简易双音门铃论文.doc

中南民族大学2014年自动化专业创新设计大赛课程名称： 简易双音门铃 院 系： 计算机科学学院 专 业： 自动化专业 年 级： 2012级 姓 名： 樊启帆(2012213376) 白 瑞(2012213380) 刘 闫(2012213367) 指导教师： 张志俊 简易双音门铃1 摘要双音门铃是一种很有发展前途的电子产品，它是利用模拟数字混合集成电路 555 定时器的工作原理，组成多谐振荡器，通过改变输出方波的频率来实现双音功能，通过一个开关来同时实现双音功能。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。现在“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。2 设计目的 双音门铃是一种很有发展前途的电子产品，它是利用模拟数字混合集成电路 555 定时器的工作原理，组成多谐振荡器，通过改变输出方波的频率来实现双音功能，通过一个开关来同时实现双音功能。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。现在“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。随着科技的进步，越来越多的科研成果用于人们的生产生活中，给大家的生活带来方便和快捷。作为当代大学生，我们更应该将自己的所学应用于生活中，服务于社会。本设计电为双音门铃，门铃是很常用且实用的器件，使人们能很容易的得知有客人来访，以防错过许多的重要客人。当然，双音门铃不仅仅是应用于门铃领域，我们从它的基本功能中可以得知，它是指一方通知另外一方的一种比较友好的方式，通过“叮咚”这种比较悦耳的声音来提醒对方，所以它的应用领域极其广泛。本电路是以555定时器作为主要芯片，增加少量元件，构成多谐振荡器。在利用多谐振荡器的充放电优势，使其能发出“叮咚”双音。实现门铃的功能。该设计结构紧凑，电路设计巧妙，既运用了模拟电路的知识，也用到了数字电路的基本知识，是模拟与数字的有机结合。3电路设计图1 双音门铃工作原理图4 主要元件介绍4.1 芯片功能表2 555定时器功能输入输出（RD）复位TL触发（TH）高触发（D）放电OUT0XX导通01111/3Vcc1/3Vcc2/3Vcc2/3Vcc截止导通不变10不变图2 555电路内部电路方框图 555 定时器是一种电路结构简单、使用方法灵活、用途广泛的多功能电路。只要外部陪接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。555 定时器的电源电压范围宽，双极性 555 定时器为 516V，CMOS 555 定时器为 318V。可以提供与 TTL 及 CMOS 数字电路兼容的接口电平。555 定时器还可输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域有着广泛的应用,上图就是555芯片的内部结构图。可以得出如下结论：1.555 定时器有两个阈值，分别是 1/3Vcc 和 2/3Vcc。 2输出端 3 脚和放电端 7 脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在 7 脚外接有上拉电阻时，7 脚为低电平。输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7 脚为高电平。3.输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为 1/3Vcc。4输出与触发输入反相。4.2 芯片引脚介1 脚（GND）接地。2 脚（TL非）低电平触发。3脚（OUT）电路输出端。4脚（RD）电路复位端5脚（Vc）电压控制端，可改变上、下触发电位，不用时接0.01uF电容到地。6脚（TH）高电平触发。7脚（CT）放电端。8脚（Vcc）电源端。 图3 555芯片管脚图4.3电容1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如 C13 表示编号为 13 的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。容抗 XC=1/2f c (f 表示交流信号的频率，C 表示电容容量) 电容的作用：滤波作用，在电源电路中，整流电路将交流变成脉动直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为 0.001-0.lpF 的电容，以滤除高频及脉冲干扰。 耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。 2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法 3 种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。其中： 1 法拉 103=毫法=1XXXXX 微法=109 纳法=1012 皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如 10 uF/16V 容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 数字表示法：一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如： 102表示 10102PF=1000PF 224 表示 22104PF=0.22 uF 由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。电容按介质不同分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。按极性分为：有极性电容和无极性电容。按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。电容容量表示能贮存电能的大小。电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗 XC=1/2f c (f 表示交流信号的频率，C 表示电容容量)。电容的标注方法分为：直标法、色标法和数标法。对于体积比较大的电容，多采用直标法。如果是 0.005，表示 0.005uF=5nF。如果是 5n，那就表示的是 5nF。 5电路工作原理1.原理概述当开关AN按下的时候，开关处于闭合的状态，电源经VD2向C2充电，管脚4的电位迅速充至Vcc，使复位解除（即复位功能无效）；由于VD1将R1旁路，Vcc经VD1、R2、R3、向C1充电，充电时间长数为0.7（R2+R4）C1，放电时间为常数0.7R3C1，多谐振荡器产生高频振荡，喇叭发出高音。当开关AN弹起来的时候，开关断开，由于电容C2存储的电荷经R4放电要维持一段时间，在管脚4的电位降至复位电平之前，电路将继续维持震荡；但此时Vcc经R1、R2、R3向C1充电，充电时间常数增加为0.7（R1+R2+R3）C1，放电时间常数仍为0.7R3C1，多谐振荡器发生低频振荡，喇叭发出低音。当电容C2持续放电，使得管脚4的电位降至555的复位电平之下时，多谐振荡器停止振荡，喇叭停止发声，喇叭停止发声。由上述分析可知，要达到预想的叮咚声效果，电路中各部分的时间协调是关键。其中主要的就是R1，R2，R3 和C3 数值的选择，在实际制作中需要通过实验来确定。在一般情况下，人的耳朵的听力识别频率范围是2020000Hz。6元件清单表3 元件清单名称型号参数数量芯片电容电容电容EN5555-12V1电解电容47uF1瓷片电容0.01uF1瓷片电容0.1uF1二极管电