毕业设计（论文）-不吵人门铃设计与制作.doc

四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 不吵人门铃设计与制作 专 业: 电气自动化技术 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二一四年十一月三日四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名学号1240036班级电气专业电气自动化技术设计（或论文）题目阅报亭照明灯自动定时器的设计与制作指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注讲师四川信息职业技术学院电气自动化技术设计（论文）内容：1.要求在夜幕来临时，白炽灯自动点亮；在半夜无人时，白炽灯能够自动熄灭；2.根据设计要求设计电路图，选择相关的元器件，并制作实物；3.撰写5000字左右论文。进度安排：6月：下达毕业设计任务，分析设计要求； 7-8月：查找、收集、整理相关资料； 9月：确定设计方案，根据设计要求，完成电路原理图设计；10月：毕业设计中期检查。完善设计，制作实物； 11月：实物调试，撰写论文，修改格式；12月：答辩。主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)：【1】韩焱主编. 数字电子技术基础.北京：电子工业出版社，2009.【2】毕满清主编. 电子技术实验与课程设计.北京:机械工业出版社.2005.【3】张晓东主编. 电工实用电子制作.国防工业出版社.2004年.【4】杨志忠主编. 数字电子技术.高等教育出版社.2000年.【5】沈长生主编. 常用电子元器件实用.人民邮电出版社.2002.【6】吕强主编. 电子技术基础. 机械工业出版社.2005.审批意见教研室负责人：年 月 日备注：任务书由指导教师填写，一式二份。其中学生一份，指导教师一份。目 录摘 要1第1章 绪 论2第2章 不吵人门铃设计方案32.1 门铃的设计目的32.2 门铃的设计要求32.3 门铃的发展3第3章 不吵人门铃硬件设计53.1 设计原理53.2 元器件的选择63.3 门铃门铃按钮的时间间隔电路83.4 门铃扬声器的声响时间电路93.5 门铃发声电路9第4章 调试与验证114.1 调试114.2 实物图片12总 结13致 谢14参考文献15 摘 要鉴于现今社会的进程，人们对家庭的生活的要求越来越高，现在很多的家庭都是快节奏的生活每天都是在工作一天，到了家里想要一个比较安静的环境，但是常常有客人到来门铃显得很烦人，这样就造成了心情不好，如果采用本文所要设计的迎客，不吵人门铃，就可以完全避免门铃不停地响，这部分门铃需要机械开关，具有电路新颖，结构简单，灵敏度高，性能稳定和安全可靠等特点，并且可以代替客人向主人的到访表示一种礼貌，表达客人对主人的到来。但不太吵到主人门铃，当客人按下按钮时门铃会发出但是再次按下时需要等到60S以后才能再次触发门铃响声，在这60S内你按下按钮是没有反应的，就像这样来回循环。 关键词： 电子门铃；定时器；门铃芯片第 1 页 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)第1章 绪 论“门铃”的作用顾名思义就是提醒主人开门。“门铃”这玩意在中国古代较少听说，有钱的大户人家是在大门上装有装饰性的门环，叫门的人可用门环拍击环下的门钉发出较大的响声，有现代“门铃”的作用。“门铃”在外国电影的古代片中常有出现，也多是有钱的人户在门前吊着一只硕大的青铜手柄。马车夫将客人送到门前的时候，会顺便拉拉它牵动里面的铃当以示来人。 在近代“门铃”不再是有钱人家的专项，“门铃”已在平民百姓人家广泛普遍应用。各式各样的“门铃”比比皆是，“门铃”的作用也不仅仅是局限敲门。随着人们生活质量的提高，原始的门铃远远不能满足现代生活的需要，人们需要更人性化、个性化、趣味化、智能化的居家门禁系统，可以使人们在外出时不会错过一些来访客人的重要信息，正是基于这种思想，在总结单纯的“叮咚”门铃和语音门铃的基础上设计了将两者结合起来，真正实现在较高的性价比基础上实现了系统的人性化，智能化。随着电子技术的飞速发展，80年代出现了电子集成电路。这是一种封装在小型印刷电路板上的大规模集成电路。当触发输入的一个触发信号，它就会按内部存储好的程序，发出一曲优美动听的音乐。近年来，又出现了内存语言程序或声响程序的集成电路，触发后，会发出“谢谢光临”、“叮咚”、“抓小偷”等语言声或模拟动物叫声、叮咯声、警笛声等声响。这种集成电路已被广泛应用于电子玩具、门铃、钟表或报警装置上。本文设计的电子门铃不仅具普通电子门铃的功能，而且还具有一些扩展功能。着重在不吵人上。第2章 不吵人门铃设计方案2.1 门铃的设计目的 1.有些不文明的来访者常常会按住门铃按钮不放，使门铃长响，令人感到很厌烦。这个设计就是解决这一问题。2.