1、救护车警笛发生器概要救护车警笛发生器一、 设计任务与要求1、 设计任务：设计一个可以产生近似于家用防盗报警器声音的信号发器。2、 设计要求：（1）、高低两种音频交替出现（2）、高低音频连续时间都在两秒之内二、整体框图：555多荡器计数器数据选择器 数据选择器灯泡 X1灯泡 X1设计思路：用 555 设计一个多谐振荡器供给时钟信号，输入计数器使得计数器进行计数， 在计数器的输出端接两个数据选择器选择不一样样输出状态，使得灯泡显示不一样的亮灭状况从而达到设计目的。二、器件选择：器件名称件数555 芯片1 件CT74LS160芯片1 件CT74LS151芯片2 件电阻2 件电容2 件灯泡2 件1、
2、555 芯片的介绍：555 准时器是一种模拟和数字功能相联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 ，除单准时器外，还有对应的双准时器 556/7556 。555 准时器的电源电压范围宽，可在4.5V16V 工作， 7555 可在318V 工作，输出驱动电流约为200mA ，因此其输出可与TTL 、 CMOS也许模拟电路电平兼容。555准时器成本低，性能靠谱，只要要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为准时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子丈量及自动控制等方面。 555 准
3、时器的内部电路框图和外引脚摆列图分别如图内部包含两个电压比较器，三个等值串通电阻，一个 RS电管 T 及功率输出级。它供给两个基准电压 VCC /3 和4 所示。它触发器，一个放 2VCC /3555准时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。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 。假如阈值输入端TH的电压大于2VCC/3 ，同时
4、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。555 准时器的集成电路外形、引脚、内部结构 如图（ a）外引线摆列 (b) 内部结构图CO：控制电压端TH ：高触发端V CC：电源端 OUT ：输出端R ：R ：复位端D：放电端VCC：电源端GND ：接地端TR ：低触发RCOUTH00*2VCC302VCC3*5V CO1V CO*UTR*1VCC31VCC31VCC31 VCO21 VCO21 VCO2UOUTT 的状态UOL导通UOL导通不变 不变UOH 截止UOL 导通UOL 不变不变 截止5准时器应用举例施密特触
5、发器 ：1.电路构成 :只要将 555 准时器的 2 号脚和 6 号脚接在一起，就可以构成施密特触发器。VCCVCC 2vIVCCRD2R3VCC841vIC57vO23VCCvI1tvI63vO1vO1vI255521t(a) 电路图(b) 波形图图（ 11 ） 555 准时器构成的施密特触发器（1）VI=0V 时， V o1 输出高电平。（ ）当I 上涨到2Vcc时，V o1 输出低电平 。当 VI 由2Vcc连续上涨 ，V o1 保2V33持不变。（ ）当I 降落到1时，电路输出跳变成高电平。 并且在 VI 连续降落到 0V3VVcc3时，电路的这类状态不变。图中， R、 VCC2 构成
6、另一输出端 Vo2，其高电平可以经过改变 VCC2 进行调理。2.施密特触发器的应用举例1). 用作接口电路 -将缓慢变化的输入信号， 变换成为吻合 TTL 系统要求的脉冲波形。2). 用作整形电路 - 把不规则的输入信号整形成为矩形脉冲。MOS1V T+输入CMOSV T-正弦波1振荡器输出图 1 3 慢输入波形的 TTL 系统接口 图 14 脉冲整形电路的输入输出波形3.) 用于脉冲鉴幅 将幅值大于 VT+ 的脉冲选出 。单稳态触发器单稳态触发器拥有以下特色： 第一，它有一个稳固状态和一个暂稳状态； 第二，在外来触发脉冲作用下，可以由稳固状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态保持一段时间后，
