苏 州 市 职 业 大 学
实训报告
名称 项目
2012年12月22日至2012年12月28日共一周
院 系 电子信息工程系 班 级 姓 名 学 号
系 主 任 教研室主任 指导教师
目录
第一章 绪论 . .................................................................................................................................... 2 第二章 555定时器声光报警电路设计 . ......................................................................................... 3
2.1 电路原理 . ........................................................................................................................... 3 2.2 性能指标 . ........................................................................................................................... 3 2.2 电路组成 …………………………………………………………………………………3 第三章 主要元器件原理及相关计算 . ............................................................................................ 4
3.1. 主要元器件介绍 . ................................................................................................................ 4
3.1.1 555定时器 . .............................................................................................................. 4 3.1.2 555定时器的电路结构及其功能 . .......................................................................... 4 3.1.3 555定时器的应用分类 . .......................................................................................... 6 3.2其他元器件介绍 . ................................................................................................................ 9
3.2.1电位器 . ................................................................................................................... 10 3.2.2蜂鸣器 . ................................................................................................................... 10 3.2.3 发光二极管 . .......................................................................................................... 11 3.2.4 相关性9能指标计算 . .......................................................................................... 11
第四章 焊接及调试过程与注意点 . .............................................................................................. 13
4.1安装及焊接步骤 . .............................................................................................................. 13
4.1.1查找资料 . ............................................................................................................... 13 4.1.2 准备工具、检测元器件 . ...................................................................................... 13 4.1.3焊接 . ....................................................................................................................... 13 4.2线路板调试及调试后的波形 . .......................................................................................... 14 第五章 小结 . .................................................................................................................................. 15 参考文献......................................................................................................................................... 16
第一章 绪论
数字电子技术实训是电类系列课程中的一门专业基础技术课。本课程强调以实践教学为主,在教学过程中要求学生把数字电子技术的基础内容贯穿起来,以电子工艺的要求独立完成电路原理的分析、设计、焊接及调试并作出具体的电子产品实物,使学生通过实践能较好地掌握常用数字器件的应用,更深层地掌握数字电子技术教材的内容。
本次实训内容是555定时器声光报警电路。
