实用门铃课程设计1

杭州师范大学钱江学院信息与机电工程分院

实用门铃电路课程设计

设计题目： 实用门铃 班 级： 电子091 学 号： 0965121008 姓 名： 金城 指导教师： 胡克用 设计时间： 12月20日—12月30日

摘 要

叮咚门铃就是利用开关按钮，根据不同频率，发出“叮咚”的声响。整个电

路是通过改变频率让其发出“叮咚”的门响。该门铃广泛用于生活中各家各户中。因为你电路原理较简单，市场价格相对便宜。而且效果不错。因此，深受人们喜欢。

本次设计需要用到一块555定时器，555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成与一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。其在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。555时基集成电路具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流大和一定的负载能力。在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。

在此设计中需要注意555定时器的各引脚的作用。还有如何调节频率，使门铃能发出“叮咚”声。

关键词：门铃 频率 定时器

目 录

1. 概述 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

2. 课程设计任务及要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„5

2.1 设计任务 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

2.2 设计要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

3. 理论设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.1方案论证 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

3.2 系统设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7

3.21 结构框图及说明„„„„„„„„„„„„„„„„7

3.2.2 系统原理图及工作原理„„„„„„„„„„„„„8 4. 信号处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 4.1 555定时器的介绍及工作原理„„„„„„„„„„„„„9

4.2由555定时器组成的多谐振荡器 „„„„„„„„„„„10 5. Proteus的仿真实验 „„„„„„„„„„„„„„„„„„12 5.1 Proteus软件介绍 „„„„„„„„„„„„„„„„„„12 5.2 Proteus的仿真 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 5.3 实验调节„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 6. 安装调试 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 4.1安装调试过程 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 7. 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 8. 使用仪器设备清单 „„„„„„„„„„„„„„„„„„16 9. 收获和体会 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16 10. 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

1. 概述

随着经济水平的发展，人们越来越重视生活质量的提高。假如你在自家客厅或其他离门比较远的地方。有客人来，并敲了门，你可能无法听到。导致客人认为你不在家。这给我们带来了许多不便与麻烦。

因此我设计一个叮咚门铃很有必要。它能让你清楚的知道是否有人在门外。从而替代敲门带来的不便。

设计这个电路的时候，我根据从稳定性、可靠性、实用性、经济性选择电子线路和电子器件，找到适合的功能电路。从稳定性，节能型，安全性等多方面进行设计，通过多种途径设计出电路图，采用尽量简单的原理，与器件进行焊接，最终得到预期目的，并且具有较高的实用性。

2 课程设计任务及要求

2.1 设计任务：

一个人一组，设计一个叮咚门铃，能够在按下开光时，发出“叮咚”的声响。

1.一个蜂鸣器相连，使得在电路连接正确的前提下，通过开关的闭合发出两个频率不同的声音，用来模拟“叮”和“咚”的声音；

2.根据设计方案进行电路设计，完成电路参数计算、元器件选型、绘制电路原理图；

3.首先要进行理论设计，成功之后再进行软件仿真，经指导老师验收之后，由老师签字，领取实验所需器材，最后进行实物连接，观察能否与理论相吻合；

4..完成课题实验报告

2.2 设计要求：

1.通过调节合适的电阻，使电路得到合适的频率，发出“叮咚”声。 2.要正确的连接555定时器的各个引脚。

3 理论设计

3.1 方案论证

此设计是为了门铃发出“叮咚”声响，按下按钮AN（装在门上），振荡器 振荡，振荡频率约700Hz，扬声器发出“叮”的声音。与此同时，电源通过二极管D1给C1充电。放开按钮时，C1便通过电阻R1放电，维持振荡。但由于AN的断开，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，大约为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”声的余音的长短可通过改变C1的数值来改变。

本次设计要求完成门铃设计，要发出叮、咚的声音，即产生两种不同频率的声音。要改变声音的频率，就是改变电路中电容充放电的时间，即通过开关的闭合与打开接入不同的电阻来改变周期，从而实现频率的改变。 本次设计的关键可以分为两个模块： 1）设计控制模块

根据设计题目要求，要实现简易电子的设计就要选择555定时器构成多谐振荡电路。 2）设计蜂鸣器模块

通过喇叭发出两个不同频率的声音:发出“叮”的振荡频率设定为700Hz，发出：“咚”的振荡频率设定在500Hz

3.2

系统设计

3.2.1

结构框图及说明

所设计的电路分为几个模块，模块如图3-1。 1)二极管D1通过电源给C1充电

2)555定时器将电信号通过震荡转换为频率信号。

→

→

↓

↑ ↓

→

图 3-1 叮咚门铃方框图

→

3.2.2 系统原理图及工作原理

下图3-2是一种能发出“叮、咚”声的门铃的电路原理图。它的核心器件是555接成的多谐振荡器、放大器（三极管）、蜂鸣器。

图3-2 电路原理图

当有人闭合开关后，R3和R4接入电路，振荡器开始振荡，振荡频率约700Hz，扬声器发出“叮”的声音。与此同时，电源通过二极管D1给C1充电。 放开按钮时，C1便通过电阻R1放电，维持振荡。但由于开关的断开，电阻R2串入电路，使振荡频率有所改变，大约为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”声的余音的长短可通过改变C1的数值来改变。

