雙音門鈴的設計與制作報告.docVIP

雙音門鈴實驗報告 指導老師： 學院： 班級： 學號： 姓名： 雙音門鈴的設計與制作報告一、 設計要求：1. 每次按下按鍵能先后發(fā)出i-5-兩個音調(diào)。i（1045Hz）音持續(xù)時間0.5s，5（784Hz）二 、電路原理框圖：1雙音門鈴電路組成框圖如圖2-1所示。按鍵單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器壓控振蕩器喇叭反相求和與反相比例運算電路圖2-1 雙音門鈴電路組成框圖2各部分的作用及要求（1）按鍵：控制觸發(fā)脈沖的產(chǎn)生。（2）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器：單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個不同的工作狀態(tài)。在外界觸發(fā)脈沖作用下，它能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時間以后，在自動返回穩(wěn)態(tài)；暫穩(wěn)態(tài)維持時間的長短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無關。本設計中采用555定時器構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 第一塊單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要用于產(chǎn)生0.5S的定時時間，來控制i的音調(diào)。 第二塊單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器主要用于產(chǎn)生1S的定時時間，來控制5的音調(diào)。（3）反相求和與反相比例運算電路：該部分電路能先后產(chǎn)生兩個不同的電壓，本設計中采用雙運算放大器LM358，采用雙電源供電。（4）壓控振蕩器：由電壓控制，先后產(chǎn)生兩個不同的震蕩頻率。本設計中采用555構成壓控振蕩器。（5）喇叭：由壓控振蕩器產(chǎn)生的頻率經(jīng)三極管驅(qū)動后先后輸送到喇叭，從而先后發(fā)出i-5-兩個音調(diào)。三、 工作原理圖及參數(shù)計算工作原理圖如圖3-1所示圖3-1雙音門鈴電路原理圖 圖3-1中第一和第二塊555定時器均構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，第三塊555構成壓控振蕩器。第一塊定時時間應設計為0.5s，第二塊定時時間應設計為1s。兩個定時器定時時間分別為 （1） （2）根據(jù)式（1）和式（2）取C1=10u，由此可得：，取標稱值。 取C4=10u，由此可得：，取標稱值。對于第三塊555構成的壓控振蕩器，其定時電容端電壓與輸出電壓的波形如圖3所示。容易求出 （3） （4）輸出信號周期為 (5)設發(fā)“i”音時，則由式（5）得 (6)因為“i”的頻率，“5”的頻率，令 （7）給定和由式（7）可確定取100K。設 ，則 （8）當依式（7）確定各元件值后，由式（8）可得 (9) 壓控振蕩器波形圖3-2所示vo3vo4 vC6vo3VCCt2t1ot圖3-2 壓控振蕩器波形圖運算放大器和分別構成反相求和與反相比例運算電路，若將設計成反相器，即增益為1，則： （10）、可用來調(diào)整門鈴音調(diào)。和輸出高電平約，當為高電平時，為，當為高電平時，為。、分別用于調(diào)節(jié)兩個音調(diào)。運放采用，雙電源供電。根據(jù)式（10），取，和，兩個條件可計算出取7.5K，取5.1K。四、PCB圖PCB圖如圖4-1所示圖4-1（雙音門鈴pcb圖）五 元器件功能介紹1555定時器的內(nèi)部結構及引腳圖555的內(nèi)部結構及引腳如圖5-1所示。555定時器的1腳是接地端GND，2腳是低觸發(fā)端TL，3腳是輸出端OUT，4腳是清除端Rd，5腳是電壓控制端CV，6腳是高觸發(fā)端TH，7腳是放電端DIS，8腳是電源端VCC。只要適當配接少量元件，即可構成時基振蕩、單穩(wěn)觸發(fā)等脈沖產(chǎn)生和變換的電路。如圖2-4所示是NE555的內(nèi)部結構及管腳排列圖。圖5-1 555內(nèi)部結構及引腳圖2555的工作原理555定時器（又稱時基電路）是一個模擬與數(shù)字混合型的集成電路，是一種常見的集模擬和數(shù)字功能于一體的集成電路。它含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，R和S高電平有效。三極管VT1對清零起跟隨作用，起緩沖作用。三極管VT2是放電管，將對外電路的元件提供放電通路。比較器的參考電壓由三只5K的電阻器構成分壓，它們分別使高電平比較器C1同相比較端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為和。