密码电子门铃课设报告.docx
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密码电子门铃课设报告
1.选题背景：
1.1背景介绍：
随着社会的不断进步，人们之间的联系越来越普遍，人们之间的相互走动越来越频繁。
然而，与此同时，日常应酬、上门推销等现象也越来越普遍，有好多来访者是主人不受主人欢迎的，在这样的情况下，需要一种可以通过铃声的不同就可以第一时间对来客大致情况进行判断的门铃，以省去主人去门口观察的不便。
然而市场上的门铃一般都不具备这种来人识别功能，主人无法通过铃声对来人情况进行大致判断。
本次设计的门铃可以通过设定密码的方式铃声通过两种不同的铃声来判断来客是熟人还是陌生人，大大方便了主人。
1.2设计任务与要求:
元件采用集成二输人四与非门施密特触发器和集成音乐芯片及电阻、电容和扬声器等，门铃来客判断功能；
1）元器件施密特触发器和集成音乐芯片及电阻、电容等，实现对来人进行生人或陌生人判断功能；
2）用多组微动开关实现密码的设定及输入；
3）电源电压选用+5V，输出功率≥0．5W，工作可靠，效果良好；2.方案论证：
2.1设计原理：
本设计主要采用集成二输人四与非门施密特触发器及多组微动开关实现密码的设定及输入、判断。
晶体三极管N9013及电阻、电容等构成对微弱声音信号的前置放大电路，对音乐芯片发出的信号进行适当的放大然后推动扬声器工作，从而实现异对来人进行生人或陌生人判断功能。
本密码电子门铃的设计框图如下：
图2-1密码电子门铃设计框图
2.2方案选择：
2.2.1设计方案：
电路中，触发电路由按钮S1---S9、四与非门施密特触发器集成电路IC1和外围阻容元件组成；音乐发生电路由集成电路IC2与IC3、晶体管V1与V2、二极管VD1---VD3、扬声器BL及有关阻容元件组成。
在未按动门铃各按钮时，IC1内触发器1,的输出端为低电平，触发器2的输出端为高电平。
当熟知“密码”的来客依次按动S1、S2和S3时，触发器3输出端将变为高电平，使IC2受触发而工作，输出音乐信号，该信号经V1放大后，驱动扬声器BL发出清脆的“叮咚”声。
当不知“密码”的来客按动S4一S9中任一按钮时，触发器4的输出端将变为低电平，使V2导通，IC3工作，其输出端输当音乐信号，该信号经V1曲放大后，通过扬声器奏响一首乐。
图2-1-1方案一原理图
3.过程设计论述：
3.1设计方案详细描述：
本设计具体过程如下：
3.1.1元器件选择：
元器件选择列表：
元件名称
元件数量
元件备注
电阻
9
1/4W碳膜电阻器
电容
5
耐压10V的电解电容
二极管
4
IN4148开关二极管
晶体管
2
S9013硅NPN型
触发器
1
CD4093二输入四与非门施密特触发器
音乐集成电路
2
LX9300音乐芯片
扬声器
1
0.5W,8Ω电动式扬声器
表3-1元器件列表
3.1.1.1触发器选择：
本设计采用CD4093二输人四与非门施密特触发器，因为施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。
图3-1-1CD4093结构图
图3-1-1是CD4093（IC）的内部结构图，从IC内部的逻辑符号和“与非”门的逻辑符号相比略有不同，增加了一个类似方框的图形，该图形正是代表斯密特触发器一个重要的滞后特性。
该器件的输入输出特性如下图所示：
图3-1-2CD4093的输入输出特性
由此可见，该器件既可以像普通“与非”门那样工作，也可以接成斯密特触发器来使用。
在数码显示电路中将用它作脉冲整形电路。
当把CD4093两个输入端并接成非门时，它们的输入、输出特性如图3-1-3所示。
其中图3-1-3的上部位置代表输入信号；下部位置代表输出波形。
图3-1-3输入、输出特性
从图中看出，当输入电压V1上升到VT＋电平时，触发器翻转，输出负跳变；过了一段时间输入电压回降到VT＋电平时，输出并不回到初始状态而需输入V1继续下降到VT－电平时，输出才翻转至高电平（正跳变），这种现象称它为滞后特性，VT＋—VT－=△VT。
图3-1-4CD4093输出电平特性
△VT称为斯密特触发器的滞后电压。
△VT与IC的电源电压有关，当电源电压提高时，△VT略有增加，一般△VT值在3V左右。
