555定时器声光报警器设计

555定时器声光报警电路学院名称计算机科学学院专业计算机科学与技术班级 2012级计算机科学与技术本科班甘肃政法学院2013年12 月3日目录绪论 (1)第1章原理分析 (2)1.1 原理图 (2)1.2 能指标要求 (2)1.3 电路整体分析 (2)1.4 多谐振荡器电路 (3)1.4.1电路构成 (3)1.4.2 电路的工作原理 (3)第2章器件说明与分析 (4)2.1 555定时器 (4)2.1.1结构图和管脚排列图 (4)2.1.2组成 (5)2.1.3 各个引脚功能 (6)2.1.4逻辑功能 (6)2.2 电位器 (7)2.3 发光二极管 (7)2.4 蜂鸣器 (7)第3章焊接及成果 (8)3.1 安装及焊接步骤 (8)3.2 调试 (8)3.3 焊接注意点 (9)第4章实验总结........................................................................................... 错误!未定义书签。

附录 .. (9)参考文献........................................................................................................... 错误!未定义书签。

绪论555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。

此电路后来竟风靡世界。

目前，流行的产品主要有4个：BJT两个：555，556（含有两个555）；CMOS两个：7555，7556（含有两个7555）。

555定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。

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定时器声光报警电路是一种防盗装置，在有情况时它通过指示灯闪光和蜂鸣器鸣叫，同时报警的一种装置。

555定时器声光报警电路是利用两个555定时器组成的振荡电路，实现同步工作，使两个振荡器同步振荡，这样蜂鸣器就会发出间隙的声响，发光二极管同时闪烁。

第1章原理分析1.1 原理图图1.1 555定时器声光报警器原理图图1.2稳压电源部分1.3 能指标要求指示灯闪光频率0.1HZ，蜂鸣器发出间隙声响的频率约为0.1HZ，指示灯采用发光二极管。

1.4 电路整体分析本电路包括555定时器、蜂鸣器、发光二极管等其它电子原件，焊接时需要必要的焊接工具，调试时需要示波器、电源等电子器材以及其它辅助工具。

电路由两个555多谐振荡器组成，第一个振荡器的振荡频率为1～2Hz时，第二个振荡器的振荡频率为1000Hz。

将第一个振荡器的输出(3脚)接到第二个振荡器的复位端(4脚)。

在输出高电平时，第二个振荡器振荡;输出低电平时，第二个振荡器停振。

这样，蜂鸣器将发出间隙声响。

1.5 多谐振荡器电路1.5.1电路构成图1.3多谐振荡器的结构图图1.4多谐振荡器的工作波形从图1.3可知，电路由5G555外加两个电阻和一个电容组成。

5G555的D端(即放电三极管T的集电极)经R1接至电源U CC，构成一个反相器。

电阻R2和电容C构成积分电路。

积分电路的电容电压u C作为电路输入接至输入端TH和TR。

1.5.2 电路的工作原理接通电源V CC后，V CC经电阻R1和R2对电容C充电，其电压u C由0按指数规律上升。

当u C>=2/3V CC时，电压比较器C1和C2的输出分别为u C1=0，u C2=1，基本RS触发器被置0，Q=0，输出u O跃到低电平U OL。

与此同时，放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V 放电，电路进入暂稳态。

随电容C的放电，u C随之下降。

当u C下降到u C<=1/3V CC时，则电压比较器C1和C2的输出为u C1=1，u C2=0，基本RS触发器被置1，Q=1，输出u O由低电平跃到高电平。

同时，因Q=1，放电管V截止，电源V CC又经电阻R1和R2对电容C充电。

电路有返回到前一个暂稳态。

因此，电容C上电压u C将在2/3V CC和1/3V CC之间来回充电和放电，从而使电路产生了振荡，输出矩形脉冲。

由图1.4可得多谢振荡器的振荡周期T为：T=t PH+t PLt PH为电容C上的电压由1/3V CC充到2/3V CC所需的时间，充电回路的时间常数为（R1+R2）*C。

