基于555定时器的门铃制作.docx

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基于555定时器的门铃制作

基于555定时器的门铃制作

摘要：

555定时器是集模拟、数字于一体的中规模集成电路，它具有广泛的应用。

本文首先介绍了555定时器的功能，然后根据555定时器能够产生导通、截止和不变的结果，设计出门铃的电路图以及将555定时器和各元器件根据电路图进行焊接，并对组装好的门铃进行调试使之发出叮咚的响声。

关键字：

555定时器；控制扬声器；门铃

Abstract:

555timerwhichsetstheanalog,digitalinoneofthelargescaleintegratedcircuithasbeenwidelyused.Thispaperintroducesthe555timerfunction,thenbasedon555timercangenerateconduction,cutoffandinvariableresult,introducesthedesignandapplicationofthevariouscomponentsofthebellontheweldingwork,totheassembleddoordebuggingtoemitbuzzsound.

Keywords:

555timer;controlthespeaker;doorbell

前言

本次我们所做的课程设计就是一个基于555定时器的一个电子产品，555定时器是一种结构简单、使用方便灵活、用途广泛的多功能电路。

只要外部配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。

它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

555定时器是美国Signetics公司1972年研制的用于取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名。

555定时器的电压范围宽，双极型555定时器为5~16V，CMOS555定时器为3~18V。

可提供与TTL及CMOS数字电路兼容的接口电平。

555定时器还可以输出一定的功率，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都用着广泛的应用。

555定时器是电子工程领域广泛使用的一种中规模集成电路。

再加上随着生活水平的提高和居住环境的改善，人们对住宅小区的要求也日益迫切。

不管是城市还是农村，现在的人们也越来越喜欢住大房子，但因居住房子离大门口较远，或是单元门口都装有智能防盗门，来人敲门不容易听到，不仅尴尬，更重要的是经常耽误事，为了满足需要，各种门铃应运而生。

1、总体方案设计

1.1方案设计

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。

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。

本次设计的关键可以分为两个模块：

1.1.1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。

1.1.2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。

2、单元模块设计

2.1元件数据 

NE555定时器一个，电阻4个、R1=33k；R2=10k；R3=10k；R4=10k；电容4个、C1=47u；C2=0.1u；C3=0.01u；C4=47u；直流电源、VCC=6V按钮开关、扬声器、二极管2个。

图1555定时器结构

2.1.1555定时器介绍 

NE555是在1971年由发布的，在往后的30年來非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，尽管近年來CMOS技术版本的TimerIC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化，所以到目前都可直接的代用此芯片内使用了3个精度较高的5K分压电阻，型号由此而得名。

NE555是双极性器件的集成电路，内含2个555电路的型号为NE556，为14脚。

另有CMOS工艺的7555和7556。

NE555电压使用范围为4.5V - 18V.7555则为3V-15V。

2.1.2．555定时器引脚及功能

图2555定时器管脚分布

1脚：

外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。

2脚：

低触发端 

3脚：

输出端Vo 

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。

6脚：

TH高触发端 

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。

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。

2.1.3.555定时器工作条件

图3555定时器的内部结构图

上图为555定时器的内部结构图：

它包括两个电压比较器C。

和C。

，一个基本RS触发器，和一个集电极开路的放电三极管TD三部分构成。

V11 是比较器C1的反相输入端，也称阈值端用TH表示，V。

。

是比较器C。

的同相输入端，也称触发端用TR表示。

VR．和VR。

是C-和C。

的基准电压，V 是控制电压输入端，当v 悬空时，VR~2／3V∞，V I／3V∞。

若V∞接固定电压时，V 1=V∞V~=I／2V 。

 是清零端，-_0，Vo-0：

当-_1时，处于工作状态。

555定时器的逻辑功能主要取决于比较器C。

、C。

的工作状态，分析如下：

在无外加控制电压V 的情况下：

1）当Vll>V V2>V 时，比较器输出Vl=0，V =1，触发器置0，使得定时器输出Vo-0，同时T。

导通。

2）当Vl

截止。

3）当Vl1V 时，比较器输出Vl=1，V =1，触发器维持原状态不变。

根据以上分析，可得到555集成定时器功能状态表如表1所示为了提高电路的负载能力，在输出端接缓冲器G4。

T。

与R。

接成的反相输出端Vo’与vo在高、低电平状态上完全相同。

表1555定时器工作表

2.2原件连接及原理

图4电路各原件连接图

SA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SA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的电压还没有充好电，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“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SA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。