555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。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5k Ω的电阻而得名
555定时器的电压范围宽,双极型555定时器为5~16 V,CMOS 555定时器为3~18V。可提供与TTL 及CMOS 数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率,可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。
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定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
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利用两个555定时器组成的振荡电路,实现异步工作,使两个振荡器间隙振荡,这样蜂鸣器就会发出间隙的声响,发光二极管闪烁。
第二章 555定时器声光报警电路设计
2.1 电路原理
图2-1电路原理图
电路由两个555多谐振荡器组成,电路原理图如图2-1所示, 图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。
2.2 性能指标
指示灯闪光频率为1~2Hz,蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1kHz ,指示灯采用发光二极管。(充电时间T 1=0.693(R 1 R 2)C ,放电时间T 2=0.693R 2C )
2.3 电路组成
555定时器声光报警电路是由两个555定时器、发光二极管、电容、电阻等电子器件构成的多谐振荡器和单稳态触发器。对于多谐振荡器的波形需要双踪示波器显示。
第三章 主要元器件原理及相关计算
3.1. 主要元器件介绍
3.1.1 555定时器
555定时器是一种电路结构简单、使用灵活方便、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数的阻容元件就可以施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。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。
3.1.2 555定时器的电路结构及其功能
555定时器有两个比较器C 1和C 2各有一个输入端连接到三个电阻R 组成的分压器上,比较器的输出接到RS 触发器上。此外还有输出级和放电管,输出级的驱动电流可达200mA 。
图3-1 555定时器的逻辑图
比较器C 1和C 2的参考电压分别为UR1和UR2,根据C 1和C 2的另一个输入端——触发输入和阈值输入,可判断出RS 触发器的输出状态。当复位端为低电平时,RS 触发器被强制复位。若无需复位操作,复位端应接高电平。 由于三个电阻等值,所以当没有控制电压输入时,
当控制电压外接时,如外接
当输入信号输入并超过
2
Vcc 3
,则
时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电
1
Vcc
平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于3置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
时,触发器
R D 是复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。
Vco 是控制电压端(5脚),当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01 F 的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。T 为放电管,当T 导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。1脚GND(或VCC) 源负端VSS 或接地,一般情况下接地。2脚TR 低触发端。3脚OUT (或Vo )输出端。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C o 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。6脚TH 高触发端。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 Ω的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C 1和C 2提供参考电压,比较器C 1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C 1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C 2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C 1和C 2的输出端控制。8脚V cc 外接电源,双极型时基电路V cc 的范围是4.5~16V ,CMOS 型时基电路V cc 的范围为3~18V 。一般用5V 。如表3-1 555定时器的逻辑功能表所示
表3-1 定时器5G555的功能表
3.1.3 555定时器的应用 ①555定时器接成施密特触发器
用555定时器接成的施密特触发器01mF 为滤波电容,提高VR1和VR2的稳定性。C1与C2的参考电压不同,因而基本RS 触发器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号VI 的不同电平。回差电压▽VT=VT+—VT-=V cc /3.如图3-2 555定时器构成的施密特触发器。
图3-2 555定时器构成的施密特触发器
②用555定时器接成单稳态触发器。如图3-3 555定时器构成的单稳态发器所示
图3-3 555定时器构成的单稳态发器
负脉冲触发,输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间。即tW 等于电容电压在充电过程中从0上升至2V cc /3所需时间:
③ 用555定时器接成多谐振荡器 (1)电路结构
图 3-4 用 555 定时器构成的多谐振荡器
(2)工作原理
多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后,电路处于某一暂稳态,电容C 上电压UC 略低于
,U O 输出高电平,V 1截止,电源V cc 通过R 1、R 2给电容C
充电。随着充电的进行电压逐渐增高,但只要,输出电压U O 就一直保持高电平不变,这就是第一个暂稳态。当电容C 上的电压U c 略微超过
时均大于等于
RS 触发器置0,使输出电压U O 从原来的高电平翻转到低电平,即U O =0,V1导通饱和,此时电容C 通过R 2和V 1放电。随着电容C 放电,U
c 下降,但只要
,U O 就一直保持低电平不变,这就是第二个暂稳态。当电压到
略微低于
