電子門鈴課程設(shè)計(jì)..

1、鄭州科技學(xué)院數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目電子門鈴學(xué)生姓名寧鵬程專業(yè)班級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化四班學(xué)號(hào)201247109院（系）電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師李月英完成時(shí)間2014年5月30日課程設(shè)計(jì)的目的1.1背景1.2目的課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1任務(wù)2.2要求設(shè)計(jì)方案與論證設(shè)計(jì)原理及功能說明硬件的制作與調(diào)試總結(jié)附錄1：總體電路原理圖附錄2：實(shí)物圖附錄3：元器件清單參考文獻(xiàn)目錄1018181915131課程設(shè)計(jì)的目的1.1 背景：在已學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)的背景下設(shè)計(jì)一個(gè)叮咚門鈴電路。1.2 目的：實(shí)現(xiàn)叮咚門鈴的功能，使所連接得電路能發(fā)出叮咚的聲音。2課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求2.1任務(wù)：設(shè)計(jì)一種能發(fā)

2、出“叮、咚”聲的門鈴。2.2 要求：設(shè)計(jì)一個(gè)“叮咚”門鈴電路，設(shè)置一個(gè)按鈕，按下按鈕時(shí)發(fā)出較高的頻率“?！甭?，松開按鈕，發(fā)出較低頻率的“咚”聲。門鈴“叮咚”聲的聲音頻率和聲音持續(xù)時(shí)間可調(diào)。正常人聽力范圍在20Hz20000Hz，而300Hz5000Hz則是人耳最敏感的聲音頻率范圍，因此，“叮咚”聲最好在這個(gè)范圍內(nèi)或者左右?！岸＿恕眱陕曨l率要求差距比較大，聲音持續(xù)時(shí)間要求恰當(dāng)。電路最好具有低功耗。3方案設(shè)計(jì)與論證“門鈴”的作用顧名思義就是提醒主人開門。設(shè)計(jì)一種能發(fā)出“叮、咚”聲的門鈴。它是利用一塊時(shí)基電路集成塊和外圍元件組成的。它的音質(zhì)優(yōu)美逼真，裝調(diào)簡(jiǎn)單容易、成本較低，一節(jié)6V迭層電池可用三個(gè)月

3、以上，耗電量較低。NE555集成電路與外圍元件構(gòu)成一個(gè)音頻振蕩器電路，其振蕩頻率由R2、R3、R4和C2的數(shù)值決定。該電路與其他555系列在使用上的不同是，NE555的4腳沒有直接接到電源正極上面去。而是接到了一個(gè)由二極管DI、D2、按鈕開關(guān)AN構(gòu)成的開關(guān)電路和一個(gè)由Rl、C1構(gòu)成的定時(shí)器電路上。使得NE555的4腳的電位受到R1、C1上面電位的影響。這是該電路設(shè)計(jì)的獨(dú)到之處，是電路實(shí)現(xiàn)“叮咚”門鈴聲效的關(guān)鍵。叮咚門鈴屬于音樂集成電路，它們是大規(guī)模CMOS集成電路的一種，應(yīng)用非常廣泛。CMOS是這種集成電路英文名稱的縮寫，翻譯成中文就是“互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路”Complementa

4、rySymmetryMetalOxideSemiconductor）歷史上最早提出CMOS集成電路線路結(jié)構(gòu)是在1963年，到1968年就發(fā)展成商品化生產(chǎn)。早期應(yīng)用領(lǐng)域限于空間電子設(shè)備和軍用產(chǎn)品；到上世紀(jì)70年代，迅速擴(kuò)展到工業(yè)和民用產(chǎn)品，如電子手表、電子計(jì)算器等等。在所有數(shù)字集成電路中，CMOS的產(chǎn)量和產(chǎn)值僅次于另一種叫做TTL的集成電路，位居第二。叮咚門鈴等這一類音樂集成電路是簡(jiǎn)單的CMOS電路。它采用黑膏軟封裝就是把硅芯片用環(huán)氧樹脂直接封裝在印刷電路板上。音樂集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以用以下框圖表示：內(nèi)部結(jié)構(gòu)音樂集成電路喇叭振蕩器音頻發(fā)生器調(diào)制器前置放大器放大電路觸發(fā)電路節(jié)拍控制器節(jié)拍

