基于555声频发生器的设计与实现.doc

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1、基于555声频发生器的设计与实现通过555定时器构成施密特触发器和多稳态电路来实现的声频发生器，555构成的施密特触发器实现定时，多谐振荡器产生振荡，通过扬声器发出声音。555定时器是中规模集成时间基准电路，可以方便地构成各种脉冲电路。因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名，一般用双极性工艺制作的称为555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压围宽，可在5-16V工作，最大负载电流可达200mA，7555可在3-18V工作，最大负载电流可达4mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路

2、电平兼容。555定时器外形为双列直插8脚结构，成本低，性能可靠，体积很小，使用起来方便。只要在外部配上几个适当的阻容元件，就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。方案选择论证方案一：用AT89C51单片机设计的声频发生器。它仅需最小系统再加一片LM386做音频小功放驱动扬声器发生。不同的声频需要有不同固定周期的脉冲信号，图1要产生声频脉冲。只要算出声频的周期T(1/f)，然后将此周期除以2，即为半周期的时间。我们利用单片机的部定

3、时器T0，使其工作在计数器模式MODE1下，初始化适当的计数值TH0及TL0以计时这个半周期时间，每当计时时间到后就将输出脉冲的P1.0口反相。然后重复计时此半周期时间，再对P1.0口反相，就可以在单片机P1.0引脚上得到此频率的脉冲。P1.0引脚脉冲接LM386作声频功放，然后输出到扬声器，从而发出声音。方案二：用555定时器制作声频发生器。555定时器是中规模集成时间基准电路，可以方便地构成各种脉冲电路。由于其使用灵活方便，外接元件少，因而在波形的产生与变换、工业自动控制、定时、报警、家用电器等领域得到了广泛应用。555定时器常组成多谐振荡器、施密特触

4、发器、单稳态电路、本课题研究的是利用2个555定时器构成施密特触发器和多谐振荡器组成声频发生器。由于AT89C51单片机设计的声频发生器的成本比555定时器制作的声频发生器成本高，且555定时器使用灵活方便、外接元器件少。即选择方案二。5.1施密特触发器我们知道，双稳态电路或双稳触发器是一种有两个以上的输入端和输出端的电路。它的输出状态是由输入状态、输出原来的状态和触发器的性能决定的。它的输出有两个稳定状态，两个输出端Q和总是处在相反的状态，好像跷跷板那样总是一高一低，当输出装态度稳定后，即使把输入信号撤出，输出的稳定状态也能一直保持下去，直到下一次输入信

5、号到来时才会做出反应。由于这种电路有两种稳定状态，电路又必须靠外加脉冲的触发才能翻转，所以我们把这种电路称为双稳触发器电路或简称双稳电路。常用的双稳触发器有R-S触发器、D触发器、J-K触发器、施密特触发器等好几种。由于555声频发生器的第一个555是由施密特触发器构成，在这里我们主要介绍施密特触发器。5.1.1施密特触发器概述施密特触发器是双稳触发器的一种。它只有一个输入端Vi和以输出端VO。对555电路来讲，只要把它的两个输入端TH端和端合并成1个输入端，它就成为1个施密特触发器。见图8（a）。从性能上看，它有两个特点：（1）它的输出端也有两个稳定状态

6、，但它的输出状态不仅和输入信号的状态有关，而且还要靠输入信号的电位来维持。对一般的触发器，如R-S触发器、D触发器等，在输入信号使输出状态翻转以后即使把输入信号撤除，输出状态也不会变化，这就是触发器的记忆或寄存功能。施密特触发器的性能和一般触发器不同，它的输出状态在翻转以后还要靠输入信号的电位来维持。如果把输入信号撤除，它的输出状态又会重新翻转回去。（2）它的输入端是输出状态翻转的阈值电压有两个不同的值，它们的差值叫做回差电压。它的输出输入曲线是一个矩形的回差曲线。施密特触发器的回差曲线和回差电压是它的最主要的特点。（a）施密特触发器（b）回差特性曲线图8

7、施密特触发器和回差特性曲线5.1.2555施密特触发器的回差特性在555施密特触发器的输入端加一个变化的电压，然后看它的输出变化。（1）假定在输入端Vi加一个从零开始上升的电压。一开始输入电压Vi=0时。相当于R=0、=0，输出Vo为高电平“1”。这是施密特触发器的第一个稳态。当输入电压上升到在1/3VCC2/3VCC时，相当于R=1、=0，输出翻VO转成低电平“0”，即从第一稳态翻转到第2稳态。以后当输入电压继续上升到最高为VCC时，输出一VO直保持低电平“0”。

8、输出电压与输入电压的关系是图8（b）的曲线，它是沿着aàbàcàd