7、将自动返回到稳固状态， 而暂稳状态时间的长短， 与触发脉冲没关，公决定于电路自己的参数。1.电路构成及其工作原理由 555 构成的单稳态触发器及工作波形以以下图将 555 的 6 号脚和 7 号脚接在一起，并增加一个电容 和一个电阻 ，就可以构成单稳态触发器我们简记为 “七六搭一，上 R 下 C ”。VCCvIRVCCRD84Ot7vCvI13vOVCC62VCCvC3vI2555OvI2vOtC150.01FtWC1Ott0t1(a)(b)图（ 2 1）用 555 准时器构成的单稳态触发器及工作波形2.主要参数估量(1)输出脉冲宽度 TW输出脉冲宽度就是暂稳态保持时间， 也就是准时电容的充电
8、时间。 由图 21（ b）所示电容电压 V C 的工作波形不难看出 V C（ 0+）0V，V C（ ）=V CC，V C2（ TW） = Vcc ，代入 RC 过渡过程计算公式，可得TW1 ln VC ( ) VC (0 )VC () VC (tW )VCC01ln2 VCCVCC31ln 31.1RC上式说明，单稳态触发器输出脉冲宽度 TW 仅决定于准时元件 R、C 的取值，与输入触发信号和电源电压没关，调理 R、C 的取值，即可方便的调理 TW。3.单稳态触发器的应用（ 1）延时在图 2 4 中， VO 的降落沿比 VI 的降落沿滞后了时间 TW，即延缓了时间TW。单稳态触发器的这类延时作
9、用常被应用于时序控制中。（ 2）准时在图 2 4 中，单稳态触发器的输出电压 V/O，用做与门的输入准时控制信号，当 V/O 为高电平常，与门打开， VO= VF，当 V/O 为低电平常，与门关闭，VO 为低电平。明显与门打开的时间是恒定不变的，就是单稳态触发器输出脉冲V/O 的宽度 TW。1vO&vIvO单稳vF与门vIvO tWvFvO图4 单稳态触发器用于脉冲的延时与准时选通（ 3）整形单稳态触发器可以把不规则的输入信号 V I，整形成为幅度和宽度都相同的标准矩形脉冲 V O。V O 的幅度取决于单稳态电路输出的高、低电平，宽度 TW。决准时间。多谐振荡器 产生矩形脉冲波的自激振荡1.电
10、路构成及其工作原理VCCucR18 42VCC/3VCC/373uo0tR26555uouc25C10.01 F0ttP1tP2(a)电路(b) 工作波形图 3 1 用 555 准时器构成的多谐振荡器如图 31 为 555 准时器构成的多谐振荡器，接通VCC后， VCC经 R1 和 R2 对 C充电。当 uc 上涨到 2VCC时，T导通，C经过R2 和 T 放电， Uc 降落。/3uo=0当 Uc 降落到 V CC/3 时，UO 又由 0 变成 1，T 截止，V CC 又经 R1 和 R2 对 C 充电。这样重复上述过程，在输出端 Uo 产生了连续的矩形脉冲。2.振荡频率的估量电路谐撼振频率f
11、 的估量：振荡周期为： T0.7( R1 2R2 )C振荡频率为 ： f111.43T 0.7( R12R2 )( R1 2R2 )C3.多谐振荡器的应用VCCR18 4R38 4uo17uo17uo233R26555R46C5552525uo2C11C210.01 F0.01 F(b) 工作波形(a) 电路将振荡器的输出电压 Uo1，接到振荡器中 555 准时器的复位端（ 4 脚），当Uo1 为高电平常振荡器振荡， 为低电平常 555 准时器复位，振荡器停止震荡。2、CT74LS160 芯片：74160 ，是一个 4 位二进制的计数器，它拥有异步除去端与同步除去端不一样的是，它不受时钟脉冲控
12、制，只要来有效电平，就马上清零，无需再等下一个计数脉冲的有效沿到来。1.异步清零功能只要（ CR 的非）有效电平到来，无论有无 CP 脉冲，输出为 “0。”在图形符号中， CR 的非的信号为 CT=0 ，若接成七进制计数器，这里要特别注意，控制清零端的信号不是 N-1（6 ），而是 N（7 ）状态。其实，很简单解说，因为异步清零端信号一旦出现就马上奏效， 如刚出现 0111，就马上送到（CR 的非）端，使状态变成 0000 。因此，清零信号是特别短暂的，仅是过分状态，不可以成为计数的一个状态。清零端是低电平有效。2.同步置数功能当（ LD 的非）为有效电平常，计数功能被严禁，在 CP 脉冲上涨
13、沿作用下D0 D3 的数据被置入计数器并体此刻 Q0 Q3 端。若接成七进制计数器，控制置数端的信号是 N（7）状态，如在 D0 D3 置入 0000 ，则在 Q0 Q3 端体现的数据就是 0110 。1,集成十进制同步加法计数器 CT74LS160（ 1） CT74LS160 的引脚摆列图和逻辑功能表示图D74LS160 真值表图2、CT74LS160 的逻辑功能： CR =0 时异步清零 .C0=0 CR =1, LD =0 时同步并行置数 .CR = LD =1 且 CPT=CPP=1 时,依据 BCD 码进行同步十进制计数 .CR = LD =1 且 CPTCPP=0 时,计数器状态保
