數(shù)字變音門鈴制作Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式XX科技學院《數(shù)字電子技術》課程設計題目數(shù)字門鈴制作學生姓名王志超專業(yè)班級電動3班學號xxx院（系）電氣工程學院指導教師李月英完成時間2014年4月13日整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄1引言 12課程設計的任務與要求 22.1設計任務 22.2設計要求 23設計方案與論證 33.1變音門鈴的方案與論證 33.2變音門鈴的原理方框圖 64設計原理與功能說明 64.1變音門鈴器件的介紹與選用 64.2總體設計電路圖 105555數(shù)字門鈴的制作與仿真 115.1制作的細節(jié)與操作 115.2變音門鈴的仿真 116總結 12參考文獻 13附錄一：總體電路原理圖 14附錄二：元器件清單 15附錄三：產品實物圖 16整理為word格式整理為word格式整理為word格式1引言“門鈴”的作用顧名思義就是提醒主人開門?！伴T鈴”這玩意在中國古代較少聽說，有錢的大戶人家是在大門上裝有裝飾性的門環(huán)，叫門的人可用門環(huán)拍擊環(huán)下的門釘發(fā)出較大的響聲，有現(xiàn)代“門鈴”的作用?！伴T鈴”在外國電影的古代片中常有出現(xiàn)，也多是有錢的人戶在門前吊著一只碩大的青銅手柄。馬車夫將客人送到門前的時候，會順便拉拉它牽動里面的鈴當以示來人。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用。各式各樣的“門鈴”比比皆是，“門鈴”的作用也不僅僅是局限敲門。隨著人們生活質量的提高，原始的門鈴遠遠不能滿足現(xiàn)代生活的需要，人們需要更人性化、個性化、趣味化、智能化的居家門禁系統(tǒng)，可以使人們在外出時不會錯過一些來訪客人的重要信息，正是基于這種思想，在總結單純的“叮咚”門鈴和語音門鈴的基礎上設計了將兩者結合起來，真正實現(xiàn)在較高的性價比基礎上實現(xiàn)了系統(tǒng)的人性化，智能化。隨著電子技術的飛速發(fā)展，80年代出現(xiàn)了電子集成電路。這是一種封裝在小型印刷電路板上的大規(guī)模集成電路。當觸發(fā)輸入的一個觸發(fā)信號，它就會按內部存儲好的程序，發(fā)出一曲優(yōu)美動聽的音樂。近年來，又出現(xiàn)了內存語言程序或聲響程序的集成電路，觸發(fā)后，會發(fā)出“謝謝光臨”、“請注意倒車”、“抓小偷”等語言聲或模擬動物叫聲、?？┞?、警笛聲等聲響。這種集成電路已被廣泛應用于電子玩具、門鈴、鐘表或報警裝置上。整理為word格式整理為word格式整理為word格式2課程設計的任務與要求2.1設計任務利用NE555芯片制作一個夜間變音數(shù)字門鈴，當按下開關的時候，揚聲器能發(fā)出聲音并且LED燈亮起來，從而提醒人們，知道外面有人來。能夠自主的熟悉自己課題的設計與制作，并且在設計中將理論與實際聯(lián)系起來，設計出最符合課程設計要求的方案，按方案設計出555數(shù)字門鈴。學會分析問題和解決問題，一定要做到理論與實際相結合，逐步培養(yǎng)自己對專業(yè)的興趣。對電子焊接有個較為深入的了解，并動手進行實踐操作。注意在進行焊接操作時注意的一些事項，避免操作不當出現(xiàn)一些事故。實踐產品完成之前一定要進行調試，防止電路器件之間的短路，造成器件的毀壞。2.1設計要求實驗前，要用萬用表測量每個元器件是否是好的。切忌不要上來就把元器件隨便的焊接到電路板上，當閉合開關時發(fā)現(xiàn)門鈴不響。到時候就不好搞了。一定要做到心中有數(shù)。一定要爭取一次性成功。