C1放电时间t=C1*R1=2.209s
咚声持续的时间为:
2.209s
（1）调节数据
叮的频率：
减小R、R3、R4，频率变大，反之则变小；减小C2，频率变大，反之则变小；
咚的频率:
减小R2、R3、R4，频率变大，反之则变小：
减小C1，频率变大，反之则变小；
（5）咚声持续的时间：
减小C1、R1，则持续时间变短，反之则变长。
（6）元器件性能
R1：
给C1充放电
R2：
SA断开后，给C2充电
R3：
给C2充放电
R4：
限制电流，防止三极管被烧坏
C1：
充放电控制NE555的4端口的，来控制扬声器的工作
C2：
充放电来控制NE555，使其发出脉冲波
C3：
滤波,防止干扰
D1、D2：
防止闭合SA后，还有电流流过C1使其充电
S1：
开关按钮，控制“叮咚”声的开始和叮声的结束
Q1：
放大电流
扬声器：
使其发出叮咚的声音
2.3方案比较
方案比较如表2-1所示。
表2-1方案比较
方案一
方案二
器件的数目
多
较少
电路的功耗
比较大
较大
布线的复杂程度
复杂
中等
反映速度
较慢
比较快
造价
高
较便宜
总结：
综上比较方案，从各方面比较方案二是很不错的选择，性价比高，又能很好的完成驱动作用，因此将方案二定为实现方案。
3系统硬件设计
3.1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实用门铃方框图
3.2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、三极管、蜂鸣器。
图3-2电路原理图
S1是门上的按钮开关，在平日没有按下的时候，C1无法接通不进行充电，因而C1处的电压为0，NE555的4端口（复位端）一直处于低电平，导致3端口输出一直为0，扬声器无法工作。
而C2通过R2、R3、R4进行充电，充满电后，其电压约为电源电压。
当按下S1时，当VCC的电流流过二极管对C1经行充电，其两端电压升高，4端口的电压也开始逐渐升高。
同时C2开始对端口7进行放电，电容的电压下降，当其由VCC下降到2/3的VCC时，放电管导通，3端口输出为低电平，但当下降到1/3VCC时，放电管截止，C2则开始充电，3端口理应输出高电平，但是由于控制4端口的电容C1的电压还没有充好点，4端口仍旧输出0使输出端口3强制输出0，扬声器不工作。
当C1充好电之后，4端口为高电平，然后输出端3即可输出1，这时扬声器可以工作，发出“叮”的响声（其频率值在后面给出）（C2的充放电过程不断的重复进行）。
当松开S1时，VCC则不能通过二极管对C2充放电，只能通过R2、R3、R4充放电，由于电阻值的改变，使其频率发生改变，电阻变大，频率变低，发出“咚”的声响。
与此同时，C1开始放电，当使其的电压不断下降，最终4端口输入为低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。
3.3器件介绍
1、555定时器的介绍
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3-3），正面印有555字样，左下角是脚1，管脚号按逆时针方向排列。
其主要有三个应用：
多谐振荡器 单稳态触发器 RS触发器
图3-3555定时器
图3-4555内部结构
图3-5555工作表
1脚：
GND（或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：
VCC（或VDD）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：
OUT（或Vo）输出端。
4脚：
R是直接清零端。
当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、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：
CO（或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。
2脚：
TR低触发端。
6脚：
TH高触发端。
7脚：
D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。
电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。
电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。
高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入信号。
基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
2、三极管9013的介绍
9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是NPN型小功率三极管。
也可用作开关三极管。
注意:
9013功率小于9014，相互替代时应考虑电流大小。
引脚参数：
从左往右依次为发射极、基极、集电极结构
NPN参数：
集电极-发射极电压 25V
集电极-基极电压 45V
发射极-基极电压0.7V
集电极电流Ic Max 0.5A
耗散功率 0.625W
工作温度 -55℃ ~ +150℃
特征频率 150MHz
