课堂响铃自动控制器.docx
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课堂响铃自动控制器
课程设计说明书
课程设计名称：
数字电路课程设计
课程设计题目：
课堂响铃自动控制器
学院名称：
信息工程学院
专业：
通信工程班级：
学号：
姓名：
评分：
教师：
2013年9月19日
数字电路课程设计任务书
2013－2014学年第1学期 第2周－4周
题目
课堂响铃自动控制器
内容及要求
〖基本要求〗利用555电路实现响铃自动控制，响铃的时间程序为：
振铃->10分钟间隔（休息）->振铃->50分钟间隔……
〖提高要求〗1）长线驱动，多处响铃2）方便的时钟校对
进度安排
2013.9.9-2013.9.15：
查阅资料，方案分析与设计，电路仿真；
2013.9.16-2013.9.22：
完成系统的制作、焊接、调试；
2013.9.23-2013.9.27：
画PCB线路板图，完成报告。
学生姓名：
余秋杰、赵清
指导时间：
周一、周二、周五
指导地点：
实验大楼南310、E610
任务下达
2013年9月9日
任务完成
2013年9月27日
考核方式
1.评阅
2.答辩□3.实际操作
4.其它□
指导教师
系（部）主任
注：
1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。
2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。
摘要
课堂响铃自动控制器是通过电路控制产生相应信号的模拟课堂与课间模式的电子产品。
本文通过查阅资料，到机房学习仿真软件，确定方案，完成原理图设计及仿真，领元器件、仪器设备，制作、焊接、调试电路，完成系统的设计而做出了一种课堂响铃自动控制器，可以实现振铃——10分钟——振铃——50分钟——振铃的响铃规律，具有自动控制的功能，可应用于课堂或者工厂等需要的场所。
关键词
响铃，振荡，延时
目录
前言1
第一章系统组成及工作原理2
一．系统组成框图2
二．工作原理2
三．电路方案设计2
第二章单元电路设计与计算4
一．555定时器构成单稳态触发器4
二．555定时器构成多谐振荡器5
第三章调试7
一．调试及测试结果及分析7
二．实物图7
第四章结论9
参考文献10
附录一PCB原理图11
前言
课堂响铃这一问题一直困扰着大家，在以前都是靠着人工打铃的方式来控制上、下课的时间，这样不仅浪费了大量的人力，而且还存在许多人为的因素造成的不便，现在开发出的课堂响铃自动控制器，极为方便的解决了上述种种问题，这种课堂响铃自动控制器使用灵活、方便，因而得到广泛应用。
第一章系统组成及工作原理
1．系统组成框图
系统组成如图2.1所示：
降压整流电路?
环形程序定时器?
执行控制电路组成
图1.1系统组成框图
二．工作原理
此次设计的电路为课堂响铃控制器。
为了在实现功能的基础上方便检查检验，将响铃规律调整为：
振铃1秒——间隔1秒——振铃1秒——间隔5秒……
由前面的单元电路设计可知，555定时器构成的单稳触发器和多谐振荡器可以构成课堂响铃控制器的电路。
可以运用几个多谐振荡器产生的自激振荡，来控制课堂响铃的延时，用单稳态触发器控制响铃的时间，再用几个与非门，使它能够满足程序要求。
系统主要由降压整流电路、环形程序定时器（555）、执行控制电路组成。
三．电路方案设计
利用555构成的单稳态电路，由于单稳态电路具有延时效应，且由RC控制延时的时间长短，以此来满足设计要求。
根据要求，设计由第一个555和第二个555分别产生8秒和2秒的方波，其占空比为50%。
经过74LS00的3个与非门（与非门原理为
），可以产生8秒的周期，其中第1-6秒和第7秒为高电平的方波。
之后，信号进入第三个555，此555的作用是单稳态触发，当其接收到高电平时就由3管脚就输出低电平，此时蜂鸣器不工作。
当接收到低电平信号时，3管脚输出高电平，这时蜂鸣器工作响铃。
