數(shù)字電子技術(shù)單元一構(gòu)件力學(xué)分析

項(xiàng)目三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路本項(xiàng)目主要介紹了由555電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路、無穩(wěn)態(tài)電路、雙穩(wěn)態(tài)電路的結(jié)構(gòu)和工作原理以及由它們構(gòu)成的各種典型的實(shí)用電路（延時(shí)燈電路的制作、貓眼閃爍電路、雙音門鈴電路）的設(shè)計(jì)與制作。1設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路2設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路3

設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路項(xiàng)目三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路單元一構(gòu)件力學(xué)分析學(xué)習(xí)目標(biāo)了解555電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理。理解由555組成的單穩(wěn)態(tài)電路的工作原理及應(yīng)用電路。會(huì)制作由555電路組成的單穩(wěn)延時(shí)燈電路。理解由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路的工作原理和工作電路。掌握無穩(wěn)態(tài)電路的頻率計(jì)算公式。會(huì)制作由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路。理解施密特觸發(fā)器的工作特點(diǎn)和基本功能。會(huì)用555時(shí)基電路搭接施密特觸發(fā)器。會(huì)根據(jù)原理圖繪制電路安裝連接圖。會(huì)安裝、測(cè)試和調(diào)整555時(shí)基電路構(gòu)成的雙音門鈴電路。會(huì)用示波器觀測(cè)波形并計(jì)算周期頻率。設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路通過本次任務(wù)的學(xué)習(xí)，掌握555主要管腳的功能；理解基于555的單穩(wěn)態(tài)電路的組成及工作原理，并掌握基于555電路的單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路的制作。電路制作完成后，在觸發(fā)脈沖的作用下，燈變亮延時(shí)一段時(shí)間后自動(dòng)熄滅。該電路經(jīng)過改裝后可以做成樓道延時(shí)燈電路等其他需要延時(shí)的地方。任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路知識(shí)準(zhǔn)備一、集成555定時(shí)器（555時(shí)基電路）1.

555電路符號(hào)及管腳功能任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路1腳為電源地端；2腳為低觸發(fā)端，采用低電平觸發(fā)；3腳為輸出端；4腳為復(fù)位端，采用低電平觸發(fā)；5腳用于電壓控制；6腳是高電平觸發(fā)端；7腳為放電端；8腳為電源端，接電源正極。1一、集成555定時(shí)器（555時(shí)基電路）2.

555電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路同相輸入端的輸入電壓V+大于反相輸入端輸入電壓V-時(shí)，A1、A2輸出高電平；同相輸入端的輸入電壓V+小于反相輸入端輸入電壓V-時(shí)，A1、A2輸出低電平。一、集成555定時(shí)器（555時(shí)基電路）3.

電路工作原理任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路與基本RS觸發(fā)器相似。二、基于集成555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路1.

單穩(wěn)態(tài)電路任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路電路輸出的高電平和低電平中，其中一個(gè)是穩(wěn)態(tài)，加觸發(fā)信號(hào)后進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，延時(shí)一段時(shí)間后又自動(dòng)回到穩(wěn)態(tài)，這種電路就稱為單穩(wěn)態(tài)電路。二、基于集成555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路2.

555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原理圖任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路3.

工作原理任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路電路設(shè)計(jì)時(shí)必須要保證輸入信號(hào)的周期T＞tw。二、基于集成555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路4.

工作波形任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路5.

