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1、. . . . 电子工程系单片机应用课题设计专业名称： 飞 行 器 电 子 装 配 技 术 课题名称：“ 叮 咚“ 门 铃 设计人员：指导教师：2012 年 5 月 16日单片机应用课题设计任务书一、课题名称：“叮咚”门铃二、技术指标：1.在其中一个IO口接按键，通过程序产生“叮咚”2.在单片机的一个I/O输出到外接LM386，经过放大后送入喇叭三、要求：1. 必须使用AT89S52单片机2.必须完成课题规定的任务，在此基础上可以自我发挥3.自己设计电路，并制作电路板4.电路板布线必须符合布线规则5.焊接元器件时，焊点要美观，无虚焊漏焊6.元器件布局合理，美观大方7.程序设计精简明了8.程序执
2、行效率高，稳定性高9.程序设计符合C语言或汇编语言标准指导教师：学生：电子2012 年5月16日单片机应用课题设计与制作评阅页课题名称：“班 级：设计人员：2012年5月16日设计报告评阅意见：课题制作评定意见：考核成绩： 指导教师签名: 201 年 月 日 目 录1设计指标52.设计方案与其比较62.1 方案一62.1.1原理图6a. 方案一原理图62.1.2电路原理62.1.3电路数据72.1.4数据计算72.1.5 调节数据72.1.6各元器件功能72.2方案二82.2.1原理图8b. 方案二原理图82.2.2电路原理82.2.4数据计算92.3方案三10c. 方案三原理图102.3.2
3、电路原理102.3.3参数计算112.3.4调节数据112.4方案比较113实现方案123.1器件介绍123.2原理图153.3电路器件153.4电路数据153.5电路原理153.6参数计算163.7 调节数据163.8元器件功能173.9布线图173.10思考题184调试过程与结论184.1调试过程184.2 设计结论185心得体会196参考文献207.程序20叮咚门铃电路设计1设计指标设计一个“叮咚”门铃电路，设置一个按钮，按下按钮时发出较高的频率“叮”声，松开按钮，发出较低频率的“咚”声。门铃“叮咚”声的声音频率和声音持续时间可调。正常人听力围在20Hz20000Hz，而300Hz500
4、0Hz则是人耳最敏感的声音频率围，因此，“叮咚”声最好在这个围或者左右。“叮咚”两声频率要求差距比较大，声音持续时间要求恰当。电路最好具有低功耗。2.设计方案与其比较2.1 方案一2.1.1原理图a. 方案一原理图2.1.2电路原理本电路是以一块以NE555时基电路为核心组成的“叮咚”门铃。电路图中的NE555和R1、R2、R3、D1、D2、C2构成了一个多谐振荡器，SW是叮咚门铃的按钮开关，在平日，按钮开关处于断开的状态，此时D1没有导通，D2反向截止，R3接地，所以NE555的4号端口一直处于低电平，而NE555的4接口是复位段，当接入低电平时使其复位，所以3号端口无输出，扬声器不响。并且
5、C2通过R1、R2充电，充电完成后C1两端电压约等于电源电压。当SW闭合时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端电压升高，此时NE555的4号端处于高电平，无法使其复位，于此同时，C2则通过R2向NE555的7端口放电，它们以与NE555和C3构成了一个多谐振荡器。此时f=1/0.7(2R+2R2)C2约等于1386Hz（R为D1与D2的电阻和，约为300欧）。松开SW时，已经充满电的C1开始放电，R2、R3、C2和NE555构成一个多谐振荡器，此时f=1/0.7(R1+2R2)C2约等于717Hz2.1.3电路数据R1=10k ；R2=5k ;R3=10k ;R4=120 ;C1=10
6、u ；C2=0.1u ；C3=0.01u ；VCC=5V2.1.4数据计算按下SW之后：叮的频率f=1/0.7(2R+2R2)*C2= 1386Hz (其中R为二极管导通后电压，约为150欧)C2充电时间t11C2*(R2+2R)= (5.3e-4)s (其中R为二极管导通后电压，约为150欧)C2放电时间t12C2*R2=(5e-4)s由于叮间隔的间隔特别的小，人耳无法分辨出间断的叮声，所以人们听到的是持续的叮声松开SW之后：咚的频率f=1/0.7(R1+2R2)*C2=717HzC2充电时间t11C2*(R1+R2)=(1.5e-3)sC2放电时间t12C2*R2=(5e-4)sC1放电时