2.3参数计算 

按下SA之后：

叮的频率f=1.44/（R+R3+2R4）*C2=1000Hz（R为二极管导通后电压，约为150欧） 

C2充电时间t11

C2放电时间t12

叮的时间间隔十分的小，因此人耳无法分辨间断的叮声，所以人听到的是持续的叮声 

松开SA之后：

咚的频率f=1.44/（R2+R3+2R4）*C2=480Hz 

C2充电时间t11

C2放电时间t12

2.209s 

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

2.4主要元器件功能 

R1：

给C1充放电 

R2：

SA断开后，给C2充电 

R3：

给C2充电 

R4：

给C2充放电 

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 

C4：

滤波，使扬声器接收到稳定的脉冲波 

D1、D2：

防止闭合SA后，还有电流流过C1使其充电 SA：

开关按钮，控制“叮咚”声的开始和叮声的结束 扬声器：

发出叮咚声的设备 

NE555：

作为多谐振荡器，发出脉冲波。

2.5原件封装

图5原件封装

3、系统调试

3.1元件的选择和检测

1）音乐集成电路KD——153H，可用替代法在已装好的电子门铃上检测。

也可用KD一9300型的其它音乐集成电路代替，可制成音乐电子门铃。

2）三极管9013。

采用放大倍数较大的效果好。

3）按钮开关，可采用任何规格的按钮开关，可用万用表欧姆档检测它的通断情况。

按下时接通，松开手后开关断开。

图6扬声器和符号

4）扬声器。

采用Ø55毫米或Ø65毫米、阻抗8欧姆的永磁场声器（如图）。

可用万用表R×1档检测。

当两只表笔分别碰触扬声器两个接线片时，扬声器将发出“喀喀”声。

3.2焊接电路

1）将所用导线、三极管引脚、扬声器接线片用小刀刮亮后镀锡。

2）将三极管按电路板上标志插入小孔（如图），用电烙铁焊好。

为防止电烙铁外壳感应带电损坏集成电路，电烙铁外壳应妥善接地或电烙铁烧热后，拔下电源插头后趁热焊接。

焊接时间要短，焊点要小而圆。

注意防止相邻焊点相碰而发生短路。

3）焊接扬声器。

将两根短导线一端焊在扬声器接线片上，另一端分别焊在印刷板的1、3两端。

接上由两节电池组成的电源，注意正负极、按一下按钮开关，扬声器将发出三声悦耳、响亮的“叮咚”声。

4）焊接电源引线。

红线焊在1端，黑线焊在4端。

红黑导线的另一端将分别接在电池组正负极。

图7焊接电路

5）焊接按钮开关。

导线采用多股软线，长度应视安装门铃的实际情况而定，但不可过长。

注意：

焊接多股导线时，应将多股细线拧在一起焊接。

2根导线分别焊在印刷板1、2两端。

导线另一端分别接在按钮开关上。

3.3检验和试听

焊接完毕后应逐个检查各焊点的焊接情况。

不应有假焊和虚焊，各焊点应小。

防止相邻焊点短路。

尤其印刷板1端同时焊有3根引线，不易焊好。

可请同学帮助，将3根导线镀锡后，并在一起，同时焊在1端上。

用万用表R×lK档测量两根电源线间的电阻，应在几KΩ左右，不可为零（若为零，电路中有短路的地方）。

4、设计总结

4.1心得体会

1）对电路实际操作的理论有了初步的系统了解。

我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、印制电路板图的识别。

这些知识不仅在课堂上有效，对以后的日常生活中有着现实意义。

2）对自己的动手能力是个很大的锻炼。

实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。

没有足够的动手能力，就奢谈在未来的科研尤其是实验研究中有所成就。

在实习中，我锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力，就这样我连接完所有的电路，鉴证奇迹的时刻到来了。

当我们闭合电路开关时，谁也万万没想到，扬声器不响。

爱迪生在发明灯泡时用了一万次，如果他在九千九百九十九次放弃，我今天甚至还用不上电灯，我们重整旗鼓，拆掉一切，重头在来，我相信努力一定会成功。

总结第一次失败的原因，可能是我们操之过级，有的地方焊接不到位出现断路地方，也可能是有的2引角当成3引角连接了„总之，这次我们要一举成功，我们这次比上次更细心，思想高度集中，一点一点边做边排查，决不放过一个错连漏连。

3）设计、安装及调试中的体会：

经过一个星期的课题设计，过程曲折可谓一语难尽。

在此期间我们也失落过也曾一度热情高涨。

从开始时满腹富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无常这次，我设计的是叮咚门铃电路，叮咚门铃是我们日常生活中最常见的电路，但是奖实际化对于我这种初等的设计者还是有一定的难度的。

4）通过此次课程设计，我受益良多。

设计过程也比较容易，实质就是多谐振荡器，此次设计最重要的收获就是可以很好的使用Protel DXP 2004软件，在做此电路图的时候首先遇到的困难就是在此软件的元件库里面找到555定时器，然后就是制作此原理图，最后用DXP进行电路图封装的制作，由于此电路图简单，所以在制作的规则里面我选择了使用单面板进行制作。

通过此次课程设计，培养了我对电子产品的爱好，同时也可以更好地使用DXP软件。

5、参考文献

【1】高玉良.电路与模拟电子技术·（第二版）高等教育出版社.2009年5月 

【2】于云华.数字电子技术基础·（第一版）中国石油大学出版社.2008年3月 

【3】555定时器应用中的问题探讨.河北师范大学学报.第26卷第2期 

【4】陈永甫.多功能集成电路555经典应用实例.电子工业出版社.2009年6月 

【5】门宏.555时基应用电路解读.化学工业出版社,2012年3月