C1和C2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入信號輸入并超過時，觸發(fā)器復位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時放電，開關管導通；當輸入信號自2腳輸入并低于時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電，開關管截止。 是復位端，當其為0時，555輸出低電平。平時該端開路或接。Vco是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器A1的參考電平，當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個0.01的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。 T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電電路。3555電路的引腳功能555電路的引腳功能如圖5-2所示 觸發(fā) 閾值 復位IS 放電端 輸出高電平導通低電平高電平原狀態(tài)H高電平截止高電平低電平導通低電平圖5-2 555電路引腳功能六、 電路的調(diào)試1在焊接好的電路板上各引出一條+5V的紅色電源線、一條-5V的灰色電源線和一條黑色地線。2在實驗箱上調(diào)出+5V、-5V后，分別將兩條電源線和地線接上，先不插芯片。3打開實驗箱電源開關，用萬用表測試下各芯片的電源和地是否滿足要求。4滿足要求后再插上芯片，重新打開電源開關進行調(diào)試。按下按鍵后，先后發(fā)出i-5-兩個音調(diào)。如發(fā)現(xiàn)音調(diào)不準，將頻率計接到第三塊555芯片的3腳，按下按鍵，根據(jù)輸出波形圖調(diào)節(jié)Rw1和Rw2使音調(diào)i的頻率為1045Hz，使音調(diào)5的頻率為784Hz。5調(diào)出i-5-音調(diào)后，再進行各點電平及波形的測量。七 、指標測量結果1按下按鍵，先后聽到i-5-兩個音調(diào)，而且5的音調(diào)時間上較i的音調(diào)要長，大約為兩倍。2是用萬用表測量各點電平值如下：vo1：3.42V vo2：3.48V vo3：3.25V vo4：2.53V vc6:2.50V3各點波形見附錄二圖1、2、3、4所示。八、 存在問題與分析焊接好電路板后，在調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)了很多問題。剛開始調(diào)試時，按下按鍵發(fā)現(xiàn)只會發(fā)出一個聲音，見過自己動手檢查線路板，發(fā)現(xiàn)第二塊555焊接短路了，導致芯片無法正常工作，解決好這個問題后，能很清楚的聽到兩個聲音了，可是新的問題接踵而至：按實驗要求，第一聲時間是0.5s，第二聲是1s，可是我的第二聲拉的特別長。自己琢磨了一天始終沒有發(fā)現(xiàn)什么問題，只有求助老師。在老師的指導下，用萬用表測試發(fā)現(xiàn)第二塊555是有脈沖的，那第二聲時間就是由C4和R4決定。換了個電容后，最后成功地調(diào)出了i-5-兩個音調(diào)。九、 實習總結焊接元器件，有一些是必須注意的，在插元器件時很容易會插反，所以要很小心，要不在都焊接好了以后再拆就不容易了，還有就是焊接我們首先找一些廢板練習，因為焊接的時候容易出錯，一不小心就會焊到線路上照成短路，還有在焊接接點時不能放太多的焊錫，太少也不行，總之要細心。這次的電子實習，不僅鍛煉了我們的動手能力，讓我們學到了很多課本上學不到的知識，也在一定程度上鍛煉了我們團隊合作、與人交流合作等等的軟能力。我們通過自己的付出并取得成功的過程，將會在我們未來學習、生活和工作中的產(chǎn)生積極的影響，鼓舞我們勇往直前，無畏艱險！序號名稱型號單位備注一 電阻1碳膜電阻RT-0.25-2k20*1只R122碳膜電阻RT-0.25-5.1k20*4只R8 R9 R13 R143碳膜電阻RT-0.25-7.5k20*2只R7 R104碳膜電阻RT-0.25-10k20*1只R115碳膜電阻RT-0.25-20k20*2只R1 R36碳膜電阻RT-0.25-43k20*1只R27碳膜電阻RT-0.25-51k20*1只R68碳膜電阻RT-0.25-91k20*1只R49碳膜電阻RT-0.25-100k20*1只R5二 電容10瓷片電容CC-63V-0.01uf20*4只C2 C3 C5 C611電解電容CD11-10V-10uf20*2只C1 C4三 電位器12微調(diào)電阻WH06-2-5K20*1只Rw113微調(diào)電阻WH06-2-10K20*1只Rw2四 集成芯片14雙運算放大器LM35820*1只A1 A215555定時器LM55520*3只555(1) 555(2) 555(3)五 晶體管16二極管1N400720*1只D117三極管805020*1只T六 開關18輕觸按鈕6*620*1只K七 喇叭19喇叭0.5w20*1只SP