閃爍燈光門鈴電路

./前言隨著社會的發(fā)展,人們的生活水平逐漸提高,人們的生活方式已經(jīng)不像以前那樣一成不變,電子門鈴已經(jīng)逐漸走進千家萬戶,人們從原始的手動敲門變成現(xiàn)在的電子門鈴,可以說是社會的一大進步。隨著科技的進步,門鈴已不再局限于普通的電子門鈴,門鈴的種類不斷增加,功能也不斷加強,如語音門鈴、可視門鈴等。語音門鈴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。可視門鈴不但可以叫門對話,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。本次實驗設計的是一種能實現(xiàn)視聽雙功能的閃光門鈴,他不但能發(fā)出聲音,還能發(fā)出閃爍的燈光。這種門鈴適合用于室嘈雜環(huán)境時使用,也適用于有聾啞人的家庭。一．總體方案設計1.方案論證閃爍燈光門鈴電路由基本的門鈴電路和燈光、聲音延遲控制電路兩部分組成。門鈴電路選用由基本門鈴芯片KD9300及揚聲器組成的基本門鈴電路,這里就不做過多研究。燈光、聲音延遲控制電路的核心電路是一個多諧振蕩器電路,下面對此進行方案論證。方案一：用NE555定時器組成的多諧振蕩器用NE555定時器組成的多諧振蕩器采用時基電路NE555與外接的電阻和電容構(gòu)成多諧振蕩器電路原理如圖5所示。該電路是靠電容cl充電來維持第一個暫穩(wěn)態(tài),其持續(xù)時間為輸出正脈沖寬度rwh,靠電容cl的放電來維持第二個暫穩(wěn)態(tài),其持續(xù)時間為輸出負脈沖寬度Twl。電路起振后,電容器C1兩端電壓總是在1／3—2／3Voo之間變化。圖中接入二極管VD1、VD2,將電容C1的充放電回路隔開,并且通過改變R2阻值大小,使Twh和Twl得到改變,因而占空比得到調(diào)節(jié)。圖1-1用555組成的多振蕩器方案二：用同型號三極管組成的多諧振蕩器同型號三極管組成的多諧振蕩器為兩只完全對稱的單管放大電路,其電路原理如圖l所示。兩管之間采用阻容耦合,vTl集電極經(jīng)電容器cl接在vT2的基極輸入端,vT2集電極經(jīng)電容器c2接在VTl的基極輸入端,構(gòu)成了閉合環(huán)路,兩晶體管交替地飽和導通、截止,工作于開關(guān)狀態(tài),使兩管的集電極周期性地在高電平和低電平之間交替轉(zhuǎn)換,輸出連續(xù)的矩形脈沖,矩形波的寬度與頻率由電路中的R2、C1或R3、c2調(diào)節(jié)。圖1-2用同型號三極管組成的多諧振蕩器方案三：用集成運放LM324組成的多諧振蕩器用1／4LM324等組成的多諧振蕩器電路原理如圖3所示。該運放工作在電壓比較器的狀態(tài),正反饋網(wǎng)絡中的電阻R2、R4對輸出電壓uo分壓后,作為同相輸入端的基準電壓u+,反相輸入端的電壓u一取自R3、C組成的積分電路c兩端,U一與u+進行比較,決定著輸出電壓Uo電平的高低。南于C不斷在正反兩個方向充電和放電,使U一電壓不斷地高于u+和低于u+,輸出電壓Uo也隨之在低、高電平之間翻轉(zhuǎn),輸出端就會得到一定周期和頻率的方波信號。該振蕩器的特點是：頻率穩(wěn)定度高、溫漂小,振蕩頻率僅與R3、c有關(guān),而與所用運放特性無關(guān)；輸出幅度較大、電源電壓圍寬等。圖1-3用集成運放LM324組成的多諧振蕩器2.