叮咚門鈴課程設(shè)計(jì)

1、鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目“叮咚” 門鈴學(xué)生姓名王 芳 芳專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化一班學(xué) 號(hào) 3院（系）一電氣工稈學(xué)院=指導(dǎo)老師 一李杰完成時(shí)間2014年5月9日緒言 錯(cuò)誤!未定義書簽。1 電路設(shè)計(jì)任務(wù)與要求錯(cuò)誤味定義書簽2 設(shè)計(jì)方案與論證錯(cuò)誤!未定義書簽。原理圖 錯(cuò)誤！未定義書簽。電路原理 錯(cuò)誤!未定義書簽。電路數(shù)據(jù) 錯(cuò)誤!未定義書簽。各元器件功能 錯(cuò)誤味定義書簽。3 電路原理錯(cuò)誤!未定義書簽。4電路仿真 錯(cuò)誤！未定義書簽。5 設(shè)計(jì)結(jié)論錯(cuò)誤味定義書簽。6心得體會(huì)的 錯(cuò)誤！未定義書簽。7 參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤味定義書簽。附錄1：實(shí)物圖 錯(cuò)誤!未定義書簽。附錄2:元器件清單 錯(cuò)誤！未定義書

2、簽在近代 門鈴”不再是有錢人家的專項(xiàng)， 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(hào)電池在內(nèi)，門外的觸發(fā) 電鈕被人按動(dòng)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(yàn)明真聲后主人再給客人開 門。它們的缺點(diǎn)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(shí)停電。高級(jí)公寓里的 門鈴”算是這類中造價(jià)最昂貴的，不但可以叫門對(duì)話，還可以 通過攝像頭讓家中的

3、主人在屏幕上看到遠(yuǎn)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(cuò)。作為初學(xué)者，這次我們的課程設(shè)計(jì)就是制作一個(gè)簡(jiǎn)單的叮咚門鈴，它是利用一塊時(shí)基電路集成塊和外圍元件組成的，它的裝調(diào)簡(jiǎn)單容易、成本較低，一節(jié) 6V的電池可用三個(gè)月以上，耗電量較低。我們常常由于工作可能會(huì)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(jì)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(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一個(gè)叮咚門鈴電路，按下按鈕時(shí)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(shí)間可調(diào)。正常人聽力范圍在 20Hz2000Hz而300

4、Hz5000Hz則是人耳最敏感的聲音頻率范圍，因此，叮咚 聲最好在這個(gè)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(shí)間要 求恰當(dāng)，電路最好具有低功耗。要求：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單并且節(jié)約資源，有良好的應(yīng)用性。門鈴電路由555產(chǎn)生680-1230HZ左右的頻率工作。電路均安裝音頻放大器，實(shí)現(xiàn)音頻放大。電路統(tǒng)一工作在6V。通過電路的裝配和調(diào)試進(jìn)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(jiǎn)單故障的排除。2 設(shè)計(jì)方案與論證原理圖電路原理本電路十一塊以 NE555 時(shí)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(gè)多諧振蕩器，S

5、W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(shí) D1 沒有導(dǎo)通， D2反向截止，R3接地，所以NE555的4號(hào)端口一直處于地電平，而 NE555的4 接口是復(fù)位段，當(dāng)接入低電平時(shí)使其復(fù)位，所以 3 號(hào)端口無輸出，揚(yáng)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(dāng)SW閉合時(shí)，D1正向?qū)?，通過R3向C1兩端電壓升高，此時(shí)NE555的4號(hào) 端處于高電平，無法使其復(fù)位，與此同時(shí)，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(gè)多諧振蕩器。松開SW時(shí)，已經(jīng)充滿電的C1開始放電，R2、R3 C2和NE555構(gòu)成一個(gè)多諧振 蕩器。

6、電路數(shù)據(jù)R1=10K;RZ 5K;R3=10K;R4=120;C1=10u;C2=;C3=;VCC=5V各元器件功能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(dòng)揚(yáng)聲器揚(yáng)聲器 使其發(fā)出叮咚的聲音它是利用一塊時(shí)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(yáng)聲器發(fā)出“?！钡穆曇簦c此同時(shí)電源通

