广东机电职业技术学院

可编程实习报告

（2013-2014学年 第二学期）

专业： 电气自动化

班级： 电气1207班

姓名： 张华

学号： 06120750

指导教师： 黄英杰 闫荷花 陈跃

时间：第 3 周 （20xx年 3 月 10 日——20xx年 3 月 14 日） 地点：02209 （工业控制实训室）

 

第二篇：可编程报警发生器实习报告2

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综述

随着人们社会生活水平的提高，报警器的重要性越来越明显，尤其在防盗、防火等方面，同时要求也越来越高，首先是省电，继而速度快、准确、灵敏等。本文介绍的可编程式报警器不仅具有这些优点还具有十种不同音乐可以预报不同状况，每种状况对应一种不同的音调。

本可编程式报警发生器主要由三大部分组成。电路中的第一个时基电路IC1产生低频方波信号，从3输出，驱动4017工作，计数器4017在其各个输出端产生处序列的正方向信号，每个输出端上串接不同阻值的电阻，以便控制输出电压的幅度。各电阻再通过二极管（1N4148）在末端连在一起，在这里的输出的信号便可对第二个时基电路IC2构成的音频振荡器进行调制，当电源接通后，扬声器将会重复有节奏地发出十种不同的音调或报警声。同时发光二极管也闪烁起来且不同的音调闪烁频率也不同。

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1 方案设计与分析

1.1设计方案

1. 电源接通后，喇叭可以发出10种不同的声音，而且二极管发光

2. 当调节可变电阻RV能改变声音节奏

1.2设计要点

可编程报警发生器由CD4017、NE555、多谐振荡触发器等几部分组成。这些都是数字电路中应用最广的基本电路。555定时器接成的振荡器产生的时标信号送到CD4017，4017各个输出端信号对第二个555定时器进行调制。接通电源后，扬声器将会重复有节奏地发出五种不同的音调或报警声。同时发光二极管也闪烁起来。

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2 重要部件分析

2.1 NE555

图2-1 NE555内部结构图和芯片引脚图

NE555时基集成芯片的电路结构和芯片引脚图如图1所示。他含有两个电压比较器C1、C2，一个基本RS触发器，一个放电开关管Td，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C1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为2Vcc/3和Vcc/3。C1、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2Vcc/3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Vcc/3时，基本RS触发器置位，555的输出Vo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Vcc。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。

Td是放电管，当Td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。

2.2.由NE555构成的多谐振荡电路

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图2-2 由NE555构成的多谐振荡器

振荡器是数字钟的心脏，它是产生时间标准“秒”信号的电路。为了制作简便，在精度要求不高的条件下，本系统中的振荡电路选用555定时器构成的多谐振荡器。现取基本振荡频率为1000Hz

多谐振荡器的振荡频率可由式3.3.1估算。 f0?

11?T0.69R1?2R2C

用555定时器构成的多谐振荡器电路如图5所示。R由RA和RB两只电阻组成，两个电阻的中点接到放电三级管Td的放电端7脚。比较器电压由电源Vcc经三个电阻分压形成。外接控制电压输入端未用，经0.01uF电容接地，以防干扰。

电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外接触发信号，利用电源通过RA,RB向C充电，以及C通过RB向放电端放电，使电路产生振荡。电容C在Vcc/3和2Vcc/3之间充电和放电，其波形如图2-3：

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图2-3 由NE555构成的多谐振荡器工作波形图

输出信号的时间参数是:

T=tH＋tL；

tH=0.7(RA+RB)C；

tL=0.7RBC。

2.3 CD4017

图2-4 cd4017工作原理电路图

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十进制计数／分频器CD4017，其内部由计数器及译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是O0、O1、O2、…、O9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。CD4017有10个输出端

