NE555多谐振荡电路课程设计.doc

目录
摘 要 2
1 设计任务和要求 4
1.1：设计任务 4
1.2 ：设计要求 4
2 方案比较与论证 4
2.1：稳压电源通常由 4
2.2 ：方案论证 8
3 硬件设计 错误！未定义书签。
3.1 ：设计思想 错误！未定义书签。
3.2 ：称功能模块 错误！未定义书签。
4 系统仿真 8
4.1 ：仿真原理图如下： 8
5系统的组装 错误！未定义书签。
5.1 ：PCB版板图 错误！未定义书签。
6 结论： 8
参考文献： 错误！未定义书签。
附录一：电路原理图 错误！未定义书签。
：元件列表 错误！未定义书签。

摘要：
随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展 ，555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，而开关电源（英文：Switching Mode Power Supply），又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源就是利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压
关键词：NE555,开关电源，稳压电路：

Abstract：With the rapid development of power electronics technology, power electronic devices and is closely related to people's work and life, and the electronic equipment is inseparable from the reliable power supply, into the 80 s is made up of the computer power supply switch power supply, power generation, the first complete computer into the switch power supply in the 90 s have entered various electronic, electrical equipment, program-controlled switches, communications, electronic test equipment such as power supply, control equipment power supply has been widely used for switching power supply, more promote the rapid development of the technology of switching power supply, 555 is a special widely used large integrated circuit, belong to the small-scale integrated circuit, are used in many electronic products. Ne555 role is to use internal timer to constitute the time-base circuit, to other provide temporal pulse circuit, and Switching Power Supply (English: Switching Mode Power Supply), also called Switching Power Supply, Switching converter, is a kind of high frequency electric energy conversion device. Its function is to a voltage level, through the different forms of architecture into the voltage or current client demands. Switching power supply is the use of electronic switching device (e.g., field effect transistor, SCR thyratron, etc.), through the control circuit, the electronic switch devices constantly "on" and "off", make electronic switching device to pulse modulation of the input voltage, so as to realize the DC/AC, DC/DC voltage conversion, and output voltage harmonic voltage automatically

Keyword: NE555, switching power supply, voltage regulator circuits

1 设计任务和要求
1.1设计任务
(1)．利用NE555制作开关稳压电路设计；
(2)．彩灯电路的设计；
(3)．首先用软件Multisim对电路进行仿真，然后用Altium designer绘制电路原理图，并制作PCB；
(4)．开关电源焊接、调试

1.2 设计要求
(1)、输入交流电压5，50Hz。
(2)、输出直流电压4.7V，输出电流15mA。
1.3 题目评析(评析题目的重点、难点、实用价值，说明创新点)
(1)、题目的重点是利用NE555制作稳压电源电路的产生；
(2)、难点是利用SH868控制彩灯循环闪烁；
(3)、创新点是可以通过没有采用交流供电的方式。即没有降压，整流，滤波的环节

2 方案比较与论证
2.1 开关电源通常由
彩灯供电电路的设计一般由220V交流电经C降压、VD整流稳压，R滤波输出约4.7V直流
电压供如下图所示：

这种方案适合具有实用价值，但是为了实验NE555的功能，我采用利用NE555制作电源，避免了使用交流电供电，同时也没有了镇流降压滤波的产生。　　
555 定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 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平
电路优点：555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、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。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3
用SH-868制作的节日彩灯控制器电路见图2-82所示，电路由闪光集成电路、可控硅驱动电路、音频功率放大及电源电路等几部分组成。 220V交流电经Cl降压、VD2整流、VD3稳压、C2、C3与R3滤波输出约4.7V直流电压供，集成块A用电，R1是防止刚通电时CI充电电流过大易烧毁稳压管VD3而设置的缓冲电阻。VT1、VT2组成互补型OTL功放电路用来放大集成块输出的音乐信号，其电源取自滤波电阻R3

2.2 方案论证
经过分析，出于对自己的制作目的和安全 ，决定采用利用NE555制作出稳压快关电路，同时采用SH868控制彩灯的闪烁。
具体原理如下：
NE555的介绍：555 定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 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平
　　它的各个引脚功能如下：
　　1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
　　8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3 ~ 18V。一般用5V。
　　3脚：输出端Vo
　　2脚：低触发端
　　6脚：TH高触发端
　　4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
　　5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
　　7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表6—1示。

图8-2 555构成单稳态触发器

  上图
NE555构成的开关电源电路设计原理 ：
实例说明：图1所示是由NE555构成的开关式稳压电源电路。其中，VT2和VT3为扩流开关晶体管。NE555工作于自激多谐振荡器方式，输出电压Vo被箝位于稳压管VDw的稳压值Vz。输出电压Vo约等于（Vz+0.3V）。NE555输出高电平时，VT2和VT3导通，电源Vin经VT3和电感L向C1充电；NE555输出低电平时，L中存储的能量通过续流二极管VD1继续向负载供电，当输出电压Vo超过（Vz+0.3V）以后，VDw被反向击穿，使VT1饱和导通，其集电极电位近似为0，即NE555的4脚电位近似为0，强制NE555复位，输出电压Vo下降，VT1截至后，NE555继续震荡，实现动态平衡，使输出电压保持稳定

8-2为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。当Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管
重新导通，电容C上的
555 定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 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平
3 硬件设计
3.1 设计思想
H868是一种新颖的七功能21曲双音音乐闪光集成电路，它内储21首歌曲，同时具有四路彩灯驱动功能，闪光与音乐的速度及节拍向步。

