叮咚門鈴課程設(shè)計

1、 鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計 題 目 “叮 咚” 門 鈴 學(xué)生姓名 王 芳 芳 專業(yè)班級 電氣工程及其自動化一班 學(xué) 號 201247003 院 （系） 電氣工程學(xué)院 _ 指導(dǎo)老師 李 杰 完成時間 2014年5月9日 目 錄緒言11 電路設(shè)計任務(wù)與要求12 設(shè)計方案與論證22.1 原理圖22.2 電路原理22.3 電路數(shù)據(jù)32.4 各元器件功能33 電路原理44 電路仿真55 設(shè)計結(jié)論66 心得體會的67 參考文獻8附錄1：實物圖8附錄2：元器件清單9 緒言在近代“門鈴”不再是有錢人家的專項，“門鈴”已在平民百姓人家廣泛普遍應(yīng)用。各式各樣的“門鈴”比比皆是，“門鈴”的作用也不僅僅是局限

2、于給客人叫門用。近代市民最常見的“門鈴”是電子類的占多數(shù)。最常見的是前幾年流行的“電子門鈴”；一般安放兩節(jié)5號電池在內(nèi)，門外的觸發(fā)電鈕被人按動后，門內(nèi)的“門鈴”就“叮咚”地響幾聲。也有的是由IC片播放一段電子音樂的。后來演變到客人可以在門口與樓上家里的主人講話，驗明真聲后主人再給客人開門。它們的缺點就是要消耗電源，特別是用電池的毛病較多，但用交流電的又怕臨時停電。 高級公寓里的“門鈴”算是這類中造價最昂貴的，不但可以叫門對話，還可以通過攝像頭讓家中的主人在屏幕上看到遠在門外樓下的來客，用這樣的“門鈴”順便監(jiān)看放在樓下的車輛倒也不錯。 作為初學(xué)者，這次我們的課程設(shè)計就是制作一個簡單的叮咚門鈴，它

3、是利用一塊時基電路集成塊和外圍元件組成的，它的裝調(diào)簡單容易、成本較低，一節(jié)6V的電池可用三個月以上，耗電量較低。我們常常由于工作可能會沒有注意到親朋好友的到來，但是只要我們裝上了我們所設(shè)計的叮咚電子門鈴，我想我們就可以很清晰的聽見并且知道有人來到了自己的家里。1 電路設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計一個叮咚門鈴電路，按下按鈕時發(fā)出較高的頻率叮聲，松開按鈕，發(fā)出較低頻率的咚聲。門鈴叮咚聲的聲音頻率和聲音持續(xù)時間可調(diào)。正常人聽力范圍在20Hz2000Hz，而300Hz5000Hz則是人耳最敏感的聲音頻率范圍，因此，叮咚聲最好在這個范圍內(nèi)或者左右，叮咚兩聲頻率要求差距比較大，聲音持續(xù)時間要求恰當，電路最好具有低功

4、耗。要求：1 設(shè)計簡單并且節(jié)約資源，有良好的應(yīng)用性。2 門鈴電路由555產(chǎn)生680-1230Hz左右的頻率工作。3 電路均安裝音頻放大器，實現(xiàn)音頻放大。4 電路統(tǒng)一工作在6V。5 通過電路的裝配和調(diào)試進一步掌握用555集成電路組成的叮咚電子門鈴電路胡工作、振蕩頻率的調(diào)整方法及簡單故障的排除。2 設(shè)計方案與論證方案一：2.1 原理圖2.2 電路原理本電路十一塊以NE555時基電路為核心組成的叮咚門鈴。電路圖中的NE555和R1、R2、R3、D1、D2、C2構(gòu)成了一個多諧振蕩器，SW是叮咚門鈴的按鈕開關(guān)，在平日，按鈕開關(guān)處于斷開的狀態(tài)，此時D1沒有導(dǎo)通，D2反向截止，R3接地，所以NE555的4號