可用下式估算：t PH=（R1+R2）*C*ln2t PL为电容C上的电压由2/3V CC下降到2/3V CC所需的时间，放电回路的时间常数为R2*C。

可用下式估算：t PL=R2*C*ln2 所以，多谐振荡器的振荡周期T为T=t PH+t PL=0.7（R1+2R2）*C 振荡频率为f=1/T第2章器件说明与分析2.1 555定时器2.1.1结构图和管脚排列图5G555的电路结构图和管脚排列图分别如图2.1图2.1 5G555的电路结构图和管脚排列图2.1.2组成集成定时器5G555由电阻分压器、电压比较器、基本R-S触发器、放电三极管和输出缓冲器五部分组成。

定时器的功能主要取决于比较器C1和C2，由它们的输出直接控制基本R-S触发器的状态和放电三极管T的状态，从而决定整个电路的输出状态。

（1）电阻分压器由3个阻值均为5kΩ的电阻串联构成分压器，为电压比较器C1和C2提供参考电压U R1、U R2。

当电压控制端CO不外加控制电压U co时, U R1=2/3U CC，U R2=1/3U CC当电压控制端CO外加控制电压U co时，比较器的参考电压将发生变化，相应地电路的阈值、触发电平也将随之改变，并进而影响电路的定时参数。

为了防止干扰，当不外加控制电压时，CO端一般通过一个小电容(如0.01μF)接地，以旁路高频干扰。

（2）电压比较器C1和C2电压比较器C1和C2是两个结构完全相同的理想运算放大器。

当运算放大器的同相输入U+大于反相输入U-时，其输出为高电平1信号；而当U+小于U-时，其输出为低电平0信号。

比较器C1的同相输入端(+端)接参考电压U R1，反相输入端(-端)与阈值输入端TH相连，其输出端R的状态取决于阈值输入信号U TH与U R1的比较结果。

●当U R1＞U TH时，输出R为高电平1；当U R1＜U TH时，输出R为低电平0。

比较器C2的同相输入端(+端)与触发输入端相连，反相输入端(-端)接参考电压U R2，其输出端S的状态取决于触发输入信号U TR与U R2的比较结果。

●当U TR＞U R2时，输出S为高电平1；U TR＜U R2时，输出S为低电平0。

（3）基本R-S触发器两个与非门G1和G2构成了低电平触发的基本R-S触发器。

触发器输入信号R、S为比较器C1、C2的输出，触发器Q端状态为电路输出端OUT的状态，触发器Q端状态控制放电三极管T的导通与截止。

当外部复位信号R D为0(低电平)时，可使Uo=0，定时器输出直接复位。

（4）放电三极管T放电三极管T构成泄放电路，T的集电极用输出端D表示。

如果将D端经过一个外接电阻接至电源，即可组成一个反相器。

当Q=0(Q=1)时，T导通，D端输出为低电平0；当Q=1(Q=0) 时，T截止，D端输出为高电平1。

可见，D端的逻辑状态与输出端OUT的状态相同。

（5）输出缓冲器输出缓冲器G3的作用是提高负载能力，并隔离负载对定时器的影响。

2.1.3 各个引脚功能表2.1 5G555定时器各个引脚功能2.1.4逻辑功能表2.2 5G555定时器的功能图2.2 电位器 电位器（如图2.2）是一种可调的电子元件。

它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。

当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。

它大多是用作分压器，这时电位器是一个四端元件。

从外观看，脉冲电位器与普通电位器一样都是三个引脚，但在其内部与引脚1、2相连的是两个长短不一的金属静片，与引脚3相连的是一周有12或24个齿的金属动片。

当脉冲电位器旋转时可出现四种状态：即引脚3与引脚1相连，引脚3与引脚2及引脚1全相连；引脚3与引脚2相连，引脚3与引脚2及引脚1全断开。

在实际使用中，一般将引脚3接地作为数据输入端。

2.3 发光二极管发光二极管（如图2.3）简称为LED 。

由镓（Ga ）与砷（AS ）、磷（P ）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。

在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。

磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED 。

发光二极管与普通二极管一样是由一个PN 结组成，也具有单向导电性。

当给发光二极管加上正向电压后，从P 区注入到N 区的空穴和由N 区注入到P 区的电子，在PN 结附近数微米内分别与N 区的电子和P 区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。

不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。

当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。

常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏：正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。

如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。

这种检测方法，不能实质地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED 提供较大正向电流。

2.4 蜂鸣器蜂鸣器（如图2.4）是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。

蜂鸣器在电路中用字母“H”或图2.2 电位器图2.3 发光二极管“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。

有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。

压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。