课程设计 - 副本

电子技术课程设计叮咚门铃姓名：牛毅专业：电气工程及其自动化班级：电气10-1班学号：311008000119指导老师：王允建摘要目录1设计指标2设计方案2.1原理图2.2电路原理2.3电路数据2.4数据计算2.5调节数据2.6元器件功能3实现方案3.1器件介绍3.2仿真图3.3电路器件3.4电路数据3.5布线图4调试过程及结论4.1调试过程4.2电路的特点和方案的优缺点5心得体会6参考文献叮咚门铃电路设计1.设计指标设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮，按下按钮时发出较高的频率“叮”声，松开按钮，发出较低频率的“咚”声。

门铃“叮咚”声的声音频率和声音持续时间可调。

正常人听力范围在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或者左右。

“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设计方案2.1 原理图D1C1100u2.2电路原理本电路是以一块以NE555时基电路为核心组成的“叮咚”门铃。

电路图中的NE555和R1、R2、R3、D1、D2、C2构成了一个多谐振荡器，SW是叮咚门铃的按钮开关，在平日，按钮开关处于断开的状态，此时D1没有导通，D2反向截止，R3接地，所以NE555的4号端口一直处于低电平，而NE555的4接口是复位段，当接入低电平时使其复位，所以3号端口无输出，扬声器无法工作。

并且C2通过R1、R2充电，充电完成后C1两端电压约等于电源电压。

当SW闭合时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端电压升高，此时NE555的4号端电压开始逐渐升高，无法使其复位。

于此同时，C2则通过R2向NE555的7端口放电，电容的电压下降，当其有VCC下降到2/3VCC时，放电管导通，3端口输出为低电平，但当起下降到1/3VCC时，放电管截止，C2开始充电，但由于控制4端口的电容C1的电压还没充好电，4端口仍旧输出0使输出端口3强制输出0，扬声器不工作。

当C1充好电之后，4端口为高电平，然后输出端3即可输出1，这时扬声器可以工作，发出“叮”的响声（其频率值在后面给出）（C2的充放电过程不断的重复进行）。

当松开SW时，VCC不能通过二极管对C2充放电，只能通过R1，R2 充放电，由于电阻值的改变，使其频率发生改变，电阻变大，频率变低，发出“咚”的声响。

与此同时，C1开始放电，当使其的电压不断下降，最终4端口输入为低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。

2.3电路数据R1=10k ；R2=5k ；R3=10k ；R4=100 ；C1=100u ；C2=0.1u ；C3=0.01u ；VCC=5V2.4数据计算按下SW之后：叮的频率f=1/0.7(2R+2R2)*C2= 1386Hz (其中R为二极管导通后电压，约为150欧)C2充电时间t11<C2*(R2+2R)= (5.3e-4)s (其中R为二极管导通后电压，约为150欧)C2放电时间t12<C2*R2=(5e-4)s由于叮间隔的间隔特别的小，人耳无法分辨出间断的叮声，所以人们听到的是持续的叮声松开SW之后：咚的频率f=1/0.7(R1+2R2)*C2=717HzC2充电时间t11<C2*(R1+R2)=(1.5e-3)sC2放电时间t12<C2*R2=(5e-4)sC1放电时间t=C1*R1=1s咚声持续的时间为:1s2.5 调节数据叮的频率:减小R2，频率变大，反之则变小；减小C2，频率变大，反之则变小。

咚的频率:减小R1、R2，频率变大，反之则变小：减小C1，频率变大，反之则变小。

咚声持续的时间：减小C1、R1，则持续时间变短，反之则变长。

2.6各元器件功能R1：SW断开后，给C2充电R2：给C2充放电R3：给C1充放电R4：限制电流，防止三极管被烧坏C1：充放电控制NE555的4端口的，来控制扬声器的工作C2：充放电来控制NE555，使其发出脉冲波C3：滤波,防止干扰D1、D2：单向导电，防止闭合SA后，还有电流流过C1使其充电SW：开关按钮，控制“叮咚”声的开始和叮声的结束VT：放大电流，使电流能够驱动扬声器扬声器：使其发出叮咚的声音3实现方案3.1器件介绍NE555的介绍555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能结合在同一块芯片上的集成电路，8脚封装。

