制作电子产品--门铃(DOC)

制作电子产品---门铃

使用集成555电路和一些分离元器件就可制作一个有趣的门铃。图8.1所示是一个双音门铃电路原理图；图8.2为双音门铃电路在单孔万能板上安装后的实物图。

图8.1 双音门铃电路原理图 图8.2 双音门铃电路安装实物图。

其工作原理为：图8.1中的IC 是时基集成电路NE555，它与定时元件R2、R3、R4、C2构成无稳态多谐振荡器。按下按钮SB （可装在门上），电源通过VD1对C1充电，当C1上电压充到1V 以上时，NE555的④脚变为高电平，多谐振荡器振荡，参与振荡的定时元件有R3、R4、C2，振荡频率约1000Hz 左右，扬声器发出“叮”的一种声音。

放开按钮时，C1两端仍有电压，多谐振荡器维持振荡，但由于SB 的断开，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，大约为700Hz 左右，降低了，扬声器就发出“咚”的另一种声音；与此同时C1通过电阻R1放电， C1上电压降到0.4V 以下后，NE555复位，振荡器停止工作。电路中定时元件R2、R3、R4、C2 的参数决定了“叮咚”这两种声音的音调，而“咚”声的余音的长短由R1、C1的数值来改变。发出叮咚过程中可见LED 随之亮灭变化。

本项目就用一块NE555集成电路制作一个有趣的电路→双音门铃电路。制作它的工作流程如下图8.3所示。

图8.3 制作双音门铃电路工艺流程

任务1 识别与检测双音门铃电路的元器件

任务描述

双音门铃电路使用了轻触按键、扬声器、电阻、电容、发光二极管、二极管、集成电路，本任务主要认识和检测涤纶电容、集成电路NE555，并完成所有元器件检测后填入表8.5中。

实践操作

器材准备：

本项目所需元器件如表8.1所示。

注明：电阻器均用插件式，功率0.25W 本项目所需装配工具、仪表如表8.2所示。

表8.2 制作双音门铃电路所需工具和仪表

1.认识双音门铃电路中元器件实物外形

双音门铃电路所需元器件实物如图8.4所示。

图8.4 双音门铃电路的元器件实物

2．识别与检测涤纶电容

弟一步： 认识涤纶电容器

涤纶电容器的介质材料是涤纶，体积小，容量范围为470pF-4.7uF ，稳定性较好，应用在各种直流或低频电路中，适宜做旁路电容。外形如图8.5所示。

图8.5 涤纶电容器

涤纶电容的耐压，一般采用一个数字和一个字母组合而成，数字表示10的幂指数（10n ），

字母表示数值，单位为伏特（V ）。其耐压=字母×10数字

字母的含义：A-1.0 B-1.25 C-1.6 D-2.0 E-2.5 F-3.15 G-4.0 H-5.0 J-6.3 K-8.0 Z-9.0。

如：2G103K 中的“2G ”表示4.0×102=400（V ）。“103”是采用数码法表示电容器的容量，

单位为pF ，10×103

=10000=0.01 uF 。“K ”表示了电容器的允许误差为±10%，因为常用字母表示误差，它们有F-±1% G-±2% J-±5% K -±10%。 弟二步： 检测涤纶电容器

涤纶电容的质量检测包括两方面，一是使用指针万用表的R ×10K 档检测漏电情况，即：接触电容两引脚瞬间指针向右微微摆动后回无穷大（由指针向右偏转角度估算其电容量），说明不漏电；二是使用数字万用表的电容测量档，测量其容量，应在允许误差范围内。

3. 识别与检测集成电路NE555 弟一步： 认识集成电路NE555

NE555是一块时基集成电路，它可以构成多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等，它是一块用途十分广泛的集成电路。NE555的引脚排列如图8.6所示，把缺口或标记放在左方，左下角就为第1脚，其余引脚按逆时针方向依次排列。表8.3为NE555各引脚功能。

（a ）NE555引脚排列 （b ） NE555引脚排列

图8.6 NE555的引脚排列

弟二步： 集成电路NE555

检测 NE555的质量检测，可用指针万用表的R ×1K 档检测其内电阻，检测方法如图8.7所示。红表笔接集成电路的“地端1脚”，黑表笔分别检测其余引脚，检测值称为正向电阻R

正向；黑表笔接集成电路的“地端1脚”

