电子综合实训-叮咚门铃电路的设计(最终版)

学号：
电子综合实训
题目叮咚门铃电路的设计
学院理学院
专业XXX
班级XXX
姓名XXX
指导教师贾信庭
201X 年X 月X 日
电子综合实训任务书
学生姓名：XXXX 专业班级：XXXXXXXX
指导老师：贾信庭工作单位：武汉理工大学理学院
题目：叮咚门铃电路的设计
初始条件：直流可调稳压电源一台、万用表一块、面包板一块、元器件若干、剪刀、镊子等必备工具
要求完成的主要任务：（包括电子综合实训工作量及其技术要求以及说明书撰写等具体要
求）
1、技术要求：
设计一个叮咚门铃电路，设一个按钮，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。

门铃叮咚声的声音频率和声音持续时间可调。

2、主要任务：
（一）设计方案
（1）按照技术要求，提出自己的设计方案（多种）并进行比较；
（2）以NE555时基集成电路为主，设计一个叮咚门铃电路（实现方案）；
（3）依据设计方案，进行预答辩；
（二）实现方案
（4）根据设计的实现方案，画出电路逻辑图和装配图；
（5）查阅资料，确定所需各元器件型号和参数；
（6）在面包板上组装电路；
（7）自拟调整测试方法，并调试电路使其达到设计指标要求；
（8）撰写设计说明书，进行答辩。

3、撰写电子综合实训说明书：
封面：题目，学院，专业，班级，姓名，学号，指导教师，日期
任务书
目录（自动生成）
正文：1、技术指标；2、设计方案及其比较；3、实现方案；
4、调试过程及结论；
5、心得体会；
6、参考文献
成绩评定表
时间安排：
电子综合实训时间：19周-20周
19周：明确任务，查阅资料，提出不同的设计方案（包括实现方案）并答辩；
20周：按照实现方案进行电路布线并调试通过；撰写电子综合实训说明书。

指导教师签名：2016 年 6 月27 日
系主任（或负责老师）签名：2016 年7 月8 日
目录
1 技术指标 (1)
2 设计方案及比较 (1)
2.1 方案一 (1)
2.1.1 方案一设计原理 (1)
2.1.2 元器件参数 (2)
2.1.3 相关数据计算 (2)
2.1.4声音频率调节和持续时间调节分析 (2)
2.2 方案二 (3)
2.2.1 方案二设计原理 (3)
2.2.2 元器件参数 (3)
2.2.3 相关数据计算 (4)
2.2.4声音频率调节和持续时间调节分析 (4)
2.3 方案三 (4)
2.3.1 方案三设计原理 (4)
2.3.2 元器件参数 (5)
2.3.3 相关数据计算 (5)
2.3.4声音频率调节和持续时间调节分析 (5)
2.4 方案比较 (6)
3 实现方案 (6)
3.1 实现方案设计原理 (6)
3.2元器件参数 (7)
3.3相关数据计算 (7)
3.4声音频率调节和持续时间调节分析 (7)
3.5实物图 (7)
4 调试过程及结论 (8)
5 心得体会 (9)
6 参考文献 (9)
叮咚门铃电路的设计
1 技术指标
设计一个叮咚门铃电路，设一个按钮，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。

门铃叮咚声的声音频率和声音持续时间可调。

2 设计方案及比较
2.1 方案一
2.1.1 方案一设计原理
图1 方案一的原理图
方案一的原理图如图1所示，该方案是以NE555时基集成电路为核心组成的“叮咚”门铃电路。

在按钮开关未按下的情况下，D1没有导通，D2反向截止，又因为R3接地，所以555的4号端口一直处于低电平。

而555的4号端口是复位端，当输入为低电平时，会使555输出复位，即3号端口输出为低电平，扬声器不工作。

当按钮开关被按下时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端的电压升高，
此时555的4号端口被拉到高电平，555正常输出。

R4,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使驱动扬声器发出“叮”的声音。

松开按钮开关后，已经充满电的C1开始放电，R1,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使扬声器发出“咚”的声音。