　　电路工作原理：SH868系典型CMOS电路，芯片采用黑膏软封装，与SH803R相同．对外有17个引出脚，各引脚功能为：①、②脚为音色端；③脚为反馈端；④、⑤脚为音频输出端；⑥脚为VGN端；⑦脚为振荡输人端；⑧脚为空脚；⑨脚为振荡输出端；⑩脚为键控输人端；○11脚为功能选择端；○12脚为电源负端；○13-○16脚为驱动输出端；○17脚为电源正端。SH868工作电压范围在2-5.5V。

　　图是用SH868集成电路制作的音乐闪光电路，该电路采用三节干电池供电，可驱动发光管闪烁发光，同时扬声器还能发出芯片内储的电子乐曲声．

　　SB为功能选择按键，每按一次可选择一种功能，共有七种功能可供选择；

　　（1）音乐+四灯随音乐同时跳动；

　　（2）音乐+双灯随音乐同时对闪；

　　（3）音乐+单灯随音乐跳马跳动；

　　（4）音乐+双灯随音乐跳马跳动，

　　（5）音乐+四灯随音乐自动跳动；

　　（6）四灯自动跳动无音乐；

　　（7）四灯全亮无音乐。

　　如果芯片的⑩脚接正电源，○11脚悬空时，功能将在（1）~（4）重复动作。

　　元器件选择：VT1-VT4采用9013型硅三极管，要求β≥100,VT5与VT6要求采用配对的C945、A733型硅三极管，读者也可用特性尽可能一致的9014型与9015型硅三极管，要求β值相同，均150左右。VL可采用红色或绿色发光二极管。RP是用来调整VT5、VT6互补功率放大电路的静态工作点，可用WH7型微调电阻器。C3、C4为音色调整电容，容量可在2.2-4.7UF间选用，直至音效最佳为止。

4 系统仿真

4.1 仿真原理图如下：

4.2 仿真结果：

6 结论
通过这次这次电力电子的实习，我基本掌握了一个电子产品从设计到成品的一个制作过程，首先第一步是进行设计要求的合理规划，从设计需求出发，选择不同的电路来实线需求，然后再进行方案对比，从设计要求，价格等方面考虑选择合适的电路设计方案，然后在进行电路图的绘制，进行multisium的电路仿真，然后在altium desinger进行原理图的绘制，检查电气规则，其次还有元件的封装，如果没有封装的话。进行原理图库的绘制和PCB库的绘制，一切准备就绪后，行进PCB的制作，根据电力板的设计要求，比如大小的等合适选择电气规则，这些进行完了之后，然后进行元器件的排局规划，然后进行自动布线，最后检查自动布线的结果，如果有错误或者不当的地方进行手工布线。
同时学习到了做到了从电路原理出发，利用电力电子理论知识来分析电路的工作原理，将理论与实践相结合。经过课程设计，我带着以前遇到的问题，运用理论知识，在实践调试电路中一一深入理解， 感觉收获挺多，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。不管怎样，这些都是一种锻炼，一种知识的积累，能力的提高。完全可以把这个当作基础东西，只有掌握了这些基础的理论知识，才可以更进一步，取得更好的成绩。
2、在实验的过程中，存在许多问题，使得模拟仿真的输出结果与理论值有较大的偏差。经过仔细的分析与研究发现，在仿真的过程中，由于许多的电路元件无法找到相应或相似的原件(主要是二极管和三极管)，使得最终的输出结果与理论值相差较大。
3. 通过本次电子设计，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过儿能改，善莫大焉”的知行观。在设计过程中遇到了很多问题，最后在教员的指导下，终于成功。本次设计启发了我们在今后的学习中要学精，同时要多扩展课本以外的知识；在计算和动手制作方面，要更加耐心和细心，才能把身边的事做好；在生活和学习中，要和战友搞好团结互助。相信在这次电子设计的学习下，我们第二小组会更加努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，不断的测试自己，完善自己，这样才能获得更多的知识和方法，锻炼出自己的能力，拥有更多的成功和快乐！

5系统的组装
附录原理图及其PCB制作结果图：

参考文献：
1.杨欣 (作者), 王玉凤 (作者), 刘湘黔 (作者)电路设计与仿真:基于Multisim8与Protel2004；
2.杨欣 (作者), 莱•诺克斯 (Len D M Nokes) (作者), 王玉凤 (作者), 等 (作
者)电子设计从零开始(第2版)
3．《 Protel 99SE原理图与PCB及仿真》 赵慧 车忱 机械工程出版社
4. 1．《模拟电子技术基础》第三版 胡宴如 耿苏燕 高等教育出版社
5 丁道宏.电力电子技术. 航空工业出版社.1992
6 沙占友,庞志锋.新型特种集成电源及应用.北京人民邮电出版社.1998
47叶慧贞.开关稳压电源.北京国防工业出版社.1990
8 朱小龙,滕国仁.脉宽集成控制器UC3842在开关电源中的应用.华北矿业高等专科学校学报. 2001.06
9 何希才.新型开关电源设计与应用［M］.北京：科学出版社，2001

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元件清单：

课 程 设 计
设计名称 电机挂机提示/通话限时器设计 .
学年学期　 2014-2015（上）
课程名称　 电子技术课程设计
专业年级　 电气122
姓 名　 张鹏
学 号　 2012011290
提交日期　 2015.1.3
成 绩　 　
指导教师　 何自立 甘学涛

水利与建筑工程学院