單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的特點(diǎn)任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）它有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。（2）在外來觸發(fā)脈沖作用下，能夠由穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)。（3）暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，將自動(dòng)返回到穩(wěn)定狀態(tài)，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間的長短，與觸發(fā)脈沖無關(guān)，僅決定于電路本身的參數(shù)。任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)布置任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路用555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，設(shè)計(jì)制作一個(gè)延時(shí)燈電路。2二、功能分析任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路本電路的穩(wěn)態(tài)輸出是低電平，外接LED燈不亮，在負(fù)脈沖的觸發(fā)作用下，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，電路輸出是高電平，燈亮，并延時(shí)一段時(shí)間后才熄滅，回到穩(wěn)態(tài)，直到下一個(gè)負(fù)脈沖觸發(fā)后又開始另一個(gè)周期。三、電路設(shè)計(jì)任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路四、電路原理任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路開始時(shí)，電路處于初始狀態(tài)，2腳無輸入信號(hào)，3腳輸出低電平，V2截止，燈不亮。當(dāng)2腳輸入負(fù)脈沖時(shí)，根據(jù)上面的功能表2、3腳輸出高電平，Q2導(dǎo)通，燈亮，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)。電源VCC經(jīng)R1對(duì)電容器C1進(jìn)行充電，C1兩端電壓從零開始上升，當(dāng)電容兩端電壓UC≥2/3VCC時(shí)，相當(dāng)于6腳輸入高電平，3腳跳變?yōu)榈碗娖剑娐酚只謴?fù)穩(wěn)態(tài)，燈自動(dòng)熄滅；當(dāng)2腳再次被負(fù)脈沖觸發(fā)時(shí)又進(jìn)行下一個(gè)周期。燈亮的時(shí)間也就是延時(shí)時(shí)間1.1R1C1。五、電路仿真任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路六、電路制作1.

元器件清單任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路六、電路制作2.

安裝接線圖任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路六、電路制作3.

調(diào)試電路任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）焊接完畢并檢查無誤后，即可檢查該電路工作是否正常。（2）用萬用表檢查電源正負(fù)極的電阻，檢查是否有短路，或電源斷開。（3）通電調(diào)試，在2腳接入信號(hào)發(fā)生器，通入頻率為1Hz，幅度為5mV電壓，觀察LED是否亮暗交替進(jìn)行。知識(shí)拓展【例３-1】任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路分析其工作原理。3【例３-2】任務(wù)一設(shè)計(jì)制作延時(shí)燈電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路如圖3-2所示，改變控制電壓端（引腳5）的電壓值，可改變（）。A.輸出電壓的高低電平B.輸出電壓的周期C.對(duì)輸出波形無影響D.輸出電壓的脈沖的寬度解:D本次任務(wù)是首先理解無穩(wěn)態(tài)電路的工作原理和工作波形；其次在掌握由555電路外加一些阻容元件組成的無穩(wěn)態(tài)電路；然后把基于555電路的無穩(wěn)態(tài)電路增加兩個(gè)發(fā)光二極管，制作成閃爍電路。電路制作完成后可以把該電路放在動(dòng)物玩具的眼睛中,增加玩具的樂趣（要根據(jù)實(shí)際動(dòng)物玩具的眼睛間的距離合理安排兩只發(fā)光二極管之間的距離）。任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路知識(shí)準(zhǔn)備一、無穩(wěn)態(tài)電路任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路不需外加觸發(fā)信號(hào)，電路的輸出狀態(tài)會(huì)在高、低電平兩種狀態(tài)間反復(fù)不停地反轉(zhuǎn)，沒有穩(wěn)定的狀態(tài)，所以又稱無穩(wěn)態(tài)電路。顯然，這種電路輸出的是矩形脈沖，因?yàn)榫匦尾ㄖ泻胸S富的多諧波，所以這種電路又稱為自激多諧振蕩器，簡(jiǎn)稱多諧振蕩器。1二、基于集成555定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路1.

用555時(shí)基電路可組成各種形式的自激式多諧振蕩器任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路2.

工作原理任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路當(dāng)電路剛接通電源時(shí)，由于C1來不及充電，555電路的2腳處于零電平，輸出端3腳為高電平，放電管截止，電源通過R1、R2向C1充電到VC≥2/3VCC時(shí)，輸出端3腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑烹姽軐?dǎo)通，電容C1經(jīng)R2和內(nèi)部電路的放電開關(guān)管放電，電容C1兩端電壓下降，當(dāng)電容C1兩端電壓VC≤1/3VCC時(shí)，輸出端3腳又由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健４藭r(shí)電容再次充電，這種過程可周而復(fù)始地進(jìn)行下去，形成自激振蕩。輸出標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，改變可變電阻R1、R2、C1的值，則可以改變輸出信號(hào)的頻率。二、基于集成555定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路3.