掌握555叮咚音响电子门铃电路的组成、工作原理计。3.了解并掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。4.在设计电路的过程中熟练掌握555定时器以及由他构成的各种电路的结构和用途。2.2 门铃的设计要求当按下门铃按钮，555定时器A1定时3秒门铃扬声器响3秒。555定时器A1定时的同时555定时器A2定时60秒，在这555定时器A2定时期间按动门铃按钮，则门铃扬声器不发生，等555定时器A2定时完成60秒后在按动门铃按钮，门铃扬声器才能发出响声，555定时器定时3秒，门铃扬声器响3秒，同时555定时A1器定时的同时555定时器A2则同时定时60秒，依次循环。2.3 门铃的发展在现在的世界上，门铃是每个家庭不可缺少的，从而促进了门铃的发展，出现了很多不同门铃，也具有不同的效果。我这次的设计就是门铃，设计的是不吵人门铃。在当今世界下，每个人的随着工作的节奏加快，从而使自己的生活节奏也加快，这就造成了大多数人到了家里想安静的休息一下，如果就在你休息或则你在做事情又不能及时去开门时你的门铃不停的响，就会感到很厌烦。现在我的不吵人门铃设计解决了这一个问题。不吵人门铃在现在的很多家庭都很实用的。当按下不吵人门铃按钮时，不吵人门铃响3秒，3秒过后不论来人怎么按动不吵人门铃按钮，不吵人门铃都不会再响，等到60秒过后在按动不吵人门铃按钮，不吵人门铃才会再响3秒，3秒过后客人不论怎么按动不吵人门铃，不吵人门铃都不会再响，等到60秒后，再次按动不吵人门铃时，不吵人门铃才会再次响3秒，依次循环。这样这个设计就达到了，用户的要求。当你在休息或者在做一些不能及时去开门的事情的时候，就不用担心门铃会给你厌烦的感觉。 第3章 不吵人门铃硬件设计 3.1 设计原理 不吵人门铃电路图3-1所示，它主要由两块555时基电路A1、A2和一块门铃芯片A3等部分组成。图3-1 不吵人门铃的电路图555时基电路A1、A2均接成开机（即输出高电平）的定时工作模式，但它们定时时间不同。A1用来控制整个电路的通电时间，即控制两次有效按下SB的间隔时间；A2控制每次按下门铃SB后声响的的持续时间。平时，门铃按钮SB打开，整个电路不通电，扬声器B无声。当有人按动SB时，时基电路A1、A2即进入定时状态，其输出端（3脚）分别输出高电平，继电器K1、K2动作吸合，K1常开触点k1闭合，将SB两端短接，所以松开SB后，整机电源仍处于接通状态。K2的常开触点k2闭合，接通门铃芯片A3的电源，由于A3的触发TRI事先已与电源正端Vdd相连，所以A3即输出内储声源信号声，经三极管VT放大后推动扬声器发声。经3s左右的延迟，电容R2充电至2/3Vdd，A2复位，定时结束，K2释放，触点K2跳开，A3电源被切断，扬声器便停止发声，但此时K1仍保存吸合状态，所以来访者如果继续按动SB，室内门铃不会发声吵人。只有经60s左右的延迟时间后，电容C1才经R1充电至2/3Vdd,A1的定时结束，3脚输出低电平，K1释放，触点K1跳开，此时在按动SB，A1、A2重新进入定时状态，门铃才能又响2s左右时间。3.2 元器件的选择3.2.1 门铃芯片A3选用浙江萧山顺达电子生产的KD-9300D型门铃芯片，门铃芯片是一个声音存储器，把你想要的声音存储在芯片中，通过三极管放大扬声器把声音发出来。3.2.2 三极管三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号， 也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。 VT选用9013型等硅NPN小功率三极管，要求B=100，VT可直接插焊在A3自带的小印制板电路上，在本设计中三极管用于放大门铃芯片的声音。3.2.3 开关二极管 开关二极管是半导体二极管的一种，是为在电路上进行开、关而特殊设计制造的一类二极管。它由导通变为截止或由截止变为导通所需的时间比一般二极管短，主要用于电子计算机、脉冲和开关电路中。VD1-VD4采用1N41418型普通硅开关二极管。3.2.4 555定时器555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极型工艺制作的称为 555，用互补金属氧化物（CMOS ）工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5V-16V工作，7555可在3-18V 工作，输出驱动电流约为200mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容段的保护线和中性线合并为PEN线，从某点以后分为保护线和中性线。在本设计中用于定时，不吵人门铃设计中用到了二个555定时器我分别用A1、A2来表示这二个555定时器，A1用来定时60秒，A2用来定时3秒。3.2.5 碳膜电阻 碳膜电阻器是膜式电阻器中的一种。