电子技术课程设计——门铃

电子技术基础

课程设计

学院：电气工程与自动化

班级：自动化10-1班

姓名：周鹏飞

学号：311008001430

指导老师：韩素敏

目录

第一章内容摘要 (3)

第二章工作原理 (3)

2.1声光双音门铃的系统框图 (3)

2.2双音门铃电路设计指标 (3)

2.3双音门铃电路工作原理 (4)

2.4闪烁灯光电路设计指标 (5)

2.5闪烁灯光电路工作原理 (6)

2.6基于NE555的声光双音门铃工作原理 (7)

第三章元器件 (8)

3.1元件清单 (8)

3.2NE555定时器的介绍 (8)

第四章电路仿真 (10)

4.1仿真电路图 (10)

4.2仿真结果 (11)

第五章改进意见与展望 (12)

第六章心得体会 (12)

第一章 内容摘要

“声光双音门铃”是将门铃声音控制盒闪光控制过程结合起来的门铃电路的扩展电路之一。门铃响起的同时伴随闪光，可避免门铃声和其他铃声或邻居的门铃声相混淆，便于应用成本低廉，是一种很有发展前途的产品。

“双音”是指按下开关时扬声器发出“叮”的声音，松开开关后，扬声器发出“咚”的声音。“声光”即指在门铃响起到消失的一段时间内，都伴随有闪光，我所涉及的闪光方式为两只LED 灯以一定频率交替闪烁。

电路分为两部分：双音门铃电路，闪光灯电路，具有555定时器构成多谐振荡器组成。555定时器时中规模集成时间基准电路，可方便地构成各种脉冲电路。由于其使用灵活，外接元件少，因而在波形的产生和交换。定时报警，家用电器等领域得到了广泛应用。双音门铃电路就是利用定时器构成多谐振荡器组成。

第二章 工作原理

2.1声光双音门铃的系统框图

2.2双音门铃电路设计指标

设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮开关，按下按钮时发出频率较高的“叮”

声。松开按钮时，发出频率较低的“咚”声。门铃的“叮咚”声的频率和声音持续的时间可调。正常人的听力范围在

20HZ ～20000HZ,而300HZ ～5000HZ 则是人耳最敏感的声音频率范围。因此，“叮咚”声最好在这个范围内。“叮咚”两声频率要求差距比较大，声音持续时间要求恰当。电路最好具有低功耗。

2.3双音门铃电路工作原理

图2.1 双音门铃电路原理图

由555 电路组成的叮咚门铃电路的组成上可见，该电路是一个由555 电路组成的音频振荡器，它的工作状态受④脚的控制。静态时，电源通过R2 、R3 及R4 向C2 充电，C2 上端电压接近电源电压。但因④脚悬空，电压接近OV ，使电路处于复位状态，振荡电路不能工作。

按下按钮S 后，电路被接通，电源通过Dl 向Cl 迅速充电，使④脚电压很快升高，当电压大于O.7V 时电路起振。电容C2 通过R4 经⑦脚放电，当C2 放电使其上端电压低于Vcc /3 时， 555 电路的③脚输出高电平使扬声器发出"叮"的声响。

在按下S 前，由于555 电路④脚的复位作用，③脚输出低电平。在按下S 后，由于Cl 被充电后电压升高，④脚的复位状态被解除，但因②、⑥脚电压在按下S 前已高于2V-cc /3 ，这就使③脚仍然保持低电平输出状态。当松开按钮S后，电源经R2 ， R3 及

R4 再次向C2 充电，当充电使C2 上端电压达到2Vcc /3 时， 555 电路的③脚突然变为低电平，扬声器发出一声"咚"。在C2 开始充电的同时，电容Cl 经Rl 放电，当放电使Cl 上端电压低于O.7V 后， 555电路复位，电路恢复静态。由于Cl 的放电时间常数大于C2 的充电时间常数，所以不会发生在电路发出"咚"声之前使电路进入复位的工作状态。

由上述分析可知，要达到预想的"叮咚"声效果，电路中各部分的时间协调是关键。其中主要的就是R2 ， R3 , R4 和C2 数值的选择，在实际制作中需要通过实验来确定。

双音电子门铃以555为核心组成多谐振荡器，推动喇叭。实际上555电路是一个可控电压振荡器，当按下AN按钮后，C1,C2分别充电。555起振，振荡频率F1=1044/（R3+R4）c1,当松开AN后，振荡频率f2=1.44/(r2+r3+2r4)C2,图示参数的对应频率，前者约为750HZ，后者约为500hz,同时，由于c2通过r1指数放电，并加到555的控制端5脚，改变基片内部的基准比较电压，因而松开AN后，门铃实际上发出的变调的音响，直至c2上的电压放完。

2.4闪烁灯光电路设计指标

当接通闪烁灯光电路的电源时，两个发光二极管交替闪烁，闪烁频率适中即可。

2.5闪烁灯光电路工作原理

图2.2 闪烁灯光电路原理图

如图 2.2所示,555和R7、R8、C5组成无稳态多谐振荡器。F=1.44/（R7+2R8）C5, 图示参数的振荡频率约在1Hz左右，占空比为50%。它输出的高、底电平方波驱动LED1、LED2，使之轮流“眨眼”发光。R5、R6为限流保护电阻。

