閃爍燈光門鈴電路

./前言隨著社會(huì)的發(fā)展,人們的生活水平逐漸提高,人們的生活方式已經(jīng)不像以前那樣一成不變,電子門鈴已經(jīng)逐漸走進(jìn)千家萬戶,人們從原始的手動(dòng)敲門變成現(xiàn)在的電子門鈴,可以說是社會(huì)的一大進(jìn)步。隨著科技的進(jìn)步,門鈴已不再局限于普通的電子門鈴,門鈴的種類不斷增加,功能也不斷加強(qiáng),如語音門鈴、可視門鈴等。語音門鈴客人可以在門口與樓上家里的主人講話,驗(yàn)明真聲后主人再給客人開門?？梢曢T鈴不但可以叫門對(duì)話,還可以通過攝像頭讓家中的主人在屏幕上看到遠(yuǎn)在門外樓下的來客。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的是一種能實(shí)現(xiàn)視聽雙功能的閃光門鈴,他不但能發(fā)出聲音,還能發(fā)出閃爍的燈光。這種門鈴適合用于室嘈雜環(huán)境時(shí)使用,也適用于有聾啞人的家庭。一．總體方案設(shè)計(jì)1.方案論證閃爍燈光門鈴電路由基本的門鈴電路和燈光、聲音延遲控制電路兩部分組成。門鈴電路選用由基本門鈴芯片KD9300及揚(yáng)聲器組成的基本門鈴電路,這里就不做過多研究。燈光、聲音延遲控制電路的核心電路是一個(gè)多諧振蕩器電路,下面對(duì)此進(jìn)行方案論證。方案一：用NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器用NE555定時(shí)器組成的多諧振蕩器采用時(shí)基電路NE555與外接的電阻和電容構(gòu)成多諧振蕩器電路原理如圖5所示。該電路是靠電容cl充電來維持第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài),其持續(xù)時(shí)間為輸出正脈沖寬度rwh,靠電容cl的放電來維持第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài),其持續(xù)時(shí)間為輸出負(fù)脈沖寬度Twl。電路起振后,電容器C1兩端電壓總是在1／3—2／3Voo之間變化。圖中接入二極管VD1、VD2,將電容C1的充放電回路隔開,并且通過改變R2阻值大小,使Twh和Twl得到改變,因而占空比得到調(diào)節(jié)。圖1-1用555組成的多振蕩器方案二：用同型號(hào)三極管組成的多諧振蕩器同型號(hào)三極管組成的多諧振蕩器為兩只完全對(duì)稱的單管放大電路,其電路原理如圖l所示。兩管之間采用阻容耦合,vTl集電極經(jīng)電容器cl接在vT2的基極輸入端,vT2集電極經(jīng)電容器c2接在VTl的基極輸入端,構(gòu)成了閉合環(huán)路,兩晶體管交替地飽和導(dǎo)通、截止,工作于開關(guān)狀態(tài),使兩管的集電極周期性地在高電平和低電平之間交替轉(zhuǎn)換,輸出連續(xù)的矩形脈沖,矩形波的寬度與頻率由電路中的R2、C1或R3、c2調(diào)節(jié)。圖1-2用同型號(hào)三極管組成的多諧振蕩器方案三：用集成運(yùn)放LM324組成的多諧振蕩器用1／4LM324等組成的多諧振蕩器電路原理如圖3所示。該運(yùn)放工作在電壓比較器的狀態(tài),正反饋網(wǎng)絡(luò)中的電阻R2、R4對(duì)輸出電壓uo分壓后,作為同相輸入端的基準(zhǔn)電壓u+,反相輸入端的電壓u一取自R3、C組成的積分電路c兩端,U一與u+進(jìn)行比較,決定著輸出電壓Uo電平的高低。南于C不斷在正反兩個(gè)方向充電和放電,使U一電壓不斷地高于u+和低于u+,輸出電壓Uo也隨之在低、高電平之間翻轉(zhuǎn),輸出端就會(huì)得到一定周期和頻率的方波信號(hào)。該振蕩器的特點(diǎn)是：頻率穩(wěn)定度高、溫漂小,振蕩頻率僅與R3、c有關(guān),而與所用運(yùn)放特性無關(guān)；輸出幅度較大、電源電壓圍寬等。圖1-3用集成運(yùn)放LM324組成的多諧振蕩器2.