电路基片上的三个误差极小的5kΩ 电阻形成的基准电压电路。 555的等效电路图如图1 所示,从图1中能够清晰的看到 R7、R8、R9这三只5kΩ 的基准电阻,以的体例接 正在电源正极取地之间。可是它的设想者 Hans R.Camenzind 曾明白暗示,这个数字完全 是随机得来的,设想者本人也没有给他设想的这个电路起过名字。现实上,它只是可巧 被出产它的 Signetics 公司编入了它们的 5-X-X 系列线性器件家族中,第一个 5 代表 Signetics 公司的5系列线则是顺延的元件编号。Signetics 公司 第 9 页 共 25 页 后来被 Philips 公司收购,可是 Philips 和之后的其他各家芯片制制商都无破例埠正在它们 的元件编号中保留了“555”这三个数字。 3.2 555集成芯片引脚申明 按照各家制制商出产工艺的分歧,尺度的555时基集成电路正在其硅芯片上包含有20 个摆布的晶体管、2个二极管和15个电阻。常见的555为塑封8脚双列曲插式封拆,这个 封拆的英文缩写为 DIP8。555的引脚陈列如下图2,芯片为引脚朝下,自缺口处逆时针 起为1~8脚。此外,555还有两个扩展型号:二合一的14脚双列曲插塑封双时基集成电 路556;四合一的16脚双列曲插塑封四时基集成电路558。 对照图1的等效电路,尺度555时基集成电路的8个引脚名称见图2,各自的用处如下。 1.GND,电源地或低电平0V。凡是被毗连到电路的公配合地。 2.TRIG,触发555使其启动的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC,下缘 须低于1/3VCC 。 3.OUT,正在555被触发的时间周期里,该输出脚电平移至比电源电压少1.7V 的高 电平。周期竣事当前,电平答复到 OV 摆布的低电平。高电日常平凡,该脚最大输出电流约 为200mA。 4.RESET,低电平无效的复位脚,当一个低逻辑电平送至这个脚时会沉置按时器 和使输出回到一个低电位。它凡是被接到正电源或忽略不消。 第 10 页 共 25 页 5.CTRL,这个引脚答应由外部电压改变芯片的触发和闸限电压。正在555的单稳态 或振荡模式下,能够通过该脚来改变或调整输出频次。 6.THR,阈值高于2/3VCC,使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC 电压以 下移至2/3VCC 以上时启动这个动做。 7.DIS,这个引脚和 OUT 引脚有着不异的低电平电流输出能力,当输出为高电平 时,其对地为高;当输出为低电日常平凡,其对地为低。 8. Vcc, 555 的正电源电压端。尺度电压范畴为 4.5~ 16V。 留意: 四时基集成电路558内部的四组 DIS 和 THR 是毗连工做的, 它的 TRIG 下降沿也 比555和556。具体电气参数需查看对应出产商的数据手册。 Signetics 公司出产的尺度塑封 NE555,电气目标如表1所示。其他芯片制制商出产 的555时基集成电路按照使用场所和各家的出产工艺, 可能会有一些差别。 此外还有555 的低功耗 CMOS 版本,7555等。 3.3 555集成芯片内部布局 555 按时器的内部电路方框图下图所示,该集成电路由四部门构成:电阻分压器、电压 比力器、根基 RS 触发器、输出缓冲器和放三极管。 第 11 页 共 25 页 比力器的参考电压由三只 5K 的电阻器形成分压, 它们别离使高电平比力器 A1 同相 比力端和低电平比力器 A2 的反相输入端的参考电平为 2Vcc/3 和 Vcc/3。A1 和 A2 的输 出端节制 RS 触发器形态和放电管开关形态。当输入信号输入并跨越 2Vcc/3 时,触发器 复位,555 的输出端 3 脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自 2 脚输入 并低于 Vcc/3 时,触发器置位,555 的 3 脚输出高电平,同时充电,开关管截止。 MR 是复位端,当其为 0 时,555 输出低电平。日常平凡该端开路或接 Vcc。 CO 是节制电压端(5 脚),日常平凡输出 2Vcc/3 做为比力器 A1 的参考电平,当 5 脚外接 一个输入电压,即改变了比力器的参考电平,从而实现对输出的另一种节制,正在不接外 加电压时,凡是接一个 0.01uF 的电容器到地,起滤波感化,以消弭外来的干扰,以确 保参考电平的不变。 T 为放电管,当 T 导通时,将给接于脚 7 的电容器供给低阻放电电路。 第 12 页 共 25 页 3.4 555集成芯片的特点 555时基集成电路电路的特点次要表现正在以下几个方面。 1.只需简单的电阻器、电容器,即可完成特定的振荡延时感化。