电子信息工程学院.doc

电子信息工程学院电子课程设计设计题目：电子音乐门铃专业班级：08级电信（1）班姓 名：刘顺斌学 号：2008301030107指导老师：邹云峰 2009年12月16日摘 要随着社会的发展和进步，人们在物质上的追求越来越高，而多功能门铃结合实际用户需要和现代社会的需求设计，满足了人们的要求。作为用单片机控制的智能产品之一，在单片机设计中开辟出一块新的领域。本文主要介绍新型多功能门铃的原理和特点，采用了单片机控制门铃的报警及音乐播放。具体研究方法是：以单片机AT89S52为核心，通过键盘向单片机输入指令，再由单片机控制门铃的音乐播放及报警。设计过程中，使用了Proteus仿真软件和伟福仿真软件，成功的制作出产品。这项成果给人们带来了快乐，提高了人们的生活质量。一、课程设计题目：电子音乐门铃二、设计目的：通过对模拟电子课程的学习，再通过对电子元器件的安装、焊接、了解电子产品的装配全过程，训练动手能力，掌握元器件的识别，简易测试，及整机调试工艺。三、设计要求 ： 1、对照原理图讲述整机工作原理； 2、对照原理图看懂装配接线图； 3、了解图上符号，并与实物对照；4、根据技术指标测试个元器件的主要参数； 5、认真细致地安装焊接，排除安装焊装过程中出现的故障。 四、基本电子元器件：三极管、电阻、音乐芯片、电路板、电源、导线 1、三极管的主要参数:a. 特征频率fT:当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于fT,电路将不正常工作.b. 工作电压/电流:用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围.c. hFE:电流放大倍数.d. VCEO:集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压.e. PCM:最大允许耗散功率.f. 封装形式：指定该管的外观形状,如果其它参数都正确，封装不同将导致组件无法在.4.判断基极和三极管的类型:先假设三极管的某极为“基极”,将黑表笔接在假设基极上,再将红表笔依次接到其余两个电极上,若两次测得的电阻都大(约几K到几十K),或者都小(几百至几K),对换表笔重复上述测量,若测得两个阻值相反(都很小或都很大),则可确定假设的基极是正确的,否则另假设一极为“基极”,重复上述测试,以确定基极.当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔笔接基它两极若测得电阻值都很少,则该三极管为NPN,反之为PNP.判断集电极C和发射极E,以NPN为例:把黑表笔接至假充的集电极C,红表笔接到假设的发射极E,并用手捏住B和C极,读出表头所示C,E电阻值,然后将红,黑表笔反接重测.若第一次电阻比第二次小,说明原假设成立.体三极管的结构和类型 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结把正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， 从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。 发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区发射的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区发射的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头向外。发射极箭头指向也是PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。 三极管的封装形式和管脚识别 常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类，引脚的排列方式具有一定的规律， 底视图位置放置，使三个引脚构成等腰三角形的顶点上，从左向右依次为e b c；对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己，三个引脚朝下放置，则从左到右依次为e b c。 目前，国内各种类型的晶体三极管有许多种，管脚的排列不尽相同，在使用中不确定管脚排列的三极管，必须进行测量确定各管脚正确的位置，或查找晶体管使用手册，明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。 晶体三极管的电流放大作用 晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将Ic/Ib的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。 晶体三极管的三种工作状态 截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。