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眨眼双音门铃
目录
【摘要】10
第一章前言12
第二章工作原理13
2.1门铃电路工作原理13
2.2眨眼电路工作原理14
2.3眨眼双音门铃电路整体工作原理15
第三章元件及测试18
3.1元件清单18
3.1.2电容21
3.1.3电阻22
3.1.4二极管23
3.1.5变压器25
3.1.6喇叭26
3.2测试26
3.2.1电阻的测量27
3.2.2电容的测量27
3.2.3二极管的测量27
3.2.4变压器的测量28
第四章电路各功能模块29
4.1直流5V电源29
4.1.1整流桥29
4.1.27805稳压器31
4.2多谐振荡器32
第五章系统调试33
第六章制作电路板34
6．1Protel99SE简介34
6．2绘制电路原理图34
6．3制作PCB板35
第七章结束语37
7.1论文总结37
7.2工作展望37
参考文献38
致谢39
眨眼双音门铃
【摘要】眨眼双音门铃是一种很有发展前途的电子产品，它是利用模拟数字混合集成电路555定时器的工作原理，组成多谐震荡器，通过改变输出方波的频率来实现双音功能，又通过另一个555多谐震荡器控制两个发光二极管轮流发光实现眨眼功能，最后通过一个开关来同时实现眨眼双音功能。
门铃这玩意在中国古代较少听说，有钱的大户人家是在大门上装有装饰性的门环，叫门的人可用门环拍击环下的门钉发出较大的响声，有现代“门铃”的作用。
门铃在外国电影的古代片中常有出现，也多是有钱的人户在门前吊着一只硕大的青铜手柄。
马车夫将客人送到门前的时候，会顺便拉拉它牵动里面的铃当以示来人。
现在“门铃”不再是有钱人家的专项，“门铃”已在平民百姓人家广泛普遍应用。
各式各样的“门铃”比比皆是。
该设计结构紧凑，电路设计巧妙，既运用了模拟电路的知识，也用到了数字电路的基本知识，是模拟与数字的有机结合。
【关键词】555定时器工作原理门铃眨眼双音
Blinktwo-tonedoorbell
Abstract:
Blinktwo-tonedoorbellisapromisingelectronicproducts,itistheuseofanaloganddigitalhybridintegratedcircuit555timerworks,composedofmulti-harmonicoscillator,bychangingthefrequencyoftheoutputsquarewavetoachievethetwo-tonefunction,harmonicoscillatorbyanothermorethan555controltwoLEDsblinkalternatelylight-emittingfunctiontoachieve,andfinallythroughaswitchtotwo-tonefunctionswhileachievingblink.DoorbellthisthinglessheardinancientChina,largefamiliesarerichwithdecorativedoorknocker,knockerJiaoMenwhocanslapthedoornail,Central,Loudsound,therearemodern"bell"role.Bellintheancienttabletsforeignfilmsoftenappear,butalsomoreisthattherichfarmershanginginfrontofahugebronzehandle.Coachman,whentheguesttothedoor,pullingitwillaffectthewayinsidethebelltoindicatewhenthemessenger.Now"doorbell"isnolongerawealthyfamilyspecial,"bell"hasbeenwidelyandgenerallypeopleincivilianapplications.Allkindsof"bell"everywhere.
Thedesigniscompact,clevercircuitdesign,analogcircuitsusingonlytheknowledge,butalsousethebasicknowledgeofdigitalcircuitsisthecombinationofanaloganddigital.