14、持不变 .（74LS160 的逻辑图）小总结：集成十进制同步加法计数器 74LS16074LS16、的引脚摆列图与74LS161、74LS163 相同，不通的是， 74LS160 是十进制的同步加法计数器，而74LS161、74LS163 是四位二进制加法同步计数器。其他， 74LS160 采纳的是异步清零的方式， 74LS162 采纳的是同步清零的方式。3,数据选择器：数据选择器有多个输入，一个输出。其功能 近似于单刀多掷开关，故又称多路开关（MUX ）。在控制端的作用下可 从多路并行数据中选择一路送输出端。数据选择器的主要用途是 实现多路信号的分时传递、实现组合逻辑函数进行数据的串 -并变
15、换 。 数据选择器主要品种、性能及功能双极型数据选择器及性能见表 2-3，数据选择器主要品种及性能见表 2-4。表 2-3 中延缓时间的两个数值指数据输入D 到输出端 Z 或 Z 的延缓时间或使能端到 Z 或 Z 的延缓时间。表 2-3双极型 MUX 主要品种及性能功能型号输出功耗（ mW ）延缓时间（ ns）四 2选 1MUX74157原码1509，1474LS147495，8双 4选 1MUX74153原码18014，1774LS1533114，178选1MUX74151原、反码145874LS151301116选 1MUX74150反码20011，18表三表 2-4 CMOS MUX 的
16、主要品种及性能功能型号输出V DD（ V）传输延缓时间 t pd变换时间 tTHL 、（ ns）tTLH （ ns）四2选174HC157原码5201074HC158反码52015MUX74HC257原码51215双4选174HC153原码5165MUX74HC253原码52458 选 15200100CD4512原码108550MUX156040表四数据选择器的功能以 74LS151 为例说明，其功能见表 2-5。（ 2）数据选择器的应用 用数据选择器实现逻辑函数数据选择器是典型的 “与或”门阵列，用它可直接实现“与或”式逻辑函 数。比方F ABC ABC ABC ABC又可表示为F (1,
17、2,4,7)三变量函数有 8 个最小项，用 8 选 1 数据选择器 74LS151 即可实现。将变量 A、B、C 接数据选择器控制端 A2、A1、A0，令 D1=D2=D4=D7=1，D0 =D3=D5=D6，输出端 Z 实现函数 F，见以下图（ 1）、（2）。表 2-574LS151 功能表控制使能输出A2A1A0EZZ1010000D0D00010D1D10100D2D20110D3D31000D4D41010D5D51100D6D61110D7D7图(1) 图(2)对于三变量的逻辑函数，也可用 4 选 1 数据选择器来实现，只要将此中一个变量分别出 来，加到数据选择器的输入 端， 其他两
18、个变量加到控制端。对于上例，分别出 变量 C，即可用 4 选 1 数据选择器实现函数。二、 功能模块：第一、 用 555 接成的多谐振荡器。 连接图以以下图所示， 接示波器观察其波形以以下图所示：经过改变电阻电容的数值可获得不一样的输出信号，上图中的参数可据公式：振荡周期： T 0.7( R12R2 )C1111.43振荡频率 ： f(R1 2R2 )C1T 0.7( R1 2R2 )C1经过改变电阻电容的数值可获得不一样的输出信号，上图中的参数可据公式：振荡周期： T 0.7(R1 2R2 )C1111.43振荡频率 ： f0.7(R1 2R2 )C1( R1 2R2 )C1T第二、计数器
19、：图 B由第一部分图 A 产生的一直信号从计数器的 CLK 端输入，计数器会经过计数输出 000 111 八种不一样的状态，供数据选择器选择。3、数据选择器当计数器在时钟脉冲的输入下产生 （ 000-111）八种状态循环时， 数据选择器会对这八组数据进行选择。数据选择器X1 对输000-011 100-101-111;进行数据选择器X2 对输入的001 011-101-111进行选择，数1.2 把所选择来数据分别接到负载灯X1、 X2 上给出不一样的输入状态，对应的X1、 X2 显示不一样灭状况 , 使得 X1 、X2 交替并以连续时间在两秒之内发亮。三、整体设计电路图：电路开始工作时，由图 A 的多谐振荡器产生时钟信号输给图 B 的计数器，经过计数器计数产生的八个状态输入图 C 的数据选择器，经过数据选择器的选择给灯泡输入不一样的状态，从而出现不一样的亮灭状况。