其延时范畴极广, 可由几微秒至几小时之久。 2.电源顺应范畴大,它的输出电平及输入触发电平,可取 TTL, CMOS 等逻 辑电路的高、低电平婚配。也能够和模仿运算放大器、运算放大器配合构成某些功能 和特征分歧的模块电路。 正在计较机降生的晚期,NE555 曾被用于苹果Ⅱ型和 IBM 计较机的输入设备。还 有一个不为人知的故事,正在20世纪70年代,555刚降生的时候,曾被黑客用来破解晚期 的电信系统的长途德律风互换机 BLUE BOX。由此也能够看出这块小芯片的能力。 3.输出电流大,可间接鞭策小喇叭、电机、继电器等多种负载。很是适合用正在从动 节制电路中。 4.计时切确度高、温度不变度佳,价钱廉价。 因为555时基集成电路利用便利,价钱低廉,不变性好。自其降生之日起,曲至今日, 虽然曾经过了40个岁首,可是这片集成电路仍然正在各类场所被普遍的利用着。保守估量, 全球各家芯片制制商每年制制的555集成电路大要正在1亿片摆布。 NE555有三种工做模式: 1.单稳态模式。正在这种模式下,555做为“一次性”脉冲发生器利用。使用范畴包罗计 时器、脉冲丢失检测、触摸开关、分频器、电容丈量、脉冲宽度调制、速度检测等。 2.非稳态模式。用处包罗 LED 和灯闪光灯,脉冲生成,逻辑时钟,平安报警,脉冲 调制等。 3.双稳态模式或施密特触发器模式。若是 DIS 脚悬空,555可做为触发器利用。用 第 13 页 共 25 页 途包罗比力器、锁存器、反相器、方波输出及整形等。 现正在网上常见的555时基集成电路是8脚塑封双列曲插 (见图3) 或8脚贴片式 NE555, 价钱正在0.5元~1.0摆布,完全满脚业余电子制做的要求。 3.5 本章小结 本章次要引见了555器件的发生、 引脚申明、 功能、 特征等手艺目标, 为接下来以 NE555 为焦点的多谐振荡器电路的设想打好根本。 第 14 页 共 25 页 第 4 章 NE555 多谐振荡电路的研究 4.1 多谐振荡器简介 多谐振荡器又称为无稳态触发器,它没有不变的输出形态,只要两个暂稳态。它利 用深度正反馈,通过阻容耦合使两个电子器件交替导通取截止,从而自激发生方波输出 的振荡器。 多谐振荡器是一种能发生矩形波的自激振荡器,也称矩形波发生器。 “多谐”指矩 形波中除了基波成额外,还含有丰硕的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态,只要两个 暂稳态。正在工做时,电路的形态正在这两个暂稳态之间从动地交替变换,由此发生矩形波 脉冲信号,常用做脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。 4.2 NE555 多谐振荡器工做道理 由 555 按时器构成的最根基多谐振荡器如下图所示,此中 R1、R2 和电容 C 为外接元 件。其工做波如图下图所示。 第 15 页 共 25 页 因为接通电源霎时,电容来不及充电,电容器两头电压为低电平,故高电平触发端 取低电平触发端均为低电平,输出为高电平,放电管截止。这时,电源对电容充电,使 电压按指数纪律上升,当上升到必然程度时,输出为低电平,放电导通,这段时间内电 路的形态称为第一暂稳态,其维持时间的长短取电容的充电时间相关 。 因为放电管导通,电容通过电阻和放电管放电,电路进人第二暂稳态.其维持时间 的长短取电容的放电时间相关,放电时间跟着电容的放电下降,当下降到必然程度 时,输出为高电平,放电管截止,再次对电容充电,电路又翻转到第一暂稳态。 4.3 振荡频次的计较 按照所设想门铃电路图,当 S1 闭应时,D2 正领导通,通过 R4 向 C4 充电,C4 两 端电压升高,此时 NE555 的 4 号端处于高电平,无法使其复位,取此同时,C3 则通过 R2 向 NE555 的 7 端口放电, 它们以及 NE555 和 C5 形成了一个多谢振荡器。 此时 f1=1/0.7 (2R+2R2)C2 约等于 1386Hz(R 为 D2 取 D4 的电阻和,约为 300 欧) 。 抓紧 S1 时,曾经充满电的 C4 起头放电,R2、R3、C3 和 NE555 形成一个多谢振荡 器,此时 f2=1/0.7(R1+2R2)C2 约等于 717Hz 调整 C3 取 R2 即可对门铃余音的长短进行调整。 4.4 本章小结 本章对门铃电路的焦点, 由 NE555 形成的多谐振荡电路做了细致的阐发, 并对门铃 余音的周期调整进行了申明。 第 16 页 共 25 页 第 5 章 共射级放大电路的研究 5.1 放大电路简介 放大电路可以或许将一个微弱的交换小信号 (叠加正在曲流工做点上) , 通过一个安拆 (核 心为三极管、场效应管) ,获得一个波形类似(不失实) ,但幅值却大良多的交换大信号 的输出。