Keywords:
blink555timerworksdoorbellBlinktwo-tone
第一章前言
随着社会的发展，技术的进步，越来越多的电子产品走进了千家万户，电子门铃就是一个很好的例子。
为了适应现代电子技术的飞速发展的需要，更好的锻炼自己，根据学校的指示在临毕业之即，做了这次毕业设计。
毕业设计是高职教学过程中一个十分重要的环节。
是锻炼学生运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是高职培养应用型专门人才的要求。
我们本着一切从实际出发的方针，严肃认真，独立思考，自己动手、实事求是的态度完成设计。
我们注重理论与实践相结合，在指导老师的大力帮助下运用了自己所学做了这次设计。
这次设计充分体现了学院“修德强能、严禁精细、经世致用”的思想。
本设计包括3个重要部分。
第一部分主要是电源，包括整流、滤波、稳压三个过程。
第二部分主要是门铃电路，包括输出方波、改变波频、开关设计等。
第三部分主要是眨眼电路，包括输出高低电平、开关控制、轮流眨眼等。
其中开关控制部分是通过一个开关来实现的。
本论文以培养我们的综合设计为目的，在内容的安排上突出了基本理论、元件功能、功能模块、测试四个基本点。
555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
眨眼双音门铃在设计上注重了节能，低成本、小巧、美观、便于安装等特点，适合普及。
眨眼双音门铃采用以555多谐振荡器为主要部件，电压稳定在5V，工作时电流在2-3mA之间，非常节能。
由于设计巧妙，如果加以集成，成本将会更加低廉。
由于以上几点优点，使得本设计可以广泛普及。
第二章工作原理
2.1门铃电路工作原理
在设计中用到的原理及电路图在本张将做介绍。
图2.1双音电子门铃电路
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④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④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S1后，电路被接通，电源通过D2向Cl迅速充电，使④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⑦脚放电，当C2放电使其上端电压低于Vcc/3时，555电路的③脚输出高电平使扬声器发出"叮"的声响。
在按下S1前，由于555电路④脚的复位作用，③脚输出低电平。
在按下S1后，由于Cl被充电后电压升高，④脚的复位状态被解除，但因②、⑥脚电压在按下S1前已高于2VDD/3，这就使③脚仍然保持低电平输出状态。
当松开按钮S1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③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）C2,当松开S1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C1通过R1指数放电，并加到555的控制端4脚，改变基片内部的基准比较电压，因而松开S1后，门铃实际上发出的变调的音响，直至C1上的电压放完。
2.2眨眼电路工作原理
如图2.2所示,555和R1、R2、C组成无稳态多谐振荡器。
F=1.44/（R1+2R2）C1,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。
R3、R4为限流保护电阻。
图2.2眨眼电路
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R3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R3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。
2.3眨眼双音门铃电路整体工作原理
如图2.3所示，是将上面的两个电路和电源组合在一起的电路。
电源部分:
使用变压器将220V交流电压将高电压转化为可用交流底电压（11V）。
然后整流将正弦信号转换为只有正半周的信号，可以是全波整流，也可以是半波整流，最典型的是桥式全波整流，需四只二极管。
此外，也有专门的整流桥集成电路，为了方便我们使用整流桥。
整流的作用主要是将正弦信号变成脉动的信号，这样就有的直流分量了（这时的信号可以认为是交流信号和直流信号的叠加）。
连接滤波电容,将既有直流成分又有交流成分的脉动信号中的交流信号滤掉就可以了。
加一个电容，电容越大，滤波效果越好。
将稳压器（7805）的正极与整流桥的输出端连接，负极输出，接地断连接负极，稳压器串联个电阻就行,则输出为5V直流电。
附：
电源部分将在以后章节重点介绍。
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S1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S1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。
图2.3眨眼双音门铃电路
第三章元件及测试
3.1元件清单
眨眼双音门铃所用的元件主要有：
555定时器，电阻，电容，晶体二极管，发光二极管，变压器，喇叭，保险管等。
3.1.1555定时器
555定时器是一种电路结构简单、使用方法灵活、用途广泛的多功能电路。
只要外部陪接少数几个阻容元件便可组成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。
555定时器的电源电压范围宽，双极性555定时器为5—16V，CMOS555定时器为3—18V。
可以提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。
555定时器还可输出一定的功率，可驱动微电机、指示灯、扬声器等。
它在脉冲波形的产生与变换、仪器与仪表、测量与控制、家用电器与电子玩具等领域有着广泛的应用。
图3.1555定时器
它的各个引脚功能如下：
1脚：
外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：
外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5~16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3~18V。
一般用5V。
3脚：
输出端Vo
2脚：
低触发端
6脚：
TH高触发端
4脚：
是直接清零端。
当
端接低电平，则时基电路不工作，此时不论
、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：
VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
7脚：
放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
555定时器的功能表
由图3.1不难证明表3.2的正确性，表中第一行说明555定时器的清零作用。
4脚加入低电平，将对RS触发器直接置“0”。
接在它上的三极管起跟随缓冲作用。
表3.2555定时器电路框图
清零端
高触发端TH
低触发端
Qn+1
放电管T
功能
0
0
导通
直接清零
1
0
导通
置0
1
1
截止
置1
1
Qn
不变
保持
图3.3555定时器电路框图
当TH高触发端6脚加入的电平大于2/3Vcc，TL低触发端2脚的电平大于时，比较器A1输出高电平，比较器A2输出低电平，触发器置“0”，放电管饱和，7脚为低电平。
当TH高触发端加入的电平小于2/3Vcc，TL低触发端的电平大于1/3Vcc时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出低电平，触发器状态不变，仍维持前一行的电路状态，输出低电平，放电管饱和，7脚为低电平。
当TH高触发端6脚加入的电平小于2/3Vcc，TL低触发端的电平小于2/3Vcc时，比较器A1输出低电平，比较器A2输出高电平，触发器置“1”，输出高电平，放电管截止，7脚为高电平。
因7脚为集电极开路输出，所以工作时应有外接上拉电阻，故7脚为高电平。
当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时，电路的输出将保持最后一行的状态，即输出为高电平，7脚高电平。