在進行將器件放到電路板上時，使器件盡可能離得近一些，使整個產品看起來小巧。電子焊接非常關鍵，焊接的好壞直截關系到設計的成敗，所以對設計的焊接這一塊要求非常的高。焊接前要保證每個元器件與電板垂直，焊接速度要快，這樣才能保證呈現(xiàn)錐體形狀，尤其是是焊定時器引角處，如果停留時間過長，速度慢就會造成引角處錫比較多，這樣容易發(fā)生短路。一定要按電路圖一步一步往下做，電路圖看著簡單，連接到實際電路上就不是那一回事心一定要細，電路的導線竟可能的短，能省就省，導線過多過長，電路看上去就像蜘蛛網一樣，不美觀不講，還會浪費材料，增大電路的功率損耗，還容易產生失真。盡量使電路連接的導線盡可能簡單，看起來不那么亂，應該有條理。整理為word格式整理為word格式整理為word格式3設計方案與論證3.1變音門鈴的方案與論證方案一：開關S是一個開關，在平常沒有按下的時候C3無法接通不進行充電，因而C3處的電壓為0,4端口一直處于低電平，導致3端口輸出一直為零，揚聲器無法工作，而C1通過R2、R3進行充電，充滿電后，其電壓約為電源電壓。當閉合S時，VCC的電流通過二極管D1對C3進行充電，其兩端電壓升高，4端口的電壓也開始逐步升高，當C3端電壓上升為高電平時，即4端口輸入的是高電平，555定時器啟動，所以D2、R3和C1組成的的多諧振蕩器開始工作，輸出頻率f1。當斷開開關S時，R1和C3組成回路，C3開始放電，同時R2、R3和C1組成多諧振蕩器開始工作，輸出頻率為f2，當C3放電完畢的時候，4端口又恢復低電平，555定時器停止工作。輸出端接揚聲器，輸出端有電流時就會使揚聲器發(fā)音，輸出端頻率不同時，發(fā)出的聲音就不同。整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖3-1方案一原理圖方案二：該電子門鈴電路由電源電路、觸發(fā)控制電路、音頻振蕩器輸出電路組成，電源電路由電源變壓器T、整流二極管VDl-VD4和濾波電容器Cl組成。觸發(fā)控制電路由門鈴按鈕S、二極管VD5、電容器C2和電阻器Rl、R2組成。音頻振蕩器A由四與非門集成電路IC(Dl-D4)內部的Dl、D2和電阻器R3、電容器C3組成。音頻振蕩器B由IC內部的D3、D4和電位器RP、電容器C4組成。音頻輸出電路由電阻器R4、R5、二極管VD6、VD7、晶體管V和揚聲器BL組成。交流220V電壓經T降壓、VDl-VD4整流，Ic濾波后，為整機提供9V工作電壓。平時，兩個音頻振蕩器均不工作，揚聲器BL不發(fā)聲。當客人按下門鈴按鈕S時，C2快速放電，兩個音頻振蕩器同時工作，產生的音頻信號經VD6、VD7混合后通過V放大，驅動BL發(fā)出"叮"聲。當客人松開S時，C2快速充電，音頻振蕩器A停止工作，音頻振蕩器B產生的音頻信號經V放大后，推動BL發(fā)出"咚"聲。調整R3和RP的阻值，可改變"?？?聲的音調。如下圖所示：整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖3-2方案二原理圖方案三：是由555集成芯片組成多諧振蕩器，然后根據(jù)以下電路圖完成課程設計要求。電路圖如下：圖3-3電路原理圖根據(jù)以上三種方案，我們最后選用方案三，方案三在成本上比較低廉，而且質量性能上也比較好。更利于課題的成功，對實驗造成的不利因素相對之下比較少。整理為word格式整理為word格式整理為word格式變音門鈴的原理方框圖該電路包含五個部分，電源部分、波形產生電路、濾波電路、放大電路和揚聲器。該電路通過555集成芯片和一些外部電路組成而成，通過電路中的一些器件達到要求，當按下開關時能發(fā)出響聲，以此來提醒人們有客人到來。電源電源波形產生電路濾波電路放大電路揚聲器圖3-4電路原理方框圖4設計原理與功能說明4.1電路中器件的介紹與選用揚聲器是本電路中重要的元器件之一。