5、發(fā)生器存儲(chǔ)器圖中的IC便是時(shí)基電路集成塊555，它構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。按下按鈕AN（裝在門上），振蕩器振蕩，振蕩頻率約700Hz，揚(yáng)聲器發(fā)出“叮"的聲音。與此同時(shí)，電源通過二極管D1給C1充電。放開按鈕時(shí)，C1便通過電阻R1放電，維持振蕩。但由于AN的斷開，電阻R2被串入電路，使振蕩頻率有所改變，大約為500Hz左右，揚(yáng)聲器發(fā)出“咚”的聲音。直到C1上電壓放到不能維持555振蕩為止?！斑恕甭暤挠嘁舻拈L(zhǎng)短可通過改變C1的數(shù)值來改變。沒有按下AN之時(shí)，NE555其4腳的地位為0V，NE555的特點(diǎn)就是，當(dāng)其4腳的地位低于1v較多的時(shí)后其3腳對(duì)外輸出的信號(hào)將被關(guān)斷，因此該電路不能發(fā)出任何

6、的聲音。而在按下按鈕開關(guān)AN時(shí)，二極管DI、D2都要導(dǎo)通。二極管D1的導(dǎo)通，使NE555第4腳的電位遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于了IV，所以3腳被打開可以向揚(yáng)聲器輸出音頻信號(hào)時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出音頻的聲音。而由于二極管D2的導(dǎo)通，使得電阻R2被短路，從而改變了NE555作為音頻振蕩器的振蕩頻率，定時(shí)電路中時(shí)間常數(shù)的減少，振蕩器的振蕩頻率就要升高，因此揚(yáng)聲器中發(fā)出的聲音是一個(gè)比電路設(shè)計(jì)有R2存在時(shí)要尖4利一點(diǎn)的一個(gè)高音，這個(gè)聲音的頻率應(yīng)該對(duì)應(yīng)的就是“?！薄．?dāng)放開按鈕開關(guān)AN之后，R2的短路被解除，振蕩器的頻率迅速降低，揚(yáng)聲器中就應(yīng)該聽到設(shè)計(jì)有R2存在時(shí)要發(fā)出的那個(gè)頻率的聲音，這就是“咚”音。4設(shè)計(jì)原理及功能說明4.1工作

7、原理當(dāng)按下開關(guān)時(shí)，555定時(shí)器4引腳于高電平，元件工作，電容C1充電，且2、6引腳達(dá)到高電平，此時(shí)輸出端3為低電平，揚(yáng)聲器發(fā)出響聲；松開開關(guān)后，電容C1放電，在2、6引腳大于1/3VCC前，3端為低電平，揚(yáng)聲器工作；當(dāng)放電使2、6端電平小于1/3VCC,3端為高電平，揚(yáng)聲器不工作。電容C2與滑動(dòng)變阻器一起控制引腳4的狀態(tài)，使置零輸入端呈不同的臨界電壓，從而控制揚(yáng)聲器響音時(shí)間的長(zhǎng)短。當(dāng)電路轉(zhuǎn)換時(shí)，2、6端電壓不同，使得輸出端3低電平電壓也不同，從而實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器的叮咚的聲音。II5kQ&C2G、I叮|2（TR）如C1*=圖4-1555定時(shí)器電路結(jié)構(gòu)圖555定時(shí)器的功能主要由兩個(gè)比較器決定。兩

8、個(gè)比較器的輸出電壓控制RS觸發(fā)器和放電管的狀態(tài)。在電源與地之間加上電壓，當(dāng)5腳懸空時(shí)，則電壓比較器C1的同相輸入端的電壓為2VCC/3,C2的反相輸入端的電壓為VCC若觸發(fā)輸入端TR的電壓小于VCC/3,則比較器C2的輸出為0,可使RS觸發(fā)器置1,使輸出端OUT=1。如果閾值輸入端TH的電壓大于2VCC/3，同時(shí)TR端的電壓大于VCC/3，則C1的輸出為0,C2的輸出為1,可將RS觸發(fā)器置0,使輸出為0電平。它的各個(gè)引腳功能如下：1腳：外接電源負(fù)端VSS或接地，一般情況下接地。8腳：外接電源VCC,雙極型時(shí)基電路VCC的范圍是4.516V,CMOS型時(shí)基電路VCC的范圍為318V。一般用5V。

9、3腳：輸出端Vo2腳：低觸發(fā)端6腳：TH高觸發(fā)端4腳：是直接清零端。當(dāng)此端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)接高電平。5腳：VC為控制電壓端。若此端外接電壓，貝何改變內(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)將該端串入一只0.01口F電容接地，以防引入干擾。7腳：放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時(shí)器時(shí)電容的放電。4.2 功能說明555定時(shí)器既有模擬功能，又有邏輯功能，可以說它是模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合的典范。就整體而言，它的功能主要有以下三點(diǎn)：(1) 早期的電路內(nèi)部有3個(gè)5K電阻的電阻分壓器，可以產(chǎn)生精確的時(shí)間延遲和振蕩；(2) 電

