555叮咚双音门铃

项目六555叮咚双音门铃

项目六 555叮咚双音门铃

探亲访友，敲门是经常有的事，遗憾的是存在诸多不便：1、声音太小，往往听不见；太大，影响左邻右舍。2、门响，不知是敲自家的门还是邻居的门，开门发现不是你的菜。鉴于此，我们就通过学到的电子技术知识来解决这个问题——555叮咚双音门铃,门外装个按钮，门内装上555叮咚双音门铃和扬声器，有人来时按按钮就会发出“叮咚”声响，绝不会误判，既方便又经济实惠。

一、项目准备与要求

1.1 项目准备

1、555双音门铃套件，4.5V直流电源或干电池；

2、5mm螺丝刀、镊子、斜口钳、烙铁、焊锡、导线、松香；

3、万用表、示波器；

4、锉刀3把；备用烙铁头、烙铁芯、30W电烙铁各3个；

5、教师准备学生实训资料和器具，学生提前上网搜集、查阅资料。

1.2 项目要求

1、项目功能要求：组装焊接叮咚双音门铃电路，按下复位按钮时，扬声器发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，扬声器发出较低频率的“咚”声。

2、项目完成时间：12课时（两天）

3、项目知识与技能要求：

掌握555叮咚双音门铃电路的组成、工作原理。

了解斯密特触发器和NE555集成定时器的基本原理。

项目六555叮咚双音门铃

理解延时电路、RS触发器的原理。

掌握根据电路图进行电路焊接、组装与调试。

掌握测量与故障排除。

二、项目分析

2.1 555双音门铃电路与框图

图1（b）555双音门铃电路详图

图1（c）555双音门铃电路框图

2.2 555时基电路内部结构及工作原理：

555 时基电路是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，内部包括两个电压比较器，三个5K的等值串联电阻（所以叫555），一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。成本低，性能可靠，电流最大为0.2A，广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子玩具、电子测量及自动控制等方面。其只需外接少量阻容元件，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555内部框图和外引脚排列分别如图2、3所示，图4是实物。

图2 555内部电路框图

比较器C1、C1的输出电压控制G1、G2组成的基本RS 触发器和放电管的状态。加上电源电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端T

D

的电压为 2/3V CC ，C2 的反相输入端的电压为1/3V CC 。若触发输入端 TR 的电压小于1/3V CC ，则比较器 C2 的输出为 0,可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

补充知识：比较器 C2 的输出为 0，可理解为同相输入端“+”减去反相

输入端“-”，结果小于等于零时比较器输出为0。

注意：TH 是接C1的反相端，而TR 接C2的同相端，所以：

1

00

02

21，时，输出为；，时，输出为>-≥-R I CO I V V V V 。

逻辑电平里面的“1”，就是高电平，此处为比电源电压少1.7伏的高电平。

如果阈值输入端 TH 的电压大于 2/3V CC ，同时 TR 端的电压大于1/3V CC ，则C1 的输出为0，C2 的输出为 1，可将RS 触发器置0，使输出为0电平。参照表1。