只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时，电路输出的状态才发生变化，即输出为低电平，7脚为低电平。
由电路框图和功能表可以得出如下结论：
1.555定时器有两个阈值，分别是1/3Vcc和2/3Vcc。
2．输出端3脚和放电端7脚的状态一致，输出低电平对应放电管饱和，在7有上拉电阻时，7脚为低电平。
输出高电平对应放电管截止，在有上拉电阻时，7脚为高电平。
3.输出端状态的改变有滞回现象，回差电压为1/3Vcc。
4．输出与触发输入反相
3.1.2电容
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。
电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。
电容的特性主要是隔直流通交流。
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量有关。
容抗XC=1/2πfc（f表示交流信号的频率，C表示电容容量）
电容的作用：
滤波作用，在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电电压变成相对比较稳定的直流电压。
在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容.由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效抑制
故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。
耦合作用：
在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。
2、识别方法：
电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。
电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：
毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。
其中：
1法拉103=毫法=1XXXXX微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10uF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：
1m=1000uF1P2=1.2PF1n=1000PF
数字表示法：
一般用三位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。
如：
102表示10×102PF=1000PF224表示22×104PF=0.22uF
由两个金属极，中间夹有绝缘介质构成。
电容的特性主要是隔直流通交流，因此多用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐。
电容按介质不同分为：
气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。
按极性分为：
有极性电容和无极性电容。
按结构可分为：
固定电容，可变电容，微调电容。
电容容量表示能贮存电能的大小。
电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，容抗与交流信号的频率和电容量有关，容抗XC=1/2πfc（f表示交流信号的频率，C表示电容容量）。
电容的标注方法分为：
直标法、色标法和数标法。
对于体积比较大的电容，多采用直标法。
如果是0.005，表示0.005uF=5nF。
如果是5n，那就表示的是5nF。
3.1.3电阻
导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。
电阻器简称电阻（Resistor，通常用“R”表示）是所有电子电路中使用最多的元件。
电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。
电阻在电路中通常起分压分流的作用，对信号来说，交流与直流信号都可以通电阻。
电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。
电阻的单位是欧姆，用符号“Ω”表示。
欧姆是这样定义的：
当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。
在国际单位制中，电阻的单位是Ω（欧姆），此外还有KΩ（千欧），MΩ（兆欧）。
其中：
1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。
电阻的阻值标法通常有色环法，数字法。
色环法在一般的的电阻上比较常见。
一般色环电阻上有四个环，第一个表示第一位数，第二个表示第二位数，第三个表示零的个数，第四个表示误差。
颜色棕红橙黄绿蓝紫灰白黑
代表数字1234567890
误差：
金±5%银±10%无色±20%
如：
有一电阻色环依次是黄紫红金，黄代表第一位数是4，紫代表第二位数是7，红代表零的个数是2，即00，金代表误差为±5%，所以该电阻阻值为4700Ω±5%
电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。
它与其它元件一起构成一些功能电路，如RC电路等。
电阻是一个线性元件。
说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律：
I=U/R
常见的碳膜电阻或金属膜电阻器在温度恒定，且电压和电流值限制在额定条件之内时，可用线性电阻器来模拟。
如果电压或电流值超过规定值，电阻器将因过热而不遵从欧姆定律，甚至还会被烧毁。
线性电阻的工作电压与电流的关系如图1所示。
电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：
它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。
通常来说，使用万用表可以很容易判断出电阻的好坏：
将万用表调节在电阻挡的合适挡位，并将万用表的两个表笔放在电阻的两端，就可以从万用表上读出电阻的阻值。
应注意的是，测试电阻时手不能接触到表笔的金属部分。
但在实际电器维修中，很少出现电阻损坏。
着重注意的是电阻是否虚焊，脱焊。
3.1.4二极管
在眨眼双音门铃中用到了晶体二极管和发光二极管如图3.4所示。
（a）二极管（b）二极管的伏安特性曲线（c）发光二极管
图3.4二极管
3.1.4.1晶体二极管的工作原理
晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如：
D5表示编号为5的二极管。
二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
识别方法：
二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
3.1.4.2发光二极管工作原理
发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
发光二极管的反向击穿电压约5伏。
它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。
限流电阻R可用下式计算：
R＝（E－UF）／IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。
有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：
工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。
由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。
把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。
3.1.4.3二极管的主要参数
二极管的特性还可用参数来描述，实用中一般通过查器件手册，依据参数来合理使用二极管。
1.最大整流电流IF
指二极管长期运行允许通过的最大征象平均电流。
使用时若超过此值，有可能烧坏3二极管。
2.最高反向工作电压URM
指允许施加在二极管两段的最反向电压，通
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