模电课程设计-简易门铃

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1、 郑州科技学院郑州科技学院 模拟电子技术课程设计 题 目 简易门铃 学生姓名 孙梦蔚 专业班级 11 级电科一班 学 号 201131002 院 （系） 电气工程学院 指导教师 李月英 完成时间 2013 年 5 月 16 日 目 录 1 课程设计的目的 .2 2 课程设计的任务与要求 .2 3 实验设计方案及论证 .3 3.1 方案一.3 3.2 方案二.4 3.3 两种方案的比较.4 4 设计原理及功能说明 .5 5 硬件的制作与调试 .7 6 总结 .13 参考文献 .14 附录 1：总体电路原理图 .15 附录 2：元器件清单 .16 1 课程设计的目的 通过该项目的学习，学生应当能够

2、读懂项目任务书，看懂任 务书中的电路原理图，分析电路工作原理，根据项目实训评价 明确制考核要求和评分标准。 能熟练运用万用表检测各元器件的质量。 能熟练使用各焊接工具按照电路原理较长和工艺要求完成电 路的连接。 熟练运用电子测量工具完成电路的调试和故障的排除。 具备一定的团队合作开发能力。 2 课程设计的任务与要求 设计一个门铃电路，两端接 6v 的电压，设置一个按钮开关， 当按下开关时发出门铃在任听觉范围内的“铃”声，松开开关， 则声音消失。 其中先设计出电路图，再通过电路图演示软件演示出其可用性， 最后进行实际操作进行电路元件的选择与焊接。 要求用内部中断实现，当按下门铃时，门铃发出响声，

3、直到释 放。 3 实验设计方案及论证 3.1 方案一 DC1 3 V R8 820 R7 1k R1 5.6k R4 100k R5 100k R2 10k R6 10k R3 10k VT3 2SC1815 VT1 2N2222 VT2 2N2222 VT4 2N2222 C3 1F C1 1F C2 1F C4 1F XLV1 Input J1 Key = A C5 1F 图 3-1 原理图 电路原理 ： 由 VT1、VT2 及相关元件组成多谐振荡器，用以控制两种音调转 换，由 VT3、VT4 等组成音频振荡器，当 VT2 导通时，相当于 R1 与 R2 并联，这时产生一种音调，当 VT2

4、 截止时，只有 R1 参与 音频振荡器工作，因此产生的是另外一种声音,电路中的 R1、R2 和 C5 的值决定了音调的高低当按下门铃开关后，门铃便会交替 产生二种不同音调的声音。 3.2 方案二 R1 15k R4 1.5k R2 68k R3 68k C1 0.01F C2 0.01F J1 Key = A V1 6 V Q2 2SC1815 Q1 2SC1815 Q3 2SC1815Q4 2N2222 R5 100 U1 BUZZER 2.5e+008 Hz 图 3-2 原理图 电路原理： 当按钮开关 J1 接通时，多谐振荡器起振，R1、R4 为三极管 Q1、Q2 的集电极负载电阻，通过电

5、阻 R2、R3 分别给三极管 Q1、Q2 加上正向偏压，电容 C1、C2 交替充电使三极管正常工作， 产生音频振荡振荡信号由三极管 Q3 和 Q4 组成的功率放大器放 大后送至蜂鸣器 BUZZER，使扬声器发出声音。 3.3 两种方案的比较 方案一: 电路简单，器件数目较少，布线程度中等，反映速度 较快，造价便宜，刚接上电源是发出的声音是渐变的，一段时 间后音调才趋于平稳，电路具有延时性，在开关断开时，两个 晶体管有微小的电流流过，所以不工作时也会消耗电能。该方 案的功耗较高。 方案二: 电路简单，器件数目少，布线程度中等，反映速度快， 造价便宜，音色较佳，当按下按键时发出清低楚悦耳的“叮咚、

6、 叮咚”声，电路布具有延时性，在开关断开时，电路中没有电 流流过，所以不工作时不会消耗电能。而且该方案的功耗比较 低。 结论及选取方案： 方案二的元件选取、电路图及原理都较方案 一简单，而且都是由我们熟悉的三极管、电阻、电容等元件组 成，便于我们的组装。具有造价低廉，能够更简单的达到我们 的目的，所以我们选择了方案二。 4 设计原理及功能说明 R1 15k R4 1.5k R2 68k R3 68k C1 0.01F C2 0.01F J1 Key = A V1 6 V Q2 2SC1815 Q1 2SC1815 Q3 2SC1815Q4 2N2222 R5 100 U1 BUZZER 2.5

7、e+008 Hz 图 3-3 门铃原理图 上图为电子门铃电路，它由多谐振荡器 Q1、Q2 和功率放大器 Q3、Q4 组成。 当按钮开关 SB（仿真中用开关 J1 代替）接通时，多谐振荡器起 振，R1、R4 为三极管 Q1、Q2 的集电极负载电阻，通过电阻 R2、R3 分别给三极管 Q1、Q2 加上正向偏压，电容 c1、c2 交替 充电使三极管正常工作，产生音频振荡。两个三极管参数应尽 可能一致，如果参数不一致，最后会导致振荡器停止工作，如 果发生这种情况，就可适当调节 R2 或 R3 阻值，使多谐振荡器 起振。振荡信号由三极管 Q3 和 Q4 组成的功率放大器放大后送 至扬声器 B，使扬声器（