图3 引脚排列图 图4 实物图

图５ 波形解析

v 2 3 V C C 1 3 V C C v C O

t 1

t PL

t PH

t 2

输入 输出

阀值输入 （1I V ） 等同R 输入为 触发输入 （2I V ） 等同S 输入为 复位

（D R ） 输出

（O V ） 放电管T ×

- ×

- 0 0 导通 ＜CC V 32

1 ＜CC V 31

0 1 1 截止 ＞CC V 32

0 ＞CC V 31

1 1 0 导通 ＜CC V 3

2

1

＞CC V 3

1

1

1

不变

不变

表1 555时基电路的功能表

555时基电路分TTL 型和CMOS 型：

TTL 型：用555表示，采用4.5～5.5V 电压，输出电流大，可直接驱动执行器件和继电器；

CMOS 型：用7555表示，采用2～18V 电压，功耗低，输入阻抗高。 555时基电路输入输出波形解析如图５所示。 2.3 基本RS 触发器：

基本RS 触发器又称为锁存器，是构成同步RS 触发器、JK 触发器、T 触发器、D 触发器的基本单元。

1、电路结构：由两个与非门G1、G2的输入端与输出端交叉连接而成，如图6，输入端上方加小横线表示低电平有效。Q 与Q 互补，即一个为低电平时另一个为高电平。

图6 （ａ）逻辑电路 （ｂ）逻辑符号

2、真值表：n Q 表示触发器状态更新前的状态，称为原态，1n Q 表示触发器

状态更新后的状态，称为次状态或现态。“×”表示任意状态，0或1都可。

表2 RS 触发器真值表

2.4 电路分析： 1、元件作用：

S1：门铃按钮开关，要想门铃响，就按S1，按下时门铃发“叮”声，松开时发“咚”声，连起来就是“叮咚”声。

C1、C4：高频旁路电容，防止电源的高频干扰和按键时的冲击脉冲。

R4、C3：延时电路，保证“咚”音的发出。电容越大，电阻越大，放电越慢，“咚”越长；反之使电阻减小或使电容减小都会导致“咚”音短促。

R2、R3、C2：构成“叮”音的选频回路，此时按键已按下，电源从S1→D1→R2， R1被短路。

充电时间 ()()C R R C R R T ?+≈??+=323217.02ln

R1、R2、R3、C2：构成“咚”音的选频回路，此时按键已松开，电流必须从R1流到R2。

放电时间 ()()C R R R C R R R T ?++≈??++=32132127.02ln

D2：为555时基电路的复位端4脚D R 提供电源电压，从而使555正常工作。同时向C3充电，以便S1断开时继续为R 提供一段时间的高电平，直到C3通过R4放电到电压小于1V ，即4脚D R 为低电平时，555的3脚输出端强制输出为0。 D3、Q1：3脚输出后的驱动，相当于放大，以使扬声器发声更响，有些设计没有这两个元件，不影响工作，只是发声会小些。

LS1：扬声器，将音频电信号转变成声音。

2、工作原理：

以555时基电路为核心，当按下开关S1，电源经D2对C3充电，当集成电路4脚

（复位端）电压大于1V时，电路振荡，扬声器发出“叮”声。松开按钮S1，C3电

容储存的电能经R4电阻放电，但集成电路4脚继续维持高电平而保持振荡，但这时

因R1电阻也接入振荡电路，振荡频率变低，使扬声器发出“咚”声。当C3电容器

上的电能释放一定时间后，集成电路4脚电压低于1V，此时电路将停止振荡。再按

一次按钮，电路将重复上述过程。C3、R4放电时间的长短决定了断开S1后余音的

长短，所以要改变余音的长短可调整C3、R4的数值，一般余音不宜过长。本电路

可采用三节1.5V电池（4.5V）供电，等待电流约为3.5mA，鸣叫电流约为120mA。

闭合S1时，V

流过D2对C3经行充电，4端口的电压也开始逐渐升高，当C3 CC

端电压上升为高电平时，即4端口输入的是高电平，555定时器启动，所以D1、

R2、R3和C2组成的多谐振荡器开始工作，输出频率f1。

断开S1时，C3开始放电，R1、R2、R3和C2组成多谐振荡器开始工作，输出

频率为f2。当C3放电完毕的时候，4端口又恢复低电平，555定时器停止工作。

三、项目实施

3.1 元件核对与测量

1、小组长领取并发放555双音门铃套件，学生根据表3所示的元件清单核对名称数量有无差错，如图7；

2、对每个元件进行测量，测量结果填表3中，确认无误后方可焊接。

图7 元件识别与测量

3.2 组装，按图8顺序，5部曲

图8 第一步：首先焊接电阻和二极管

第二步：焊接集成电路插座

第三步：把两个接线座扣在一起再焊接

第四步：焊接电容、按键

第五步：装上555集成块

剪10cm长红、黑带皮导线各2根，用螺丝刀，1红1黑分别接接线柱X1的“+”端“GND”端，1红1黑分别焊接在扬声器的两个接线端（导线先上锡），再分别连接到X2的“OUT”端和“GND”端。

3.3 调试

1、万用表打到直流20V档，调节测量直流稳压电源的输出端电压，得到4.5V

的电压就OK，用鳄鱼夹线红接X1的红导线，黑接X1的黑导线，极性一定不能错。

2、用万用表测各引脚电压：表4

3、将输出端接示波器，观察S1按下前后的波形，并记录下来。

时间档位：

周期：T=

幅度档位：

峰-峰值：V P-P=

3.4 故障分析与检修

指出故障原因和检修过程

1、按键后不发声音：

2、按键后发声不好听：

3、发声小：

四、项目评价

五、作业

1、撰写项目实操体会；

2、上网学习，搜集双音门铃的其他类型和工作原理（至少写出两种）

3、复习555定时器、RS触发器的工作原理

六、拓展

根据自己掌握的知识和上网学习，自己设计一个更时尚的门铃。因为按键开关会坏，可用触摸式的；双音门铃太单调，可用音乐门铃（门铃音乐芯片，如下图）；楼下用的，可设计成无线的，总之尽量实用而又弥补缺陷，解决问题。