2、电阻：带有四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。快速识别的关键在于根据第三环的颜色把阻值确定在某一数量级范围内，例如是几点几K、还是几十几K的，再将前两环读出的数代进去，这样就可很快读出数来。掌握此方法的几个要点：（1）熟记第一、二环每种颜色所代表的数。可这样记忆：棕1，红2，橙3，黄4，绿5，蓝6，紫7，灰8，白9，黑0。这样连起来读，多复诵几遍便可记住。记准记牢第三环颜色所代表的 阻值范围，这一点是快识的关键。具体是： 金色：几点几 黑色：几十几 棕色：几百几十 红色：几点几 k 橙色：几十几 k 黄色：几百几十 k 绿色：几点几 M 蓝色：几十几 M 从数量级来看，在体上可把它们划分为三个大的等级，即：金、黑、棕色是欧姆级的；红橙、黄色是千欧级的；绿、蓝色则是兆欧级的。这样划分一下是为了便于记忆。（3）当第二环是黑色时，第三环颜色所代表的则是整数，即几，几十，几百 k等，这是读数时的特殊情况，要注意，例如第三环是红色，则其阻值即是整几k的。（4）记住第四环颜色所代表的误差，即：金色为5；银色为10；无色为20。3、其他：普通5号电源就OK了，音乐芯片，电路板和导线都是一套的。电路图基本原理 平时挂机时叉簧开关HS的1、2触点接通，用AC220V供电，V1有直流输出，此电压既对电池充电，也加到音乐IC的脚。如按一下S，则音乐IC的脚受触发，脚有音乐信号输出，经V2放大后推动扬声器发声，同时经R5推动Y2、Y3。摘机后，叉簧开关HS的1、3接点接通，通话电路接通电源，这时可进行对讲。 600) i=this.width; j=this.height; this.width=600; this.height=j/i*600; border=0本对讲门铃由于音频放大器IC2（LM386）的增益很高，容易使Y2、Y3产生啸叫声。经笔者实际验证，只要在Y2、Y3两端并联一只几pF的小电容，啸叫声即可消除。 不用按钮的音乐门铃 本文介绍一种不用按钮的音乐门铃，来人只要站在门铃前，便可自动发出门铃声。该音乐门铃电路原理如附图所示。IC1等元件组成红外发射电路，由IC1、RP、R1、C1构成多谐振荡频率，按图示元件数据，振荡频率约40kHz，输出电流为100-200mA，可驱动红外发光二极管D1发射出40kHz调制红外脉冲。IC2是红外接收芯片，灵敏度高、增益高、输出波形好，并具有鉴频功能。红外接收管D2接收到40kHz频率的红外脉冲后，转换为电信号，送入IC2第脚，经放大和C5、L调谐以及IC2内部电路检波、整形后，由第脚输出脉冲信号。平时，IC2第脚输出低电瓶，D3截止，音乐集成电路IC3无触发脉冲，不产生音乐信号输出，扬声器B不发声。当有人站在门前遮挡D1发射的红外信号时，IC2第脚电位瞬间由低电平变为高电平，经D3触发IC3输出音乐信号，由V放大推动扬声器发声。 IC1选用NE555，IC2为PC1373，IC3选用9300系列音乐集成电路。D1可用SE303A或LM66R型 5mm圆形红外发光二极管，D2可用PH302方形红外接收二极管。V为9013NPN管，100。B选用YD58-1型、8/0.25W小口径扬声器。L用?0.08mm高强度漆包线，在小型晶体管收音机的中频变压器骨架上密绕30匝即可。 两种无按钮音乐门铃 门铃均需安装按装，因而存在着安装麻烦和易于丢失损坏等问题。用复合开关管代替机械触发开关制作的音乐门铃，即可克服上述弊端。图1为振动式。当有人用手敲门时，安装在门内侧的压电陶瓷片YD受到振动而产生相应的音频电压，使复合管开关BG1和BG2导通，音乐电路CIC受到触发即演奏一段乐曲。压电陶瓷片以采用直径较大的为宜，用502胶水将其粘合在门内偏上的中心位置即可。图2为触摸式。当用手指触摸电路A点时，人体感应电压使复合管BG1和BG2导通，音乐电路CIC受到触发即演奏一段乐曲。触摸电极A可用一大小适中的金属片固定在门框上即可。 触摸式门铃 本文介绍的触摸式门铃，用触摸方式代替机械开关，它简单可靠，实用有趣。工作原理：电原理图如图所示。555时基集成电路工作在单稳状态，平时脚和脚均为低电平当用手触摸一下金属感应片M时,人体的感应信号通过0.1F电容加至555时基集成电路的脚，使电路翻转进入暂稳态，这时脚输出高电平直接加到门铃芯片的触发端，芯片被触发并通过三极管推动扬声器发声。同时脚也变为高电平，电源通过100K电阻对4.7F电容充电,当电容上的电压充至2/3电源电压时，电路又翻转，暂稳态结束，脚又变为低电平。待再触摸一次M时，上述工作过程周而复始。因此每触摸一次M，门铃就被触发一次。脚上的0.01F电容为抗干扰电容,可防止门铃被误触发。元器件选择与制作：本电路的门铃芯片选用“叮咚”（HL9300）芯片，它每被触发一次，尽管脚变为低电平后，它仍可连续发出三次“叮咚”声。如选用的是需要触发端一直为高电平才可发声的芯片（如音乐芯片），应适当调整脚上的阻容时间常数来调整暂稳态的时间，使脚的高电平足以使芯片发出一曲完整的音乐后才变成低电平。