现实的放大电路凡是是由信号源、晶体三极管形成的放大器及负载构成。 5.2 机能目标 电压放大倍数、输入电阻和输出电阻是放大电路的三个次要机能目标,阐发这三个 目标最常用的方式是微变等效电路法,这是一种正在小信号放大前提下,将非线性的三极 管放大电路等效为线性放大电路。 放大倍数 放大倍数又称增益,它是权衡放大电路放大能力的目标。按照需要处置的输入和输 出量的分歧,放大倍数有电压、电流、互阻、互导和功率放大倍数等,此中电压放大倍 数使用最多。 输入电阻 放大电路的输入电阻是从输入端向放大电路内看进去的等效电阻, 它等于放大电路 输出端接现实负载电阻后,输入电压取输入电流之比,即 Ri=Ui/Ii。对于信号源来说, 输入电阻就是它的等效负载。 输入电阻的大小反映了放大电路对信号源的影响程度。输入电阻越大,放大电路从 信号源罗致的电流(即输入电流)就越小,信号源内阻上的压降就越小,其现实输入电 第 17 页 共 25 页 压就越接近于信号源电压, 常称为恒压输入。 反之, 当要求恒流输入时, 则必需使 RiRs; 若要求获得最大功率输入,则要求 Ri=Rs,常称为婚配。 输出电阻 对负载而言,放大电路的输出端可等效为一个信号源。输出电阻越小,输出电压受 负载的影响就越小,若 Ro=0,则输出电压的大小将不受 RL 的大小影响,称为恒压输出。 当 RLRo 时即可获得恒流输出。因而,输出电阻的大小反映了放大电路带负载能力的 大小。 5.3 共射级放大电路 共射电路是放大电路中使用最普遍的三极管接法, 信号由三极管基极和发射极输入, 从集电极和发射极输出。由于发射极为配合接地端,故定名共射极放大电路。 共射级放大电路的特点: 1、输入信号和输出信号反相; 2、有较大的电流和电压增益; 3、一般用做放大电路的两头级。 4、共射极放大器的集电极跟零电位点之间是输出端,接负载电阻. 正在之前的课程进修中,已习了放大电路的各项目标,应复习所学学问,务必控制三 极管的布局、三极管各极电流关系、特征曲线、放大前提,以及静态工做点简直定等知 识。 5.4 本章小结 本章对于共射级放大电路有了一个初步的简介,它感化于电子门铃的输出极,以增 大喇叭的声音。 第 18 页 共 25 页 第 6 章 电路的焊接取调试 6.1 门铃的道理图 6.2 元器件的选择 根据道理图选择合适的电路板取元器件 电子元器件 电阻 电容 二极管 三极管 扬声器 集成芯片 PCB 板 功能 限流、分压 通高频阻低频 整流 电流放大 发出叮咚生 构成震动回路 毗连电路 NE555 35x65mm 规格 47K 103,104,10uF IN4181 9013 第 19 页 共 25 页 现实元器件如下图所示 6.3 焊接及调试 东西:35V 烙铁、焊锡、松喷鼻、螺丝刀、钳子?? 按照道理图正在电路板长进行焊接元件,调试完毕后通电,曲到发出 叮咚的门铃声后遏制操做。 第 20 页 共 25 页 竣事语 模电课程设想曾经告一段落,通过这一次的课题设想使我们学到了良多,同时也遇 到了很多的坚苦。 本次设想让我们深深体味到了本人对根本学问控制的不脚,正在课题研究过程中,大 家通过一路会商研究,对碰到的难题查阅材料配合处理,填补了我们正在进修中学问控制 的空白, 加深了对一些电路的理解, 为接下来深切进修高端电学学问打下了深挚的根本。 同时,次次设想也使我们认识到团队合做的主要性,大师是一个互补的集体,对于 碰到的坚苦,只需齐心合力,一路研究就没有什么坚苦是不克不及处理的。 第 21 页 共 25 页 参考文献 (1 ) 《模仿电子手艺根本》 ,从编 童诗白 华成英 高档教育出书社 (2 ) 《模仿电子手艺试验》 从编 张正苏 张继东 徐泽清 (3) 《电路 第五版》 ,原著 邱关源 修订 罗先觉 高档教育出书社 (4)收集资本 第 22 页 共 25 页 称谢 正在模电进修的这一学期,张教员严谨的讲授立场使我对模电的进修愈加容易,教员 深切浅出的讲授等闲地将我难以处理的难题破解,让我少走了很多弯路。教员正在讲课过 程中还不时以本人的概念浅谈对糊口的,这对我的成长以及经历有了极大的帮帮, 张教员不只是我学业上的教员,更是我人生道路上的导师,谨以此文对教员致以最热诚 的感激。 正在此次设想过程中,我们深深体味到了实践能力的不脚,老是眼高手低,无法把书 本上学到的学问使用到实践中去,感激教员给了我们这一次实践的机遇,让我们认识到 了本人的不脚,熬炼了脱手能力,将理论实践相连系,而且体味到了团队合做的主要性 而且获得了深挚的友情。 第 23 页 共 25 页 附录 电路道理图 焊接前 焊接后 第 24 页 共 25 页 第 25 页 共 25 页


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