（O0～O9）和1个进位输出端～O5-9。每输入10个计数脉冲，～O5-9就可得到1个进位正脉冲，该进位输出信号可作为下一级的时钟信号。CD4017有3个输（MR、CP0和~CP1），MR为清零端，当在MR端上加高电平或正脉冲时其输出O0为高电平，其余输出端（O1～O9）均为低电平。CP0和～CPl是2个时钟输入端，若要用上升沿来计数，则信号由CP0端输入；若要用下降沿来计数，则信号由～CPl端输入。设置2个时钟输入端，级联时比较方便，可驱动更多二极管发光。 由此可见，当CD4017有连续脉冲输入时，其对应的输出端依次变为高电平状态，故可直接用作顺序脉冲发生器。

图2-5 cd4017芯片引脚图

2.4面包板的使用

面包板是专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。

2.4.1 常用面包板的结构

SYB-130型面包板如附录图1-1所示。插座板中央有一凹槽，凹槽两边各由65列小孔，每一列的五个小孔在电气上相互连通。集成电路的引脚就分别插在凹槽两边的小孔上。插座上、下边各一排（即X和Y排）在电气上是分段相 6

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连的55个小孔，分别作为电源与地线插孔用。对于SYB-130插座板，X和Y排的1-15孔、16-35孔、36-50孔在电气上是连通的。面包板插孔所在的行列分别以数码和文字标注，以便查对。

2.4.2 布线用的工具

布线用的工具主要有剥线钳、偏口钳、扁嘴钳和镊子。偏口钳与扁嘴钳配合用来剪断导线和元器件的多余引脚。钳子刃面要锋利，将钳口合上，对着光检查时应合缝不漏光。

剥线钳用来剥离导线绝缘皮。

扁嘴钳用来弯直和理直导线，钳口要略带弧形，以免在勾绕时划伤导线。 镊子是用来夹住导线或元器件的引脚送入面包板指定位置的。

2.4.3 面包板的使用方法及注意事项

（1）安装分立元件时，应便于看到其极性和标志，将元件引脚理直后，在需要的地方折弯。为了防止裸露的引线短路，必须使用带套管的导线，一般不剪断元件引脚，以便于重复使用。一般不要插入引脚直径〉0.8mm的元器件，以免破坏插座内部接触片的弹性。

（2）对多次使用过的集成电路的引脚，必须修理整齐，引脚不能弯曲，所有的引脚应稍向外偏，这样能使引角与插孔可靠接触。要根据电路图确定元器件在面包板上的排列方式，目的是走线方便。为了能够正确布线并便于查线，所有集成电路的插入方向要保持一致，不能为了临时走线方便或缩短导线长度而把集成电路倒插。

（3）根据信号流程的顺序，采用边安装边调试的方法。元器件安装之后，先连接电源线和地线。为了查线方便，连线尽量采用不同颜色。例如：正电源一般采用红色绝缘皮导线面包板的使用 负电源用蓝色，地线用黑线，信号线用黄色，也可根据条件选用其它颜色。

（4）面包板宜使用直径为0.6mm左右的单股导线。根据导线的距离以及插孔的长度剪断导线，要求线头剪成45o斜口，线头剥离长度约为6mm左右，要求全部插入底板以保证接触良好。裸线不宜露在外面，防止与其它导线断路。 7

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（5）连线要求紧贴在面包板上，以免碰撞弹出面包板，造成接触不良。必须使连线在集成电路周围通过，不允许跨接在集成电路上，也不得使导线互相重叠在一起，尽量做到横平竖直，这样有利于查线，更换元器件及连线。

（6）最好在各电源的输入端和地之间并联一个容量为几十微法的电容，这样可以减少瞬变过程中电流的影响。为了更好地抑制电源中的高频分量，应该在该电容两端再并联一个高频去耦电容，一般取0.01 ~ 0.047Uf的独石电容。

（7）在步线过程中，要求把各元器件在面包板上的相应位置以及所用的引脚号标在电路图上，以保证调试和查找故障的顺利进行。

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3 电路的仿真与调试

3.1电路板的组装

电路的设计由计算机来完成，电路的设计广泛采用Protel软件来设计，该软件具有高度的集成性与扩展性，并具有仿真功能，但是该功能不强，用Protel进行电路设计步骤如下图所示：