另外还应通电测量一下门铃芯片推动三极管的基极电位，如静态（不发声）时为低电平，则改用NPN型三极管作推动管，目的是防止静态动耗，延长电池使用寿命。触摸片的引线太长时最好使用屏蔽线并将屏蔽层接地。本电路制作简单，只要安装无误即可正常工作。本电路还可扩展为触摸开关、触摸报警器等实用电路。 元器件选择：VT1VT3选用9014高增益三极管，其穿透电流要小，80。BM可选用CN15E或阻抗为1K的其它驻极体传声器。音乐集成电路IC选用KD152等工作电压为3V的高电平触发的音乐集成片。VD3、VD4选用工作电压低、导通电流小而发光效率高的发光二极管。其余元件均按图中标注的值选取，并无特殊要求。安装与使用： (1)如家有音乐门铃，则不必再制作电路外壳，可按图加装控制电路即可。 (2)驻极体传声器BM，装在外门框上，高度可视人高矮而定。为使BM保持清洁，可用一块小花布遮掩并标注“声控”二字，即可装饰，又引人注目。 (3)为防止外界声音的干扰而引起误工作，要调节RP，使BM具有适当的灵敏度，以人嘴离驻极体传声器BM为30mm左右能触发门铃为宜。 (4)发光二极管用于声控门铃时，只须一只发光管，将其装在门外显眼处。当人发声时，如发光管显示，则告诉外人，请放心电路工作正常。 (5)如作儿童玩具，选用一只空心塑料或毛绒绒的玩具，将VD3、VD4装入两只眼睛中，只要儿童发声，洋娃娃便会闪动着大眼睛唱歌，颇有情趣。 (6)儿童不玩时，取出电池。最好选用4.7K带开关的电位器，即可调节又能开关，这样可节省静态耗电。 触摸式音乐门铃 KD482常用于石英钟整点时，如在它的外部再加装几只电子元件，便可组成触摸式音乐门铃。电路工作电流为60mA，静态电流几乎为零。该电路如下图所示。VT1、VT2组成触摸灵敏开关。当手轻触摸金属片A时，人体给VT1的栅极注入一感应信号，使VT1的漏极电流减小，其漏极与源极间电阻增大，C点变为高电位，VT2导通，发光二极管VD1亮。这时D点变为低电位，KD482的SW端被低电平触发振荡工作，由VT3放大的信号驱动扬声器BL发声。手离开时A时，VT1的漏极电流变大，其漏、源极间电阻减小，C点变为低电平，VT2截止，VD1熄灭，D点变为高电位。BL播完一首乐曲后将会自动停止。元器件选择：场效应晶体管VT1除3DJ6E外也可采用其它的结型场效应晶体管，但要求饱和漏极电流小于1mA。发光二极管VD1的型号可任意选择，为使效果更佳，VD1应选择工作电压在22.5V发光效率高的发光管。金属片的面积为300mm左右。调试：电路按下图接好后，先将电源的负极与SW端用一根金属线短接一下（KD482为低电平触发），BL放出音乐即可。控制电路只稍加调整，未触摸A之前，将万用表打在直流1V档位，测量VT2的基极b与发射极e两端电压应小于0.7V，然后再用手轻触A，此时指针指示要大于或等于0.7V。如达不到该值，可适当改变一下R2或R3的阻值，两个电阻最好配合调整。安装与调试：由于该电路静态耗电流极微，故可省去电源开关。A与VT1的栅极之间的距离可根据实际情况而定，最好不要超过1m。发光二极管VD1最好与触摸片A装在门外显眼处，当门外人触摸到A时，VD1即刻发光显示，就表示电路工作正常。在触摸A时，有时偶尔会出现电路不工作情况，这时VT1与VT2应选择放大倍数大一些的管子。该电路也可用于防盗，将VT1栅极的接触线安装在门拉手或门锁等金属部位，当盗贼的手一接触即可报警。该电路经改动后可用于触摸儿童玩具。KD482的E、E两端原来是接蜂鸣陶瓷片的，如加以改进接上两只发光二极管VD2、VD3（如下图所示），而发光二极管VD1装在前额中间尤如三只眼，这样不仅集声光、色于一体新颖有趣，而且更会招来儿童们的喜爱。其中VD1是用于来控制明暗的，VD2VD3是随音乐声的大小而频频闪烁的焊接事项 1焊接在装配工作中，焊接技术很重要，收音机元件的安装，主要利用锡焊，它不但能固定零件，而且能保证可靠的电流通路，焊接质量的好坏，将直接影响收音机质量。1烙铁的使用烙铁是焊接的主要工具之一，焊接收音机应选用30W-35W电烙铁。当接通电源，在温度渐渐上升的过程中，给烙铁头部上锡，使烙铁头上沾附一层光亮的锡，烙铁就可以使用了。2烙铁温度和焊接时间要适当焊接时应让烙铁头加热到温度高于焊锡熔点，并掌握正确的焊接时间。一般不超过3秒钟。时间过长会使印刷板铜铂中翘起，损坏电路板及电子元器件。3焊接方法一般采用直径1.2-1.5mm的焊锡丝。焊接时左手拿焊锡丝，右手拿电烙铁。在烙铁接触焊点的同时送上焊锡，焊锡的量要适量。太多易引起搭焊短路，太少元件有不牢固。焊接时不可将烙铁头在焊点上来回移动或用力下压，要想焊得快焊得好，应加大烙铁和焊点的接触面。增大传热面积，焊接也快。另需要注意的是温度过低烙铁与焊接点触的时间太短，热量供应不足，焊点锡面不光滑，结晶粗脆，像豆腐渣一样，那就不牢固，形成虚焊和假焊。反之焊锡易流散，使焊点锡量不足，也容易不牢，还可能出现烫坏电子元件及印刷电路板。总之焊锡量要适中，即将焊点零件脚全部浸没，其轮廓又隐约可见。见图4-1 图4-1 焊点焊好后，拿开烙铁，焊锡还不会立即凝固，应稍停片刻等焊锡凝固，如未凝固前移动焊接件，焊锡会凝成砂装，造成附着不牢固而引起假焊。4.2元件安