它是采用高温真空镀膜技术将碳紧密附在瓷棒表面形成碳膜，然后加适当接头切割，并在其表面涂上环氧树脂密封保护而成的。其表面常涂以绿色保护漆。碳膜的厚度决定阻值的大小，通常用控制膜的厚度和刻槽来控制电阻器。R1、R2选用RTX-1/8W型碳膜电阻器。在本设计中用于控制555定时器的定时时间。3.2.6 电铝电解电容和普通瓷片电容 电铝电解电容器是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器称作铝电解电容器。C1、C3选用CD11L-16V型电铝电解电容器。瓷片电容是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路电容器及垫整电容器。C2、C4采用CT1型普通瓷介电容器。在本设计中用于控制555定时器的定时时间。3.2.7 电磁继电器电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。K1、K2选用4098、4099型等DC 6V小型电磁继电器，在本设计中通过555定时器定时K1、K2线圈吸合，来控制门铃发生的时间和控制门铃间隔定时时间。电动扬声器B选用0.5W、8欧姆小型电动扬声器，在本设计中用于不吵人门铃发声。不自锁按钮SB不自锁按钮，在本设计中用于控制不吵人门铃开启。电源G1、G2分别采用两节5号电池串联供电，在本设计中用于给不吵人门铃提供电源。3.3 门铃门铃按钮的时间间隔电路 控制门铃按钮时间间隔电路（如图3-2）：图3-2 控制门铃按钮时间间隔电路在本设计中用到了2个555定时器，我把它命名为A1、A2。他们分别控制SB的时间间隔时间和控制电动扬声器的声响时间，其中控制SB的时间间隔的555定时器是A1（见图3-2），A1的时间控制是由的C1和R1控制的。3.4 门铃扬声器的声响时间电路扬声器的声响时间电路（如图3-3）：图3-3 扬声器B响声时间控制电路在本设计中的555定时器，我命名为A2（见图2-3），A2是控制扬声器的声响时间，A2的时间控制是R2和C3控制的。3.5 门铃发声电路 门铃发声电路图（如图3-4）： 图3-4 门铃发声电路在此电路图中有音乐芯片我把它命名为A3，电动扬声器命名为B，三极管命名为VT，有它们来组成该电路的发声电路。K1常开触点k1闭合，将SB两端短接，所以松开SB后，整机电源仍处于接通状态。K2释放，触点k2跳开，A3电源被切断，扬声器便停止发声,但此时k1仍保存吸合状态，所以来访者如果继续按动SB，室内门铃不会发声吵人。第4章 调试与验证4.1 调试 在这个不吵人门铃设计中，我调试了三次，两次失败一次成功，前面的两次失败的现象是555定时器定的时间达不到设计要求，通过我不断的努力我终于找到了失败的原因所在，调试状态如下：当有人按动SB时，时基电路A1、A2即进入定时状态，其输出端分别输出高电平，继电器K1、K2动作吸合，K1常开触点k1闭合，将SB两端短接，所以松开SB后，整机电源仍处于接通状态。K2的常开触点k2闭合，接通门铃芯片A3的电源，所以A3即输出内储声源信号声，推动扬声器发声。经3s左右的延迟，电容R2充电，A2复位，定时结束，K2释放，触点K2跳开，A3电源被切断，扬声器便停止发声，但此时K1仍保存吸合状态，所以来访者如果继续按动SB，室内门铃不会发声吵人。只有经60s左右的延迟时间后，电容C1才经R1充电,A1的定时结束，3脚输出低电平，K1释放，触点K1跳开，此时在按动SB，A1、A2重新进入定时状态，门铃才能又响3s左右时间。4.2 实物图片为了我的设计好看我把我焊接好的电路板进行封装，没有封装前的不吵人门铃电路板为图4-1。封装后的不吵人电子门铃为图4-2。图4-1 为封装前的电路板 图4-2 为封装后的不吵人门铃第 11 页 总 结在本次毕业设计中制作出了不吵人门铃，能够实现当有人到来时候按动不吵人门铃，不吵人门铃响3秒左右，要等60秒之后才能在响，如果客人继续按动不吵人门铃按钮则不吵人门铃不发声，等到60秒后再次按动不吵人门铃按钮，则不吵人门铃再次发声，不吵人门铃响3秒左右，依次循环。电路原理要注重理论，更应注重实践，在接受知识的同时，培养自己的能力。我的设计是不吵人门铃，在这个不吵人门铃设计中，我调试了三次，两次失败一次成功，前面的两次失败的现象是555定时器定的时间达不到设计要求，通过我不断的努力我终于找到了失败的原因所在，原来是我前二次的失败中我把R1、R2的阻值弄错了，我把本来需要千欧姆的电阻弄成了欧姆级电阻，所以导致A1、A2控制不了设计需要的时间。在此设计中我运用了大量的电路，也差不多的知道里面的原理。经过很久时间的努力，终于完成了毕业设计。这次的课程设计，是在大学里面难度最大的一次实践，说实话，最开始的时候，我信心满满的，总想做得好一点能创新最好，但在其过程中，遇到的问题越来越多心里很没底，毕竟是第一次，所以就只好按照老师给的题目完成就好，但在调试过程中，心里很不是滋味，很恼火，直至电路实现不吵人电子门铃的全部功能后，才