5、端口一直處于地電平，而NE555的4接口是復(fù)位段，當接入低電平時使其復(fù)位，所以3號端口無輸出，揚聲器不響。并且C2通過R1、R2充電，充電完成后C1兩端電壓約等于電源電壓。當SW閉合時，D1正向?qū)?，通過R3向C1兩端電壓升高，此時NE555的4號端處于高電平，無法使其復(fù)位，與此同時，C2則通過R2向NE555的7端口放電，它們以及NE555和C3構(gòu)成了一個多諧振蕩器。松開SW時，已經(jīng)充滿電的C1開始放電，R2、R3、C2和NE555構(gòu)成一個多諧振蕩器。2.3 電路數(shù)據(jù)R1=10K;R25K;R3=10K;R4=120;C1=10u;C2=0.1u;C3=0.01u;VCC=5V2.4 各元器

6、件功能R1:SW斷開后，給C2充電R2:給C2充放電R3:給C1充放電R3:限制電流，防止三極管被燒壞C1:充放電控制NE555,使其發(fā)出脈沖波C2:充放電來控制NE555,使其發(fā)出脈沖波C3:濾波，防止干擾D1、D2:單向?qū)щ?，防止閉合SA后，還有電流流過CI使其充電SW:開關(guān)按鈕，控制叮咚聲的開始和叮咚聲的結(jié)束VT:放大電流，使電流能夠驅(qū)動揚聲器揚聲器:使其發(fā)出叮咚的聲音方案二：它是利用一塊時基電路集成塊和外圍元件組成，按下按鈕AN，振蕩器諧振，振蕩頻率約為700Hz，揚聲器發(fā)出“?！钡穆曇?，與此同時電源通過二極管D1給C1充電。放開按鈕時，C1便通過電阻R1放電，維持振蕩，但由于AN的斷

7、開，電阻R2被串入電路，使振蕩頻率有所改變，大約為500Hz左右，揚聲器發(fā)出“咚”的聲音。直到C1上電壓放到不能維持555振蕩為止。“咚”聲的余音的長短可通過改變C1的數(shù)值來改變。方案三 以一塊555時基電路為核心組成的叮咚門鈴，SA為門上的按鈕開關(guān)，平時處于斷開狀態(tài)，在SA斷開情況下，555的4腳呈低電位，使555處于強制復(fù)位狀態(tài)，3腳引出呈低電位。當有人按壓SA后，電源VDD通過SA,D1對C1快速沖電壓至VDD，555的4腳為糕點位，555振蕩器起振。放電中C1電壓變低，當降至0.4伏以下時，555處于強制復(fù)位狀態(tài)，即停振。3 電路原理電容原理:電容用在直流電路當中基本都是短接在正負極之

8、間的，如果串連在電路中那就相當于開路，短接在正負極之間的電容有兩個作用，一是濾波，在整流橋整流以后容易出現(xiàn)交流干擾，通過電容把交流干擾給短路掉，另一個作用是降低脈沖，整流橋整流出來的直流電，如果用示波器來看的話其實跟直流電源的電壓是不同的，雖然是直流，電流是由正極流向負極，但是電壓是周期性的不斷起伏變化的，加電容以后，當電壓處于波峰的上升沿的時候電容充電，讓電壓降低一些，當電壓處于下降沿的時候低于電容的電壓以后電容放電，所以在示波器的效果上看，電容的作用是不斷的削平波峰，填充波谷，這樣就使直流電的波動性變小，經(jīng)過多級濾波電容以后，曲線已經(jīng)基本接近純直流電源的一條直線了。555定時器有八個腳1腳

9、：GND（或Vss）外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：VCC（或VDD）外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.516V，CMOS型時基電路VCC的范圍為38V。一般用5V。3腳：OUT（或Vo）輸出端。4腳：R是直接清零端。當R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基電路輸出為“0”，該端不用時應(yīng)該接高電平。5腳：CO（或VC）為控制電壓端。若此端外接電壓，則可以改變內(nèi)部兩個比較器的基準點壓，當該端不用時，應(yīng)將該端串入一只0.01Uf電容接地，以防引入干擾。2腳：TR低觸發(fā)端。6腳：TH觸發(fā)端。7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時

