数字电子技术设计实验报告书概论

电子技术综合课程设计报告设计题目：可记忆门铃电路学生姓名：学生学号：201311020334201311020304指导教师：胡惟文老师设计时间：2015、06、20目录第一章设计目的第二章设计任务第三章设计电路分析第四章总体电路设计第五章设计元件清单第六章做出实物测试第七章心得总结一、设计目的本电路设计主要为实现以下目的1增强对数字电子技术课程相关知识的了解2学习相关软件的使用方法3锻炼自己对简易电路的设计能力4培养自己的动手能力及团队精神5通过实习了解自己的不足二、设计任务本电路设计的主要要求1要求设计出一个门铃电路，当按下门铃后扬声器以1.2KHz持续向10秒。

并用LED灯提示有人来访2设计出详细的电路图。

选择元件参数要有详细的计算过程，公式要写清晰3设计出按建电路和对应的编码逻辑电路4 写出详细的原理说明三、设计电路的分析⒈概述：555定时器是一种集成电路的简称，是一种使用方便灵活、用途广泛的多功能器件。

只要外部配接少量阻容元件便可构成施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器等电路。

555定时器在脉冲波形的产生和变换，仪器与仪表，测量与控制，家用电器与电子玩具等领域都有着广泛的应用。

它将模拟与逻辑功能巧妙地结合在一起，具有结构简单、使用电压范围宽、工作速度快、定时精度高、驱动能力强等优点。

⒉工作原理2.1由555定时器组成多谐振荡器的工作原理：（a ）电路图 （b ）工作波形图2.1-1 555定时器构成的多谐振荡器⑴第一暂稳态接通电源CC V 后，CC V 经电阻1R 和2R 对电容C 充电，其电压c u 有0按指数规律上升。

当23c CC u V ≥时，电压比较器1C 和2C 的输出分别为10c u =，21c u =，基本RS 触发器被置0，即0Q =，1Q =，输出o u 跃变到低电平OL U 。

与此同时，放电管VT 饱和导通，电容C 经电阻2R 和放电管VT 放电，电路进入第一暂稳态。

⑵第二在稳态随着电容C 的放电，C u 随之下降。

当C u 下降到13C CC u V ≤时，则电压比较器1C 和2C 的输出分别为11C u =，20C u =基本RS 触发器被置为1，即1Q =，0Q =，输出o u 由低电平OL U 跃变到OH U 。

电路进入第二暂稳态。

⑶返回第一暂稳态在第二暂稳态时，o u 为高电平时OH U ，所以0Q =，放电管VT 截止，电源又经电阻1R 和2R 对电容C 充电。

当23c CC u V ≥时，电压比较器的输出10c u =，21c u =，基本RS 触发器被置0，o u 跃变为低电平OL U ，电路返回到第一暂稳态。

因此，电容C 上的电压C u 将在23CC V 和13CC V 之间来回充放电，从而使电路产生振荡，输出矩形脉冲。

由图2.1-1（b ）可知多谢振荡器的振荡周期T 为12W WT t t =+其中1W t ——为电容C 上的电压C u由13CC V 充到23CC V 所需的时间，充电回路的时间常数为()12R R C +，1W t 可用下式估算：()11212()ln 20.7W t R R C R R C =+≈+ （2.1-1）2W t ——为电容C 上的电压C u 由23CC V 充到13CC V 所需的时间，放电回路的时间常数为2R C ，2W t 可用下式估算：222ln 20.7W t R C R C =≈ （2.1-2）所以，由555定时器构成的多谢振荡器的周期T 为()12120.72W W T t t R R C =+≈+ （2.1-3）其振荡频率为1210.7()f R R C=+ （2.1-4）2.2由555定时器构成单稳态触发器的工作原理：（a ）电路图 （b ）工作波形图2.2-1 555定时器构成的单稳态触发器⑴稳定状态在没有施加触发信号1u 时，1u 为高电平IH U 。

按通电源后cc V 经电阻R 时电容C 进行充电，当电容上的电压c u 充到23c cc u V ≥，电压比较器1C 输出2C u =0，而在此时1u 为高电平，且1u >13cc V ，电压比较器2C 输出2c u =1，基本RS 触发器置0，即Q =0，Q =1，此时，三极管VT 饱和导通，电容C 经VT 迅速放完电，c U =0,电压比较器1C 输出1c U =1，这时基本RS 触发器的两个输入信号都为高点平1，保持0状体不变。

所以，在稳定状态时，c u =0,O u =0。

⑵出发进入暂稳态当输入I u 由高电平IH U 跃变到小于1/13cc V 的低电平时，电压比较器2C 输出2C U =0,由于此时C u =0,因此，1C u =1，基本RS 触发器被置1，即Q =1, Q =0，输出O u 由低电平跃变到高电平OH U 。

同时三极管VT 截止，这时电源cc V 经电阻R 对电容C 充电，电路进入暂稳态。

在暂稳态期间由输入电压I u 回到高电平。

⑶自动返回稳态状态随着电容C 的充电，电容C 上的电压C u 逐渐增大。

当1c U 电压升到2C U =23cc V 2时，电压比较器1C 的输出1C u =0，由于此时I u 已为高电平，电压比较器2C 输出2c u =1,基本RS 触发器置0，即Q =0，Q =0,输出O u 由高电平OH U 跃变到低电平OL U UO 。