7、過二極管D1給C1充電。放開按鈕時(shí)，C1便通過電阻R1放電，維持振蕩，但由于 AN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(yáng)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(zhǎng)短可 通過改變 C1 的數(shù)值來改變。以一塊555時(shí)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(shí)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(qiáng)制復(fù)位狀態(tài)， 3腳引出呈低電位。當(dāng)有人按壓SA后，電源VDD通過SA,D1對(duì)C1快速?zèng)_電壓至 VDD, 555的4腳為糕點(diǎn)位，555振蕩器起振。放電中C1電壓變低，當(dāng)降至伏以 下

8、時(shí)， 555 處于強(qiáng)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(dāng)中基本都是短接在正負(fù)極之間的，如果串連在電 路中那就相當(dāng)于開路， 短接在正負(fù)極之間的電容有兩個(gè)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(gè)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(shí)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(fù)極， 但是電壓是周期性的不斷起 伏變化的，加電容以后， 當(dāng)電壓處于波峰的上升沿的時(shí)候電容充電， 讓電壓降低 一些，當(dāng)電壓處于下降沿的時(shí)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

9、作用是不斷的削平波峰， 填充波谷， 這樣就使直流電的波動(dòng)性 變小，經(jīng)過多級(jí)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(shí)器有八個(gè)腳1腳：GND （或VsS外接電源負(fù)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(shí)基電路VCC的范圍是16V, CMOS 型時(shí)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(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論 TR TH 處于何電平，時(shí)基電路輸出為“ 0”，該端不用時(shí)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?jī)蓚€(gè)比較 器的基

10、準(zhǔn)點(diǎn)壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只電容接地，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(shí)器時(shí)電容的放電。的介紹555 定時(shí)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(guó)SIGNETIC公司在1972年推出投放市場(chǎng)，很快得到廣泛應(yīng)一一 也因?yàn)閼?yīng)用廣泛， 許多其他公司也推出了功能一樣的類似型號(hào)。 此芯片內(nèi)使用了 3個(gè)精度較高的5K分壓電阻，型號(hào)由此而得名。NE555是雙極性器件的集成電 路，內(nèi)含2個(gè)555電路的型號(hào)為NE556,為14腳0 NE555電壓使用范圍為3V-15V。 NE555時(shí)基

11、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(shí)候， C1 無法接通不進(jìn)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 3端口輸出一直為0,揚(yáng)聲器無法工作。 而C2通過進(jìn)行充電，其電壓約等于電源電壓。當(dāng)按下SA時(shí)，當(dāng)VCC的電流流過二極管對(duì)C1進(jìn)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(shí)C2開始對(duì)端口 7進(jìn)行放電，電容的電壓下降， 當(dāng)其由VCC下降到三分之二VCC時(shí)，3端口輸出為低電平，但當(dāng)下降到三分之一 VCC時(shí)，放電管電壓也開始逐漸升高。同時(shí) C2開始對(duì)7進(jìn)行放電，電容的電壓 下降，當(dāng)其由VCC降到三分之二的V

12、CC時(shí)，放電管導(dǎo)通，3端口輸出為低電平， 但當(dāng)下降到三分之一 VCC時(shí)，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 使 輸出端口 3 強(qiáng)制輸出 0，揚(yáng)聲器不工作0 當(dāng) 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(shí)揚(yáng)聲器可以工作，發(fā)出“?！钡捻懧?當(dāng)松開SA時(shí)，VCC不能通過二極管對(duì)C2充放電，只能通過充放電，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0與此 同時(shí)， C1 開始放電，當(dāng)使其的電壓不斷下降，最終 4 端口輸入為低電平，強(qiáng)制 將其復(fù)位，揚(yáng)聲

13、器不再工作04. 電路仿真確定好電路圖后， 開始進(jìn)行仿真， 仿真開始先初步熟悉這個(gè)過程， 仿真過程 中遇到很多問題，在找元器件的時(shí)候可能會(huì)找不到需要的型號(hào)，這時(shí)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(duì)電子元件的引腳進(jìn)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(shí)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(xiǎn)