10、電容的放電。3.NE555的介紹555定時器是一種將模擬功能和邏輯功能結(jié)合在同一塊芯片上的集成電路，八腳封裝。最初由美國SIGNETICS公司在1972年推出投放市場，很快得到廣泛應(yīng)也因為應(yīng)用廣泛，許多其他公司也推出了功能一樣的類似型號。此芯片內(nèi)使用了3個精度較高的5K分壓電阻，型號由此而得名。NE555是雙極性器件的集成電路，內(nèi)含2個555電路的型號為NE556，為14腳。NE555電壓使用范圍為3V-15V。NE555時基電路主要有3種基本應(yīng)用：多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、RS觸發(fā)器在平日沒有按下開關(guān)的時候，C1無法接通不進行充電，因而C1處的電壓為0，NE555的4端口一直處于低電平，導(dǎo)致

11、3端口輸出一直為0，揚聲器無法工作。而C2通過R2.R3.R4進行充電，其電壓約等于電源電壓。當按下SA時，當VCC的電流流過二極管對C1進行充電，其兩端電壓升高，4端口的電壓也開始逐漸升高。同時C2開始對端口7進行放電，電容的電壓下降，當其由VCC下降到三分之二VCC時，3端口輸出為低電平，但當下降到三分之一VCC時，放電管電壓也開始逐漸升高。同時C2開始對7進行放電，電容的電壓下降，當其由VCC降到三分之二的VCC 時，放電管導(dǎo)通，3端口輸出為低電平，但當下降到三分之一VCC時，放電截止，C2則開始充電，3端口理應(yīng)輸出高電平，但是由于控制4端口的電容C1的電壓還沒有充好電，4端口仍舊輸出0

12、使輸出端口3強制輸出0，揚聲器不工作。當C1充電之后，4端口為高電平，然后輸出端3即可輸出1，這時揚聲器可以工作，發(fā)出“?！钡捻懧?。當松開SA時，VCC則不能通過二極管對C2充放電，只能通過R2.R3.R4充放電，由于電阻值的改變，使其頻率發(fā)生改變，電阻變大，頻率變低，發(fā)出“咚”的聲響。與此同時，C1開始放電，當使其的電壓不斷下降，最終4端口輸入為低電平，強制將其復(fù)位，揚聲器不再工作。4. 電路仿真 確定好電路圖后，開始進行仿真，仿真開始先初步熟悉這個過程，仿真過程中遇到很多問題，在找元器件的時候可能會找不到需要的型號，這時就得自己找相近的替代。仿真完成后開始排元器件， 安裝元件之前需要對電子

13、元件的引腳進行加工，即需要把電子元件的引腳彎曲，使之適合電路板上的孔距。具體做法是：用大拇指頂住引腳與電子元件連接段，用力使引腳彎曲，彎曲呈弧形。將加工好的電子元件安裝在電路板上指定的位置，以便焊接。安裝的時候應(yīng)注意，大功率的電子元件應(yīng)與電路板相隔一定的距離，以便散熱，TAD2030需要與散熱器相連。之后開始焊接，焊接前需要將元器件的陰險砂光，便于焊接，全新的電子元件可以不進行砂光。焊接時間過長,或探頭過用力地壓在印制板上,容易使印制板燒穿.焊接時,使用的焊錫數(shù)量應(yīng)該適量,焊錫太少,可能導(dǎo)致元件之間焊接不牢,易掉落,焊錫太多,易將多個元件相連,使電路中元件短路,甚至燒毀.另外焊錫過多堆積,也影

14、響美觀.焊接的時候先焊接大功率的電子元件，后焊接小功率的電子元件，這樣可以有效的避免焊接大功率電子元件的時候?qū)⑿」β实碾娮釉龎?。電烙鐵與水平面呈45角，先用電烙鐵對引腳進行預(yù)熱，預(yù)熱結(jié)束后，將錫絲接觸電烙鐵使其融化，待錫汁包圍引腳，同時銅箔上的錫飽滿就可以先移開錫絲，隨后把電烙鐵沿引腳向上提，以移開引腳，焊接即完成。當焊接不足或者虛焊的時候需按照以上方法進行補焊或者用電烙鐵把已經(jīng)焊好的錫溶化，用吸錫器吸掉后再進行焊接。焊接完成后需要把長的引腳剪掉。還應(yīng)及時切斷電源,避免電烙鐵由于長時間接電,導(dǎo)致燒毀電線線路.電路板焊接完成后，先進行全面的檢查。檢查無誤后，開始進行電路板的有源調(diào)試.5 設(shè)計

