光敏蜂鸣器

大学课程设计说明书名称光敏蜂鸣器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一、课程设计课题光敏蜂鸣器二、课程设计要求1、掌握555工作原理，学会利用555设计光敏蜂鸣器电路，并能够对各个元器件进行性能测试并能对整体电路进行分析；2、画出实验电路图；3、焊接光敏蜂鸣器电路，要求布线整齐，电路焊接美观；4、自主调试已焊接好的电路板；5、性能测试、常见故障分析、判断与维修；6、完成课程设计说明书，内容：原理分析、计算说明、调试报告、心得体会（报告用A4纸，用设计模板提供的封面）。三、课程设计工作量1、指导教师讲述光敏蜂鸣器电路的基本工作原理、安全注意事项、课程设计报告书写规范，发材料。——2课时2、设计电路，确定电路参数，并画出电路原理图——6课时3、完成电路的焊接、功能调试工作——9课时4、完成课程设计报告——6课时5、交课程设计报告和实物。——1课时四、课程设计说明书内容1)绪论。光敏蜂鸣器的作用、构成及工作原理。2)系统设计方案。本系统设计方案、工作原理、电路图。3)元器件介绍：4)光敏蜂鸣器的制作与调试5)系统分析。测试及性能指标。主要根据测量结果进行分析：系统的测量范围、测量精度、误差来源、系统调试注意事项、系统设计存在的不足等。6)实验总结（心得体会）。7)参考文献目录第1章绪论..................................................................11.1光敏蜂鸣器的作用.......................................................................11.2光敏蜂鸣器的构成......................................................................11.3光敏蜂鸣器的工作原理...............................................................1第2章系统设计方案..................................................22.1光敏蜂鸣器系统设计方案..........................................................22.2工作原理......................................................................................22.3电路图...........................................................................................2第3章元器件介绍......................................................33.1555定时器...................................................................................33.2光敏电阻......................................................................................53.3蜂鸣器...........................................................................................7第4章光敏蜂鸣器的制作与调试..............................84.1光敏蜂鸣器的仿真......................................................................84.2光敏蜂鸣器的具体制作..............................................................94.3光敏蜂鸣器的调试.......................................................................9第5章系统分析........................................................115.1周期的测量................................................................................115.2误差的来源................................................................................11第6章实验总结（心得体会）................................12参考文献......................................................................121第1章绪论1.1光敏蜂鸣器的作用如果用手挡着实验板，扬声器就会随着手挡着实验板时光照强度的变化，发出多变的声音。1.2光敏蜂鸣器的构成光敏蜂鸣器主要是由分压电路、比较器、RS触发器、放电电路等组成。分压电路主要是由电阻的串来把电压源分压，以取得合适的电压给下一级电路。比较器则对前级输送的电压进行比较，比较的值作为RS触发器的输入信号。RS触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元。