放大倍数 D64-91 E78-122 F96-135 G122-166 H144-220 I190-300
主要用途 放大电路。
3.4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，如图3-6所示。
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
和
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3-7所示。
图3-6由555构成的多谐振荡器
图3-7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。
4绘制原理图和PCB
用protelDXP绘制原理图步骤：
1、新建工程：
单击File→单击new→单击PCBProject，保存。
2、在工程下面新建原理图：
单击File→单击new→单击Schematic，保存。
3、在工程下面新建原理图库：
单击File→单击new→单击SchematicLibrary，在元器件库里绘制NE555。
首先单击PlaceRectangle，绘制一个大小合适的矩形，再单击PlacePin，绘制引脚，修改引脚名称和连接方式，最后更改属性，保存。
4、在sheet1.SchDoc中绘制原理图：
要放置的基本元器件有电阻、电容、极性电容、二极管、三极管、NE555、开关、喇叭等，单击PlaceWire把相应元器件连接起来，原理图如图4-1。
生成元器件清单表：
选择“Reports->BillofMaterials”，生成元器件清单列表如图4-2所示。
图4-1原理图
图4-2元器件清单
5、原理图绘制完成后，对所绘制的原理图进行编译。
选择“Project->CompilePCBProject实用门铃系统.PRJPCB”，点击Messages查看编译结果，对于出现的Error项，一定要查找其出现错误的原因，并进行改正，直至编译不出现Error项。
生成网络报表：
选择“Design->NetlistForProject->Protel”,生成网络报表，部分网络表截图如下图4-3所示。
图4-3部分网络报表
6、在工程下面新建封装库：
单击File→单击new→单击PCBLibrary。
在封装库里根据元器件引脚的之间的距离绘制各个元器件的封装。
例如，9013的封装，测得所给的元器件实物两个引脚之间的距离大约为1mm多点，画的封装两引脚的距离大约为50mil,根据1mil=0.0254mm，封装距离和实物距离很相近。
7、画完封装库后，将对应封装导入原理图各个元器件中。
8、在工程下面新建PCB：
单击File→单击new→单击PCB。
绘制PCB，设置PCB板为双面板，在机械层和禁止布线层绘制电路板形状大小为2000mil×1500mil，设置信号线宽，度为40mil，生成PCB板：
单击Design→单击ImportChangesFrom，把元器件封装加载到PCB中后，自己手工按照电路图摆放元器件封装到电路板中。
点击Validatechange，系统扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。
若正确，“Check”栏为绿色的“√”标记；否则返回原理图修改。
若都正确，点击ExecuteChange，执行所有的改变。
如果都正确，“Done”栏为绿色的“√”标记。
如图4-4所示。
此时，所有元器件封装及其电气连接都导入了PCB中。
元器件之间有绿色的线（飞线）连着。
如图4-5所示。
图4-4元器件全部正确的工程网络变化对话框
图4-5加载网络表和元器件封装后的电路板图
9、对元器件进行布局。
布局后的效果如图4-6所示
图4-6布局后的效果图
10、布线：
布线前修改布线规则：
Design→Rules→RoutingLayers→Canstraints→TopLayer→NotUsed.修改好后，只在底层布线。
然后先自动布线，自动布线后，再手工修改布线。
PCB板如图4-7，PCB板打印内容如图4-8。
图4-7PCB版
图4-8PCB板打印内容
图4-9PCB板腐蚀
图4-10PCB板成品
5PCB板制作、焊接与调试
5.1PCB板制作
PCB板制作过程：
1、打印电路板。
将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一面面向自己。
2、裁剪覆铜板,用感光板制作电路板全程图解 。
覆铜板，也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。
3、预处理覆铜板。
用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。
4、转印电路板。
将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。
一般来说经过2-3次转印，电路板就能很牢固的转印在覆铜板上。
热转印机事先就已经预热，温度设定在160-200摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全！
5、腐蚀线路板,回流焊机。
先检查一下电路板是否转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。