15、結(jié)論 設(shè)計應(yīng)從各方面入手對于設(shè)計電路進行考慮,多設(shè)計幾種方案進行比較,選擇出最適合的方案或者多種方案好的地方進行結(jié)合,得到最終的實現(xiàn)方案.在實現(xiàn)方案中,要進行全方面的考察和調(diào)試,得到最完美的電路.6 心得體會的在這次課程設(shè)計中，我學(xué)到了很多，尤其是在調(diào)試程序的過程中，遇到了很多問題，自己摸索著改正了一些，還有一些錯誤我沒有發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過老師的指導(dǎo)就的不足，明白了許多。課程設(shè)計過程中，思路也很重要，在設(shè)計之前要有明確的設(shè)計思路，同時要有一定的耐心，不能過于急躁和馬虎，更不能因為受到一點挫折或做不出來就放棄，要有持之以恒的態(tài)度。這次課程設(shè)計，查閱了大量的文獻的資料，也更清楚的認識到自己所學(xué)知識。這次課

16、程設(shè)計歷時一周，通過這一周胡學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)自己很多不足，自己的知識有很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，聯(lián)系實際的能力還急需提高。同時也加深了以前所學(xué)知識的理解，也增強了仿真的操作能力。在設(shè)計過程中，一方面澄清了先前的一些錯誤理解，另一方面，也真正體會到了書本知識轉(zhuǎn)化為實踐時的困難，往往很不起眼的一件事情，就是設(shè)計的關(guān)鍵，必須弄清楚。為了查找相關(guān)的技術(shù)資料，每天上網(wǎng)，去圖書館查找資料，雖然辛苦一點，但是令人欣慰的是學(xué)到了書本上學(xué)不到的東西，并且掌握了設(shè)計的一般方法。這次，我們設(shè)計的是叮咚門鈴電路，叮咚門鈴是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷碾娐?，但是講其實際花對于我這種初等設(shè)計者還是有一定難度的。首

17、先我看到這個題目，我就開始收集大量的資料，包括555芯片的原理，各種多諧振蕩器，以及人的聽力范圍等等與課程設(shè)計相關(guān)的各類知。收集完資料后，就著手開始設(shè)計，針對這次設(shè)計，我設(shè)計出來了三種方案，兩種是NE555的，另一種我換成了兩個與非門組成的多頻振蕩器。對于這次的電路設(shè)計，設(shè)計的還是比較順利的，但是還要考慮元器件的選擇，從芯片的規(guī)格到功耗到造價，我一一的著弄清楚，然后，將收集到的各種信息進行整合，盡力設(shè)計出完美的方案。拿到原件后，我們花了很長時間查閱各器件的功能引腳，詳細了解每個原件的功能后為了使布線圖美觀和布線最優(yōu)，我們花了半個小時用鉛筆畫布線圖，準備好工作后，萬事俱備，很快就把線連好了。正因為如此，我們感覺自己的布線還比較美觀和間練。此次我們的試驗取得了圓滿的成功，通過這次試驗，開闊了我們的視野，提高了我們的興趣，在今后的學(xué)習(xí)中我們?nèi)钥梢赃M行這方面的嘗試，開拓自己的眼界和操作能力，提高自己的動手制作能力，在動手中學(xué)習(xí)，在動手中收獲知識，累積經(jīng)驗。7 參考文獻1江曉安，董秀峰數(shù)字電子技術(shù)（第三版）, 西安電子科技大學(xué)出版社, 2008:59622白彥霞，張秋菊. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ), 北京郵電大學(xué)出版社, 2009:89903張興忠, 數(shù)