救护车扬声器发声电路

基于555触发器的实用电路救护车扬声器发音电路

一、 设计方案

该电路主要通过两片555定时器模拟救护车扬声器发声电路，输出周期性变化的高频信号和低频信号，驱动扬声器发出高音低音周期交替的警报声。

将两片555定时器分别连接成多谐振荡器，其中555（1）的作用是控制高频声音和低频声音的持续时间，其输出Vo1是555（2）的控制电压；555（2）的作用是控制高低音的频率，作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。

二、 技术原理

1．555定时器器件特性

555定时器是一种中规模集成电路，外形为双列直插8脚结构，体积很小，使用起来方便。 集成时基电路555的电源电压范围较宽，可在5~16V范围内使用（TTL型，若为CMOS型的555芯片，则电压范围可在2~18V 内），电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力。双极型时基集成电路最大的灌电流和拉电流都在200mA左右，因而可直接推动TTL或CMOS电路中的各种电路，包括能直接推动蜂呜器、小型继电器、喇叭和小型电动机等器件。

集成555定时器有双极性型和CMOS型两种产品。它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。其主要参数见表1.1.

基于以上对555定时器参数及性能的分析，认为以555定时器搭建的电路能够驱动小功率扬声器发音，选择适当的外部电阻电容等器件与555定时器配合使用能够使此设计得以实现。

基于555触发器的实用电路救护车扬声器发音电路

2.555定时器内部结构及工作原理

1> 内部结构：

.

Vco

Vi1(TH)

Vi2

(TR)

(a) 555的逻辑符号

..

图1 555定时器内部结构

(b) 555的引脚排列

图2 555定时器逻辑符号

和引脚

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1和图2所示。 Vi1（TH）：高电平触发端，简称高触发端，又称阈值端，标志为TH。 Vi2（TR）：低电平触发端，简称低触发端，标志为TR。 VCO：控制电压端。 VO：输出端。 Dis：放电端。

：复位端。

555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络，产生VCC和23VCC两个

Rd

基准电压；两个电压比较器C1、C2；一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器（低电平触发）；放电三极管T和输出反相缓冲器G3。

Rd

是复位端，低电平有效。复位后, 基本RS触发器的Q端为1（高电平），经反相缓

冲器后，输出为0（低电平）。VCO为控制电压端，在VCO端加入电压，可改变两比较器C1、C2的参考电压。不加控制电压时，要在VCO和地之间接0．01μF（电容量标记为103）电容。放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。

2> 工作原理：

分析图1的电路：在555定时器的VCC端和地之间加上电压，

当VCO悬空时，比较器C1的同相输入端接参考电压VT =

2VCC，比较器C2反相输入端接参考电压VT =VCC ；

当VCO接控制电压Ve时，比较器C1的同相输入端接参考电压VT =Ve，比较器C2反相

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输入端接参考电压VT =12Ve。

现做如下规定：

当TH端的电压>VT 时，写为VTH=1，当TH端的电压<VT 时，写为VTH=0。 当TR端的电压>VT 时，写为VTR=1，当TR端的电压<VT 时，写为VTR=0。 ① 低触发：当输入电压Vi2<VT 且Vi1<VT 时，VTR=0，VTH=0，比较器C2输出为低电平，C1输出为高电平，基本RS触发器的输入端S=0、R=1，使Q＝1，Q＝0，经输出反相缓冲器后，VO＝1，T截止。这时称555定时器“低触发”；

② 保持：若Vi2>VT 且Vi1<VT ，则VTR=1，VTH=0，S=R=1，基本RS触发器保持，VO和T状态不变，这时称555定时器“保持”。

③ 高触发：若Vi1>VT ，则VTH=1，比较器C1输出为低电平，无论C2输出何种电平，

基本RS触发器因R=0，使Q＝1，经输出反相缓冲器后，VO＝0，T导通。这时称555定时器“高触发”。

555定时器的“低触发”、“高触发”和“保持”三种基本状态和进入状态的条件（即VTH、VTR的“0”、“1”）整理为表2

根据555定时器的控制功能，可以制成各种不同的脉冲信号产生与处理电路电路，例如,史密特触发器、单稳态触发器、自激多谐振荡器等。

3.555定时器接成多谐振荡器

1> 连接方法：

将555定时器的Vi1 和Vi2连在一起结成施密特触发器，然后将VO经RC积分电路接回输入端即构成了多谐振荡器，如图3（a）所示。

2> 多谐振荡形成机理：

初始时刻，Vc为0时，Vi2<VT 且Vi1<VT ，555定时器处于低触发状态，VO＝1，T截止，电容C经过R1、R2充电；当Vc上升到VT 时，Vi2>VT ，Vi1<VT ，处于保持状态，电容继续充电，Vc继续升高，VO＝1，T截止；当Vc= VT 时，Vi1>VT ，555定时器处于高出

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发状态，VO＝0，T导通，电容C经过R2、T放电，Vc降低，当Vc下降到VT 时，Vi2<VT 且Vi1<VT ，电路再次进入低触发状态，电容C经过R1、R2充电 以此循环往复，电容Vc上的电压在VT 和VT 之间往复振荡，Vo端输出具有一定占空比的方波脉冲，通过调节RW或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出，波形如图3（b）所示。

3>相关公式推导：

通过Vc的波形球的电容C的充电时间T1和放电时间T2计算公式如下： 充电时间T1计算公式：T1 R1 R2 Cln

VCC VT VCC VT R2Cln

放电时间T2计算公式：T2 R2Cln

0 VT 0 VT

VT VT

故电路的振荡周期为：T T1 T2 R1 R2 Cln

VCC VT VCC VT

R2Cln

VT VT

当Vco悬空（接电容后接地），VT =2VCC VT =1VCC时， T1 R1 R2 Cln2 T2 R2Cln2

振荡周期：T (R1 2R2)Cln2 振荡频率：f T

1

(R1 2R2)Cln2

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三、 方案实施及结果分析

1. 电路图设计及器件参数选择

图3 救护车扬声器发声电路图

1>电路概述：

所设计的救护车扬声器发声电路主要有两个连接为多谐振荡器的555定时器及相关外围组件组成。具体电路图如图3所示。通过555（1）控制高频声音和低频声音的持续时间，555（2）作为压控振荡器将555（1）输出的高低电平转化为频率，驱动扬声器发出响声。

2>扬声器高低音发声机理：

555（1）主要通过VO1输出占空比一定的方波信号控制555（2）的控制端电压，当VO1输出为高电平时，555（2）控制电压端Vco为高电平，由振荡频率f的计算公式可知此时振荡频率较低，为低音；相对应，当VO1输出为低电平时，555（2）控制电压端Vco为低电平，此时振荡频率较高，为高音。而高低音的持续时间则由555（1）决定。 3>电路元件选取及仿真：

根据经验和查阅相关资料，同时参考相应模型，选取各电路元件参数，使555（1）输出电压周期数量级为毫秒级（ms）,高低音振荡周期数量级为微秒级（us）。 通过仿真软件Multisim仿真电路，调节参数，观测波形。结果如图4所示。

图4 救护车扬声器发声电路高低音输出波形

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2.计算结 …… 此处隐藏：2401字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……