因斯密特触发器具有电压的滞后特性，常用它对脉冲波形整形，使波形的上升沿或下降沿变得陡直；还可以用它作电压幅度鉴别。
在数字电路中它也是很常用的器件。
图3-1-5CD4093外部引脚
3.1.1.2集成音乐芯片选择：
集成音乐芯片是一种比较简单的语音电路，它通过内部的振荡电路，再外接小量分立元件，就能产生各种音乐信号，音乐芯片是语音集成电路的一个重要分支，目前广泛用于音乐卡、电子玩具、电子钟、电子门铃、家用电器等场合。
根据音乐输出的特点我们将音乐电路分为以下几类：
单曲、复音、音乐带闪灯、唱歌。
按封装形式有COB黑膏软封装和三极管封装形式。
集成音乐芯片由以下几个部分组成（芯片内部原理图）：
逻辑控制电路、振荡器、地址计数器、音符节拍存贮器（ROM）、音阶发生器、输出驱动器。
经过综合考虑，集成音乐芯片选用LX9300，因为LX9300集成音乐芯片主要用于低电压消费类产品。
LX9300有如下特点：
1.静态功耗低，约为4mA，可用电池供电。
2.具有触发端，可用触发信号控制其工作。
3.电源电压范围宽,Vcc=1.5~5.0V
4.外围元件少LX9300外加一个用于放大的三极管便可推动扬声器工作。
LX9300产品外观如图：
图3-1-6音乐芯片外形
LX9300典型连接方法如图：
图3-1-7典型连接图
结合LX9300的这些优点，本次设计集成音乐芯片选用LX9300.
3.1.1.3扬声器选择：
扬声器选用8Ω，0.5W的普通扬声器
3.1.1.4晶体管选择：
晶体管选择S9013NPN型三极管。
3.1.1.5微动开关选择：
微动开关是一种施压促动的快速开关，又叫灵敏开关。
本次设计选用低压微型普通微动开关。
3.1.1.6其它器件选择：
剩下的元件主要是电阻和电容，由于本次设计精度要求不高，为减小成本，都选用普通型合适阻值或容值的电阻或电容。
经过上面的描述，完整的电路图如下：
图3-1-8密码电子门铃原理图
4.调试结果:
通过设计的电路原理图，制作成实物，加上+5V直流电压，进行调试结果如下：
本次制作设定的密码为“2”、“5”、“6”，接通电源后，通过依次按动“2”、“5”、“6”三个“密码”按钮，扬声器奏出了清脆的“叮咚”门铃声；而当任意按动其他6个微动开关后，扬声器中奏响一曲“祝你生日快乐”音乐，调试结果基本符合设计要求。
5.设计小结：
本次课程设计基本完成了设计的几项要求：
密码电子门铃的设计及其实现。
在设计过程中重点应用了集成二输人四与非门施密特触发器、集成音乐芯片和普通的扬声器、微动开关这四个核心器件，完成了对密码的输入、验证，音乐信号的发生、放大和输出，从原理上实现了密码电子门铃的基本功能。
心得体会：
这次设计使我对电子技术课程，尤其是模拟电路中学过的知识有了更深刻的掌握，并学会了将理论知识用于实践，解决实际问听的能力。
此外，我还意识到对一个电路的设计，首先要从其要求入手，明白要达到的目的，然后确定方案，选择核心器件，在围绕核心部件展开整个电路原理图的设计，在进行参数进算并仿真，制作实物和调试。
通过这次课程设计使不仅巩固了先前学的理论知识，而且也培养了我的动手能力，在实际操作的过程中我明白了自己的不足，对理论知识的遗忘及动手能力的不足，让我知道了学无止境的道理。
我明白了我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
设计一个电路并把它实现并不是那么简单的，根据要求来确定设计思路及原理，再选择适当的元件，才能实现该电路的功能，这次课程设计令我的动手能力得到了提高，创造性思维得到拓展。
希望今后类似这样课程设计、类似这样的锻炼机会能更多些！
附录一元器件清单
元器件名称
数量
R1~R41M
4
R5100K
1
R6~R7470K
2
R8510K
1
R9200K
1
C1~C42.2uF
4
C522uF
1
C60.1uF
1
CD4093（二输入四与非门施密特触发器）
1
LX9300（集成音乐芯片）
2
微动开关
9
8Ω，0.25W扬声器
1
附录二电路的原理图
参考文献
【1】阎石.数字电子技术基础.5版.北京.高等教育出版社，2006.
【2】康华光.电子技术基础.数字部分.4版.北京高等教育出版社，2000
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