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1、双音门铃课程设计报告 20222022学年第二学期电路与模拟电子技术课程设计 (适用专业：勘查10级) 班级勘查10-3 姓名巫振观学号10012302 姓名宋佳杰学号10012311 姓名任芳学号10012325 一、概述（功能描述） 题目：双音叮咚门铃电路课程设计 项目任务：设计一个双音叮咚门铃电路，电路中设置一个按钮开关，类似门铃。 按下按钮时发出门铃的较高频率“叮”声，松开按钮，发出较低频 率的“咚”声。门铃“咚”的声音持续时间可调。 要求：正常人听力范围在20Hz20000Hz，而1000Hz5000Hz则是人耳最敏感的声音频率范围，因此，“叮咚”的声音最好设置在在这个范围 内或者左
2、右。“叮咚”两声频率要求差距比较大，使人耳容易区分， “咚”的声音持续时间可以任意调节，符合本次课程设计的要求。 同时，电路最好能功耗低，电源由干电池组成。 二、电路原理 2.1工作原理 （1）、J1断开情况下：如上图示，J1为开关相当于门铃按钮，J1断开时，C1无法接通，从而 NE555的4端口（复位端）一直处于低电平，将导致其强制复位处于不工作状态，最终将使输出端口为0，扬声器（图中电阻R5代替）不工作。另一方面，C2通过R2、R3、R4进行充电，短时间内达到电源电压。 （2）、按下J1时：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
3、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，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的电压还没有充好电，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。 （3）、松开J1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
4、低电平，强制将其复位，扬声器不再工作。 2.2 参数计算 按下开关J1之后： 叮的频率 T=ln2*(R3+2R4)*C2=ln2*30*0.05*10-3=1.04*10-3s f=1/T=961.8Hz C2充电时间t11C2*(R3+R4)=0.001s 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 松开开关之后： 咚的频率f=1.44/（R2+R3+2R4）*C2=480Hz C2充电时间t11C2*(R3+R2+R4)=0.003s C2放电时间t12C2*R4=0.0005s C1放电时间t=C1*
5、R1=2.209s 咚声持续的时间为:2.209s 2.3 元器件功能 R1：给C1充放电 R2：J1断开后，给C2充电 R3：给C2充电 R4：给C2充放电 C1：通过充放电控制NE555的4端口电平，来控制扬声器的工作 C2：通过充放电控制NE555，使其发出脉冲波 C3：滤波,防止干扰 C4：滤波，使扬声器接收到稳定的脉冲波 D1、D2：防止闭合开关后，还有电流流过C1使其充电 J1：开关按钮，控制“叮咚”声的开始和叮声的结束 扬声器：发出叮咚声的设备 NE555：作为多谐振荡器，发出脉冲波，驱动扬声器发声 2.4 各数据对结果的影响 咚声持续的时间：由于C1是确定的大小，因此改变R1的
6、大小可以改变持续的时间，R1越大，持续时间越长，反之越短。 三、电路仿真与结果 3.1 电路仿真 通过示波器测试开关打开和闭合过程中输出的波形，得到以 由波形的变化可知，在开关断开的过程中，波形的频率发生了变化，在实际电路中则表现为扬声器接收到的频率不同，进而导致声音的变化。 四、电路调试与结论 4.1 电路调试过程 第一次接触面包板，对于它的结构和用法也不是很熟悉，不过真正操作起来还是挺上手的。在面包板上面所有电学元件所组成的电路的整个调试过程，我们没有出现任何问题，布线完成后进行连接，十分顺利，没有交叉，没有飞线，每根导线连接都经过了严密的检查，并且尽量使每根导线看上去都是笔直笔直的，在使
7、实验成功的同时我们也很在意整个电路的美观。连接完面包板后，我们先用万用表测试电路的各个部分能否正常实现功能，检查有没有短路或者断路以及电阻阻值是否正确。然后重新检查电路的运行方式后接通了电源，按下了开关，很顺利，第一次接电源就听到了声响，虽然声音并不是预想中悦耳的“叮咚”两声，而是其他声音，但电路基本上实现了预想中的功能，按下开关后是两种不同声音，开关弹起后的声音时间可调，这些都让我们很高兴。上午就完成面包板调试，使我们成为了第一组完成面包板调试的小组。 电路的实际连接中比较顺利，就是NE555实际元件图与预想中的并不一样，一个小小的555原件却足足有八条脚要连出去，导致导线和其他电学元件的布
8、局和预想的差距有点大，不得不重新开始布局，保证没有飞线。 4.2 结论 设计应当从各方面入手对于设计电路进行考虑，多设计几种方案进行比较，选择出最适合的方案或者讲多种方案好的地方经行结合，并且通过软件模拟出整理后的电路图，进行严密的调试，合理正确的修改，得到最终的电路图和着实可靠的实现方案。在实际动手过程中先要根据已经设计的电路图进行电学元件的布局，再根据各个元件的大小和使用条件进行布局的整改，最终得出最完美的电路布局，通过调试得出符合要求的电路。 五、收获与建议 5.1 收获 本次课程设计的时间较短，我们却在这短短的一周内得到了不小的收获，发现了自己的很多不足和一些知识体系上的漏洞，看到了自
9、己的实践动手的经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 选到这个题目后，我们就利用暑假的时间开始准备，借鉴以前的师兄师姐们的想法和观点，并由此形成我们的想法和观点。我们查阅了尽可能详细的资料包括555芯片的原理，各种多谐振荡器，扬声器发声原理以及人的听力范围等等与课程设计相关的各类知识，我们了解了很多之前并未注意的知识，极大的丰富了在模拟电路这方面的知识。设计的过程比较容易，实质就是多谐振荡器。设计初审通过并拿到元件后，我们花了很长时间查阅各器件的功能引脚，详细了解了每个元件的功能后，为了使整体布局美观和布线最优美，我们花了奖金半小时用铅笔花布线图并且确保电路的准确，准备工作做好后，万
10、事俱备，很快就把线连好了，正因如此，我们感觉自己的布线还比较美观和简练，没有一根飞线。当焊接完电路，听到清脆的叮咚声时，我们十分高兴。理论联系实际给人对知识一种积极向上的对知识的渴望， 此次我们的实验取得了圆满的成功，通过这次实验，开阔了我门的视野，提高了我们的兴趣。在今后的学习中我们仍可以进行这方面的尝试，开拓自己的眼界和操作能力，提高自己的动手制作能力，在动手中学习，再动手中成长收获。 5.2 建议 在课程设计的过程中，我们有许多经验和教训，综合后我们提出以下建议： 1.建议对选题中会出现的电学元件做一下提醒和介绍，就像本次课程设计 用到的555原件是我们没有接触过的。 2.建议老师们提供
11、更多的课题供我们选择，最好在原本的课题的基础上在 提供一个相关的有深度的课题可以让我们去思考去尝试去创新。 附件1 元件清单 电阻4个（R1=47k ;R2=30k ;R3=20k ;R4=10k） 滑动变阻器 2个 电容4个（C1=47u ；C2=0.05u ;C3=10u ； C4=100u） 9V直流电源1个 按钮开关1个 扬声器1个 二极管2个 NE555 1个 附件2 参考文献 高玉良.电路与模拟电子技术（第二版）高等教育出版社.2022年5月于云华.数字电子技术基础（第一版）中国石油大学出版社.2022年3月555 定时器应用中的问题探讨.河北师范大学学报.第26 卷第2 期梁明理. 电子线路 . (第三版). 北京: 高等教育出版社.1993 金秀慧闪光双音电子门铃学科教育。年第期