2.1.2 元器件参数
表1方案一元器件参数表
2.1.3 相关数据计算
“叮”的频率：
11422[(2)ln 2]1299f R R C Hz -=+⨯= (1)
“咚”的频率：
12122[(2)ln 2]476f R R C Hz -=+⨯= (2)
“咚”声持续的时间：
310.1t R C s =⨯= (3)
2.1.4声音频率调节和持续时间调节分析
“叮”的频率:减小R2,R4，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C2，频率变大，反之则变小。

“咚”声持续的时间：减小C1,R3，持续时间变短，反之则变长。

2.2 方案二
2.2.1 方案二设计原理
图2 方案二的原理图
方案二的原理图如图2所示，该方案是以NE555时基集成电路为核心组成的“叮咚”门铃电路。

在按钮开关未按下的情况下，D1没有导通，D2反向截止，又因为R3接地，所以555的4号端口一直处于低电平。

而555的4号端口是复位端，当输入为低电平时，会使555输出复位，即3号端口输出为低电平，扬声器不工作。

当按钮开关被按下时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端的电压升高，此时555的4号端口被拉到高电平，555正常输出。

R4,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使驱动扬声器发出“叮”的声音。

松开按钮开关后，已经充满电的C1开始放电，R1,R4,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使扬声器发出“咚”的声音。

2.2.2 元器件参数
表2方案二元器件参数表
2.2.3 相关数据计算
“叮”的频率：
11422[(2)ln 2]952f R R C Hz -=+⨯= (4)
“咚”的频率：
121422[(2)ln 2]408f R R R C Hz -=++⨯= (5)
“咚”声持续的时间：
310.1t R C s =⨯= (6)
2.2.4声音频率调节和持续时间调节分析
“叮”的频率:减小R2,R4，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,R4，频率变大，反之则变小：减小C2，频率变大，反之则变小。

“咚”声持续的时间：减小C1,R3，持续时间变短，反之则变长。

2.3 方案三
2.3.1 方案三设计原理
图3 方案三的原理图
方案三的原理图如图3所示，该方案是以NE555时基集成电路为核心组成的“叮咚”门铃电路。

在按钮开关未按下的情况下，D1没有导通，D2反向截止，又因为R3接地，所以555的4号端口一直处于低电平。

而555的4号端口是复位端，当输入为低电平时，会使555输出复位，即3号端口输出为低电平，扬声器不工作。

当按钮开关被按下时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端的电压升高，此时555的4号端口被拉到高电平，555正常输出。

R4,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使驱动扬声器发出“叮”的声音。

松开按钮开关后，已经充满电的C1开始放电，R1,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，并通过三极管放大，使扬声器发出“咚”的声音。

2.3.2 元器件参数
表3方案三元器件参数表
2.3.3 相关数据计算
“叮”的频率：
11422[(2)ln 2]1299f R R C Hz -=+⨯= (7)
“咚”的频率：
12122[(2)ln 2]476f R R C Hz -=+⨯= (8)
“咚”声持续的时间：
310.1t R C s =⨯= (9)
2.3.4声音频率调节和持续时间调节分析
“叮”的频率:减小R2,R4，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C2，频率变大，反之则变小。

“咚”声持续的时间：减小C1,R3，持续时间变短，反之则变长。

2.4 方案比较
表4 方案比较
仿真精度使用器材数量操作难度结论
方案一三套方案仿真
精度相差不大相对较少
三套方案的操作
难度均相近
将第一套设计方
案作为实现方案
最为合理
方案二
方案三较多（多了三极管）
3 实现方案
3.1 实现方案设计原理
图4 实现方案的原理图
本欲将方案一作为实现方案，但由于所发实验器材与设计方案中的不尽相同，故将方案一做了些许调整（主要是电阻方面的调整），最终构成实现方案如图4所示。