方案選擇：方案一雖然電路原理略顯復(fù)雜,但采用集成芯片易于電路的集成化,而且輸出矩形脈沖寬度容易調(diào)整,便于整體電路的調(diào)試。方案二不具備方案一上面所闡述的各種優(yōu)勢(shì).而且采用的是比較原始的電路和實(shí)施方法,不能突出電子專業(yè)的特色。方案三頻率穩(wěn)定度高、溫漂小,輸出幅度較大,電壓圍廣,但考慮到應(yīng)用環(huán)境、電路的易于理解和易于整體調(diào)試,方案三沒有方案二優(yōu)點(diǎn)顯著。綜合以上分析,故采用方案一來進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。二．總體電路設(shè)計(jì)1.閃爍燈光門鈴電路的組成閃爍燈光門鈴電路主要由3V直流電源、門鈴芯片、運(yùn)放電路、揚(yáng)聲器、光耦合器、振蕩電路、晶閘管、燈、～220交流電等組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖1：3V直流電源3V直流電源開關(guān)揚(yáng)聲器門鈴芯片運(yùn)放電路光耦合器振蕩電路晶閘管燈～220交流電圖2-1閃爍門鈴電路組成框圖2.各單元模塊功能介紹及器件選擇；〔13V直流電源主要給基本門鈴電路部分供電,這里選用2節(jié)5號(hào)電池?！?開關(guān)、門鈴芯片、運(yùn)放電路和揚(yáng)聲器組成基本門鈴電路,開關(guān)充當(dāng)門鈴按鈕,這里選用PB-305B輕觸無鎖按鈕開關(guān)；門鈴芯片存儲(chǔ)了一段音樂程序,選用普通的門鈴芯片KD9300；運(yùn)放電路將門鈴芯片輸出的信號(hào)放大,讓后輸入給揚(yáng)聲器,揚(yáng)聲器發(fā)出音樂,運(yùn)放電路用一只硅NPN型9013三極管,揚(yáng)聲器選用Φ27mm×9mm、8Ω、0.1W超薄微型動(dòng)圈式揚(yáng)聲器?！?光耦合器基本門鈴電路和主電路,并控制振蕩電路導(dǎo)通或截止,選用4N25型光耦合器?！?振蕩電路產(chǎn)生矩形脈沖,觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通,使燈泡發(fā)光,這里用NE555定時(shí)器組成振蕩電路?！?晶閘管工作在開關(guān)狀態(tài),控制燈泡的開關(guān),選用MR100―8型晶閘管。3.特殊器件的介紹；NE555部框圖,工作原理555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5kΩ的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。其中,1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端,由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端,由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端,輸入負(fù)脈沖〔或使其電壓低于0.7V可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端,在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓,不用時(shí),經(jīng)0.01uF的電容接地,以防止引入干擾；7腳為放電端,555定時(shí)器輸出低電平時(shí),放電晶體管TD導(dǎo)通,外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端,輸出高電壓約低于電源電壓1V—3V,輸出電流可達(dá)200mA,因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端,可在5V—18V圍使用。圖2-2NE555部框圖555定時(shí)器工作時(shí)過程分析如下：