，红表笔分别检测其余引脚，检测值称为反向电阻R 反向。检测结果接近如表8.4所示数据为正常可用。

（不同类型的指针万用表、不同档位检测的值，有些差异属正常现象。）

（a）“黑测红地”检测正向电阻R

正向（b）“红测黑地”检测反向电阻R

反向

图8.7 检测集成电路NE555的内电阻

任务1操作评价

将你识别、检测双音门铃电路中元器件有关数据填入表8.5中。识别情况和表档位每空0.5分，测量结果每空1分，共25分。

（提示：指针表测二极管时，R正向表示黑笔接正极，红笔接负极。数字表测三极管时U正向表示红笔接二极管正极，黑笔接负极）

任务2 装配双音门铃电路

任务描述

先设计出双音门铃电路的装配图；然后在一块万能电路板上插装、焊接元器件；最后在焊接面布线，完成电路的装配，实物如图8.2所示。

实践操作

器材准备：

装配双音门铃电路所需元器件和器材，如表8.1、表8.2所示。

1.设计双音门铃电路装配图

由元器件实际尺寸，在草稿纸上设计出合理、正确的装配图。

提示：要制作美观、合理的装配图，需要反复练习，还可使用protel DXP等电子CAD软件来辅助设计。

这里采用一块45mm×70mm的单孔万能板来装配双音门铃电路。由双音门铃电路原理图的特点，以集成电路NE555为中心在草稿纸上布局：

①首先在元件面布局，按元器件的分布横平竖直，均匀、合理的原则来布局。

②由实物尺寸在纸上定位，画出元器件外形示意图，分析所占孔位，如：集成电路NE555占16孔，其余元器件同前面项目。

③根据原理图关系在焊接面走线，以横平竖直、走线最短的原则布线，再检查、调整到最佳方案。图8.8所示为双音门铃电路的装配图，可参考设计。

（a）元件面仿真布局图（b）装配图（正面）

图8.8 双音门铃电路装配图

2.装配双音门铃电路

第一步： 按设计的装配图在单孔电路板插装和焊接元器件。操作过程如图8.9所示。

（a）插装与焊接电阻、二极管（b）插装与焊接集成块插座与开关（c）插装与焊接余下元件图8.9 双音门铃电路插装、焊接工艺过程

①参照图8.8（b）装配图，卧式贴板插装电阻、二极管；焊接→检查→剪切多余引脚。

②贴板直插轻触按钮、集成块插座，焊接、检查、剪脚。

③直插电容器、发光二极管，焊接、检查、剪脚。

第二步： 按设计的装配图在单孔电路板焊接面连接走线，并清洁焊接面。

第四步： 连接电源输入、扬声器线路，完成效果参考图8.10所示。

（a）元件面布局（b）焊接面走线

图8.10 万能板装配的双音门铃电路

任务2操作评价

万能板装配双音门铃电路的操作评价如表8.6所示。

表8.6 任务2操作评价表（20分）

任务3 调测与检修双音门铃电路

任务描述

装配好的双音门铃电路通过调试、检测、维修将实现的以下功能：

1.通电后，按下SB，发光二极管变亮，扬声器发出近似“叮”的声音；

2.松开SB，发光二极管逐渐熄灭，扬声器发出近似“咚”的声音。

就是一个叮咚门铃

实践操作

器材准备：

任务2装配的双音门铃电路、表8.2所示器材。

1.调测双音门铃电路

第一步： 通电前检测电路是否短路。

正确插装集成电路555，不按和按下SB时,使用指针万用表的R×1K档,检测电源输入端的正向电阻和反向电阻。不按SB时的检测方法如图8.11所示，电源输入端的正向电阻和反向电阻应分别为17KΩ和7KΩ。若均小，则需检查电路，修复后才能通电。