方案選擇：方案一雖然電路原理略顯復雜,但采用集成芯片易于電路的集成化,而且輸出矩形脈沖寬度容易調(diào)整,便于整體電路的調(diào)試。方案二不具備方案一上面所闡述的各種優(yōu)勢.而且采用的是比較原始的電路和實施方法,不能突出電子專業(yè)的特色。方案三頻率穩(wěn)定度高、溫漂小,輸出幅度較大,電壓圍廣,但考慮到應用環(huán)境、電路的易于理解和易于整體調(diào)試,方案三沒有方案二優(yōu)點顯著。綜合以上分析,故采用方案一來進行電路設計。二．總體電路設計1.閃爍燈光門鈴電路的組成閃爍燈光門鈴電路主要由3V直流電源、門鈴芯片、運放電路、揚聲器、光耦合器、振蕩電路、晶閘管、燈、～220交流電等組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖1：3V直流電源3V直流電源開關(guān)揚聲器門鈴芯片運放電路光耦合器振蕩電路晶閘管燈～220交流電圖2-1閃爍門鈴電路組成框圖2.各單元模塊功能介紹及器件選擇；〔13V直流電源主要給基本門鈴電路部分供電,這里選用2節(jié)5號電池?！?開關(guān)、門鈴芯片、運放電路和揚聲器組成基本門鈴電路,開關(guān)充當門鈴按鈕,這里選用PB-305B輕觸無鎖按鈕開關(guān)；門鈴芯片存儲了一段音樂程序,選用普通的門鈴芯片KD9300；運放電路將門鈴芯片輸出的信號放大,讓后輸入給揚聲器,揚聲器發(fā)出音樂,運放電路用一只硅NPN型9013三極管,揚聲器選用Φ27mm×9mm、8Ω、0.1W超薄微型動圈式揚聲器。〔3光耦合器基本門鈴電路和主電路,并控制振蕩電路導通或截止,選用4N25型光耦合器?！?振蕩電路產(chǎn)生矩形脈沖,觸發(fā)晶閘管導通,使燈泡發(fā)光,這里用NE555定時器組成振蕩電路。〔5晶閘管工作在開關(guān)狀態(tài),控制燈泡的開關(guān),選用MR100―8型晶閘管。3.特殊器件的介紹；NE555部框圖,工作原理555定時器由3個阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標注的數(shù)字為管腳號。其中,1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端,由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端,由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復位端,輸入負脈沖〔或使其電壓低于0.7V可使555定時器直接復位；5腳為電壓控制端,在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓,不用時,經(jīng)0.01uF的電容接地,以防止引入干擾；7腳為放電端,555定時器輸出低電平時,放電晶體管TD導通,外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端,輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V,輸出電流可達200mA,因此可直接驅(qū)動繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端,可在5V—18V圍使用。圖2-2NE555部框圖555定時器工作時過程分析如下：