在整个电路设计中，3个555芯片都由电位器实现相应的调节。
第一、二个芯片可以调节方波的周期即调整响铃的时间间隔。
第三个芯片接出的电位器目的在于调节每次响铃时间的长短。
每个0.01μF电容是用来滤除其高频干扰并提高电路稳态性C4电容是用来隔除蜂鸣器噪音，提高音质，R6电阻用来保护电源。
由于电路要求的电阻非常精确，所以使用的都是可变电阻,以便于调节。
图1.2方案电路图
第二章单元电路设计与计算
一．555定时器构成单稳态触发器
图2.1所示为用555定时器构成的单稳触发器的电路。
图中R接高电平Vcc。
以Vi
（2）端作为输入触发器。
Vi的下降沿触发。
将Td三极管的集电极输出Vo（7）端通过电阻R接Vcc，构成反向器。
Td反向器输出端Vo（7）和（6）端连接在一起。
这样构成积分型单稳态触发器。
图2.1单稳态触发器
单稳态电路一共经历三个时期：
静止期，暂稳态，恢复期。
暂稳态的持续时间主要取决于外接电阻R和电容C，可知输出脉冲的宽度Tw为：
…………………………………公式2.1
单稳态电路的工作波形如图2.2
图2.2单稳态电路工作波形
二．555定时器构成多谐振荡器的电路
图2.3所示为用555定时器构成多谐振荡器的电路中，R端接高电平Vcc。
Vco（5）连接0.01uF电容，起滤波作用。
将Vi1（6）和Vi2
（2）连接在一起，作为输入信号Vi的输入端，就构成如图5所示的多谐振荡器电路形式。
将三极管Td输入端（7）通电阻R1接到电源Vcc，Td就构成集电极开路反向器形式，其输出再通过RC积分电路反馈至输入V1，就构成多谐振荡器。
图2.3多谐振荡器
多谐振荡电路一共经历两个暂稳态:
在电容充电时，暂稳态持续时间为Tw1=0.7（R1+R2）C；在电容C放电时，暂稳态持续时间为Tw2=0.7R2C。
因此，电路输出矩形脉冲的周期Tw为:
……………………………………公式2.2
多谐振荡器的工作波形如图2.4所示
图2.4多谐振荡器的工作波形
第三章调试与测试结果及分析
一．调试及测试结果及分析
电路焊接完后，进行调试。
首先，将电路板接通的电源，用电压表测量检验电路是否通电。
通电了之后，用示波器进行检测555构成的多谐振荡器，观察是否有我们想要的波形产生。
电路需要触发脉冲，多谐振荡器要产生方波，且频率可调。
达到了想要的方波之后，检查下一个集成块，先看集成块是否通电，有电流通过的时候，再把集成块安上去，然后检查它的各个管脚是不是我们想要的高电平或低电平，然后是否有需要的波形通过。
如果没有想要的波形就要返回原理部分检查，看是否有管脚的功能用错了，需要耐心排错直至找出错误并改正。
然后再用电位器和微调电阻改变阻值来改变延迟时间的长短，最终达到设计方案的要求。
二．实物图
图3.1实物图正面
图3.2实物图反面
第四章结论
本次设计，设计出了一个比较简易的课堂响铃自动控制器。
利用555构成的降压整流电路、环行程序定时电路、执行控制电路，延迟时间可根据需要调节充放电时间常数RC来实现。
本次设计的电路系统的主要特点在于利用555的定时功能以达到要求。
不过本设计要投入实际应用中去还是太不成熟了，应为太简陋，不完善的地方太多。
但是如果和其他自动控制系统联合应用起来，还是有很大发展前景的。
通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了透明度报警器的构造及原理。
尤其是接触到了555的几种应用，得到了较大的提高。
参考文献
[1].张金,电子设计与制作100例[M],北京,电子工业出版社,2009
[2].康华光,电子技术基础[M], 北京,高等教育出版社,2006
[3].邱光源,电路[M], 北京, 高等教育出版社，2006
[4].赵珂,彭嵩,脉冲与数字电路实验指导书[M],南昌航空大学,2013
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