基于555定时器的低音调警笛电路

电路工作原理

此电路为双音调警笛电路，555定时器与电阻、电容组合成矩形波振荡器，IC2、IC3为74LS90，非同步除2 + 除5计数器，振荡电路产生的矩形波f0 作为分频输入信号，IC2、IC3将f0分成不同频率、不同占空比的信号，再通过IC4 74LS00中的四个与非门所组成的逻辑电路，形成一种两个音调的信号，此信号经过IC5运算放大器放大到一定的功率，驱动扬声器发声。调节100kΩ 音调电位器能改变发出的音调。

基本模块及功能

该电路主要包含以下芯片：555定时器，两片异步集成计数器74LS90，一片74LS00四2输入与非门74LS00，音频功率放大器LM386。
组成的基本电路：多谐振荡器电路，分频电路，放大电路。
实现的四个功能：产生一个输入信号；将输入信号分频为不同占空比，不同频率的信号；将两个信号处理成一种两个音调的信号；将该信号放大输出。

各模块简介及功能电路分析

（1）555定时器及多谐振荡电路

管脚介绍：

用555定时器构成占空比和频率可调的多谐振荡器：

占空比q: (R1 + R2 + R3) / (R1 + 2R2 + R3)
频率f: f = 1.43 / ( (R3 + R1 + 2 * R2) * C1 );

R3 = 0：

R3 = 50%：

R3 = 100%：

（2）74LS90及分频电路

74LS90异步计数器内部是由两部分电路组成的。一部分是由时钟INA与触发器QA组成的二进制计数器；另一部分是由时钟INB与三个触发器QB,QC,QD组成的五进制异步计数器。

74LS90功能表

R9(1)	R9(0)	R0(1)	R0(0)	CP(A)	CP(B)	QD	QC	QB	QA
1	1	X	X	X	X	1	0	0	1
0	X	1	1	X	X	0	0	0	0
X	0	1	1	X	X	0	0	0	0
0 \ X	X \ 0	0 \ X	X \ 0	CP	0	0	0	0	二进制
0 \ X	X \ 0	0 \ X	X \ 0	0	CP	Q3(五进制）	Q2(五进制）	Q1(五进制）	0

组成十进制计数器

R9(1) R9(0) R0(1) R0(0)	CP(A)	CP(B)	count
R9(1/2）* R0(1/2) = 0	CP	QA	8421十进制(QD QC QB QA)
R9(1/2）* R0(1/2) = 0	QD	CP	5421十进制（QA QD QC QB)

分频电路1:

（a）输入信号周期为7ms

（b）QA输出实现二分频，占空比为50%·，一个周期输出为：0，1, 周期14ms

（c）QB输出实现十分频，占空比为40%，一个周期输出为：0，1，0，1，0, 周期70ms

（d）QD输出实现十分频，占空比为20%，一个周期输出为：0，0，0，0，1,周期70ms

输入信号与输出信号仿真图像：

分频电路2：

（a）输入信号周期为70ms

（b）QA输出实现十分频，占空比为50%·，一个周期输出为：0，1，周期700ms

（c）QD输出实现五分频，占空比为20%，一个周期输出为：0，0，0，0，1, 周期350ms

（3）将两个信号处理成同一音调

74LS00部分引脚接线：

最终接线：

**

由上式易得，A，B是要被整合的两个信号，A，B决定输出信号的形状，C决定A,B各占输出信号的比例和输出信号的频率

**
输入信号与输出信号波形图：

（4）功率放大电路

通过调节可变电阻R4可以调节放大信号的比例

（5）最终输出波形

小结

由输出波形可知警笛声包含高频和低频部分，通过查阅资料了解到，警笛低频频率650Hz至750Hz，高频频率1450Hz至1550Hz。由上面的分析可知，高频信号是通过将多谐振荡器输出信号二分频得到的，低频信号是通过将多谐振荡器输出信号十分频得到的。
由上述公式 f = 1.43 / ( (R3 + R1 + 2 * R2) * C1 )可知，R3为5.5K时最合适。
因此，将R3调整为5.5K，最终电路和输出波形如下：