（a）检测电正向电阻（b）检测反向电阻

图8.11 R1×1K检测电源输入端的电阻

你装配的电路板按下SB时的检测结果为：R

正向

= R

反向

= 。

第二步： 通电测试电压。

接通9V电源，此时电路应该没有任何现象。这时按下轻触按钮SB，能看见LED发光，扬声器发出“叮”的声音；松开SB,扬声器发出发出“咚”的声音。

在此过程中用指针万用表测量：

①电容器C1两端电压变化情况；

② IC的各引脚电位变化情况。测量方法如图8.12所示

把测量情况填入表8.7中。

图8.11 按下SB时测量IC的3脚电位

①使用电烙铁焊开IC的3脚输出连接线路，形成1个开口点；

②使用数字万用表的电流档，串联在开口处；

③接通电源，按下SB 和松开SB时，观察电流变化情况，将测量结果填入表8.8中。

3脚

2. 分析双音门铃电路

通过对电路电压、电流的测试，从测量数据中你明白电路是如何工作的。

分析1：图8.1所示电路，把NE555的4脚断开或直接接电源9V,你听到什么？为什么？

分析提示：NE555的4脚为复位端，当4脚悬空或直接接电源正极时，接通电源电路会一直处于工作状态。

分析2：图8.1所示电路，NE555与外围元件构成一个什么电路？

分析提示：电路中NE555的2、6脚连接在一起，与外围的定时元件R2、R3、R4、C2就构成了多谐振荡器。

分析3：图8.1所示电路中为什么按下和松开SB的声音不一样，出现两种声音呢？

分析提示：按下SB时振荡频率为f=1.44/[(R3+2R4)*C2]；松开SB时振荡频率为f=1.44/[(R2+R3+2R4)*C2]；两次发声频率不同。

3.排除双音门铃电路故障

该门铃电路只要插装、焊接、连线正确，通电即可发出“叮咚”声，因此装配成功的几率很大。出现故障大多是焊接有问题，连接线路错误造成，以及集成电路插装错误等。

单孔万能板装配的双音门铃电路出现的常见故障现象及排除方法，见表8.9所示。

任务3操作评价

调测与检修双音门铃电路操作评价如表8.10所示。

项目实训评价

用万能板制作双音门铃电路，操作综合能力评价如表8.11所示。

相关知识链接 1 集成电路

1.概述

集成电路（简称IC）是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构；其中所有元件在结构上已组成一个整体，这样，整个电路的体积大大缩小，且引出线和焊接点的数目也大为减少，从而使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。

集成电路具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。它不仅在工业、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。

2.分类

（1）按功能结构分类

集成电路按其功能、结构的不同，可以分为模拟集成电路、数字集成电路和数/模混合集成电路三大类。模拟集成电路又称线性电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号（指幅度随时间边疆变化的信号。例如半导体收音机的音频信号、录放机的磁带信号等），其输入信号和输出信号成比例关系。而数字集成电路用来产生、放大和处理各种数字信号（指在时间上和幅度上离散取值的信号。例如VCD、DVD重放的音频信号和视频信号）。

（2）按制作工艺分类

集成电路按制作工艺可分为半导体集成电路和薄膜集成电路。膜集成电路又分类厚膜集成电路和薄膜集成电路。

（3）按集成度高低分类

集成电路按集成度高低的不同可分为小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路、特大规模集成电路和巨大规模集成电路。

（4）按导电类型不同分类

集成电路按导电类型可分为双极型集成电路和单极型集成电路,他们都是数字集成电路。

双极型集成电路的制作工艺复杂，功耗较大，代表集成电路有TTL、ECL、HTL、LST-TL、STTL等类型。

单极型集成电路的制作工艺简单，功耗也较低，易于制成大规模集成电路，代表集成电路有CMOS、NMOS、PMOS等类型。

（5）按用途分类

集成电路按用途可分为电视机用集成电路、音响用集成电路、影碟机用集成电路、录像机用集成电路、电脑（微机）用集成电路、电子琴用集成电路、通信用集成电路、照相机用集成电路、遥控集成电路、语言集成电路、报警器用集成电路及各种专用集成电路。

（6）按应用领域分

集成电路按应用领域可分为标准通用集成电路和专用集成电路。

(7)按外形分

集成电路按外形可分为圆形(金属外壳晶体管封装型,一般适合用于大功率)、扁平型(稳定性好,体积小)和双列直插型。

3.集成电路的封装形式

由不同的安装形式，目前集成电路的封装种类有几十种，常用的有单列直插SDIP封装，如图8.12（a）所示；有双列直插DIP封装，如图8.12（b）所示。

（a）SDIP （b）DIP

图8.12插件式集成电路常用封装形式

双侧短引脚贴装封装SOP，如图8.13（a）所示；球形触点陈列表面贴装BGA，如图8.13（b）所示；四侧无引脚扁平封装LCC如图8.13（c）所示；带引线的塑料贴装PLCC如图8.13（d）所示；印制板上裸装COB如图8.13（e）所示；表面贴装型PGA如图8.13（f）所示等等。

（a）SOP （b）BGA （c）LCC

（d）PLCC （e）COB （f）PGA

图8.13 常用的贴装集成电路封装形式

4.中国集成电路产业的发展

近几年，中国集成电路产业取得了飞速发展。中国集成电路产业已经成为全球半导体产业关注的焦点，凭借中国巨大的市场需求、较低的生产成本、丰富的人力资源，以及经济的稳定发展和宽松的政策环境等众多优势条件，以京津唐地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区为代表的产业基地迅速发展壮大，制造业、设计业和封装业等集成电路产业各环节逐步完善。

目前，中国集成电路产业已经形成了IC设计、制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局，随着IC设计和芯片制造行业的迅猛发展，国内集成电路价值链格局继续改变，其总体

趋势是设计业和芯片制造业所占比例迅速上升。集成电路的设计、制造、封装是中国非常有发展空间和前景的产业。