10、源電壓范圍寬(雙極型：516V,CMOS：318V),可以提供與TTL及CMOS數(shù)字電路兼容的接口電平；(3) 可輸出一定的功率，輸出端電流可以達(dá)到200mA，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)、指示燈、揚(yáng)聲器等。5硬件的制作與調(diào)試5.1焊接前的準(zhǔn)備在焊接前首先將某些元器件按照印制電路板中的焊盤間的距離大小進(jìn)行90度折彎，再準(zhǔn)備焊接工具電烙鐵、鑷子、焊錫絲、尖嘴鉗、螺絲刀、松香等都為焊接做準(zhǔn)備。5.2 焊接各元器件在準(zhǔn)備施焊時(shí)，先加熱焊件，等熔化焊料后移開焊錫絲，在撤離電烙鐵。5.3 焊接注意事項(xiàng)在焊接過程中，有許多要注意的地方，具體事項(xiàng)如下：（1）元器件的裝插焊接應(yīng)遵循先小后大，先輕后重，先低后高，先里后外的原則

11、，這樣有利于裝配順利進(jìn)行。（2）在焊接時(shí)，首先要弄清楚555定時(shí)器引腳的排列順序，并與線路板上的焊接盤引腳對(duì)準(zhǔn)，核對(duì)無誤后進(jìn)行焊接，然后再重復(fù)檢查。（3）焊接二極管時(shí)要注意二極管的正負(fù)極。（4）焊接之前應(yīng)先插上電烙鐵的插頭，給電烙鐵加熱。（5）焊接時(shí)，焊錫與電路板、電烙鐵與電路板的夾角最好成45度，這樣焊錫與電烙鐵夾角成90度。（6）焊接時(shí)，焊錫與電烙鐵接觸時(shí)間不要太長(zhǎng)，以免焊錫過多或是造成漏錫；也不要過短，以免造成虛焊。一般焊點(diǎn)整個(gè)操作的時(shí)間控制在23S。（7）焊接時(shí)，烙鐵頭不要對(duì)焊點(diǎn)施加力量或加熱時(shí)間過長(zhǎng)，否則會(huì)引發(fā)高溫?fù)p傷元器件，高溫焊點(diǎn)表面的焊劑揮發(fā)嚴(yán)重，塑料、電路板等材質(zhì)受熱變形，焊

12、料過多焊點(diǎn)性能變質(zhì)等不良的后果。（8）元件的腿盡量要直，而且不要伸出太長(zhǎng)，以1毫米為宜，多余的可以剪掉。（9）焊完時(shí)，焊錫最好成圓滑的圓錐狀，而且還要有金屬光澤。5.4 整機(jī)調(diào)試在焊接完電路后，我就檢查看電路的連接是否有虛焊，漏焊等情況，并用萬用表檢查，線路的連接是否有短路，斷路等情況出現(xiàn)，通過一番檢查后，沒有發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線的短路，斷路情況，確認(rèn)檢查無誤后，用干電池進(jìn)行調(diào)試，將電路板裝入盒子內(nèi)，裝上兩節(jié)五號(hào)電池，按下開關(guān)，正常時(shí)能聽到叮咚聲，若發(fā)現(xiàn)不響，應(yīng)仔細(xì)檢查揚(yáng)聲器線是否焊接牢固，各引腳是否有虛焊等。若以上幾項(xiàng)都正常，有聲音，但是很短，則應(yīng)調(diào)節(jié)C2和滑動(dòng)變阻器以延時(shí)，反復(fù)調(diào)試直到感覺聽著叮咚聲響

13、舒服為止，按下按鈕AN后，蜂鳴器發(fā)出了叮咚聲音后還持續(xù)了一段時(shí)間的鳴叫，雖然這聲音與理論的聲音有一點(diǎn)點(diǎn)偏差，但總的來說，這次焊接的電路是成功的，這次連接電路也是非常順利的。5.5 焊接過程中出現(xiàn)的問題在焊接過程中出現(xiàn)了許多問題，諸如焊接點(diǎn)不好，焊接不上，自己練習(xí)的不夠，方法沒有很好的掌握，電烙尖鐵熱度不夠。元器件的工作情況也沒有弄清楚，如二極管的導(dǎo)通方向，滑動(dòng)變阻器的接線等，都出現(xiàn)了一定的錯(cuò)誤。當(dāng)線路接完時(shí)，揚(yáng)聲器不發(fā)聲音，有發(fā)現(xiàn)線路沒有完全接好，而且有線路連接錯(cuò)誤，做了檢查改正之后，只發(fā)出單音，經(jīng)過檢查又發(fā)現(xiàn)555定時(shí)器8、4方向接反了。通過對(duì)555電子門鈴論文的設(shè)計(jì)，從中真正學(xué)到了很多東西

