555叮咚双音门铃Word文档下载推荐.docx
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掌握测量与故障排除。
二、项目分析
2.1555双音门铃电路与框图
图1(a)555双音门铃电路图
图1(b)555双音门铃电路详图
图1(c)555双音门铃电路框图
2.2555时基电路内部结构及工作原理:
555时基电路是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件,内部包括两个电压比较器,三个5K的等值串联电阻(所以叫555),一个RS触发器,一个放电管T及功率输出级。
成本低,性能可靠,电流最大为0.2A,广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子玩具、电子测量及自动控制等方面。
其只需外接少量阻容元件,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。
555内部框图和外引脚排列分别如图2、3所示,图4是实物。
图2555内部电路框图
比较器C1、C1的输出电压控制G1、G2组成的基本RS触发器和放电管TD的状态。
加上电源电压,当5脚悬空时,则电压比较器C1的同相输入端的电压为2/3VCC,C2的反相输入端的电压为1/3VCC。
若触发输入端TR的电压小于1/3VCC,则比较器C2的输出为0,可使RS触发器置1,使输出端OUT=1。
补充知识:
比较器C2的输出为0,可理解为同相输入端“+”减去反相输入端“-”,结果小于等于零时比较器输出为0。
注意:
TH是接C1的反相端,而TR接C2的同相端,所以:
。
逻辑电平里面的“1”,就是高电平,此处为比电源电压少1.7伏的高电平。
如果阈值输入端TH的电压大于2/3VCC,同时TR端的电压大于1/3VCC,则C1的输出为0,C2的输出为1,可将RS触发器置0,使输出为0电平。
参照表1。
图3引脚排列图 图4实物图
图5 波形解析
输入
输出
阀值输入
(
)
等同
输入为
触发输入
复位
放电管T
×
-
导通
<
1
截止
>
不变
表1555时基电路的功能表
555时基电路分TTL型和CMOS型:
TTL型:
用555表示,采用4.5~5.5V电压,输出电流大,可直接驱动执行器件和继电器;
CMOS型:
用7555表示,采用2~18V电压,功耗低,输入阻抗高。
555时基电路输入输出波形解析如图5所示。
2.3基本RS触发器:
基本RS触发器又称为锁存器,是构成同步RS触发器、JK触发器、T触发器、D触发器的基本单元。
1、电路结构:
由两个与非门G1、G2的输入端与输出端交叉连接而成,如图6,输入端上方加小横线表示低电平有效。
Q与Q互补,即一个为低电平时另一个为高电平。
图6 (a)逻辑电路 (b)逻辑符号
2、真值表:
表示触发器状态更新前的状态,称为原态,
表示触发器状态更新后的状态,称为次状态或现态。
“×
”表示任意状态,0或1都可。
输入
逻辑功能
不定
(禁止)
置0
置1
保持
表2RS触发器真值表
2.4电路分析:
1、元件作用:
S1:
门铃按钮开关,要想门铃响,就按S1,按下时门铃发“叮”声,松开时发“咚”声,连起来就是“叮咚”声。
C1、C4:
高频旁路电容,防止电源的高频干扰和按键时的冲击脉冲。
R4、C3:
延时电路,保证“咚”音的发出。
电容越大,电阻越大,放电越慢,“咚”越长;
反之使电阻减小或使电容减小都会导致“咚”音短促。
R2、R3、C2:
构成“叮”音的选频回路,此时按键已按下,电源从S1→D1→R2,R1被短路。
充电时间
R1、R2、R3、C2:
构成“咚”音的选频回路,此时按键已松开,电流必须从R1流到R2。
放电时间
D2:
为555时基电路的复位端4脚
提供电源电压,从而使555正常工作。
同时向C3充电,以便S1断开时继续为
提供一段时间的高电平,直到C3通过R4放电到电压小于1V,即4脚
为低电平时,555的3脚输出端强制输出为0。
D3、Q1:
3脚输出后的驱动,相当于放大,以使扬声器发声更响,有些设计没有这两个元件,不影响工作,只是发声会小些。
LS1:
扬声器,将音频电信号转变成声音。
2、工作原理:
以555时基电路为核心,当按下开关S1,电源经D2对C3充电,当集成电路4脚(复位端)电压大于1V时,电路振荡,扬声器发出“叮”声。