5腳經(jīng)0.01uF電容接地,比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。

當VI1＞2/3VCC,VI2＞1/3VCC時,比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器置0,G3輸出高電平,放電三極管TD導通,定時器輸出低電平。

當VI1＜2/3VCC,VI2＞1/3VCC時,比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,555定時器輸出狀態(tài)保持不來。

當VI1＞2/3VCC,VI2＜1/3VCC時,比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器兩端都被置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時器輸出高電平。

當VI1＜2/3VCC,VI2＜1/3VCC時,比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時器輸出高電平。NE555極限參數(shù)：表2-1NE555極限參數(shù)NE555極限參數(shù)電源電壓允許功耗工作溫度儲藏溫度最高溫度+18V600mW-10—+70℃

軍用-55—+-65—+150300三．總體電路圖及其工作過程1.總體電路圖圖3-1閃爍燈光門鈴電路2.電路工作過程按下門鈴按鈕SB,IC1KD9300音樂集成電路的TRIG端得到一個高電平,O/P輸出音樂集成電路中所儲存的音樂信號,并通過三極管VT9013的放大后從揚聲器B中發(fā)出音樂。三極管VT1組成的放大電路通過集電極向三極管VT2基極輸入一個放大信號,在二極管VD1的整流作用下,使得三極管VT2飽和導通。光耦合器IC2中的發(fā)光二極管發(fā)出亮光,使得光耦合器的4、5腳之間呈現(xiàn)低阻抗性,使得IC3555時基電路的4腳為高電平,IC3電路電路開始起?〔IC3555時基電路接成低頻自激振蕩,3腳輸出低頻方波脈沖,通過R3觸發(fā)晶閘管VT3的門極,VT3導通,門燈開始閃爍。當音樂播完后,揚聲器B停止發(fā)聲,三極管VT1、VT2截止,使得IC2光耦合電路的4、5腳之間呈現(xiàn)高阻抗性,則IC3555時基電路的4腳為低電平,使得555電路處于強制復位狀態(tài),此時3腳輸出低電平,晶閘管VT3在交流過零時截止,門燈熄滅。此時電路處于等待下次按鈕SB按下的初始狀態(tài)。四．系統(tǒng)調(diào)試本電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,只要焊接正確,選用元件正確都能正常工作?？梢酝ㄟ^可調(diào)電阻器控制燈亮的時間長短,用戶根據(jù)自己的需要可以自由調(diào)節(jié)。五．結(jié)語經(jīng)過數(shù)天的努力,我終于完成了閃爍燈光門鈴電路的設計。通過本次設計,不但使我更加熟悉了數(shù)字電子課的知識,而且讓我知道了在課本上沒有的東西。通過查找資料圖書,上網(wǎng)搜索,掌握了由555定時器組成的低頻自激震蕩電路的方法和原理,了解了555定時器的工作原理和使用方法,還學會了555定時器的其他幾種用途。此次課程設計意義很大,不但讓我懂得了以前沒有理解的東西,而且使我明白學習知識的意義。通過畫圖和仿真不但使我更深的理解了課上學的知識,還提高了獨立思考和動手能力。通過本次課程設計,使我知道我現(xiàn)在所學到的知識還遠遠不夠,在實際操作中有很多問題還不能解決,所以我要在今后的學習中更加努力,學好本專業(yè)的知識。我相信通過這次課程設計,我一定會在以后的學習中更上一層樓。參考文獻[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎[M].第五版.：高等教育,2006.168～187,487～497.[2]揚子鳴,恩沛.電路與電子技術(shù)實訓教程[M].第一版.：科學,2003.126～134,167～168.[3]方大千,鮑俏偉.實用電子控制電路[M].第一版.：國防工業(yè),2003.238～264.[4]肖景和,數(shù)字集成電路應用精粹.：人民郵電,2002.266～268.[5]忠波,袁宏,<等>.電子設計與仿真技術(shù).:機械工業(yè),2004附錄由555定時器組成的低頻自激震蕩電路及其仿真電路2.閃爍燈光門鈴電路器件列表零件種類零件型號數(shù)量門鈴芯片KD93001光耦合器4N251555定時器NE5551三極管NPN型9013〔β>=1002可調(diào)電阻器100Ω——1MΩ臥式蘭白可調(diào)電阻1晶閘管MR100-81揚聲器φ27mm*9mm、8Ω、0.1W超薄微型動圈式揚聲器1電容器瓷介電容器0.01μ*2,1μ*1

電解電容器33μ*1,220μ*1

CBB-400型聚丙烯電容器*16電阻器200Ω*1,1K*2,1M*14二極管IN4004型硅整流二極管*2

12V、1W的2CW105硅穩(wěn)壓二極管*1

IN4148*14燈泡220V,15W燈泡1開關(guān)PB——305B輕觸無鎖按扭開關(guān)1其他材料電池座〔裝2節(jié)5號電池*1

220V交流電源插頭*1

電路板150mm*120mm*1

焊接用導線2m*14致本次廣角杯電子設計大賽是學校給我們學生提供的一次絕好的鍛煉動腦和動手能力的機會,通過自己動腦構(gòu)思電路原理,計算電路參數(shù),自己動手繪制電路圖和焊接電路器件,使我受益良多。對我而言這不僅僅是一次實驗,