时,RS 触发器置1,电路输出又变为U O =1,V 1截止,电容C 再
次充电,又重复上述过程,电路输出便得到周期性的矩形脉冲。
(3)振荡周期T 的计算
多谐振荡器的振荡周期为两个暂稳态的持续时间。U c 的波形求得电容C 的充电时间T 1和放电时间T 2各为
因而,振荡周期
占空比
则占空比q 始终大与50%
3.2其他元器件介绍
本次实验所用的元器件,通过相关辅助材料所求的测试值和元器件的实际数比较结果。如表3-2元器件列表所示。
电阻测量值与理论值有出入,可能是因为读数不精确,或者测量时万用表所选量程不合适,导致读数误差。
3.2.1电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。
电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成,即靠一个动触点在电阻体上移动,获得部分电压输出。
电位器的作用——调节电压(含直流电压与信号电压)和电流的大小。 电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端,通过手动调节转轴或滑柄,改变动触点在电阻体上的位置,则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而改变了电压与电流的大小。 3.2.2蜂鸣器
蜂鸣器(如图3-5所示)是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ;蜂鸣器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“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
图3-5 蜂鸣器
蜂鸣器的结构原理:
1.压电式蜂鸣器: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。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压), 多谐振荡器起振, 输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极,经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2.电磁式蜂鸣器:电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。 3.2.3 发光二极管
发光二极管简称为LED (如图3-6所示)。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。
图3-6 发光二极管
3.2.4 相关性能指标计算
①因为示波器无法测试1到2Hz 频率。测试A 点数值,所以可以通过欧姆表测R1的电阻数值。
1电容充电时间T 1:
T 1=0. 7(R 1+R 2) C
2电容放电时间T 2:
T 2=0. 7R 2C
3电路振荡周期T :
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
4电路振荡频率f : 因为R 2=2kΩ、C 1=100μF
f =
11=
T 0. 7(R 1+2R 2) C
1Hz ≤f
②要求第二个555定时器构成的振荡器,蜂鸣器发出间隙的声响。测试的数值和理论值如表3-2第二个555定时器构成的振荡器相关数所示。即B 点数值
表3-2 555定时器构成的振荡器相关数据
第四章 焊接及调试过程与注意点
4.1安装及焊接步骤
4.1.1查找资料
查找555定时器、蜂鸣器、电位器等的相关资料 4.1.2 准备工具、检测元器件
检测原件是否可用、并记录原件的实际值 4.1.3焊接
在实际生产中,最容易出现的一种违反操作步骤的做法就是烙铁头不是先与被焊件接触,而是先与焊锡丝接触,熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位,这样很容易产生焊点虚焊,所以烙铁头必须与被焊件接触,对被焊件进行预热是防止产生虚焊的重要手段。 1、标准的锡点: (1)锡点成内弧形
(2)锡点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍
(3)要有线脚,而且线脚的长度要在1-1.2MM 之间。 (4)零件脚外形可见锡的流散性好。 (5)锡将整个上锡位及零件脚包围。 2、不标准锡点的判定:
(1)虚焊:看似焊住其实没有焊住,主要有焊盘和引脚脏污或助焊剂和加热时间不够。
(2)短路:有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路,另一种现象则因检验人员使用镊子、竹签等操作不当而导致脚与脚碰触短路,亦包括残余锡渣使脚与脚短路。
(3)偏位:由于器件在焊前定位不准,或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内 。
(4)少锡:少锡是指锡点太薄,不能将零件铜皮充分覆盖,影响连接固定作用。
(5)多锡:零件脚完全被锡覆盖,及形成外弧形,使零件外形及焊盘位不能见到, 不能确定零件及焊盘是否上锡良好。
(6)错件:零件放置的规格或种类与作业规定或BOM 、ECN 不符者,即为错件。 (7)缺件:应放置零件的位置,因不正常的原因而产生空缺。
(8)锡球、锡渣:PCB 板表面附着多余的焊锡球、锡渣,会导致细小管脚短路。 (9)极性反向:极性方位正确性与加工要求不一致,即为极性错误。
4.2线路板调试及调试后的波形
用5V 电源接上电路板,根据实验所需的要求旋转可调电阻,是的两个可调电阻的阻值达到所需要求,具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作。如图4-1线路板及波形图所示
第五章 小结
这次实训接线比较简单,不需要自己进行排版。由于有之前的基础,很快就焊接好了板子。接下来的要做的就是认真了解每一环节的作用,电路原理,通过示波器查看板子是否实现功能。
本次实验接触到了一个新元器件——蜂鸣器,查找了相关蜂鸣器的知识,才知道蜂鸣器在生活中处处可见,计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。而我们这次,蜂鸣器也是作为报警器件。
通过本次实验了解到自己理论和现实相结合十分困难。焊接好很容易,而要 把之前所学,原理,元器件作用娓娓道却是很难。各个元器件的检测,芯片各引脚现实代表的什么,为什么会出现这样的波形。没有过硬的理论知识,这些还是答不上来,而很多之前确实都已学过,所以平时所学到的理论知识一定要和实践应用联系起来。在深入了解前,有太多的不知道,也正是通过动手去做,去写报告,我发现了这样那样的许多问题。对这些知识的空白,鞭策着我去寻找答案,去深入了解。
实验虽不难,可深入了解却依然发现了这么多不懂得地方。因为这些,我懂得了,学习中没有绝对的难,更没有绝对的简单,要做的是端正自己的态度,根据自己的情况,踏踏实实的,去弄清楚每一环节,真正的完全学会变成自己的东西。
参考文献
1. 杨志忠、卫桦林编,杨志忠主编 《数字电子技术》第2版 2. 胡晏汝主编,耿苏燕副主编 《模拟电子技术》第2版