松开按钮S1,C3电容储存的电能经R4电阻放电,但集成电路4脚继续维持高电平而保持振荡,但这时因R1电阻也接入振荡电路,振荡频率变低,使扬声器发出“咚”声。
当C3电容器上的电能释放一定时间后,集成电路4脚电压低于1V,此时电路将停止振荡。
再按一次按钮,电路将重复上述过程。
C3、R4放电时间的长短决定了断开S1后余音的长短,所以要改变余音的长短可调整C3、R4的数值,一般余音不宜过长。
本电路可采用三节1.5V电池(4.5V)供电,等待电流约为3.5mA,鸣叫电流约为120mA。
闭合S1时,VCC流过D2对C3经行充电,4端口的电压也开始逐渐升高,当C3端电压上升为高电平时,即4端口输入的是高电平,555定时器启动,所以D1、R2、R3和C2组成的多谐振荡器开始工作,输出频率f1。
断开S1时,C3开始放电,R1、R2、R3和C2组成多谐振荡器开始工作,输出频率为f2。
当C3放电完毕的时候,4端口又恢复低电平,555定时器停止工作。
三、项目实施
3.1元件核对与测量
表3元器件清单
标号
名称
规格
数量
测量结果
R1、R2、R3、R4
电阻
47K
4
C1
瓷片电容
104
C2、C4
103
2
C3
电解电容
10uF
D1、D2、D3
二极管
1N4148
3
Q1
三极管
9013/8050
IC1
集成电路
NE555
IC座
8P
S1
复位开关
6*6*10
X1、X2
接线座
2P
LS1
小喇叭
8Ω/0.6W
PCB板
35*65mm
1、小组长领取并发放555双音门铃套件,学生根据表3所示的元件清单核对名称数量有无差错,如图7;
2、对每个元件进行测量,测量结果填表3中,确认无误后方可焊接。
图7元件识别与测量
3.2组装,按图8顺序,5部曲
图8第一步:
首先焊接电阻和二极管
第二步:
焊接集成电路插座
第三步:
把两个接线座扣在一起再焊接
第四步:
焊接电容、按键
第五步:
装上555集成块
剪10cm长红、黑带皮导线各2根,用螺丝刀,1红1黑分别接接线柱X1的“+”端“GND”端,1红1黑分别焊接在扬声器的两个接线端(导线先上锡),再分别连接到X2的“OUT”端和“GND”端。
3.3调试
1、万用表打到直流20V档,调节测量直流稳压电源的输出端电压,得到4.5V的电压就OK,用鳄鱼夹线红接X1的红导线,黑接X1的黑导线,极性一定不能错。
2、用万用表测各引脚电压:
表4
没按S1时
各脚电压测量值
按下S1不放时
引脚1
引脚8
引脚2
引脚7
引脚3
引脚6
引脚4
引脚5
3、将输出端接示波器,观察S1按下前后的波形,并记录下来。
时间档位:
周期:
T=
幅度档位:
峰-峰值:
VP-P=
3.4故障分析与检修
指出故障原因和检修过程
1、按键后不发声音:
2、按键后发声不好听:
3、发声小:
四、项目评价
项目名称
学生姓名
完成时间
评价者
得分
序号
评价项目
评价内容和要求
评分标准
分值
元件测量
所有元件都要测量并准确的记录在表3中
测量误差10%以内,否则1个扣1分
10
工艺布局
板上元件紧贴电路板,元件无歪斜、悬空现象
歪、悬空1个元件扣1分
焊接
焊点圆润光亮,无堆焊、虚假错焊、漏焊,焊后引脚剪切合适,裸线镀锡绝缘皮长短合适,整体焊接时间不宜太长
焊锡过多堆焊、漏焊、虚焊1个焊点扣1分;
裸线太长扣1分
调试
熟练使用示波器和万用表测量电压和波形,并会正确记录和画波形
测电压1分1个,测波形并画波形12分
26
5
故障分析与检修
出现问题解决问题并撰写分析检修过程
每个8分,无故障者写完整也每个只得5分
24
6
台面清理整理
仪器仪表、烙铁、镊子、斜口钳、凳子按要求摆放好,无损坏,台面清理干净
一样没摆好扣3分
7
责任心与安全操作
项目圆满完成,按要求通电,实验结束关电源开关、拔掉所有插头,
没拔插头扣3分;
跳闸一次扣5分,烧毁设备扣10分
五、作业
1、撰写项目实操体会;
2、上网学习,搜集双音门铃的其他类型和工作原理(至少写出两种)
3、复习555定时器、RS触发器的工作原理
六、拓展
根据自己掌握的知识和上网学习,自己设计一个更时尚的门铃。
因为按键开关会坏,可用触摸式的;
双音门铃太单调,可用音乐门铃(门铃音乐芯片,如下图);
楼下用的,可设计成无线的,总之尽量实用而又弥补缺陷,解决问题。