它是一種能將電信號轉換為聲音或將聲音轉換為電信號的換能器件，這種器件能完成電能和聲能的相互轉換。（1）揚聲器的種類揚聲器種類繁多，但最常用的是動圈式揚聲器（又稱電動式）。動圈聲器又分為內磁式和外磁式，因為外磁式便宜，所有本款報警器選用外磁式的揚聲器。其組成有：紙盆、折環(huán)、音圈、盆架、防塵罩、音調、磁鐵、導磁夾板、場心柱等。（2）揚聲器功率、阻抗的選擇整理為word格式整理為word格式整理為word格式揚聲器在電路圖中的符號很形象。揚聲器上一般都標有標稱功率稱阻抗值。一般認為式揚揚聲器的口徑大，標稱功率也大。在使用時，輸入功率最好不要超過標稱功率太多，以防損壞。萬用表電阻檔測試揚聲器，若有咯咯聲發(fā)出說明基本上能用。測出的電阻值是直流電阻值，比標稱阻抗值要小，是正?，F(xiàn)象。圖4-1揚聲器及符號揚聲器的工作原理：揚聲器的能量轉換層次多、反饋多。通常遇到的器件能量轉換只是一種一次。電動機是將電能轉換為機械能。發(fā)電機是將機械能轉換為電能。電燈是將電能轉換為光能。電池是將化學能轉換為電能。這里發(fā)生的只是一種能量向另一種能量的轉換。而揚聲器有所不同，它是將電能轉換為機械能，再將機械能轉換成電能，這是在諸種換能器中不常見的。它的層次多、反饋多自然帶來系統(tǒng)的復雜性和多樣性。在一個揚聲器系統(tǒng)中同時存在電學部分、聲學部分、能和力學部分（機械振動部分）。（3）揚聲器工作狀態(tài)不僅不是靜止的，而且是振動的，這種振動又是在三維空間。這個三維空間的振動系統(tǒng)，具有多個邊界條件，因此它的振動分析極為復雜，一般的數(shù)學工具已不夠用。荷蘭學者Frankort等導出錐體微分方程，是具有14個變量的聯(lián)立一階微分方程，而且揚聲器的振動還與頻率和時間有關，實際上它處于多維空間之中整理為word格式整理為word格式整理為word格式（4）NE555的介紹：555定時器是一種將模擬功能和邏輯功能結合在同一塊芯片上的集成電路，8腳封裝。最初由美國SIGNETICS公司在1972推出投放市場,很快得到廣泛應用，也因為應用廣泛，許多其它公司也推出了功能一樣的類似型號。此芯片內使用了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，內含2個555電路的型號為NE556，為14腳。另有CMOS工藝的7555和7556。NE555電壓使用范圍為4.5V-18V。NE555則為3V-15V。NE555的特點有：只需簡單的電阻器、電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍極廣，可由幾微秒至幾小時之久；它的操作電源范圍極大，可與TTL，CMOS等邏輯閘配合，也就是它的輸出準位及輸入觸發(fā)準位，均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合;其輸出端的供給電流大，可直接推動多種自動控制的負載；它的計時精確度高、溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。圖4-2NE555的管腳分布圖及工作表整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.2總體設計電路圖圖4-3電路總體原理圖上圖是一種能發(fā)出“叮、咚”聲的門鈴的電原理圖。它是利用一塊時基電路集成塊和外圍元件組成的。它的音質優(yōu)美逼真，裝調簡單容易、成本較低，一節(jié)6V迭層電池可用三個月以上，耗電量較低。圖中的IC便是時基電路集成塊555，它構成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。