双音门铃课程设计报告.doc

2011—2012学年第二学期 《电路与模拟电子技术课程设计》 (适用专业：勘查10级) 班级 勘查10-3 姓名 巫振观 学号 姓名 宋佳杰 学号 姓名 任芳 学号 概述（功能描述） 题目： 双音叮咚门铃电路课程设计 项目任务： 设计一个双音叮咚门铃电路，电路中设置一个按钮开关，类似门铃。按下按钮时发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，发出较低频率的“咚”声。门铃“咚”的声音持续时间可调。 要求： 正常人听力范围在20Hz~20000Hz，而1000Hz~5000Hz则是人耳最敏感的声音频率范围，因此，“叮咚”的声音最好设置在在这个范围内或者左右。“叮咚”两声频率要求差距比较大，使人耳容易区分，“咚”的声音持续时间可以任意调节，符合本次课程设计的要求。同时，电路最好能功耗低，电源由干电池组成。 电路原理 2.1工作原理 （1）、J1断开情况下：如上图示，J1为开关相当于门铃按钮，J1断开时，C1无法接通，从而 NE555的4端口（复位端）一直处于低电平，将导致其强制复位处于不工作状态，最终将使输出端口为0，扬声器（图中电阻R5代替）不工作。另一方面，C2通过R2、R3、R4进行充电，短时间内达到电源电压。 （2）、按下J1时：VCC的电流流过二极管对C1经行充电，其两端电压升高，4端口的电压也开始逐渐升高。同时，C2开始对端口7进行放电，电容的电压下降，当其由VCC下降到2/3的VCC时，放电管导通，3端口输出为低电平，但当下降到1/3VCC时，放电管截止，C2则开始充电，3端口理应输出高电平，但是由于控制4端口的电容C1的电压还没有充好电，4端口仍旧输出0使输出端口3强制输出0，扬声器不工作。当C1充好电之后，4端口为高电平，然后输出端3即可输出1，这时扬声器可以工作，发出“叮”的响声。 （3）、松开J1时，VCC则不能通过二极管对C2充放电，只能通过R2、R3、R4充放电，由于电阻值的改变，使其频率发生改变，电阻变大，频率变低，发出“咚”的声响。与此同时，C1开始放电，当使其的电压不断下降，最终4端口输入为低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。 2.2 参数计算 按下开关J1之后： 叮的频率 T=ln2*(R3+2R4)*C2=ln2*30*0.05*10-3=1.04*10-3s f=1/T=961.8Hz C2充电时间t11C2*(R3+R4)=0.001s C2放电时间t12C2*R4=(5.0*e-5)s 叮的时间间隔十分的小，因此人耳无法分辨间断的叮声，所以人听到的是持续的叮声 松开开关之后： 咚的频率f=1.44/（R2+R3+2R4）*C2=480Hz C2充电时间t11C2*(R3+R2+R4)=0.003s C2放电时间t12C2*R4=0.0005s C1放电时间t=C1*R1=2.209s 咚声持续的时间为:2.209s 2.3 元器件功能 R1：给C1充放电 R2：J1断开后，给C2充电 R3：给C2充电 R4：给C2充放电 C1：通过充放电控制NE555的4端口电平，来控制扬声器的工作 C2：通过充放电控制NE555，使其发出脉冲波 C3：滤波,防止干扰 C4：滤波，使扬声器接收到稳定的脉冲波 D1、D2：防止闭合开关后，还有电流流过C1使其充电 J1：开关按钮，控制“叮咚”声的开始和叮声的结束 扬声器：发出叮咚声的设备 NE555：作为多谐振荡器，发出脉冲波，驱动扬声器发声 2.4 各数据对结果的影响 咚声持续的时间：由于C1是确定的大小，因此改变R1的大小可以改变持续的时间，R1越大，持续时间越长，反之越短。 电路仿真与结果 3.1 电路仿真 3.2 电路仿真结果 通过示波器测试开关打开和闭合过程中输出的波形，得到以 由波形的变化可知，在开关断开的过程中，波形的频率发生了变化，在实际电路中则表现为扬声器接收到的频率不同，进而导致声音的变化。 电路调试与结论 4.1 电路调试过程 第一次接触面包板，对于它的结构和用法也不是很熟悉，不过真正操作起来还是挺上手的。在面包板上面所有电学元件所组成的电路的整个调试过程，我们没有出现任何问题，布线完成后进行连接，十分顺利，没有交叉，没有飞线，每根导线连接都经过了严密的检查，并且尽量使每根导线看上去都是笔直笔直的，在使实验成功的同时我们也很在意整个电路的美观。连接完面包板后，我们先用万用表测试电路的各个部分能否正常实现功能，检查有没有短路或者断路以及电阻阻值是否正确。然后重