3.1.1 原理图的设计

图3-1 原理图的设计过程

（1）加载元器件库，在绘制电路原理图之前，将所需的原理图元件库装入原理图编辑器；

（2）绘制原理图，根据自己的设计原理，绘制原理图；

（3）生成PCB，布局元件，布线，电脑布线并不十分令人满意，可以手动调整；

3.2 电路的调试

3.2.1 调试仪器

直流稳压电源1台

示波器 1台

万用表 1只

3.2.2 调试方法和过程

进行调试步骤如下：

（1）首先观察电路有无断点或可疑点。

（2）用万用表测试所有线路，确保都为正常电路；

（3）调节电源为9伏，用万用表测试电压，保证电压正常能够使芯片工作；

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（4）正确插上芯片，接上电源看是否报警，报警为发声及发光，如果没有信号指示证明电路没有工作，从前面开始检测电路，用示波器检测555是否产生振荡，确保在每部分电路都工作的情况下再测试，没有现象证明灵敏度不够，开始改变电阻的阻值，直到电路能够正常工作；

（5）在确保电路连接正确的情况下，按设计的方案验证实现的功能。

3.2.3 调试所遇问题及问题的解决：

1.当没有报警的时候，首先怀疑芯片坏掉了，不能工作，特别是555，很容易被烧坏；

2.调试时电源接通，没有报警，开始怀疑是555没有工作，被烧坏了，但是检测后发现前面几部分电路都工作正常，发光二极管单独测试也正常，但是报警电路不工作，最后确定为线路连接错误。

3.当有报警但二极管不发光，经检查电路，二极管两端有电压，且因为有报警所以电路中有震荡波存在，最后发现当报警器刚开始响的时候，二极管是不亮的。

4.当二极管发光但没有报警，经检查电路，电容103接错了，而且基电路IC2没有接电源，经修正后电路能正常工作。

3.3系统仿真示意图

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4 元件清单、参数计算及电路原理图

4.1元件清单

IC1 输出频率f?11? T（R11?2Rv）C1Ln2

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周期T=

1?（R11?Rv）C1Ln2 f

T1R11?Rv

? TR11?2Rv

占空比q=

IC2 输出频率f=

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=690KHZ ?

T(R13?2R14)C2Ln2

周期 T=

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?(R13?2R14)C2Ln2=1.449*10S f

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图4-1 实验电路图

5 课程设计体会

在大二即将结束的时候，为期一周的课程设计是非常必要的，尤其这次我们研究的课题“可编程报警发生器”，了解到555定时器及计数器结合使用从而连接成一个可用于现实生活中的可编程报警器。认识到掌握各种电路工作原理及接法、性能是非常重要的。

很庆幸这次自己可以亲自动手去认识各种器件、连接电路，虽然刚开始动手能力不是很好，但是后来越来越得心应手，当然也会遇到各种问题，但只要静下心认真去对待，任何问题都会迎刃而解。这是大学第二次动手做实验，确实对我的动手能力有很大提高，虽然预备两三天的实验仅两三个小时就完成了，单手或是不可言喻的。

同时这次课程设计也是我大学以来第一次比较完整的课程设计，通过这一个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。当然过程也是困难重重，刚开始都不知从哪下手，就请教同学，老师以及辅导我们的两位学长， 13

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这其中尝到了艰难，同时也成长了许多。这个工程确实很累，但当我们仿真实验成功的时候，当我们连好线，按下按钮，喇叭响起的是我一生以来最好听的声音，我们的心中就不免兴奋，不免激动。以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学EWB时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。当然这次课程设计要感谢辅导我们的几位老师及两位学长，他们在我遇见困难的时候帮助我，使我的课程设计顺利。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

参考文献

[1] 阎石.数字电子技术基础.第五版.武汉：华东理工大学出版社，2006.

[2] 谢自美.电子线路[M].第一版.武汉：华东理工大学出版社，1994.

[3]王鸿明.电工技术与电子技术[M].北京：清华大学出版社，2001

[4]邱关源.电路[M].第四版.北京：高等教育出版，1999.

[5] 王俊峰,斐炳南,李传光.电子产品的设计与制作工艺[M].北京理工大学出版社,1995.

[6] 王楚,徐道衡.电子线路原理[M].北京:北京大学出版社,1995.

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