电子门铃课程设计...docVIP

郑州科技学院 《数字电子技术》课程设计 题 目 电子门铃 ________ 学生姓名 宁鹏程 专业班级 电气工程及其自动化四班 学 号  201247109 院 （系）  电气工程学院 指导教师  李月英 达成时间  2014  年  5  月  30  日 目录 1 课程设计的目的1 1.1 背景 1 1.2 目的 1 2 课程设计的任务与要求2 2.1 任务 3 2.2 要求 3 设计方案与论证3 设计原理及功能说明5 硬件的制作与调试5 总结10 附录 1：总体电路原理图 18 附录 2：实物图 18 附录 3：元器件清单 1 9 参照文件 1 5 1 课程设计的目的 1.1 背景：在已学模拟电子技术基础和数字电子技术基础的背景下设 计一个叮咚门铃电路。 1.2 目的 ：实现叮咚门铃的功能，使所连结得电路能发出叮咚的声音。 课程设计的任务与要求 2.1 任务 ：设计一种能发出“叮、咚”声的门铃。 2.2 要求：设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮，按下按钮时 发出较高的频次“叮”声，松开按钮，发出较低频次的“咚”声。门铃 “叮咚”声的声音频次和声音持续时间可调。正常人听力范围 在 20Hz~20000Hz，而 300Hz~5000Hz 则是人耳最敏感的声音频次范围，因此，“叮咚”声最幸亏这个范围内或许左右。 “叮咚”两声频次要求差距比较大，声音持续时间要求适合。电路最好拥有低功耗。 方案设计与论证 “门铃” 的作用顾名思义就是提醒主人开门。 设计一种能发出 “叮、咚”声的门铃。它是利用一块时基电路集成块和外围元件组成的。它的音质 优美逼真，装调简单容易、成本较低，一节 6V 迭层电池可用三个月以上， 耗电量较低。 NE555集成电路与外围元件组成一个音频振荡器电路，其 振荡频次由 R2、R3、R4和 C2的数值决定。该电路与其他 555 系列在使 用上的不同是， NE555的 4 脚没有直接接到电源正极上面去。而是接到 了一个由二极管 D1、D2、按钮开关 AN组成的开关电路和一个由 R1、C1 组成的准时器电路上。 使得 NE555的 4 脚的电位受到 R1、C1 上面电位的 影响。这是该电路设计的独到之处，是电路实现“叮咚”门铃声效的关 键。 叮咚门铃属于音乐集成电路，它们是大规模 CMOS 集成电路的 一种，应用特别宽泛。 CMOS 是这 种集成电路英文名称的缩写， 翻译成中文就是 “互补对称金属氧化物半导体集成电 2 路” （ Complementary Symmetry Metal Oxide Semiconductor ） 历史上最早提 出 CMOS 集成电路线路构造是在 1963 年，到 1968 年就发展成 商品化生产。早期应 用领域限于空 间电子设施和军用产品；到上世 纪 70 年月，快速扩展到工业和民用产品，如电子手表、 电子计算 器等等。在所有数字集成电路中， CMOS 的产量和产值仅次于另一种叫 做 TTL 的集成电路， 位居第二。 叮咚门铃等这一类音乐集成电路 是简单的 CMOS 电路。 它采用黑膏软封装——就是把硅芯片用环氧 树 脂直接封装在印刷电路板上。 音乐集成电路的内部构造 内部结 构能够用以下框图表示： 内部构造音乐集成电路 喇叭 振荡器音频 发生器 调制器 前置放大器 放大电路 触发电路 节拍控制器 节 拍发生器 存储器图中的 IC 便是时基电路集成块 555，它组成无稳态多 谐振荡器。按下按钮 AN（装在门上），振荡器振荡，振荡频次约 700Hz， 扬声器发出“叮”的声音。与此同时，电源经过二极管 D1给 C1充电。 松开按钮时， C1便经过电阻 R1放电，维持振荡。但因为 AN的断开，电 阻 R2被串入电路，使振荡频次有所改变，大概为 500Hz 左右，扬声器发 出“咚”的声音。直到 C1上电压放到不能维持 555 振荡为止。“咚”声 的余音的长短可经过改变 C1的数值来改变。没有按下 AN之时， NE555 其 4 脚的地位为 0V，NE555的特点就是， 当其 4 脚的地位低于 1v 较多的时后其 3 脚对外输出的信号将被关断， 因此该电路不能发出任何的声音。而在按下按钮开关 AN时，二极管 D1、 D2都要导通。二极管 D1的导通，使 NE555第 4 脚的电位远远地大于了 1V，所以 3 脚被翻开能够向扬声器输出音频信号时扬声器发出音频的声音。 而因为二极管 D2的导通，使得电阻 R2被短路，进而改变了 NE555作为音频振荡器的振荡频次， 准时电路中时间常数的减少，振荡器的振荡频次就要升高，因此扬声器中发出 的声音是一个比电路设计有 R2存在时要尖 4 利一点的一个高音，这个声音的频次应当对