实验验证

1.当开关闭合时R2和 R3接入电路，振荡周期为T=（R2+2R3）Cln2,频率约为700赫兹；

2.当开关打开时R1、R2、R3接入电路，振荡周期为T=(R1+R2+2R3)Cln2,频率约为500赫兹。（C=50nF）

4 信号处理

4.1 555定时器的介绍及工作原理：

555定时器是一种将数字电路和模拟电路集成与一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多谐振荡器和施密特触发器等多种电路。其在工业控制、定时、检测等方面有广泛应用。555时基集成电路具有成本低、易使用、适应面广、驱动电流较大和有一定的负载能力。在电子制作中只需经过简单调试，就可以做成多种实用的各种小电路，远远优于三极管电路。

555时基集成电路的参数为（以NE555为样）电源电压4.5～16V。输出功率较大，驱动电流约达200mA。作定时器使用时，定时精度为1％。定时时间从微秒级到小时级。作振荡使用时，输出的脉冲的最高频率可达500KHz。可工作于无稳态与单稳态两种方式。

常见的555时基电路为塑料双列直插式封装（见图4-1），正面印有555字样，左下角是脚1，管脚号按逆时针方向排列。

图4-1 555定时器

Vcc 电源复位控制电压阈值输入Vo

触发输入放电端

图4-2 555内部结构

4.2由555定时器组成的多谐振荡器

由555定时器和外接组件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路也不需要外接触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电Dc端放电，使电路产生振荡。电容C在Vcc和Vcc之间充电和放电，从而在输出端得到一系列的矩形波形，对应的波形如图4-4所示。

Vcc

图四4-3由555构成的多谐振荡器

图4-4多谐振荡器的波形

由于555定时电路内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用 555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

外部组件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的组件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此，这种形式的多谐振荡器应用很广泛。

5. Proteus的仿真实验

5.1 Proteus软件介绍

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种仿真器件和集成电路。 有如下特点：

1）实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。 2）支持主流单片机系统的仿真。 3）提供软件调试功能。 4）具有强大的原理图绘制功能。 5）.PCB设计以及自动布线。

5.2 Proteus的仿真

一，打开Proteus的集成环境，点击檔，新建设计，根据2.2组件明细表中的组件，点击P，版面出现如下图所示，

图 5-1

在keywords中输入所找的组件名单，然后点击右下角的OK，组件被添加了。 二，依次放好组件，使组件摆放美观。

三，连接电路，在需要连接的组件接线处，点击左键，移动鼠标，可看到导线的出现，再在导线的另一端在另一个组件的端点处点击，从而连接了电路。如图5-2所示（其中x1代替扬声器）

图5-2

5.3 实验调节

在Proteus环境版面中点击左下角，如图所示

击

点

，系统开始运行，如有出错，则系统将报错，点击报错处，查找出错原

因，予以改正，当满足已知条件灯亮时，此时调试已经成功。

6 安装调试

1.调试过程

首先，在连接好电路后，用万用表将电路各个支路进行检测，检查有没有断路或短路。检查方法是将万用表调到欧姆档，测试各个支路。在检查后，没有发现问题。于是，我接通了电源，按下了开关。然而没有发出“叮咚”声，于是，我仔细检查了电路，发现有一处支路本不应该接通的，却被我接通了。然后，只好重接处的支路。我再次接通电源，按下开关。发出了声响，不过“叮咚”声不明显。于是，我决定更换电阻大小，使其得到适合的频率。通过一次一次的调试，使其门铃发出“叮咚”声。

7 结论

1、在整个设计的过程中，本着节约的精神，我们使用的都是简单廉价的元器件，降低了设计的成本；

2、本次课题设计需要我对模数电路有个初步认识，在设计过程中，首先要对自己设计的电路有深刻的认识，明白其工作原理，再将电路进行仿真。然后，进行实物连接，进行调试。在实践中，对电路更加有深刻的认识。这次的课程设计就相当于时让我顺便进行模数电的复习，加深和巩固了我所学到的知识，同时也使我获得了搭建和调试实验电路的能力；

3、锻炼了我自主学习的能力、与他人合作的能力，还可以从各种管道获得一定的数据共同加以研究学习，提高了我们的综合动手能力。

8 使用仪器设备清单

面包板 1块

拨动开关 1个 二极管 2AP10 2个 电阻 22K 2个 电阻 30K 1个 电阻 47K 2个 电解电容 47uf 1个 电解电容 50uf 1个 陶瓷电容 0.05uf 1个 IC555 一块 扬声器 一个 电池 4节 导线 若干

9 收获和体会

本次实验我认为是很有必要的，不但是对所学知识的一种检验，可以让我们在课程设计的过程中巩固所学的知识，发现自己的不足，而且也是对动手能力的一种培养。只有将理论与实践相结合，将理论用实践的方法反映出来，才是学习这门课程的关键。

本次课程设计时间为2周，时间比较充裕。所以我们必须努力做好。在实验中我学到了很多，不单单是掌握了所用实验器材的使用方法，更重要的是提高了动手能力。我平时就有眼高手低的坏习惯，这在动手环节是很吃亏的。我觉得很有必要提高动手能力。在整个设计过程中，我认为更重要的是培养了一种团结与合作的精神，一种积极思考、独立解决问题的能力，一种相互信任、相互帮助的精神。

在整个设计过程中我印象最深的是完成实物连接的过程，我感觉这就是本次设计最关键的部分。当一下子连接好实物的时候，我经历了喜悦；在发现了问题的时候，我急躁，急着找根源，当故障解除的时候我们终于可以松口气。整个过程都是一种提高。所以我以后要多向别人学习。最后希望以后可以多一些这样的课程设计，不断提高自己的动手能力。

9 参考文献

1） 阎石 主编. 数字电子技术基础. 第5版. 清华大学电子学教研组编，北京：高等教育出版社， 2010. 2）《电子技术实验指导书》

附录：

门铃实物图反面

门铃实物图正面