按下按鈕K（裝在門上），振蕩器振蕩，振蕩頻率約500Hz，揚聲器發(fā)出“叮”的聲音。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K的斷開，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?！斑恕甭暤挠嘁舻拈L短可通過改變C1的數(shù)值來改變。不用電池的雙音門鈴隨著電話機的普及率越來越高，擁有住宅電話的家庭也越來越多，但大多數(shù)住宅電話使用率很低，利用電話入戶饋線提供的48V（60V）直流饋電作電子門鈴的工作能源是經濟實用的。整理為word格式整理為word格式整理為word格式5NE555數(shù)字門鈴的制作與仿真5.1制作的細節(jié)與操作電路設計好之后，分析電路圖，將元器件分別安裝到電路板上，安裝的要求：盡量將電路壓縮到相對小的電路板上，使器件之間的距離根據(jù)線路調到合適距離，其距離不僅滿足焊接容易，還要滿足電路清晰，方便以后調試。器件合適安裝到電路板上之后，下面就要用到電烙鐵來進行焊接操作。新烙鐵使用前，應用細砂紙將烙鐵頭打光亮，通電燒熱，蘸上松香后用烙鐵頭刃面接觸焊錫絲，使烙鐵頭上均勻地鍍上一層錫。這樣做，可以便于焊接和防止烙鐵頭表面氧化。舊的烙鐵頭如嚴重氧化而發(fā)黑，可用鋼挫挫去表層氧化物，使其露出金屬光澤后，重新鍍錫，才能使用。焊接完電路板后，要對所焊電路的性能進行測試和分析。當開關按下時如果沒有聲音，則首先檢查電源是否接觸良好，如果電源接觸良好，則檢查各焊點是否有漏焊或虛焊，如果都沒問題，則檢查各元件是否安裝正確，直到電路能發(fā)出聲音為止。如果開關斷開時電路一直響，則可能是某部分短路，須仔細檢查，直到檢查出毛病，電路能發(fā)出叮咚兩種聲音為止。5.2變音門鈴的仿真Multisim是以Window為基礎的仿真工具，適用于模板的模擬或數(shù)字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入，電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。在進行數(shù)字電路仿真或模擬電路瞬態(tài)分析時，不需要設置仿真類型和參數(shù)，只需要打開虛擬的電源開關即可，顯示仿真結果。既方便又快捷，就像在計算機上進行實驗一樣。本方案仿真圖如下：整理為word格式整理為word格式整理為word格式圖5-1555數(shù)字門鈴仿真圖6總結通過這次實驗我不僅知道了叮咚門鈴的制作過程，以及如何運用種工具制作出門鈴電路，并且復習了焊接的各個步驟，還明白了在實驗中應該有以下的事項是一定要注意的：(1)三級管在安裝時，一定要注意極性不要插反，將三極管平面面向自己，腳向下，自左向右，分別為e,b,c腳，安裝時必須注意。(2)在安裝幾個電容和三極管時，由于考慮到位置太高，容易碰到揚聲器，因此在安裝元件時，最好采用臥式安裝，特別是三極管，若位置安裝不妥，很容易影響美觀。這次的叮咚門鈴實驗，是我第一次實驗嘗試。它需要自己動手，要依靠自己的智慧去體驗一次實驗。這個實驗在老師的指導與帶領下，完成的非常有意義整理為word格式整理為word格式整理為word格式此次的課程設計使我對555集成芯片有了更為充分的認識，原來書本上的理論知識可以在各方面都有用處，并且涉獵的也很廣，稍微的一變形，就可以做成不同的電子產品。還有，就是我感受最多的還是自己的實踐動手能力不太好，在我們小組中我主要負責對電路圖的設計與搜集，在我準備的過程中，我發(fā)現(xiàn)我對學過的知識的運用還不太熟，學過的東西不知道該怎么應用，電路元器件的型號不是很確定，不可避免地遇到了不少的問題，但也學會了自己去思