此芯片内使用了3个精度较高的5K分压电阻，型号由此而得名。

NE555是双极性器件的集成电路，内含2个555电路的型号为NE556，为14脚。

NE555电压使用范围为4.5V ~18V . NE555时基电路主要有3种基本应用 1．多谐振荡器 2．单稳态触发器 3．RS 触发器GND TR u0R Dvcc DISCTH UCO图3.1 555定时器引脚图表3.1 555的工作表不变不变1导通 0 1 截止 1 1 导通 0 0 ××输出(V O ) 复位(R D )触发输入(V I2) 输 入CC 31V >CC 31V <CC 31V >CC 32V >CC 32V <CC 32V <VTD2/3VCC1/3VCC图3.2 工作曲线图3.2仿真图100uF3.3电路器件电阻4个、电容4个、直流电源、按钮开关、扬声器、二极管2个3.4电路数据R1=10k ；R2=5k ；R3=10k ；R4=100 ；C1=100u ；C2=0.1u ；C3=0.01u ；VCC=5V 4调试过程及结论4.1调试过程在整个调试过程中，出现了一些问题，影响了门铃的工作。

首先是焊接过程，由于没有经验，焊接过程中出现了很多问题，如接线比较乱，接线不完整。

我印象最深的是把喇叭的正负极接反了，无论如何调都没声音，仔细看完布线图之后，终于找到问题所在。

可能是开始分析电路图时没注意，导致出现了一些低级错误。

接着，检查好电路之后，我就先用万用表将电路的各个之路经行测试，检查有没有短路或者断路，检查的方法就是将万用表调到欧姆挡，测试各支路的短路。

在经行这一步测试时，我就发现我的问题，就是中间少了一根线将NE555的7端口和有3个电阻的那条支路相连所导致得，我检查7端口的支路电阻时，万用表的显示屏上呈现的是无穷大的标志，我就着手检查电路，发现了问题，并将其解决掉。

然后，接通了电源，按下了开关，很顺利的，第一次接电源就听到了“叮咚”的声响，这个让我很欣慰。

但是，我也发现了电路的问题，就是由于叮咚声的频率比较的接近，导致和现实生活中，大家认定的叮咚声有一定的出入。

为了让叮咚声更加的悦耳动听，我决定更换电阻大小，将叮的频率提高。

最终将叮咚声调到了适合的频率。

4.2电路的特点和方案的优缺点本电路是以一块以NE555时基电路为核心组成的，并辅以电容，电阻，开关和喇叭，通过开关调节频率，从而实现声音型号的转化。

其优点是器件数目较少，布线不太复杂，且反应速度快，造价便宜。

缺点是电路的损耗较大。

5心得体会学习这个专业已经2年了，一直以来就想设计使用的东西。

之前一直以为自己学习的东西没办法派上实际用途，而这次的课程设计真的让我体会到了设计的快乐。

这次课程设计历时一个星期左右，通过这一个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

这次，我设计的是叮咚门铃电路，叮咚门铃是我们日常生活中最常见的电路，但是讲其实际化对于我这种初等的设计者还是有一定的难度的。

首先想到要做这个题目，我就开始收集大量的资料，包括555芯片的原理，各种多谐振荡器，以及人的听力范围等等与课程设计相关的各类知识，我了解了好多我之前不知道或者没注意的知识以及消息，扩展了我的知识库。

收集完资料后，就着手开始设计。

对于元器件的选择，这是我之前设计电路从未考虑过的东西，而现在已经要求我将关注力投向它们。

从芯片的规格到功耗到造价，我一一的着手弄清楚，相信这也是对我能力的一种提高。

然后，我将收集出来的各种信息经行整合，尽量设计出简单可行，易于操作，且能耗较低的方案。

到焊接电路阶段，由于是第一次，一次很多技巧性的东西都要靠自己摸索，因此给了我很多学习的机会，增加了许多焊接方面和布线方面的知识。

我的布线刚开始十分困难，特别是555芯片的管脚，我也请教了很多有经验的同学，帮我布线，且尽量不跳线。

在同学的引导和自己的大胆摸索下，终于焊接出了自己的第一块电路板。

在测试电路的阶段，一开始我们拿着万用表经行测量，结果发现有个别地方又没接上的，更甚至有短路的地方。

还好我并没有直接就和电源相连，否则就有可能出现短路讲器件烧坏的情况发生。

这样经过了几次测试就成功了。

最好通过撰写课程设计报告，我又从更高的层次了解了Word的功能，比如生成目录等，这都为以后的学习，工作奠定良好的基础。

Visio的学习让我掌握了另一种画各种图形的工具，我感觉收获很多！回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。

6参考文献【1】康华光. 电子技术基础（数字部分）.4版.北京；高等教育出版社，2000.【2】艾永乐付子义. 数字电子技术基础.2版；北京；中国电力出版社.2008.。