地震报警器-模电课程设计-大学论文.doc
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1、模拟电子技术课程设计-地震报警器摘 要从中国的汶川地震到海地地震再到今年雅安的地震,似乎地球进入了“地震年”,地震的到来总让人措手不及,造成了巨大的人员伤亡和不可预计的经济损失。在这种社会条件下,报警品应运而生。19世纪兴起的数字电路以其先天的便捷、稳定的优点在现代电子技术电路中占有越来越重要的地位,这对地震报警器的研制带来了极大的福音。数字电路与模拟电路相比有显而易见的稳定性。近年来,数字电路又有了巨大的发展。可编程逻辑器件(PAL、GAL等)的发展和普及最终使IC的设计面向了用户(这是模拟电路无法做到的),而这毫无疑问会给用户带来巨大的便捷,从而奠定它在电子电路中的对位。随着集成技术的进一
2、步提高,各种新技术的出现和应用,人类历史横跨数码时代向更进一步发展已出现在各大型相关企业的宏伟蓝图中。新世纪里谁掌握了新技术谁就得到了获胜的资本,也仅仅是资本而矣。新世纪里电子行业的发展速度令人窒息,闻名的摩尔定律更把许多人威吓在门外。可以展望,一个由数字构成的新世界即将出现。那将是人类文明的又一飞跃。关键词:数字电路;可编程逻辑器件;单稳态触发电路;多谐振荡电路;20目录第一章 总体方案的设计31.1 方案论证与对比31.1.1 方案一31.1.2 方案二31.1.3方案总结41.2系统的总设计框图41.2.1 设计框图的介绍41.2.2 设计框图的工作流程5第二章 各芯片介绍62.1 NE
3、555工作原理及电路图62.2 NE555构成的单稳态触发器82.3 NE555构成的多谐振荡电路11第三章 各单元电路的设计133.1单稳态触发器133.2多谐振荡器133.3报警电路13第四章 电路仿真14第五章 安装与调试165.1调试仪器165.2调试方法和过程165.3调试所遇问题及问题的解决:165.4测量结果17总结与心得18参考文献19【附录1】:元件清单20第一章 总体方案的设计1.1 方案论证与对比1.1.1 方案一 用开关闭合模拟地震震动信号,接地后触发一个NE555芯片构成单稳态触发器,驱动蜂鸣器和发光二极管工作,为防止电压过大,串联一个电阻分压,但是单稳态触发器是低电
4、平触发,时间比较短暂,报警不明显,不易觉察,不予采用。 图1.1.1单稳态触发地震报警器1.1.2 方案二 在方案一的基础上增加多谐振荡器,再输出到报警部分两端,驱动其工作,仍然采用串联一个电阻,使得蜂鸣器正常工作,但电阻不宜过大,否则就不起作用,电路虽然增加元件,但是电路并不变得复杂,也比较经济。开关代替震动信号单稳态触发 器多谐振荡器报警电路 图1.1.2系统框图1.1.3方案总结 通过电路的多方面的比较,最终选择了方案二。1.2系统的总设计框图1.2.1 设计框图的介绍 系统的总的设计框图如图1.2.1所示。图1.2.1系统的总的设计框图1.2.2 设计框图的工作流程接通电源后,按下开关
5、,定时器开始工作,引起蜂鸣器报警。第二章 各芯片介绍2.1 NE555工作原理及电路图 NE555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路,属于小规模集成电路,在很多电子产品中都有应用。NE555的作用是用内部的定时器来构成时基电路,给其他的电路提供时序脉冲。NE555时基电路有两种封装形式,一是dip双列直插8脚封装,另一种是sop-8小型(SMD)封装形式。其他HA17555、LM555、CA555分属不 同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。 NE555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k电阻
6、构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之为555.NE555属于CMOS工艺制造. NE555引脚图介绍如下:1地 GND 2触发 3输出 4复位 5控制电压 6门限(阈值)7放电 8电源电压 应用十分广泛.下面是一个简单的NE555电路 图2.1.1 NE555内部结构图 图2.1.2 NE555外部引脚图NE555时基集成芯片的电路结构和芯片引脚图如图3.2所示。它的内部电路由分压器、两个电压比较器、简单SR锁存器、一个放电三级管T及缓冲器G组成,比较器的参考电压由三只5K的电阻构成的分压器提供。分压器分别使高电平比较器的同相输入端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平
7、为和。、C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号从6脚输入并超过参考电平时,触发器复位,555的输出3脚为低电平,同时放电开关管导通。当输入信号从2脚输入并低于时,基本RS触发器置位,555的输出为高电平,同时放电开关管截止。 4脚是复位脚,当为低电平时,555输出低电平。平时4脚开路或接。5脚是外加控制电压输入端,当5脚外接一个输入电压时,则改变比较器的参考电压,不接外加电压时,5脚通常接一个0.01uF的电容到地,用来消除外来的干扰,以确保参考电平稳定。是放电管,当导通时,为放电端7脚提供低阻抗放电通路。555定时器主要通过电阻R和电容C构成充放电电路,并由两个比较器来检
8、测电容上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。利用它可以构成从微秒到数十分钟的延时电路、单稳态触发电路、多谐振荡器、施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。综合上述分析,可得NE555定时器功能表,如表表2.1所示 表2.1 555定时器功能表 输入输出阀值输入()触发输入()复位()输出()放电管0111010不变导通截止导通不变2.2 NE555构成的单稳态触发器用555定时器构成的单稳态触发器如图2.2.1所示,图2.2.2为其简化图。将555定时器的2号脚作为外触发信号的输入端,将THR输入端与放电三极管的放电端DISC连在一起,并接在RC回路中的端。 图2.2.1 用555定
9、时器组成的单稳态触发器 图2.2.2由NE555构成的单稳态触发器简化电路单稳态触发器的外触发信号的有效电平为低电平,如果没有触发信号,处于高电平()。这时,放点三极管导通约为0,即时,如果此时输入的触发已消失,回到高电平,则RS触发器将被置0,输出返回=0状态,同时变为导通状态,电容通过迅速放电,直到约等于0,电路自动恢复到稳态,。在输入触发信号作用下,和相应的电压波形如图2.2.3所示: 图2.2.3 由NE555构成的单稳态触发器工作波形图单稳态触发器的脉冲宽度为 通过改变改变、C的大小,可以使脉冲宽度在一定的时间内变化,因此可以得到不同的定时时间和延迟时间。2.3 NE555构成的多谐
10、振荡电路用555定时器构成的多谐振荡器电路如图3.3.1所示。接通电源后,电容C被充电,当上升到时,使为低电平,同时放电,三极管T导通,此时电容C通过和T放电,下降。当下降到时,翻转为高电平。电容C放电所需的时间为 图2.3.1 由NE555构成的多谐振荡器 当放电结束时,T截止,通过、向电容C充电,由上升到所需时间为 当上升到时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图3.3.2,其震荡频率为图2.3.2 由NE555构成的多谐振荡器工作波形图由于555定时器内部的比较器灵敏度较高。而且采用差分电路形式,用555定时器组成的多谐振荡器的
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