接通电源后，555起振，当3脚输出为高电平时，由于LED1正极与电源相连相当于高电平，负极通过R6与 555多谐振荡器的3引脚相连LED1不发光。LED2的正极相当于高电平，负极与地相接，所以LED2先发光。当3脚输出为低电平时，由于LED1正极与电源相连相当于高电平，负极通过R6与 3脚相连相当于低电平，LED1发光。而LED2的正极相当于低电平，负极与地相接，所以LED2不发光。从而实现了电路的轮流眨眼功能

2.6基于NE555的声光双音门铃工作原理

图2.3 基于NE555的声光双音门铃

在电路的设计中能否通过一个开关来控制整个电路是整个设计的关键所在。眨眼电路和双音电路为能实现同步和有同一开关控制,使用电容控制两电路中的 555定时器的第4脚,当电源开关AN按下后,眨眼电路和双音电路同时工作,同时双音电路中的一电阻短路,发出同一频率的声音,眨眼电路两个发光二极管轮流闪烁。当AN松开后,控制第4脚的电容放电为俩个555定时器的第4脚提供高电平使俩电路能继续工作,直到电容放电结束。眨眼电路中发光二极管将继续轮流闪烁,双音电路中由于充电回路改变,则发出声音的频率将改变,频率变底,随着电容的放点,其电压将逐渐变底,直至声音消失.于是此电路实现了双音与眨眼同步,同时全部电路也实现了同一按扭的控制。

第三章元器件

3.1元件清单

NE555芯片2个，0.5W 8Ω的喇叭1个，发光二极管2个，3K的电阻3个，20K 的电阻2个，10K的电阻1个，510Ω的电阻2个，47μF的电容2个，10μF的电容1个，0.1μF的电容2个，5.8V的直流电源1个，4007二极管2个，按钮开关1个。

3.2NE555定时器的介绍

555定时器是一种电路结构简单、使用方法灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部陪接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。555定时器的电源电压范围宽，双极性555定时器为5—16V，CMOS 555定时器为3—18V。可以提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。555定时器还可输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域有着广泛

它的各个引脚功能如下：

1脚：外接电源负端V

SS

或接地，一般情况下接地。

2脚：TL低触发端

3脚：输出端Vo

4脚：D

R是直接清零端。当D

R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TL、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。

5脚：V

C

为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。

6脚：TH高触发端

7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电

8脚：外接电源V

CC ，双极型时基电路V

CC

的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基

电路V

CC

的范围为3 ~ 18V。一般用5V。

当TH高触发端6脚加入的电平大于2/3Vcc，TL低触发端2脚的电平大于时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。

当TH高触发端加入的电平小于2/3Vcc，TL低触发端的电平大于1/3Vcc时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。

当TH高触发端6脚加入的电平小于2/3Vcc，TL低触发端的电平小于2/3Vcc 时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高电平。因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。

当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。

第四章电路仿真4.1仿真电路图

4.2仿真结果

门铃电路闪光灯电平输出波形图

开关闭合时的蜂鸣器输入波形

开关断开时蜂鸣器的输入波形

第五章改进意见与展望

声光双音门铃在设计上注重了节能，低成本、小巧、美观、便于安装等特点，适合普及。声光双音门铃采用以555多谐振荡器为主要部件，电压稳定在5V～6V,设计巧妙，如果加以集成，成本将会更加低廉

基于NE555的声光双音门铃实现了门铃的声光同步，但其中还是存在着许多未解决的问题，比如说门铃的音调过高，发光二极管亮度不够等问题。希望后人能够解决，优化。如果在此基础上灯光能够延时，那么，声光双音门铃将会发挥更大的作用，比如说，当作聋人门铃等。我相信，在后人改造之后，声光双音门铃会发挥到它最大的用处，为人们带来更大的便利。

第六章心得体会

眨眼双音门铃的设计采用以555定时器为核心，通过电容的充放电改变2、6脚的输入状态从而实现输出方波的功能，通过开关控制短路电阻来改变电容的冲放电时间，改变了输出方波的频率。

从课程设计的选题、查找资料、电路仿真、买电子元件、焊接电路板及调试

中，我学会了不少东西，这也是我上大学以来第一次做课程设计，在这期间虽然

比较辛苦，但我获取的东西很多，我熟悉了Multisim、visio2003和word2003的用法，更重要的是，通过课程设计，让我对所学的知识有了更为深刻的理解。在焊接电路板的过程中遇到了不少的困难，但我都一一克服了，焊接技术及理论分析问题的能力也有了很大提高。虽然焊好之后，电路有很多瑕疵并且不怎么美观，但这毕竟是我一个星期来努力的成果，我感到非常的欣慰。我下定决心，要在今后的学习中更加努力，焊出更加美观的电路板，我相信，在不远的将来我会实现我的愿望的。