計(jì)算公式任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路其中R1指電源和7腳間接的電阻，R2為7腳和2腳、6腳的電阻。輸出振蕩波形的占空比D=（R1＋R2）/（R1＋2R2），當(dāng)R2遠(yuǎn)大于R1時(shí)，則D=50%，即輸出波形為方波。二、基于集成555定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路4.

工作波形任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、基于集成555定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)振蕩電路5.

注意事項(xiàng)任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）由555電路組成的無穩(wěn)態(tài)電路振蕩周期與電源電壓無關(guān)，而取決于充電和放電的總時(shí)間常數(shù)，即僅與R1和R2和C1的值有關(guān)。（2）振蕩波的占空比與C1的大小無關(guān)，而僅與R1、R2的大小比值有關(guān)。任務(wù)實(shí)施一、任務(wù)布置任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路在一個(gè)普通的玩具上增加一個(gè)功能，使該動(dòng)物的眼睛會(huì)閃爍。2二、功能分析任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路在本任務(wù)中，555電路接成無穩(wěn)態(tài)工作方式，并且圖3-15中R2遠(yuǎn)大于R1，因此3腳輸出的是一個(gè)方波，該方波信號(hào)接入發(fā)光二極管的中間，發(fā)光二極管的正負(fù)極又分別與電波和地相接，這樣就能保證兩只二極管輪流發(fā)光；調(diào)整合適的頻率，人眼就能看到玩具的兩只眼睛在一閃一閃，增加動(dòng)物玩具的趣味性。三、電路設(shè)計(jì)任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路四、電路原理任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路當(dāng)電路剛接通電源時(shí)，由于C1來不及充電，555電路的2腳處于零電平，輸出端3腳為高電平，放電管截止，LED2處于正向?qū)顟B(tài)，LED1處于反向截止?fàn)顟B(tài)，即L2亮，L1不亮。電源通過R1、R2向C1充電，當(dāng)電容兩電壓充到Vc≥2/3Vcc時(shí)，輸出端3腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑烹姽軐?dǎo)通，LED1處于正向?qū)顟B(tài)，LED2處于反向截止?fàn)顟B(tài)，即L1亮，L2不亮。電容C1經(jīng)R2和內(nèi)部電路的放電開關(guān)管放電，電容C1兩端電壓下降，當(dāng)電容C1兩端電壓Vc≤1/3Vcc時(shí)，輸出端3腳又由低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖健Ｓ质荓2亮，L1不亮。電源再次對(duì)電容進(jìn)行充電，這種過程可周而復(fù)始地進(jìn)行下去，形成自激振蕩。我們看到的現(xiàn)象就是兩只發(fā)光極管在輪流發(fā)光。五、電路仿真任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-16電路仿真圖六、電路制作1.

元器件清單任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路六、電路制作2.

安裝接線圖任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路六、電路制作3.

根據(jù)安裝接線圖，焊接、組裝電路任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）用萬用表檢查元器件。（2）依據(jù)設(shè)計(jì)好的安裝接線圖，先把555集成塊底座插入適當(dāng)?shù)奈恢茫A(yù)留它的位置。（3）焊接連接導(dǎo)線。（4）按先低小元件、后高大元件的順序依次插元件并焊接。（5）把555集成塊插入底座中。七、調(diào)試任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）焊接完畢并檢查無誤后，即可檢查此裝置工作是否正常。（2）用萬用表檢查電源正負(fù)極的電阻，檢查是否有短路，或電源斷開。（3）通電調(diào)試，觀察LED是否正常發(fā)光。知識(shí)拓展1.

電路結(jié)構(gòu)任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路3555構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)電路應(yīng)用舉例一、頻率可調(diào)的閃爍電路一、頻率可調(diào)的閃爍電路2.

