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T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：1000221，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 COt 1t PLt PHt 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 321 ＜CC V 310 1 1 截止 ＞CC V 320 ＞CC V 311 1 0 导通 ＜CC V 321＞CC V 3111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 •+≈••+=323217.02lnR1、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 •++≈••++=32132127.02lnD2：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没按S1时各脚电压测量值按下S1不放时各脚电压测量值引脚1 引脚8引脚2 引脚7 引脚2 引脚7 引脚3 引脚6 引脚3 引脚6 引脚4 引脚5 引脚4 引脚53、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。