8、仿真中用蜂鸣器代替）发出声音。改变 电容 cl 和 c2 的容量，能改变音调。可用门铃代替敲门，且增 添一丝现代化气息。 在设计过程中使用的是仿真软件 Multisim。 Multisim 是 Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公 司推出的以 Windows 为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数 字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路 硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。 Multisim 对电路进行仿真分析的基本过程，只是在绘电路图时还 需要接入所需要的仪器仪表，构成完整的实验电路。在进行数

9、 字电路仿真或模拟电路瞬态分析时，不需要设置仿真类型和参 数，只需要打开虚拟的电源开关即可进行仿真，显示仿真结果。 Multisim 为用户提供了数量众多的元器件，被分门别类地存放在 多个器件库中。在绘制电路图时只需打开器件库，再用鼠标左 键选中要用的元器件，并把它拖放到工作区即可。当光标移动 到元器件的引脚时，会自动产生一个带十字的黑点，进入到连 线状态。单击鼠标左键确认后，移动鼠标即可实现连线，搭接 电路原理图既方便又快捷，就像在计算机上进行实验一样。 5 硬件的制作与调试 首先，电路的工作原理的论述。电路或称电子回路，是由电气 设备和元器件（用电器） ，按一定方式联接起来，为电荷流通提

10、供了路径的总体，也叫电子线路或称电气回路，简称网络或回 路。如电阻、电容、电感、二极管、三极管和开关等，构成的 网络。 电路的组成结构： 电路由电源，负载，连接导线和辅助设备四大部分组成。实际 应用的电路都比较复 杂，因此，为了便于分析电路的实质，通 常用符号表示组成电路实际原件及其连接线，即画成所谓电路 图。其中导线和辅助设备合称为中间环节。 (1)电源 电源是提 供电能的设备。电源的功能是把非电能转变成电能。例如，电 池是把化学能转变成为电能；发电机是把机械能转变成电能。 由于非电能的种类很多，转变成为电能的方式也很多；所以， 目前实用的电源类型也很多，最常用的电源是固定电池、蓄电 池、和

11、发电机等。电源分为电压源与电流源两种，只允许同等 大小的电压源并联，同样也只允许同等大小的电流源串联，电 压源不能短路同电流源不能短路。 (2)负载 在电路中使用电 能的各种设备统称为负载。负载的功能是把电能转变成其他形 式能。例如，电炉把电能转变为内能；电动机把电能转变为机 械能，等等。统称使用的照明器具、家用电器、机床等都可成 为负载。 (3)导线 连接导线用电源、负载、和其它辅助设备 连接成一个闭合回路，起着传输电能的作用。 (4)辅助设备 辅助设备是用来实现对电路的控制、分配、保护及测量等作用 的。辅助设备包括各种开关、熔断器、电流表及测量仪表等。 再照电路图对元器件进行组装，即将元器

12、件按照一定的顺序安 装在万能板上。在进行组装前的一项重要工作是进行元器件的 布局设计。 元器件的布局设计的原则： (1)按电路模块进行布局，实现同一功能的相关电路称为一个模 块，电路模块中的元 件应采用就近集中原则，同时数字电路和 模拟电路分开。 (2)定位孔、标准孔等非安装孔周围 1.27mm 内 不得贴装元、器件，螺钉等安装孔周围 3.5mm（对于 M2.5） 、 4mm（对于 M3）内不得贴装元器件。 (3)卧装电阻、电感（插 件） 、电解电容等元件的下方避免布过孔，以免波峰焊后过孔与 元件壳体短路。 (4)元器件的外侧距板边的距离为 5mm。 (5)贴 装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的

13、外侧距离大于 2mm。 (6)金 属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰， 不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于 2mm。定位孔、紧固件 安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于 3mm。 元器件的布局与布线： (1)一般按照电路图的走向顺序排列各级的布局，尽量缩短接线， 以减少分布参数对电路的影响。(2)集成电路外接元器件尽可能 安排在对应管脚附近，缩短连线的距离。输入信号与输出信号 的引线应当尽可能的安排远一些。(3)连线尽量做到横平、竖直， 横线交叉尽量少。建议元器件的布局与布线再与实际电路板 1:1 的方格纸上画出元器件的布局与布线，调整合适后在进行实际 布局与布线

14、。 其次是对元件的焊接。焊接是通过加热、加压，或两者并用， 使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和联接方式。 焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属。一个电子装 置由若干个电子元件组成，各个电子元件通过焊接连接成为一 个完整的电路，焊接技术的优劣直接影响装置是否正常运行和 质量的好坏。 焊接工具介绍及材料: 电烙铁是焊接电子元器件的重要工具，直接影响着焊接的质量。 电烙铁从结构上分为外热式和内热式两种。常用的有 75W、45W、25W、20W 等。选择电烙铁要根据焊接任务的不 同，选用不同功率的电烙铁。一般焊接半导体元器件选用 20W 电烙铁即可。新的电烙铁使用前要进行“上锡” 。首先将烙铁头 挫干净，然后把电烙铁通电加热，预热一会儿之后将烙铁头粘 上松香，再用烙铁头将焊锡丝熔化，将烙铁头上薄薄的镀上一 层锡。防止电烙铁长时间加热因氧化使烙铁头被“烧死” ，不再 “吃锡” 。 焊料是将被焊物体牢固的焊接到电路板上。焊料熔点比被焊物 熔点低很多，否则容 易和被焊物连在一起。一般的电子元件用 焊料是锡铅比例为 3:2 的焊锡，其低熔点仅为 180 摄氏度左右， 用 25W30W 的电烙铁就可以熔化。焊锡通常制作成管状焊锡丝， 内芯有松香做助焊剂。助焊剂的作用是去除焊件表