电子双音门铃的设计与制作(改)(2022年九月整理).docx

电子双音门铃的设计与制作(改)(2022年九月整理).doc 双音门铃的设计与制作 一、设计要求： 1.每次按下按键能先后发出i-5-两个音调。 i（1045Hz）音持续时间0.5s，5（784Hz） 二、电路原理框图： 1双音门铃电路组成框图如图所示。 图2-1 双音门铃电路组成框图 2各部分的作用及要求 （1）按键：控制触发脉冲的产生。 （2）单稳态触发器：单稳态触发器具有稳态和暂稳态两个不同的工作状态。在外界触发脉冲作用下，它能从稳态翻转到暂稳态，在暂稳态维持一段时间以后，在自动返回稳态；暂稳态维持时间的长短取决于电路本身的参数，与触发脉冲的宽度和幅度无关。本设计中采用555定时器构成单稳态触发器。 第一块单稳态触发器主要用于产生0.5S的定时时间，来控制i的音调。 第二块单稳态触发器主要用于产生1S的定时时间，来控制5的音调。 （3）反相求和与反相比例运算电路：该部分电路能先后产生两个不同的电压，本设计中采用双运算放大器LM358，采用双电源供电。 （4）压控振荡器：由电压控制，先后产生两个不同的震荡频率。本设计中采用555构成压控振荡器。 （5）喇叭：由压控振荡器产生的频率经三极管驱动后先后输送到喇叭，从而先后发出i-5-两个音调。 三、工作原理图及参数计算 工作原理图如图3-1所示 图3-1双音门铃电路原理图 图3-1中第一和第二块555定时器均构成单稳态触发器，第三块555构成压控振荡器。第一块定时时间应设计为0.5s ，第二块定时时间应设计为1s 。两个定时器定时时间分别为 1211.1C R T （1） 4421.1C R T = （2） 根据式（1）和式（2） 取C 1=10u ，由此可得： 4.545454101.15 .02?= R ，取标称值k R 472=。 4421.1C R T = 取C 4=10u ，由此可得： 9.090909101.11 4=?= R ，取标称值k R 914=。 对于第三块555构成的压控振荡器，其定时电容端电压6 C v 与输出电压 4 o v 的波形如图3所示。容易 求出 ()33561163 3 0.50.5ln ln CC o CC o CC o CC o V v V v t C R R V v V v -=+- （3） 62 2 6ln 20.7t C R = （4） 输出信号周期为 ()3065612663 0.50.7ln CC o CC o V v t t C C T R R R V v -=+=+- (5) 设发“i ”音时 3 1/2 2.5o CC V v V =，则由式（5）得 ()()' 656566663 0.7ln 0.4 1.12 o C C C T R R R R R =+ (6) 因为“i ”的频率 1 1045Hz f =，“5”的频率 2 784Hz f =，令 S C R R T f O 4665'1 1057.9)1.14.0(1 -?=+= （7） 给定6R 和6C 由式（7）可确定5R 取100K 。 设''3 ' '3 665664 2' '5.0ln )(7.01076.121o CC o CC O v V v V C R R C R f T -+=?=- ，则 ) "(3) "5.0(3ln )('"33665o CC o CC O O O v V v V C R R T T T -+=-=? S S 441019.310)57.976.12(-?=?-= （8） 当依式（7）确定各元件值后，由式（8）可得 V V v CC o 5.37.0"3= (9) 压控振荡器波形图3-2所示 v o4 v C6 V CC 662C R = 665)(C R R + 运算放大器1A 和2A 分别构成反相求和与反相比例运算电路，若将2A 设计成反相器，即增益为1，则： 993 1 2 7 8 o o o R R v v v R R = + （10） 1W R 、2W R 可用来调整门铃音调。 1o v 和2o v 输出高电平约3.5V ，当1o v 为高电平时，3o v 为2.5V ，当2o v 为高电平时，3o v 为3.5V 。1W R 、2W R 分别用于调节两个音调。运放采用5V +，5V -双电源供电。 根据式（10），取 1 3.5o V v =，20o V v =，3 2.5o V v =和10o V v =，2 3.5o V v =，3 3.5o V v =两个条件可计 算出R 7取7.5K ，R 8取5.1K 。 四 元器件功能介绍 1555定时器的内部结构及引脚图 555的内部结构及引脚如图5-1所示。555定时器的1脚是接地端GND ，2脚是低触发端TL ，3脚是输出端OUT ，4脚是清除端Rd ，5脚是电压控制端CV ，6脚是高触发端TH ，7脚是放电端DIS ，8脚是电源端VCC 。只要适当配接少量元件，即可构成时基振荡、单稳触发等脉冲产生和变换的电路。如图2-4所示是NE555的内部结构及管脚排列图。 图5-1 555内部结构及引脚图 2555的工作原理 555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路，是一种常见的集模拟和数字功能于一体的集成电路。它含有两个电压比较器，一个基本RS 触发器，R 和S 高电平有效。三极管VT1对清零起跟随作用，起缓冲作用。三极管VT2是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为Vcc 32 和Vcc 3 1。C1和C2的输出端控制RS 触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入 并超过Vcc 3 2时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于Vcc 3 1时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。 D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。 Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 3 2作为比较器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F 的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电 平的稳定。 T 为放电管，当T 导通时，将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路。 3555电路的引脚功能 555电路的引脚功能如图5-2所示 图5-2 555电路引脚功能 表一元器件清单