14、，從原理圖的設(shè)計(jì)到測(cè)量印制電路板元器件的繪制在到最后的布線以及整個(gè)板的焊接都是一絲不茍完成的。在這期間，不僅掌握了555定時(shí)器的原理和其他元器件如各種電容、電阻、二極管、揚(yáng)聲器及按鍵開關(guān)這些元器件的原理及應(yīng)用，了解了設(shè)計(jì)門鈴的基本知識(shí)，還通過具體的電路圖，掌握了簡(jiǎn)單電路元器件裝配，對(duì)故障的診斷和排除。在整個(gè)過程中也遇到了不少的困難，開始由于元器件原理圖繪制的有誤便導(dǎo)致原理圖繪制出現(xiàn)了麻煩，比如在繪制PCB板加載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)就出現(xiàn)了相當(dāng)多的錯(cuò)誤，但在請(qǐng)教了老師和同學(xué)之后還是努力的將PCB板繪制了出來。印制電路板元器件的繪制是相當(dāng)復(fù)雜的，大到各個(gè)元件，小到各個(gè)尺寸，都容不得半點(diǎn)馬虎。然而當(dāng)各個(gè)環(huán)節(jié)都做

15、好之后，加載網(wǎng)絡(luò)表卻出現(xiàn)了相當(dāng)多的錯(cuò)誤，這些都耗費(fèi)了大量的精力。最后當(dāng)看到屏幕上顯示所有網(wǎng)絡(luò)都生成正確時(shí)，才算輕松了一些。最后的就是元器件的擺放與布線了，雖然工作也是異常復(fù)雜，但完成的還算順利。在整個(gè)論文設(shè)計(jì)的過程中，我還了解了安全用電知識(shí)的重要性，學(xué)習(xí)了安全操作要領(lǐng)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，養(yǎng)成了良好的工作習(xí)慣，培養(yǎng)正確的勞動(dòng)觀與人生觀，也培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)合作精神。在電子電路設(shè)計(jì)過程中，不僅培養(yǎng)我們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，加強(qiáng)了動(dòng)手能力，對(duì)問題的分析能力，以及發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力。還有心態(tài)也是個(gè)很重要的問題，有好的心態(tài)就會(huì)努力，做事也會(huì)事半功倍。還要有扎實(shí)的理論知識(shí)，在操作時(shí)知道自己的目的，使學(xué)到的理論

16、知識(shí)得到驗(yàn)證。而且在練習(xí)焊接時(shí)，剛開始總是焊接不好，要么是焊接不實(shí)，要么是兩個(gè)點(diǎn)之間的焊錫都熔的連接到一起了，我不斷從同學(xué)那里學(xué)習(xí)，并向他們請(qǐng)教，焊接技術(shù)才有所進(jìn)步，最后焊接出來的東西才相對(duì)而言看著比較美觀了。從中不僅體會(huì)到了實(shí)踐的重要性，還體會(huì)到了要不斷動(dòng)手，不斷向他人學(xué)習(xí)，這樣才能不斷提高自己，一次不成功，多多練習(xí)幾遍，堅(jiān)持就會(huì)勝利。我覺得電子實(shí)訓(xùn)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，這次的電子門鈴電路的制作，做的比較成功，上學(xué)期的焊接時(shí)多處出現(xiàn)明顯的錯(cuò)誤，致使元器件部分功能沒有很好的實(shí)現(xiàn)，然而這次的實(shí)訓(xùn)中不但實(shí)現(xiàn)了功能，而且導(dǎo)線和焊接有明顯的進(jìn)步，但是我的焊接技術(shù)還是很不足的，焊接的并不美觀，接頭處沒有很好的銜接，從中我知道了我的焊接技術(shù)還有待提高。通過這次的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還急需提高。這次，我設(shè)計(jì)的是電子門鈴，電子門鈴是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ姷碾娐?，但是講其實(shí)際化對(duì)于我這種初等的設(shè)計(jì)者還是有一定的難度的?？吹竭@個(gè)題目，我首先就開始收集大量的資料，包括555芯片的原理，各種多諧振蕩器，以及人的聽力范圍等等與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的各類知識(shí)，收集