门铃电路设计

新疆大学课程设计

题目：门铃电路设计

指导老师：

学生姓名：

所属院系：电气工程学院

专业：电气工程及其自动化班级：

学号：

完成日期：2013年01月07日

新疆大学

本科生课程设计任务书

班级：姓名：

设计题目：门铃电路设计

要求完成的内容： 1.要求设计出一个门铃电路，当按下门铃后扬声器以2KHz持续向15秒。

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。

指导教师：希望，努尔买买提

教研室主任：

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定时器构成的多谢振荡器

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2

3

c 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1

3C 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2

3c 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1

3

CC 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 W T t t =+

其中

1W t ——为电容C 上的电压C u 由1

3CC 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1

3CC 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

121

0.7()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2

3

c 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 >1

3cc 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1/1

3

cc 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 =2

3cc 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2

3cc V 所需要的时间可按下式计算：

ln 3 1.1W t RC RC =≈

2.4门铃电路的工作原理：

2.4-1原理图

电路构成：

图2.4-2 555集成电路引脚 图2.4-3 555定时器的电路图

Vcc R D

V V O ’GND

1211

555

12

3

456

781

+--+

Vcc 电源

复位

控制电压VIC 阀值电压Vi1触发输入Vi2

放电端V (5)

(6)

(2)

(7)

(8)(4)

R C 1C 2S G

(3)

V

O 5k

5k

5k

(1)

&

&

&