摘 要： 基于CC7555 CMOS 集成電路設計制作的電臺發射機電源控制器,利用節目播放的音頻信號作為信號源控制發射機的開、關。此硬件成本低,操作簡單方便,能實現校園調頻電臺節目播放自動化，該系統運行穩定、可靠，提高了工作效率。
在高校語言教學中,校園調頻電臺作為一種獨特的教學輔助設施與手段，因其成本低、易維護、使用方便等諸多優點得到普遍應用。而以計算機為硬件平臺，集錄音、編輯、存儲、播放等功能于一體的校園調頻電臺實現了節目播放自動化。在實際運行中，電臺發射機的開與關一般采用電源定時器控制，需由工作人員設置開啟、關閉時間，操作繁瑣、不易管理。(1)定時器時間的設定需和節目的播放時間相對應，如節目播放時間有變動，需重新設置定時器開啟、關閉時間;(2)定時器的時鐘與計算機的系統時間需經常調整，以求保持一致;(3)要求定時器有斷電保護措施。為此，采用電源定時器的工作模式，經過多次實踐,設計并制作了利用音頻信號來控制發射機開、關的電源控制器。計算機播放節目時,該電源控制器打開發射機電源，無節目播放時自動關閉發射機電源，實現了整個節目播放系統的自動化。該電源控制器性能穩定并確保校園調頻電臺節目播出時間的準確性，實現了無人值守，提高了管理人員的工作效率。
1 設計原理
1.1 555 CMOS 集成電路的組成
555 CMOS 集成電路內部有幾十個元器件， 有分壓器、比較器、基本R-S 觸發器、放電管以及緩沖器等， 電路比較復雜， 是模擬電路和數字電路的混合體。
555 集成電路是8 腳封裝， 雙列直插型， 如圖1所示。它的各個引腳功能如下： ①腳外接電源負端VSS或接地， 一般情況下接地; ②腳是下比較器的輸入， 稱觸發端(
) ;③腳是輸出端(Vo) ， 它有0 和1兩種狀態， 由輸入端所加的電平決定; ④腳是復位端(
) ， 接低電平， 則集成電路不工作， 此時不論
、TH處于何電平， 集成電路輸出為“0” ， 平時該端開路或接VDD;⑤腳是控制電壓端(Vc), 可用它改變上下觸發電平值， 在不接外加電壓時， 通常接一個0.01 μF 的電容器到地， 起濾波作用， 以消除外來的干擾， 確保參考電平的穩定;⑥腳是上比較器的輸入， 稱閾值端(TH) ;⑦腳是放電端(DIS) ， 它是內部放電管的輸出, 有懸空和接地兩種狀態， 也是由輸入端的狀態決定;⑧腳是電源端,外接電源VDD,一般用3 V~18 V。
1.2 555 CMOS集成電路的改造
將555 CMOS集成電路的⑥、②腳并接成只有一個輸入端Vi，就構成了施密特觸發器，如圖2所示。其電壓傳輸特性如圖3所示。
由圖3可見，施密特觸發器輸出電壓和輸入電壓的關系是一個長方形的回線形，當輸入端Vi電壓為0時，輸出端Vo(3腳)為高電位(Vo=1);當輸入端Vi電壓由0上升到>2/3VDD時，輸出端Vo為低電位(Vo=0);當輸入端Vi電壓由最高位下降到<1/3 VDD時，輸出端Vo又變為高電位(Vo=1)。當輸入端Vi電壓處于1/3 VDD和2/3 VDD之間，輸出端Vo保持原狀態。由于它的輸入有兩個不同的閾值電壓，所以，這種電路常用于電子開關。
2 總體設計方案及實現
2.1 設計方案概述
校園調頻電臺節目自動播放系統主要由計算機、電源定時器、發射機等組成，可利用計算機技術修改計算機BIOS參數的設置及自動關機軟件來實現計算機自動開機或關機;利用音頻播放軟件及Windows系統自帶的“計劃任務”功能實現計算機自動播放節目;設想利用播放節目的音頻信號及555 CMOS集成電路工作原理和特點，設計了簡單實用的發射機電源控制器，實現校園調頻電臺播放節目自動化。
2.2 電源控制器組成電路
基于555 CMOS集成電路的電源控制器，主要由升壓、整流、濾波及延時控制電路等部分組成，其關鍵器件選用CC7555 CMOS 集成電路，CC7555集成電路具有功耗低、靜態電流較小(80 μA左右)、輸入阻抗極高(輸入電流僅為0.1 μA左右)、電源電壓范圍較寬(在3 V~18 V內均正常工作)等特點。
電源控制器電路模塊如圖4所示。
電源控制器電路原理如圖5所示。
電路中工作電源VDD采用12 V，將上限閥值輸入端VTH(⑥腳)和下限閥值輸入端VTR(②腳)短接作為觸發輸入端(Vi)，當輸入電平(②、⑥腳)>2/3 VDD時(Vi>8V)，輸出端Vo(③腳)為低電位(Vo=0)，當輸入電平(②、⑥腳)<1/3VDD時(Vi<4 V)，輸出端Vo(③腳)變為高電位(Vo=1)。
2.3 利用音頻信號實現節目自動播放
計算機播放節目輸出的音頻信號(Audio)是帶有語音、音樂和音效的有規律的聲波的頻率、幅度變化信息的載體，其電壓約在100 mV左右。
當計算機輸出音頻信號時，送入電源控制器，通過隔離電阻，一部分信號輸出至發射機，另一部分通過三極管BG1、BG2進行有效放大，然后經由電容C3和二極管D1、D2組成的峰值檢波器(整流器)給電容C4充電，作為三極管BG3的偏置電壓。當電容C4上的電壓≥0.7 V時，BG3導通，從而使三極管BG4導通，其集電極上電容C5的電壓達到≥8 V，電容C5通過二極管D3和電阻R19給電容C6充電，因電容C6和CC7555集成電路的⑥腳(VTH)相接，當電容C6上的電壓≥8 V時，CC7555集成電路的6腳輸入高電平(Vi=1)，因此輸出端③腳變為低電平(Vo=0),使三極管BG5導通，與BG5集電級連接的繼電器得電，常開觸點吸合導通，接通電源，給發射機供電，發射機工作(發射機電源開關處于常開狀態)，實現了節目自動播放功能。
2.4 利用音頻信號實現發射機的關閉
當輸入信號終止，由于二極管D3反向截止，電容C6上的電壓只能通過電阻R20向電容C5及電阻R18緩慢放電，當電容C6的電壓降至4 V，CC7555集成電路的6腳輸入低電平(Vi=0)，因此輸出端③腳變為高電平(Vo=1),使三極管BG5截止，與BG5集電級連接的繼電器失電，閉合觸點放開，切斷發射機電源而關機，實現了利用音頻信號關閉發射機的功能。
2.5 其他技術要求
①為防止音頻信號自然停頓期間，發射機忽關忽開，要求有音頻信號時，發射機迅速開機工作，無音頻信號時，發射機延遲數分鐘自動關機。設計方案：一般要求大約3-5 min電容C6的電壓由8 V放電至4 V，放電的快慢程度由電容C6及電阻R20組成的時間常數決定，調節電容C6或電阻R20的數值可調整放電時間。
②為了防止噪聲和干擾信號造成誤開機，整個電路的靈敏度調至音頻信號輸入≥50 mV。
經過實際的運行檢測,基于CC7555 CMOS集成電路的電源控制器，并使校園調頻電臺發射機運行可靠、穩定,操作簡單方便，輕松實現了校園調頻電臺節目播放自動功能，提高了工作效率。