3. 大学电子教研室编.数字电子技术基础简明教程.北京:高等教育出版社 4. 童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版).北京:高等教育出版社
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第一章 绪论 . .................................................................................................................................... 2 第二章 555定时器声光报警电路设计 . ......................................................................................... 3
2.1 电路原理 . ........................................................................................................................... 3 2.2 性能指标 . ........................................................................................................................... 3 2.2 电路组成 …………………………………………………………………………………3 第三章 主要元器件原理及相关计算 . ............................................................................................ 4
3.1. 主要元器件介绍 . ................................................................................................................ 4
3.1.1 555定时器 . .............................................................................................................. 4 3.1.2 555定时器的电路结构及其功能 . .......................................................................... 4 3.1.3 555定时器的应用分类 . .......................................................................................... 6 3.2其他元器件介绍 . ................................................................................................................ 9
3.2.1电位器 . ................................................................................................................... 10 3.2.2蜂鸣器 . ................................................................................................................... 10 3.2.3 发光二极管 . .......................................................................................................... 11 3.2.4 相关性9能指标计算 . .......................................................................................... 11
第四章 焊接及调试过程与注意点 . .............................................................................................. 13
4.1安装及焊接步骤 . .............................................................................................................. 13
4.1.1查找资料 . ............................................................................................................... 13 4.1.2 准备工具、检测元器件 . ...................................................................................... 13 4.1.3焊接 . ....................................................................................................................... 13 4.2线路板调试及调试后的波形 . .......................................................................................... 14 第五章 小结 . .................................................................................................................................. 15 参考文献......................................................................................................................................... 16
第一章 绪论
数字电子技术实训是电类系列课程中的一门专业基础技术课。本课程强调以实践教学为主,在教学过程中要求学生把数字电子技术的基础内容贯穿起来,以电子工艺的要求独立完成电路原理的分析、设计、焊接及调试并作出具体的电子产品实物,使学生通过实践能较好地掌握常用数字器件的应用,更深层地掌握数字电子技术教材的内容。