工作原理任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-19仿真圖二、單音電子門鈴電路設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)思路任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、單音電子門鈴電路設(shè)計(jì)2.單音電子門鈴的工作原理任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路當(dāng)按下按鈕開關(guān)時(shí)，電路開始起振，振蕩頻率f=1.43/（R1+2R2）·C1，根據(jù)電路參數(shù)可知本電路振蕩頻率落在音頻范圍內(nèi)，故3腳輸出音頻信號(hào)經(jīng)C2耦合推動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)聲。若嫌音調(diào)不佳，可在R2上串接一可調(diào)電阻（103），調(diào)節(jié)RP的阻值，使音色令人滿意為止。二、單音電子門鈴電路設(shè)計(jì)3.安裝接線參考圖任務(wù)二設(shè)計(jì)制作貓眼閃爍電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路本次任務(wù)是用555集成塊設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路，通過制作雙音門鈴電路來進(jìn)一步認(rèn)識(shí)555集成塊的典型應(yīng)用。在本次任務(wù)中介紹了如何用555集成塊構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)電路以及該電路的特點(diǎn)，如何用555集成塊制作雙音門鈴電路（制作電路一和制作電路二可供選用），并通過電路仿真、制作測(cè)試等來提高學(xué)生的分析、設(shè)計(jì)、制作電路的能力。任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路知識(shí)準(zhǔn)備一、施密特觸發(fā)器

1.

定義任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路施密特觸發(fā)器是一種靠輸入觸發(fā)信號(hào)維持的雙穩(wěn)態(tài)電路。12.特點(diǎn)電路具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，當(dāng)輸入信號(hào)電壓升高至上限觸發(fā)電壓ＵTH時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)到第二穩(wěn)態(tài)；當(dāng)輸入觸發(fā)信號(hào)降低至下限觸發(fā)電壓ＵTL時(shí)，電路就由第二穩(wěn)態(tài)翻回到第一穩(wěn)態(tài)。一、施密特觸發(fā)器

3.

類型任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-23反相輸出施密特觸發(fā)器及滯回特性

圖3-24同相輸出施密特觸發(fā)器及滯回特性一、施密特觸發(fā)器4.

主要參數(shù)任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、555構(gòu)成的反相輸出施密特觸發(fā)器

1.電路組成任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-27555構(gòu)成施密特觸發(fā)器及工作波形二、555構(gòu)成的反相輸出施密特觸發(fā)器

2.

工作過程任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路當(dāng)輸入信號(hào)uI<1/3VCC時(shí)，輸出端為高電平。隨著uI的增加，當(dāng)uI>2/3VCC時(shí)，電路翻轉(zhuǎn)，輸出端為低電平，uo=0。uI繼續(xù)增加，電路保持原狀態(tài)。隨著uI的減少，當(dāng)uI<1/3VCC時(shí)，電路狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，uo=VCC，工作波形如圖3-27所示。二、555構(gòu)成的反相輸出施密特觸發(fā)器

3.

頻率可調(diào)的基于集成555的振蕩電路任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-28頻率可調(diào)的振蕩器及工作波形二、555構(gòu)成的反相輸出施密特觸發(fā)器任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路

3.

頻率可調(diào)的基于集成555的振蕩電路在由555時(shí)基電路組成的多諧振蕩器中，若改變可調(diào)電阻RW的阻值，則也可改變多諧振蕩器的振蕩頻率，如圖3-29所示。任務(wù)實(shí)施一、電路制作一

1.

認(rèn)識(shí)電路任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-30555構(gòu)成的雙音門鈴電路2一、電路制作一

2.

電路仿真任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路一、電路制作一

3.

電路制作任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路一、電路制作一

4.

電路測(cè)試任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（1）通電前檢查一、電路制作一

4.

電路測(cè)試任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路（2）通電后檢查二、電路制作二

1.

認(rèn)識(shí)電路任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、電路制作二2.

分析電路任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路二、電路制作二

3.

電路仿真任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路圖3-36雙音門鈴電路仿真二、電路制作二

4.

電路制作任務(wù)三設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路設(shè)計(jì)制作雙音門鈴電路表3-13元器件清單二、電路制作