14、砂光， 便于焊接， 全新的電子元件可 以不進(jìn)行砂光。 焊接時(shí)間過長(zhǎng) ,或探頭過用力地壓在印制板上 ,容易使印制板燒穿 . 焊接時(shí),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(gè)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 影響美觀 .焊接的時(shí)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(shí)候?qū)⑿」β实碾娮釉龎摹?電烙鐵 與水平面呈 45角，先用電烙鐵對(duì)引腳進(jìn)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(shí)銅箔上的錫飽滿就可以先移開錫絲， 隨后 把電烙鐵

15、沿引腳向上提， 以移開引腳， 焊接即完成。 當(dāng)焊接不足或者虛焊的時(shí)候 需按照以上方法進(jìn)行補(bǔ)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(jìn)行焊接。焊接完成后需要把長(zhǎng)的引腳剪掉。還應(yīng)及時(shí)切斷電源,避免電烙鐵由于長(zhǎng)時(shí)間接電 ,導(dǎo)致燒毀電線線路 .電路板焊接完成后，先進(jìn)行全面的檢查。檢查 無誤后，開始進(jìn)行電路板的有源調(diào)試 .5 設(shè)計(jì)結(jié)論設(shè)計(jì)應(yīng)從各方面入手對(duì)于設(shè)計(jì)電路進(jìn)行考慮 ,多設(shè)計(jì)幾種方案進(jìn)行比較 ,選擇 出最適合的方案或者多種方案好的地方進(jìn)行結(jié)合 ,得到最終的實(shí)現(xiàn)方案 .在實(shí)現(xiàn)方 案中,要進(jìn)行全方面的考察和調(diào)試 ,得到最完美的電路 .6 心得體會(huì)的 在這次課程設(shè)計(jì)中， 我學(xué)到了很多， 尤

16、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(cuò)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(jì)過程中，思路也很重要，在設(shè)計(jì)之前要有明確的設(shè)計(jì) 思路，同時(shí)要有一定的耐心， 不能過于急躁和馬虎， 更不能因?yàn)槭艿揭稽c(diǎn)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(jì)， 查閱了大量的文獻(xiàn)的資 料，也更清楚的認(rèn)識(shí)到自己所學(xué)知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)歷時(shí)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(shí) 有很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏， 聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。 同時(shí)也加深了以前所學(xué)知識(shí)的理解，也增強(qiáng)了仿真的操作能力。在設(shè)計(jì)過程中，

17、 一方面澄清了先前的一些錯(cuò)誤理解， 另一方面， 也真正體會(huì)到了 書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐時(shí)的困難， 往往很不起眼的一件事情， 就是設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(jì)的一般方 法。這次，我們?cè)O(shè)計(jì)的是叮咚門鈴電路，叮咚門鈴是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷碾娐罚?但是講其實(shí)際花對(duì)于我這種初等設(shè)計(jì)者還是有一定難度的。首先我看到這個(gè)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(jì)相關(guān)的各類知。收集完資料后，就著手開始設(shè)計(jì)，針對(duì)這次設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)

18、出來了三種方案，兩種 是 NE555 的，另一種我換成了兩個(gè)與非門組成的多頻振蕩器。對(duì)于這次的電路 設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jià)，我一一的著弄清楚，然后，將收集到的各種信息進(jìn)行整合，盡力設(shè)計(jì) 出完美的方案。拿到原件后， 我們花了很長(zhǎng)時(shí)間查閱各器件的功能引腳， 詳細(xì)了解每個(gè)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(gè)小時(shí)用鉛筆畫布線圖， 準(zhǔn)備好 工作后，萬(wàn)事俱備，很快就把線連好了。正因?yàn)槿绱?，我們感覺自己的布線還比 較美觀和間練。此次我們的試驗(yàn)取得了圓滿的成功， 通過這次試驗(yàn)， 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(jìn)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(dòng)手制作能力，在動(dòng)手中學(xué)習(xí)，在動(dòng)手中收獲知識(shí)，累積 經(jīng)驗(yàn)。7 參考文獻(xiàn)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: