双音门铃的设计与制作报告.docx

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双音门铃的设计与制作报告

双音门铃的设计与制作报告

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双音门铃的设计与制作报告

一、设计要求:

1.每次按下按键能先后发出i---5---两个音调。

i（1045Hz）音持续时间0.5s，5（784Hz）

二、电路原理框图:

1（双音门铃电路组成框图如图2-1所示。

单稳态单稳态压控振按键喇叭触发器触发器荡器

反相求和与反相

比例运算电路

图2-1双音门铃电路组成框图

2（各部分的作用及要求

（1）按键:

控制触发脉冲的产生。

（2）单稳态触发器:

单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。

在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态;暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。

本设计中采用555定时器构成单稳态触发器。

第一块单稳态触发器主要用于产生0.5S的定时时间，来控制i的音调。

第二块单稳态触发器主要用于产生1S的定时时间，来控制5的音调。

（3）反相求和与反相比例运算电路:

该部分电路能先后产生两个不同的电压，本设计中采用双运算放大器LM358，采用双电源供电。

（4）压控振荡器:

由电压控制，先后产生两个不同的震荡频率。

本设计中采用555构成压控振荡器。

（5）喇叭:

由压控振荡器产生的频率经三极管驱动后先后输送到喇叭，从而先后发出i---5---两个音调。

三、工作原理图及参数计算

工作原理图如图3-1所示

图3-1双音门铃电路原理图

图3-1中第一和第二块555定时器均构成单稳态触发器，第三块555构成压

控振荡器。

第一块定时时间应设计为0.5s，第二块定时时间应设计为1s。

两个

定时器定时时间分别为

T,1.1RC121

（1）

（2）T,1.1RC244

根据式

（1）和式

（2）

0.5取C=10u，由此可得:

R,,45454.54Ω，取标称值。

R,47k1221.1，10μ

T,1.1RC244

1R,,90909.09Ω取C=10u，由此可得:

，取标称值。

R,91k4441.1，10μ

对于第三块555构成的压控振荡器，其定时电容端电压与输出电压vvC6o4

的波形如图3所示。

容易求出

,0.50.5VvVv（3）CCoCCo33,,，lnln，，,tCRR56116,,VvVvCCoCCo33

（4）,,ln20.7tC,R6226

输出信号周期为

0.5Vv（5）CCo3,，,，，0.7ln，，ttCCTRRR06561266,VvCCo3

,1/22.5V设发“i”音时，则由式（5）得vVoCC3

3'（6）,，，,，0.7ln0.41.1，，，，CCCTRRRRRo656566662

1045Hz,784Hz因为“i”的频率，“5”的频率，令ff12

'4,1,T,（0.4R，1.1R）C,9.57，10SO566（7）f1

RCR给定和由式（7）可确定取100K。

656

''0.5V,v,''43CCo1设，则12.76100.7（）lnT,,，,RC，R，RC66566O''f2V,v3CCo

3（V,0.5v"）CCo3,T,T",T',（R，R）ClnOOO5663（V,v"）CCo3

4,4（8）,（12.76,9.57），10S,3.19，10S

当依式（7）确定各元件值后，由式（8）可得

（9）v",0.7V,3.5Vo3CC

压控振荡器波形图3-2所示

vvo4C6

,（R，R）C1566,,RC266

VCC

vo3

1vo32

t

ott21

图3-2压控振荡器波形图

运算放大器和分别构成反相求和与反相比例运算电路，若将设计成AAA212

反相器，即增益为1，则:

（10）RR99,，vvvooo312RR78

RR、可用来调整门铃音调。

W2W1

3.5V2.5Vvvvvv和输出高电平约，当为高电平时，为，当为高电o1o2o1o3o2

，5V,5VRR3.5V平时，为。

、分别用于调节两个音调。

运放采用，双电W2W1vo3

源供电。

根据式（10），取，，和，，,3.5V,3.5V,0V,3.5V,0V,2.5Vvvvvvvo1o3o1o2o2o3

两个条件可计算出取7.5K，取5.1K。

RR87

四、PCB图

PCB图如图4-1所示

图4-1（双音门铃pcb图）

五元器件功能介绍

1（555定时器的内部结构及引脚图

555的内部结构及引脚如图5-1所示。

555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。

只要适当配接少量元件，即可构成时基振荡、单稳触发等脉冲产生和变换的电路。

如图2-4所示是NE555的内部结构及管脚排列图。

图5-1555内部结构及引脚图

2（555的工作原理

555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路，是一种常见的集模拟和数字功能于一体的集成电路。

它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，R和S高电平有效。

三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。

三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。

比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比

21VccVcc较器C2的反相输入端的参考电平为和。

C1和C2的输出端控制RS触33

2Vcc发器状态和放电管开关状态。

当输入信号输入并超过时，触发器复位，5553

的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通;当输入信号自2脚输入并低1Vcc于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

3

VccR是复位端，当其为0时，555输出低电平。

平时该端开路或接。

D

2VccVco是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1的参考电平，当53

脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01的电容器到地，起滤波作用，以消,F

除外来的干扰，以确保参考电

平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

3（555电路的引脚功能

555电路的引脚功能如图5-2所示

———

TR触TH阈值R复位DIS放电端OUT输出

发

12>,VccVcc高电平导通低电平33

12,Vcc,Vcc高电平原状态33

1×,VccH高电平截止高电平3

××低电平导通低电平

图5-2555电路引脚功能

六、电路的调试

1（在焊接好的电路板上各引出一条+5V的红色电源线、一条-5V的灰色电源线和一条黑色地线。

2（在实验箱上调出+5V、-5V后，分别将两条电源线和地线接上，先不插芯片。

3（打开实验箱电源开关，用万用表测试下各芯片的电源和地是否满足要求。

4（满足要求后再插上芯片，重新打开电源开关进行调试。

按下按键后，先后发

---两个音调。

如发现音调不准，将频率计接到第三块555芯片的3脚，出i---5

按下按键，根据输出波形图调节Rw1和Rw2使音调i的频率为1045Hz，使音调5的频率为784Hz。

5（调出i---5---音调后，再进行各点电平及波形的测量。

七、指标测量结果

1（按下按键，先后听到i---5---两个音调，而且5的音调时间上较i的音调要长，大约为两倍。

2（是用万用表测量各点电平值如下:

vo1:

3.42Vvo2:

3.48Vvo3:

3.25V

vo4:

2.53Vvc6:

2.50V3（各点波形见附录二图1、2、3、4所示。

八、存在问题与分析

焊接好电路板后，在调试的过程中，发现了很多问题。

刚开始调试时，按

下按键发现只会发出一个声音，见过自己动手检查线路板，发现第二块555焊接短路了，导致芯片无法正常工作，解决好这个问题后，能很清楚的听到两个声音了，可是新的问题接踵而至:

按实验要求，第一声时间是0.5s，第二声是1s，可是我的第二声拉的特别长。

自己琢磨了一天始终没有发现什么问题，只有求助老师。

在老师的指导下，用万用表测试发现第二块555是有脉冲的，那第二声时间就是由C4和R4决定。

换了个电容后，最后成功地调出了i---5---两个音调。

九、实习总结

焊接元器件，有一些是必须注意的，在插元器件时很容易会插反，所以要很小心，要不在都焊接好了以后再拆就不容易了，还有就是焊接我们首先找一些废板练习，因为焊接的时候容易出错，一不小心就会焊到线路上照成短路，还有在焊接接点时不能放太多的焊锡，太少也不行，总之要细心。

这次的电子实习，不仅锻炼了我们的动手能力，让我们学到了很多课本上学不到的知识，也在一定程度上锻炼了我们团队合作、与人交流合作等等的软能力。

我们通过自己的付出并取得成功的过程，将会在我们未来学习、生活和工作中的产生积极的影响，鼓舞我们勇往直前，无畏艰险～

附录一:

元器件清单

序号名称型号单位备注一电阻

碳膜电阻20*1只1RT-0.25-2kR12

碳膜电阻20*4只2RT-0.25-5.1kR8R9R13R14

碳膜电阻20*2只3RT-0.25-7.5kR7R10

碳膜电阻20*1只4RT-0.25-10kR11

碳膜电阻20*2只5RT-0.25-20kR1R3

碳膜电阻20*1只6RT-0.25-43kR2

碳膜电阻20*1只7RT-0.25-51kR6

碳膜电阻20*1只8RT-0.25-91kR4

碳膜电阻20*1只9RT-0.25-100kR5二电容

瓷片电容20*4只10CC-63V-0.01ufC2C3C5C6

电解电容20*2只11CD11-10V-10ufC1C4三电位器

微调电阻20*1只12WH06-2-5KRw1

微调电阻20*1只13WH06-2-10KRw2四集成芯片

双运算放大器20*1只14LM358A1A2

555定时器20*3只15LM555555

（1）555

（2）

555（3）五晶体管

二极管20*1只161N4007D1

三极管20*1只178050T六开关

轻触按钮20*1只186*6K七喇叭

喇叭20*1只190.5wSP八其它

排插20*4只208T

集成块插座20*1块21100*80

导线3色*8芯20*米若干22

焊锡丝20*米若干231m

油纸20*张241

覆铜板20*块25

表一元器件清单

附录二

图1按下按键（左）和放开按键（右）后vo1的波形

图2按下按键（左）和放开按键（右）后vo2的波形

图3vo3的波形图4vo4、vc6的波形