然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。
腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1：
2：
3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水，若操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不小心溅到皮肤或衣物上要及时用清水清洗，由于要使用强腐蚀性溶液，操作时一定注意安全！
6、线路板钻孔。
线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板钻孔了。
依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开的过慢，请仔细看操作人员操作。
7、线路板预处理。
钻孔完后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉，用清水把线路板清洗干净。
水干后，用松香水涂在有线路的一面，为加快松香凝固，我们用热风机加热线路板，只需2-3分钟松香就能凝固。
8、焊接电子元件。
焊接完板上电子元件，通电。
遇见的问题及解决方案：
1、线路板钻孔时没根据元器件管脚的粗细选择不同的钻针，有些孔钻的过小，放不下元器件。
解决方法：
选择大点的钻针钻孔。
2、电路板钻孔时会打偏、打的太浅。
解决方法：
多加练习，控制力度。
5.2元器件的焊接
焊接步骤：
1、打开电烙铁，加热到适当温度。
2、按照PCB板打印内容正确插好元器件，焊接元器件，先焊集成芯片后焊分离元器件，先焊复杂元器件后焊简单元器件。
3、将焊接好的电路板进行目测检查，看元器件是否漏焊、错焊、虚焊，元器件引脚之间是否有短路，电解电容、二极管、三极管、芯片是否插反。
焊接遇见的问题及解决方法：
1、二极管的极性插反。
解决方法：
黑线那边接负极，拆焊。
2、虚焊。
解决方法：
重新焊接。
5.3系统的调试
接上电源和喇叭，开启开关，进行系统调试。
制作完成的电子产品如图5-1。
图5-1电子产品实物
遇见的问题及解决方法：
1、开关按下后，LED灯不亮，喇叭也不响。
解决方法：
用万用表逐个检查元器件的连接是否正确，检查是否虚焊，电解电容、二极管、三极管极性是否插反，芯片是否接反，开关是否有用，线路间是否短路。
2、发现自动布线后没检查连线的错误，导致连接电源正极的线通过三极管集电极连接到芯片上，而且发现通电后三极管会马上变得很热。
解决方法：
修改电路连线，使连接正极的线直接连在芯片上，在正极与三极管集电极连线上接一个电阻，用来分压，使三极管不至于过热而烧坏。
3、开关坏了，不管是按下还是不按下都是连接上的。
解决方法：
将开关2脚与R2相连的铜线割断，直接用导线进行连接和断开的测试。
4、LED灯烧坏。
解决方法：
将原本的LED灯拆焊，把好的LED灯焊上。
6总结
通过本次课程设计，自己动手绘制原理图，制作PCB板。
做到了理论和实践的结合。
对课堂上学习的理论知识有了更深刻的了解，为今后能更好的应用所学知识提供了实践。
在这次课程设计中我也发现了自己在学习中的不足，对绘图软件还是不够的了解，在整个设计过程中也遇到了很多的问题。
最开始绘制PCB板的时候，因为对元器件不够了解，封装会绘制错误，比如引脚会弄错个数和应该接在哪里。
还有后面自动布线，自动布线虽然很快，但是，电脑会按照我们所摆放的位置，挑选最近距离绘制，这样就会连错，或者线路过于复杂。
在后来的打孔中，因为没有经验打孔会打歪。
最后就是焊接了，在焊接电路的时候，因为技术不过关，有很多地方虚焊假焊。
导致电路不能使用，经过检查修改后我们的电路终于可以实现所需功能。
这次的课程设计给了我们很好的体验，让我们对所学以后能有更好的应用。
致谢
感谢老师给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课程设计，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在这学期快要结束的时候，能够将学到的知识应用到践中，增强了我们实践操作和动手应用能力，提高了独立思考的能力。
也感谢老师和同学给自己的指导和帮助，正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意。
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的老师表示感谢。
参考文献
【1】张健.数字电路逻辑设计.科学出版社.2006
【2】谢自美.电子线路设计.实验.测试（第三版）.华中科技大学出版设.2006年8月
【3】王公望.现代电子电路应用基础.西安电子科技大学出版社.2005年6月
【4】高广任.现代数字电路与逻辑设计解题及教学参考.清华大学出版社.2005年1 月
【5】韩焱.数字电子技术基础.北京：
电子工业出版社.2009年6月
【6】毕满清.模拟电子技术基础.北京：
电子工业出版社.2008年6月
【7】毕满清.电子技术实验与课程设计.北京:
机械工业出版社.2005年7月
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