本次实训内容是555定时器声光报警电路。
555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。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5k Ω的电阻而得名
555定时器的电压范围宽,双极型555定时器为5~16 V,CMOS 555定时器为3~18V。可提供与TTL 及CMOS 数字电路兼容的接口电平。555定时器还可以输出一定的功率,可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域都用着广泛的应用。
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定时器可以说是模拟电路与数字电路结合的典范。
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利用两个555定时器组成的振荡电路,实现异步工作,使两个振荡器间隙振荡,这样蜂鸣器就会发出间隙的声响,发光二极管闪烁。
第二章 555定时器声光报警电路设计
2.1 电路原理
图2-1电路原理图
电路由两个555多谐振荡器组成,电路原理图如图2-1所示, 图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。
2.2 性能指标
指示灯闪光频率为1~2Hz,蜂鸣器发出间隙声响的频率约为1kHz ,指示灯采用发光二极管。(充电时间T 1=0.693(R 1 R 2)C ,放电时间T 2=0.693R 2C )
2.3 电路组成
555定时器声光报警电路是由两个555定时器、发光二极管、电容、电阻等电子器件构成的多谐振荡器和单稳态触发器。对于多谐振荡器的波形需要双踪示波器显示。
第三章 主要元器件原理及相关计算
3.1. 主要元器件介绍
3.1.1 555定时器
555定时器是一种电路结构简单、使用灵活方便、用途广泛的多功能电路。只要外部配接少数的阻容元件就可以施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。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。
3.1.2 555定时器的电路结构及其功能
555定时器有两个比较器C 1和C 2各有一个输入端连接到三个电阻R 组成的分压器上,比较器的输出接到RS 触发器上。此外还有输出级和放电管,输出级的驱动电流可达200mA 。
图3-1 555定时器的逻辑图
比较器C 1和C 2的参考电压分别为UR1和UR2,根据C 1和C 2的另一个输入端——触发输入和阈值输入,可判断出RS 触发器的输出状态。当复位端为低电平时,RS 触发器被强制复位。若无需复位操作,复位端应接高电平。 由于三个电阻等值,所以当没有控制电压输入时,
当控制电压外接时,如外接
当输入信号输入并超过
2
Vcc 3
,则
时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电
1
Vcc
平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于3置位,555的3脚输出高电平,同时放电,开关管截止。
时,触发器
R D 是复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。
Vco 是控制电压端(5脚),当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01 F 的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。T 为放电管,当T 导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。1脚GND(或VCC) 源负端VSS 或接地,一般情况下接地。2脚TR 低触发端。3脚OUT (或Vo )输出端。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C o 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。6脚TH 高触发端。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 Ω的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C 1和C 2提供参考电压,比较器C 1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C 1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C 2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C 1和C 2的输出端控制。8脚V cc 外接电源,双极型时基电路V cc 的范围是4.5~16V ,CMOS 型时基电路V cc 的范围为3~18V 。一般用5V 。如表3-1 555定时器的逻辑功能表所示
表3-1 定时器5G555的功能表
3.1.3 555定时器的应用 ①555定时器接成施密特触发器
用555定时器接成的施密特触发器01mF 为滤波电容,提高VR1和VR2的稳定性。C1与C2的参考电压不同,因而基本RS 触发器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号VI 的不同电平。回差电压▽VT=VT+—VT-=V cc /3.如图3-2 555定时器构成的施密特触发器。
图3-2 555定时器构成的施密特触发器
②用555定时器接成单稳态触发器。如图3-3 555定时器构成的单稳态发器所示
图3-3 555定时器构成的单稳态发器
负脉冲触发,输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间。即tW 等于电容电压在充电过程中从0上升至2V cc /3所需时间:
③ 用555定时器接成多谐振荡器 (1)电路结构
图 3-4 用 555 定时器构成的多谐振荡器
(2)工作原理
多谐振荡器只有两个暂稳态。假设当电源接通后,电路处于某一暂稳态,电容C 上电压UC 略低于
,U O 输出高电平,V 1截止,电源V cc 通过R 1、R 2给电容C
充电。随着充电的进行电压逐渐增高,但只要,输出电压U O 就一直保持高电平不变,这就是第一个暂稳态。当电容C 上的电压U c 略微超过
时均大于等于
RS 触发器置0,使输出电压U O 从原来的高电平翻转到低电平,即U O =0,V1导通饱和,此时电容C 通过R 2和V 1放电。随着电容C 放电,U
c 下降,但只要
,U O 就一直保持低电平不变,这就是第二个暂稳态。当电压到
略微低于
时,RS 触发器置1,电路输出又变为U O =1,V 1截止,电容C 再
次充电,又重复上述过程,电路输出便得到周期性的矩形脉冲。
(3)振荡周期T 的计算
多谐振荡器的振荡周期为两个暂稳态的持续时间。U c 的波形求得电容C 的充电时间T 1和放电时间T 2各为
