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题目12 双音门铃设计 题目12 双音门铃设计 1、设计指标 设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮开关，按下按钮时发出频率较高的“叮”声。松开按钮时，发出频率较低的“咚”声。门铃的“叮咚”声的频率和声音持续的时间可调。正常人的听力范围在20HZ20000HZ,而300HZ5000HZ 则是人耳最敏感的声音频率范围。因此，“叮咚”声最好在这个范围内。“叮咚”两声频率要求差距比较大，声音持续时间要求恰当。电路最好具有低功耗。 当接通闪烁灯光电路的电源时，两个发光二极管交替闪烁，闪烁频率适中即可2、设计方案 电路分为两部分：双音门铃电路，闪光灯电路，具有555定时器构成多谐振荡器组成。555定时器时中规模集成时间基准电路，可方便地构成各种脉冲电路。由于其使用灵活，外接元件少，因而在波形的产生和交换。定时报警，家用电器等领域得到了广泛应用。双音门铃电路就是利用定时器构成多谐振荡器组成。“双音”是指按下开关时扬声器发出“叮”的声音，松开开关后，扬声器发出“咚”的声音。“声光”即指在门铃响起到消失的一段时间内，都伴随有闪光，闪光方式为两只LED灯以一定频率交替闪烁。 3、电路设计 3.1双音门铃电路工作原理 图1 双音门铃电路原理图 由555 电路组成的叮咚门铃电路的组成上可见，该电路是一个由555 电路组成的音频振荡器，它的工作状态受脚的控制。静态时，电源通过R2 、R3 及R4 向C2 充电， C2 上端电压接近电源电压。但因脚悬空，电压接近OV ，使电路处于复位状态，振荡电路不能工作。 按下按钮S 后，电路被接通，电源通过Dl 向Cl 迅速充电，使脚电压很快升高，当电压大于O.7V 时电路起振。电容C2 通过R4 经脚放电，当C2 放电使其上端电压低于Vcc /3 时， 555 电路的脚输出高电平使扬声器发出"叮"的声响。 在按下S 前，由于555 电路脚的复位作用，脚输出低电平。在按下S 后，由于Cl 被充电后电压升高，脚的复位状态被解除，但因、脚电压在按下S 前已高于2Vcc /3 ，这就使脚仍然保持低电平输出状态。当松开按钮S后，电源经R2 ， R3 及R4 再次向C2 充电，当充电使C2 上端电压达到2Vcc /3 时，555 电路的脚突然变为低电平，扬声器发出一声"咚"。在C2 开始充电的同时，电容Cl 经Rl 放电，当放电使Cl 上端电压低于O.7V 后， 555电路复位，电路恢复静态。由于Cl 的放电时间常数大于C2 的充电时间常数，所以不会发生在电路发出"咚"声之前使电路进入复位的工作状态。 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R2 ， R3 , R4 和C2 数值的选择，在实际制作中需要通过实验来确定。 双音电子门铃以555为核心组成多谐振荡器，推动喇叭。实际上555电路是一个可控电压振荡器，当按下AN按钮后，C1,C2分别充电。555起振，振荡频率F1=1044/（R3+R4）c1,当松开AN后，振荡频率f2=1.44/(r2+r3+2r4)C2,图示参数的对应频率，前者约为750HZ，后者约为500hz,同时，由于c2通过r1指数放电，并加到555的控制端5脚，改变基片内部的基准比较电压，因而松开AN 后，门铃实际上发出的变调的音响，直至c2上的电压放完。 3.2闪烁灯光电路工作原理 图2 闪烁灯光电路原理图 如图 2所示,555和R7、R8、C5组成无稳态多谐振荡器。F=1.44/（R7+2R8）C5,图示参数的振荡频率约在1Hz左右，占空比为50%。它输出的高、底电平方波驱动LED1、LED2，使之轮流“眨眼”发光。R5、R6为限流保护电阻。 接通电源后，555起振，当3脚输出为高电平时，由于LED1正极与电源相连相当于高电平，负极通过R6与 555多谐振荡器的3引脚相连LED1不发光。LED2的正极相当于高电平，负极与地相接，所以LED2先发光。当3脚输出为低电平时，由于LED1正极与电源相连相当于高电平，负极通过R6与 3脚相连相当于低电平，LED1发光。而LED2的正极相当于低电平，负极与地相接，所以LED2不发光。从而实现了电路的轮流眨眼功能 3.3基于NE555的声光双音门铃工作原理 图3 基于NE555的声光双音门铃 在电路的设计中能否通过一个开关来控制整个电路是整个设计的关键所在。眨眼电路和双音电路为能实现同步和有同一开关控制,使用电容控制两电路中的555定时器的第4脚,当电源开关AN按下后,眨眼电路和双音电路同时工作,同时双音电路中的一电阻短路,发出同一频率的声音,眨眼电路两个发光二极管轮流闪烁。当AN松开后,控制第4脚的电容放电为俩个555定时器的第4脚提供高电平使俩电路能继续工作,直到电容放电结束。眨眼电路中发光二极管将继续轮流闪烁,双音电路中由于充电回路改变,则发出声音的频率将改变,频率变底,随着电容的放点,其电压将逐渐变底,直至声音消失.于是此电路实现了双音与眨眼同步,同时全部电路也实现了同一按扭的控制。 4电路仿真 4.1仿真电路图