同时，三极管VT 饱和导通，C 经VT 迅速放完电，C u =0.电路返回稳定状态。

由555定时器构成的单稳态触发器的输出脉冲宽度W t 为暂稳态维持的时间，它实际上为电容上电压C u 由0 V 充到23cc V 所需要的时间可按下式计算：ln 3 1.1W t RC RC =≈2.3 SR 锁存器原理基本RS 触发器的逻辑方程为：以用与非门构成的RS锁存器为例约束方程：SR=0根据上述两个式子得到它的四种输入与输出的关系:1.当R端有效(1)，S端无效时(0)，则Q=0,Q非=1，触发器置0；2.当R端无效(0)、S端有效时(1)，则Q=1,Q非=0，触发器置1。

2.4门铃电路的工作原理图：电路构成：VccIC O’GND55513578+-Vcc电源复位控制电压VIC阀值电压Vi1(5)(6)(8)(4)RC1G(3)O5k5k&&图2.4-2 555集成电路引脚 图2.4-3 555定时器的电路图它的各个引脚功能如下：1脚：外接电源负端SS V 或接地，一般情况下接地。

8脚：外接电源CC V ，双极型时基电路CC V 的范围是5～16V ，CMOS 型时基电路CC V 的范围是3～18V ，一般用5V 。

3脚：输出端V o 。

2脚：低触发端。

6脚：TH 高触发端。

5脚：C V 为控制端电压，若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该段串入一只0.01µF 电容接地，以防引入干扰。

7脚：放电端，该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。

在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器1C 、2C 基准电压分别为13CC V 和23CC V 的情况下，555实际电路的功能表如表1所示。

表2.4-1 555定时器的功能表清零端 高触发器端TH 低触发端 Q 放电管T 功能0 X X 0 导通 直接清零 1 0 1 X 保持上一状态 保持上一态 1 1 0 X 保持上一状态 保持上一态 1 0 0 1 导通 置1 1 1 1 0 截止 清零工作原理：当按下开关1时，由74ls00中两个与非门组成的SR 锁存器将锁存住有人来访的信息，并输出低电平点亮LED 。

开关2为主人用于复位熄灭LED 。

555（1）定时器组成单稳态触发器，开关1接通，2管脚为低电平，出发单稳态触发器，输出脉宽为Wt 的脉冲。

而555（1）的输出接到555（2）电容1C 充电，且2、6引脚达到高电平，此时输出端3为低电平，扬声器发出响声；松开开关后，电容C3放电，在2、6引脚大于13CC V 前，3端为低电平，扬声器工作；当放电使2、6端电平小于13CC V ，3端为高电平，扬声器不工作。

态，使置零输入端呈不同的临界电压，从而控制扬声器响音时间的长短。

当电路转换时，2、6端电压不同，使得输出端3低电平电压也不同，从而实现扬声器的叮咚的声音。

⒋计算过程：555（U1）定时器构成单稳态触发器，确定扬声器持续响的时间；555（U2）定时器构成多谐振荡器，确定扬声器的频率。

555（U1）定时器组成单稳态触发器，S 开关接通，2管脚为低电平，出发单稳态触发器，输出脉宽为W t 的脉冲。

而555（U1）的输出接到555（U2）的置零输入端，故在脉宽为W t 的脉宽输入555（U2）时，555（U2）正常工作，由于555（U2）组成多谐振荡器，其振荡持续时间即为W t ，因此，由于单稳态555（U1）定时器有：T=10,T=1.1R*C;所以R 选用910K 电阻，C 选用10uF 电容。

对于555（U2）定时器组成振荡电路，有高电平时间和低电平时间分别为：Tpl=R4C3ln2=0.7RC3 Tph=0.7(R4+R5)C3 f=1.43/(R5+2*R4)C3=1.2KHz于是选用电阻R4=2.4K,R5=610,电容C3=0.22Uf.四、总体电路设计下面是总体设计图：SR 触发器，通过LED 提示有人来访，SW2为复位键，SW1为客人来访按键 。

五、设计元件清单电阻：620*1、910*1、1k*1、2.2k*1、2.7k*１、10k*3电容：0.01uf*3、0.22uf*1、10uf*2芯片：555*2、74S00*1开关：*2三极管：NPN*1扬声器：*1发光二极管：*1根据总体设计图焊接电路板1复习模拟电子技术知识（１）怎么看色环电阻的大小和前后大小：对于四环电阻，前二环代表有效值，第三环代表0的个数，第四环代表误差，下面是各颜色对应的数值。

前后：技巧一是找到误差色环，只要有金银色就可以认定这是最末环；技巧二是看色环间距，越在后面的色环，它们间距就会宽些。

（２）电铬铁的使用与注意事项使用：我们使用的是温度可调电铬铁，由于锡丝的熔点较低，铬铁头的温度调节到370度左右，焊接时用铬铁头靠近元件引脚并紧压电路板，慢慢将锡丝伸到铬铁头上使之熔化，最后沿元件引脚向上抬起即可。

铬铁头因氧化而出现不吃锡的情况时，就用松香还原或用缧丝刀打磨，然后重新镀上焊锡继续使用。

注意事项：电铬铁不用或人有事离开时应拔掉电源，电铬铁不能随意摆放，应放置在烙铁架上，且烙铁架周围不能放置其他物品并和电线保持一定距离，否则会造成烧断导线引发事故。

禁止甩动电烙铁，防止烙铁头脱落或烙铁头上的锡珠飞溅，伤到别人。

（３）焊后处理剪去多余引线，引线短时应用拿剪线钳的手的食指盖住引线，防止溅入眼睛造成伤害。