它的输出则用来确定9013的工作状态。1.3光敏蜂鸣器的工作原理光敏蜂鸣器电路可以在不同光照下，可以在不同光照下，发出忽高忽低，变幻的声音。电路中由555定时器和电阻、光敏电阻、电容等组成多谐振荡器，光敏电阻是利用光致导电的特性，它的阻值会随照射光的强度而变化，当光照射时阻值小，光照弱时阻值大。本电路利用这一光敏特性，来改变振荡器的充放电的时间的常数，从而改变多谐振荡器的频率，本电路的振荡频率为：t=0.7(R1+2RG)C1f=1/t555定时器输出的可变频率信号经过限流电阻后，驱动三极管VT1带动扬声器发出多变的声音。2第2章系统设计方案本次的系统设计方案主要是采用555定时器后在加上外围电路便构成了此次的设计。2.1光敏蜂鸣器系统设计方案顾名思义光敏蜂鸣器就是对光的变换很敏感且会有鸣声，既然对光敏感那么我们就该选一个光敏原件（此次选用光敏电阻），又能发出声音。所有在负载上我们加一个扬声器。而此次的最主要的器件是选用555定时器，因为555定时器是由多种电路组合起来的，它组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。再在555定时器的输出端加上个电阻为限流作用。而再在最后加上一个9013的三极管作为输出，是利用三极管的开关特性来控制电容的充放电。电路图见图（1）这些便为这次的设计方案。2.2工作原理电路接上5V的电压时，当在光敏电阻上用东西挡住光时扬声器会根据光的强弱发出不同的声音。2.3电路图3图（1）光敏蜂鸣器原理图第3章元器件介绍3.1555定时器1）555定时器的内部结构及引脚功能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3和图4所示。图（2）555定时器的功能图图（3）逻辑符号图图（4）引脚分配图555集成定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，有TTL和CMOS等型号之分，但外引线排列和功能完全相同。其组成电路框图如图1所示。555定时器有二个比较器A1和A2，有一个RS触发器，R和S高电平有效。三极管4TD是放电管(有时有另一三极管，是对清零起跟随作用，起缓冲作用)，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的输入端有一个由三个5kW电阻组成的分压器，由此可以获得2/3VCC和1/3VCC两个基准分压值，一般称为阈值。若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。1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。②（TR）为低电平触发端。该端输入电压高于1/3UCC时，比较器C2输出为“1”，当输入电压低于1/3UCC时，比较器C2输出为“0”。③（u0）为输出端。输出为“1”时的电压比电源电压UCC低2V左右。输出最大电流为200mA。④（）为复位端。在此端输入负脉冲（“0”电平，低于0.7V）可使触发器直接置“0”，正常工作时，应将它接“1”（接+UCC）。⑤（CO）为电压控制端。静态时，此端电位为2/3UCC。若在此端外加直流电压，可改变分压器各点电位值。在没有其他外部联线时，应在该端与地之间接入0.01µF的电容，以防干扰引入比较器C1的同相端。⑥（TH）为高电平触发端。该输入端电压低于2/3UCC时，比较器C1输出为“1”，当输入电压高于2/3UCC时，比较器C1输出为“0”。⑦（D）为放电端，当输出U0=“0”，即触发器=1时，放电晶体管T导通，相当7端对地短接。当u0为“1”，即=0，T截止，7端与地隔离。⑧和①分别为电源端和接地端。2）555定时器功能表（如表1）表1555定时器功能表RDTHTRu0T0××0导通1大于2/3UCC大于1/3UCC0导通1小于2/3UCC小于1/3UCC1截止1小于2/3UCC大于1/3UCC保持保持53）555定时器的应用（1）用555电路构成施密特触发器施密特触发器是数字系统中常用的电路之一,它可以把变化缓慢的脉冲波形变换成为数字电路所需要的矩形脉冲。施密特电路的特点在于它也有两个稳定状态,但与一般触发器的区别在于这两个稳定状态的转换需要外加触发信号,而且稳定状态的维持也要依赖于外加触发信号,因此它的触发方式是电平触发。施密特触发器电路图和波形图如图5所示，其回差电压为Vcc31。若在电压控制端⑤外接可调电压Vco（1.5～5V），可以改变回差电压TV,施密特触发器可方便的地把三角波转换成方波。当输入信号VccUi31时,基本RS触发器置1,即Q=0,Q=1，输出OU为高电平;若Ui增加,使得VccUiVcc3231时,电路维持原态不变,输出OU仍为高电平;如果输入信号增加到VccUi32时,RS触发器置0,即Q=0,Q=1,输出OU为低电平;Ui再增加,只要满足VccUi32,电路维持该状态不变。若Ui下降，只要满足VccUiVcc3231,电路状态仍然维持不变;只有当VccUi31时,触发器再次置1,电路又翻转回输出为高电平的状态,工作波形如图5所示。（2）构成多谐振荡器，组成信号产生电路；(c)uiuooUT＋UT－图(6)施密特触发器电路图和波形图6振荡周期：T=0.7（R1+2RG）C1（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。3.2光敏电阻光敏电阻器（photovaristor）又叫光感电阻，是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。光敏电阻器一般用于光的测量、