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基于555时基电路模拟救护车双音报警电路设计和实验验证

朱洁

上海电机学院高职学院

摘要: 用555时基电路设计一个救护车双音报警电路,该电路简单,学生容易设计在实验室中也易于验证。通过设计验证大大提高学生学习能力,动手能力,巩固电子技术中555时基电路学习和应用。该电路在555时基电路基础上,让时基电路5脚外接一个控制电压,这个电压改变芯片内电压比较器的参考电压,从而改变发生器输出波形的频率,通过控制电压对输出波形频率的调制,构成双音报警电路。
关键词: 双音报警;555时基电路;验证;频率调制
DOI:10.12721/ccn.2023.157297
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1、555 时基电路的结构,功能介绍

截图1741678522.png图1

555 时基电路是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件,只要在外部接上适 当的电阻、 电容元件,就可以方便地组成脉冲产生和整形电路, 由于内部电路使用了三个5kΩ电阻,故得名 555 时基电路,引脚排列如图 1

截图1741678531.png图 2   555 时基电路引脚排列图

其中:

1 脚(GND)—接地端。

2 脚( TR )—低电平触发端,比较电压为Vcc 。

3 脚(OUT)—输出端,输出电流一般为 50mA ,最大可达 200 mA,      可以直接驱动指示灯小型继电器等,输出电压低于电源电压 13v。

4 脚(RD  )—直接复位端,低电平有效,不用时接高电平。

5 脚(CO)— 电压控制端,若在该端外接一个电压,高、电位也随之发生

此端不用时,一般通过 0.01uF 的电容接地, 以防止高频干扰信号的影响。

6 脚(TH)—高电平触发端,比较电压为Vcc

7 脚(DIS)—放电端。

8 脚(Vcc)— 电源端。

555 时基电路的功能如表 1 所示

截图1741678550.png二、设计原理图

555 时基电路的引脚排列见图 1所示,其中 5 脚为控制端,芯片内接上电压比较器的同相输入端, 电位为Vcc 。用 555 时基电路构成方波发生器时 ,一般将 5 脚通过一个小电容(0.01~0.1uF)接地,防止外界干扰对门限电压的影响。若在 5 脚外接一个控制电压, 这个电压将改变芯片内电压比较器的参考电位,从而改变方波发生器输出波形的频率。这就是控制电压对输出波形频率的调制,利用这种调制方法,可以构成双音报警电路。

1.双音报警电路。

图 2 是由两个 555 时基电路组成的模拟救护车声响的双音报警电路。

截图1741678573.png图 3 双音报警电路

图中 IC1 、IC2 都接成了方波发生器的工作方式,其中,IC1 输出的方波信号通过 R5 去控制 IC2 的 5 脚电平。当 IC1 输出高电平时,IC2 输出方波的频率较低;当 IC1 输出低电平时,IC2 输出方波的频率较高。因此 IC2 的方波频率被 IC1 的输出电压调制为两种音频信号,使喇叭 发出“嘀、嘟、嘀、嘟-------- ”的双音声响,与救护车的鸣笛声相似,输出波形见图 3

截图1741678588.png图 4双音报警电路输出波形图

三、实验室验证

实验室所需材料

双踪示波器,555时基电路2个,电阻,电容若干,喇叭一个

(1)内容和步骤;

1、完成 IC1 的接线与调试,用示波器观察并记录输出波形,测量输出波形的周期和幅值,记录在记录表2中

截图1741678736.png表 2 IC1 测量数据

2、完成 IC2 的接线与调试,用示波器观察并记录输出波形,测量输出波形的

周期(大小两个周期)和幅值,实验结果记录变频中

截图1741678754.png表 3 IC2 测量数据

(2)故障分析

1、在图 3中,去掉电阻 R5,将 IC1 的输出直接去调制 IC2 观察输出波形,

说明电阻 R5 的作用。

2、如果报警电路发出的声响与实际中的不同,可调整哪些元件,使报警声更接近实际声响?

四、撰写实验报告

学生根据所学知识设计电路图,再经过实验验证,掌握巩固所学知识。也锻炼动手能力提高设计水平。

五结论

555时基电路是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成电路,只要在外电路上接电阻,电容元件可以方便构成脉冲产生和整形电路,本设计就使用了该元器件。学生根据所学知识设计电路图,经过实验验证,掌握巩固所学知识,也提高设计水平和动手能力。

六参考文献

[1] 夏奇兵.电工电子技术(下册).北京:机械工业出版社,2011

[2] 王济浩.模拟电子技术基础.北京:清华大学出版社,2009

[3] 沈任元.模拟电子技术基础.北京:机械工业出版社,2005

[4] 沈任元.数字电路技术基础.北京:机械出版社,2005