因而,振荡周期
占空比
则占空比q 始终大与50%
3.2其他元器件介绍
本次实验所用的元器件,通过相关辅助材料所求的测试值和元器件的实际数比较结果。如表3-2元器件列表所示。
电阻测量值与理论值有出入,可能是因为读数不精确,或者测量时万用表所选量程不合适,导致读数误差。
3.2.1电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时,在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可视作一可变电阻器。
电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成,即靠一个动触点在电阻体上移动,获得部分电压输出。
电位器的作用——调节电压(含直流电压与信号电压)和电流的大小。 电位器的结构特点——电位器的电阻体有两个固定端,通过手动调节转轴或滑柄,改变动触点在电阻体上的位置,则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值,从而改变了电压与电流的大小。 3.2.2蜂鸣器
蜂鸣器(如图3-5所示)是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。 ;蜂鸣器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“HA”(旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等)表示。
图3-5 蜂鸣器
蜂鸣器的结构原理:
1.压电式蜂鸣器: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。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压), 多谐振荡器起振, 输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成。在陶瓷片的两面镀上银电极,经极化和老化处理后,再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。
2.电磁式蜂鸣器:电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后,振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈,使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下,周期性地振动发声。 3.2.3 发光二极管
发光二极管简称为LED (如图3-6所示)。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。
图3-6 发光二极管
3.2.4 相关性能指标计算
①因为示波器无法测试1到2Hz 频率。测试A 点数值,所以可以通过欧姆表测R1的电阻数值。
1电容充电时间T 1:
T 1=0. 7(R 1+R 2) C
2电容放电时间T 2:
T 2=0. 7R 2C
3电路振荡周期T :
T=T1+T2=0.7(R1+2R2)C
4电路振荡频率f : 因为R 2=2kΩ、C 1=100μF
f =
11=
T 0. 7(R 1+2R 2) C
1Hz ≤f
②要求第二个555定时器构成的振荡器,蜂鸣器发出间隙的声响。测试的数值和理论值如表3-2第二个555定时器构成的振荡器相关数所示。即B 点数值
表3-2 555定时器构成的振荡器相关数据
第四章 焊接及调试过程与注意点
4.1安装及焊接步骤
4.1.1查找资料
查找555定时器、蜂鸣器、电位器等的相关资料 4.1.2 准备工具、检测元器件
检测原件是否可用、并记录原件的实际值 4.1.3焊接
在实际生产中,最容易出现的一种违反操作步骤的做法就是烙铁头不是先与被焊件接触,而是先与焊锡丝接触,熔化的焊锡滴落在尚末预热的被焊部位,这样很容易产生焊点虚焊,所以烙铁头必须与被焊件接触,对被焊件进行预热是防止产生虚焊的重要手段。 1、标准的锡点: (1)锡点成内弧形
(2)锡点要圆满、光滑、无针孔、无松香渍
(3)要有线脚,而且线脚的长度要在1-1.2MM 之间。 (4)零件脚外形可见锡的流散性好。 (5)锡将整个上锡位及零件脚包围。 2、不标准锡点的判定:
(1)虚焊:看似焊住其实没有焊住,主要有焊盘和引脚脏污或助焊剂和加热时间不够。
(2)短路:有脚零件在脚与脚之间被多余的焊锡所连接短路,另一种现象则因检验人员使用镊子、竹签等操作不当而导致脚与脚碰触短路,亦包括残余锡渣使脚与脚短路。
(3)偏位:由于器件在焊前定位不准,或在焊接时造成失误导致引脚不在规定的焊盘区域内 。
(4)少锡:少锡是指锡点太薄,不能将零件铜皮充分覆盖,影响连接固定作用。
(5)多锡:零件脚完全被锡覆盖,及形成外弧形,使零件外形及焊盘位不能见到, 不能确定零件及焊盘是否上锡良好。
(6)错件:零件放置的规格或种类与作业规定或BOM 、ECN 不符者,即为错件。 (7)缺件:应放置零件的位置,因不正常的原因而产生空缺。
(8)锡球、锡渣:PCB 板表面附着多余的焊锡球、锡渣,会导致细小管脚短路。 (9)极性反向:极性方位正确性与加工要求不一致,即为极性错误。
4.2线路板调试及调试后的波形
用5V 电源接上电路板,根据实验所需的要求旋转可调电阻,是的两个可调电阻的阻值达到所需要求,具体来说就是蜂鸣器和发光二极管能够按照所需要求进行工作。如图4-1线路板及波形图所示
第五章 小结
这次实训接线比较简单,不需要自己进行排版。由于有之前的基础,很快就焊接好了板子。接下来的要做的就是认真了解每一环节的作用,电路原理,通过示波器查看板子是否实现功能。
本次实验接触到了一个新元器件——蜂鸣器,查找了相关蜂鸣器的知识,才知道蜂鸣器在生活中处处可见,计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。而我们这次,蜂鸣器也是作为报警器件。
通过本次实验了解到自己理论和现实相结合十分困难。焊接好很容易,而要 把之前所学,原理,元器件作用娓娓道却是很难。各个元器件的检测,芯片各引脚现实代表的什么,为什么会出现这样的波形。没有过硬的理论知识,这些还是答不上来,而很多之前确实都已学过,所以平时所学到的理论知识一定要和实践应用联系起来。在深入了解前,有太多的不知道,也正是通过动手去做,去写报告,我发现了这样那样的许多问题。对这些知识的空白,鞭策着我去寻找答案,去深入了解。
实验虽不难,可深入了解却依然发现了这么多不懂得地方。因为这些,我懂得了,学习中没有绝对的难,更没有绝对的简单,要做的是端正自己的态度,根据自己的情况,踏踏实实的,去弄清楚每一环节,真正的完全学会变成自己的东西。
参考文献
1. 杨志忠、卫桦林编,杨志忠主编 《数字电子技术》第2版 2. 胡晏汝主编,耿苏燕副主编 《模拟电子技术》第2版
3. 大学电子教研室编.数字电子技术基础简明教程.北京:高等教育出版社 4. 童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第三版).北京:高等教育出版社