555叮咚双音门铃.docx

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555叮咚双音门铃

项目六555叮咚双音门铃

探亲访友，敲门是经常有的事，遗憾的是存在诸多不便：

1、声音太小，往往听不见；太大，影响左邻右舍。

2、门响，不知是敲自家的门还是邻居的门，开门发现不是你的菜。

鉴于此，我们就通过学到的电子技术知识来解决这个问题——555叮咚双音门铃,门外装个按钮，门内装上555叮咚双音门铃和扬声器，有人来时按按钮就会发出“叮咚”声响，绝不会误判，既方便又经济实惠。

一、项目准备与要求

1.1项目准备

1、555双音门铃套件，4.5V直流电源或干电池；

2、5mm螺丝刀、镊子、斜口钳、烙铁、焊锡、导线、松香；

3、万用表、示波器；

4、锉刀3把；备用烙铁头、烙铁芯、30W电烙铁各3个；

5、教师准备学生实训资料和器具，学生提前上网搜集、查阅资料。

1.2项目要求

1、项目功能要求：

组装焊接叮咚双音门铃电路，按下复位按钮时，扬声器发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，扬声器发出较低频率的“咚”声。

2、项目完成时间：

12课时（两天）

3、项目知识与技能要求：

掌握555叮咚双音门铃电路的组成、工作原理。

了解斯密特触发器和NE555集成定时器的基本原理。

理解延时电路、RS触发器的原理。

掌握根据电路图进行电路焊接、组装与调试。

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

（）

等同

输入为

复位

（）

输出

（）

放电管T

×

-

×

-

0

0

导通

＜

1

＜

0

1

1

截止

＞

0

＞

1

1

0

导通

＜

1

＞

1

1

不变

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

输出

逻辑功能

0

0

0

×

不定

（禁止）

1

×

0

1

0

0

置0

1

0

1

0

0

1

置1

1

1

1

1

0

0

保持

1

1

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

1

C2、C4

瓷片电容

103

2

C3

电解电容

10uF

1

D1、D2、D3

二极管

1N4148

3

Q1

三极管

9013/8050

1

IC1

集成电路

NE555

1

IC座

8P

1

S1

复位开关

6*6*10

1

X1、X2

接线座

2P

2

LS1

小喇叭

8Ω/0.6W

1

PCB板

35*65mm

1

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

各脚电压测量值

引脚1

引脚8

引脚2

引脚7

引脚2

引脚7

引脚3

引脚6

引脚3

引脚6

引脚4

引脚5

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

得分

1

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

2

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

10

3

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

10

4

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

10

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

10

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。