在按钮开关未按下的情况下，D1没有导通，D2反向截止，又因为R3接地，所以
555的4号端口一直处于低电平。

而555的4号端口是复位端，当输入为低电平时，会使555输出复位，即3号端口输出为低电平，扬声器不工作。

当按钮开关被按下时，D1正向导通，通过R3向C1充电，C1两端的电压升高，此时555的4号端口被拉到高电平，555正常输出。

R4,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使驱动扬声器发出“叮”的声音。

松开按钮开关后，已经充满电的C1开始放电，R1,R2,C2和555构成一个多谐振荡器，使扬声器发出“咚”的声音。

3.2元器件参数
表5实现方案元器件参数表
3.3相关数据计算
“叮”的频率：
11422[(2)ln 2]714f R R C Hz -=+⨯= (10)
“咚”的频率：
12422[(2)ln 2]332f R R C Hz -=+⨯= (11)
“咚”声持续的时间：
310.47t R C s =⨯= (12)
3.4声音频率调节和持续时间调节分析
“叮”的频率:减小R2,R4，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C2，频率变大，反之则变小。

“咚”声持续的时间：减小C1,R3，持续时间变短，反之则变长。

3.5实物图
根据原理图，将准备好的器件组装成型，如图5所示：
图5 实现方案的实物图
4 调试过程及结论
在这一次的实训中，由于所发的器材与所设计的方案有所区别，所以我们先将原先的方案进行了些许调整（主要是电阻方面的调整），最终构成实现方案。

但调整过后的实现方案在proteus中仿真出现了一些小错误，用所拥有的器材怎么也无法在proteus中设计出一个能仿真成功的方案。

但仔细检查所设计的方案后，却并没有发现有什么错误，理论上完全可行，最终我们不管proteus的问题，将实物直接按照所设计的电路图链接好。

事实证明所设计的方案是正确的，链接好的电路确实正确的运行了。

在去给老师检验之后，老师提出了“叮”声频率较低，需要进行调整，于是我们将R2由原来的10千欧替换成了5千欧，将R4由原来的20千欧替换成了10千欧，以此达到了目的。

在调试过程中，我们将理论进行了实际检验，用实际现象验证了理论的正确性，排除proteus软件自身的错误，本次实验是圆满成功的。

5 心得体会
本次电子综合实训的实训内容为叮咚门铃电路的设计，这是一个对NE555时基集成芯片的应用实验，大致原理就是让555芯片构成的多谐振荡电路提供不同频率的交流电压供扬声器工作，并用电容控制555芯片的置位端，使其在电源提供的高电平取消后能通过电容放电继续短时间工作。

总的来说，本次实验的内容并不复杂，在试验过程中所碰到的阻碍主要是：在理论正确的情况下，proteus仿真却是失败的，仿真出现的具体的错误是在门铃开关没有闭合的情况下扬声器还是处于工作状态，然而在实际操作中却没有这样的的现象。

这很让人费解，可能是软件本身的问题吧。

在实验的过程中我充分认识到了实践与理论的差别，从书本上学到的知识如果不加以实践总会有一些差漏，将所学的知识学以致用才能使我们得到提升。

经过这次的实验，我发现我相对于上学期第一次参加电子电工实训的我，有了很大的进步。

回想上学期，我第一次参加电子电工实训，什么都不太了解，像一只无头的苍蝇，很是迷茫，做完一件事之后就不知道下一件事该做什么，而这一次的实验，我有了较为详细的规划，实验过程也是有序的进行完毕了，这就是经验的差距。

总的来说这次的电子综合实训让我收获颇多，希望学校多多开设这样的实践课程让我们将课本上所学的知识学以致用，加深我们的理解。

实践才是检验真理的唯一标准。

6 参考文献
[1] 王公望.现代电子电路应用基础.西安电子科技大学出版社,2005
[2] 张健.数字电路逻辑设计.科学出版社,2006
[3] 高广任.现代数字电路与逻辑设计解题及教学参考.清华大学出版社,2005
[4] 谢自美.电子线路设计·实验·测试（第三版）.华中科技大学出版设,2006
[5] 伍时和,吴友宇.模拟电子技术基础.北京:清华大学出版社,2009
[6] 吴友宇,伍时和.数字电子技术基础.北京:清华大学出版社,2009
[7] 毕满清.电子技术实验与课程设计.机械工业出版社,2005
本科生电子综合实训成绩评定表
指导教师签字：
年月日。