7、间t=C1*R1=1s咚声持续的时间为:1s2.1.5 调节数据叮的频率:减小R2，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R1、R2，频率变大，反之则变小：减小C1，频率变大，反之则变小咚声持续的时间：减小C1、R1，则持续时间变短，反之则变长2.1.6各元器件功能R1：SW断开后，给C2充电R2：给C2充放电R3：给C1充放电R4：限制电流，防止三极管被烧坏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D1、D2：单向导电，防止闭合SA后，还有电流流过C1使其充电SW：开关按钮，控制“叮咚”
8、声的开始和叮声的结束VT：放大电流，使电流能够驱动扬声器扬声器：使其发出叮咚的声音2.2方案二2.2.1原理图b. 方案二原理图2.2.2电路原理该叮咚电子门铃电路由触发控制电路、音频振荡器A,音频振荡器B和音频输出电路组成。 触发控制电路：由门铃按钮SA、二极管V D5、电容器C2和电阻器R1,R2组成音频振荡器A：由四与非门集成电路IC (D1一D4)部的D1, D2和电阻器R3、电容器C3组成音频振荡器B：由IC部的D3、D4和电位器RP,电容器C4组成音频输出电路：由电阻器R4、R5、二极管VD6、V D7、晶体管V和扬声器BL组成。平时，两个音频振荡器均不工作，扬声器BL不发声。当客
9、人按下门铃按钮S时，C2快速放电，两个音频振荡器同时工作，产生的音频信号经VD6, VD7混合后通过V放大，驱动BL发出“叮”声。当客人松开S时，C2快速充电，音频振荡器A停止工作，音频振荡器B产生的音频信号经V放大后，推动BL发出“咚”声2.2.3电路数据R1=12k ;R2=12k ;R3=20k ;R4=100k ;R5=1k ;Rp=6k;C1=47u ;C2=0.022u ;C3=0.1u2.2.4数据计算按下SA后：叮的频率:f=1/(2.2R3*C3)+1/(2.2Rp*C4)=1790.6Hz松开SA之后：咚的频率：f=1/(2.2Rp*C4)=757.6HzC1充电的时间：t
10、=C1*R2=1.128s咚声持续的时间为1.128s2.3方案三2.3.1电路原理图c. 方案三原理图2.3.2电路原理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，
11、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的电压还没有充好点，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，发出“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。2.3.3参数计算按下SA之后：叮的频率
12、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t11C2*(R3+R+R4)=0.001s （同上）C2放电时间t12C2*R4=(5.0*e-5)s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=480HzC2充电时间t11C2*(R3+R2+R4)=0.0025sC2放电时间t12C2*R4=0.0005sC1放电时间t=C1*R1=2.209s咚声持续的时间为:2.209s2.3.4调节数据叮的频率：减小R、R3、R4，频率变大，反之则变
13、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，反之则变小咚声持续的时间：减小C1、R1，则持续时间变短，反之则变长2.4方案比较1.方案比较表方案一方案二方案三器件的数目较少多较少电路的功耗较大比较大较少布线的复杂程度中等复杂中等反映速度比较快较慢很快造价较便宜高便宜总结：综上比较方案三从各方面经行比较是很不错的选择，因此将方案三定为实现方案3实现方案3.1器件介绍NE555的介绍555定时器是一种将模拟功能和逻辑功能结合在同一块芯片上的集成电路，8脚封装。最初由美国SIGNETICS公司在1972推出投放市场,很快得到广泛应用，也
14、因为应用广泛，许多其它公司也推出了功能一样的类似型号。此芯片使用了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，含2个555电路的型号为NE556，为14脚。另有CMOS工艺的7555和7556。NE555电压使用围为4.5V - 18V.7555则为3V - 15V。NE555时基电路主要有3种基本应用1多谐振荡器2单稳态触发器3RS触发器4. NE555的部结构5NE555的管脚分布图2. NE555的工作表输 出阈值输入(VI1)不变不变1导通01截止11导通00输出(VO)复位(RD)触发输入(VI2)输 入放电管Tv2 3 VCC 1 3 VCC vC 0 t1 tPLtPHt2