5腳經(jīng)0.01uF電容接地,比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。

當(dāng)VI1＞2/3VCC,VI2＞1/3VCC時(shí),比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器置0,G3輸出高電平,放電三極管TD導(dǎo)通,定時(shí)器輸出低電平。

當(dāng)VI1＜2/3VCC,VI2＞1/3VCC時(shí),比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出高電平,基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變,555定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不來。

當(dāng)VI1＞2/3VCC,VI2＜1/3VCC時(shí),比較器C1輸出低電平,比較器C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器兩端都被置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時(shí)器輸出高電平。

當(dāng)VI1＜2/3VCC,VI2＜1/3VCC時(shí),比較器C1輸出高電平,比較器C2輸出低電平,基本RS觸發(fā)器置1,G3輸出低電平,放電三極管TD截止,定時(shí)器輸出高電平。NE555極限參數(shù)：表2-1NE555極限參數(shù)NE555極限參數(shù)電源電壓允許功耗工作溫度儲(chǔ)藏溫度最高溫度+18V600mW-10—+70℃

軍用-55—+-65—+150300三．總體電路圖及其工作過程1.總體電路圖圖3-1閃爍燈光門鈴電路2.電路工作過程按下門鈴按鈕SB,IC1KD9300音樂集成電路的TRIG端得到一個(gè)高電平,O/P輸出音樂集成電路中所儲(chǔ)存的音樂信號(hào),并通過三極管VT9013的放大后從揚(yáng)聲器B中發(fā)出音樂。三極管VT1組成的放大電路通過集電極向三極管VT2基極輸入一個(gè)放大信號(hào),在二極管VD1的整流作用下,使得三極管VT2飽和導(dǎo)通。光耦合器IC2中的發(fā)光二極管發(fā)出亮光,使得光耦合器的4、5腳之間呈現(xiàn)低阻抗性,使得IC3555時(shí)基電路的4腳為高電平,IC3電路電路開始起?〔IC3555時(shí)基電路接成低頻自激振蕩,3腳輸出低頻方波脈沖,通過R3觸發(fā)晶閘管VT3的門極,VT3導(dǎo)通,門燈開始閃爍。當(dāng)音樂播完后,揚(yáng)聲器B停止發(fā)聲,三極管VT1、VT2截止,使得IC2光耦合電路的4、5腳之間呈現(xiàn)高阻抗性,則IC3555時(shí)基電路的4腳為低電平,使得555電路處于強(qiáng)制復(fù)位狀態(tài),此時(shí)3腳輸出低電平,晶閘管VT3在交流過零時(shí)截止,門燈熄滅。此時(shí)電路處于等待下次按鈕SB按下的初始狀態(tài)。四．系統(tǒng)調(diào)試本電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,只要焊接正確,選用元件正確都能正常工作?？梢酝ㄟ^可調(diào)電阻器控制燈亮的時(shí)間長(zhǎng)短,用戶根據(jù)自己的需要可以自由調(diào)節(jié)。五．結(jié)語經(jīng)過數(shù)天的努力,我終于完成了閃爍燈光門鈴電路的設(shè)計(jì)。通過本次設(shè)計(jì),不但使我更加熟悉了數(shù)字電子課的知識(shí),而且讓我知道了在課本上沒有的東西。通過查找資料圖書,上網(wǎng)搜索,掌握了由555定時(shí)器組成的低頻自激震蕩電路的方法和原理,了解了555定時(shí)器的工作原理和使用方法,還學(xué)會(huì)了555定時(shí)器的其他幾種用途。此次課程設(shè)計(jì)意義很大,不但讓我懂得了以前沒有理解的東西,而且使我明白學(xué)習(xí)知識(shí)的意義。通過畫圖和仿真不但使我更深的理解了課上學(xué)的知識(shí),還提高了獨(dú)立思考和動(dòng)手能力。通過本次課程設(shè)計(jì),使我知道我現(xiàn)在所學(xué)到的知識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,在實(shí)際操作中有很多問題還不能解決,所以我要在今后的學(xué)習(xí)中更加努力,學(xué)好本專業(yè)的知識(shí)。我相信通過這次課程設(shè)計(jì),我一定會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中更上一層樓。參考文獻(xiàn)[1]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].第五版.：高等教育,2006.168～187,487～497.[2]揚(yáng)子鳴,恩沛.電路與電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程[M].第一版.：科學(xué),2003.126～134,167～168.[3]方大千,鮑俏偉.實(shí)用電子控制電路[M].第一版.：國防工業(yè),2003.238～264.[4]肖景和,數(shù)字集成電路應(yīng)用精粹.：人民郵電,2002.266～268.[5]忠波,袁宏,<等>.電子設(shè)計(jì)與仿真技術(shù).:機(jī)械工業(yè),2004附錄由555定時(shí)器組成的低頻自激震蕩電路及其仿真電路2.閃爍燈光門鈴電路器件列表零件種類零件型號(hào)數(shù)量門鈴芯片KD93001光耦合器4N251555定時(shí)器NE5551三極管NPN型9013〔β>=1002可調(diào)電阻器100Ω——1MΩ臥式蘭白可調(diào)電阻1晶閘管MR100-81揚(yáng)聲器φ27mm*9mm、8Ω、0.1W超薄微型動(dòng)圈式揚(yáng)聲器1電容器瓷介電容器0.01μ*2,1μ*1

電解電容器33μ*1,220μ*1

CBB-400型聚丙烯電容器*16電阻器200Ω*1,1K*2,1M*14二極管IN4004型硅整流二極管*2

12V、1W的2CW105硅穩(wěn)壓二極管*1

IN4148*14燈泡220V,15W燈泡1開關(guān)PB——305B輕觸無鎖按扭開關(guān)1其他材料電池座〔裝2節(jié)5號(hào)電池*1

220V交流電源插頭*1

電路板150mm*120mm*1

焊接用導(dǎo)線2m*14致本次廣角杯電子設(shè)計(jì)大賽是學(xué)校給我們學(xué)生提供的一次絕好的鍛煉動(dòng)腦和動(dòng)手能力的機(jī)會(huì),通過自己動(dòng)腦構(gòu)思電路原理,計(jì)算電路參數(shù),自己動(dòng)手繪制電路圖和焊接電路器件,使我受益良多。對(duì)我而言這不僅僅是一次實(shí)驗(yàn),