叮咚门铃电路的设计.docx

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
图1

2.1方案一

方案一原理图如图1所示，该方案主要应用NE555定时器构建一个多谐振荡器，通过按键开关控制两条不同的充电线路产生两种不同的发声频率，分别对应按键按下和断开的两种状态，从而实现“叮咚”的发声要求。
当按键未按下时，定时器4脚（清零端）接地，为低电平，此时定时器不能正常工作，且输出恒定为低电平，放电端7脚连接的三极管处于导通状态，此时电源未对C2电容充电，2、6脚接入电压小于1/3VCC，扬声器不发声。
当按键按下时，清零端4脚接入高电平，定时器可以正常工作，且电源给C1充电。按下瞬间因为2、6脚接入电压小于1/3VCC,所以定时器输出高电平，放电端7脚连接的三极管处于截止状态，电源通过D1、R1、R3给C2充电，当C2上端电压大于2/3VCC时，定时器输出低电平，发电端7脚连接的三极管导通，C2通过R3经过三极管放电，直至C2谁管你蛋电压小于1/3VCC，有开始充电过程，如此循环，使得扬声器发出连续鸣响。
当按键松开后，清零端4脚不会马上突变为低电平，C1通过R4放电会使得4脚维持一段时间的高电平，就是“咚”声，维持的时间。定时器仍处于正常工作状态，此时电源通过R2、R1、R3给C2充电，如同上面一样，当C2上端电压大于2/3VCC是会放电，小于1/3VCC是会充电，产生循环，使扬声器发出声音。
当C1放电完毕后，清零端4脚变为低电平，定时器不能正常工作，是扬声器停止发声。

相关数据计算：
“叮”声的频率：
此时C2的充电时间：
C2的放电时间：
“咚”声的频率：
此时C2的充电时间：
C2的放电时间：
“咚”声的持续时间：
频率调节和持续时间调节方法：
“叮”的频率调节：f1与R1、R3、C2成反比关系，增大R1、R3或C2则频率减小，反之则频率增大。
“咚”的频率调节：f2与R1、R2、R3、C2成反比关系，增大R1、R2、R3或C2则频率减小，反之则频率增大。
“咚”的持续时间调节：与C1和R4成正比关系，增大C1或R4则持续时间变短，反之则增长。

仿真是2脚输入波形和3脚输出波形：
图2“叮”的波形

图3“咚”的波形

图4

2.2方案二
方案二原理图如图4所示，该方案利用四个二输入与非门、电阻及电容构成两组音频震荡电路：音频电路1（A和B组成），音频电路2（C和D组成）。通过按键控制两组音频电路的工作状态驱动扬声器发出声音。
当按键未按下时，两个音频电路均不工作，不产生震荡信号，扬声器不发声。
当按下按键时，使C1两端均为高电平，且电源驱使两个音频电路工作，两个电路的信号在D2、D3出叠加，驱使扬声器发声。
当按键松开时，C1通过R2放电，使音频电路2继续工作，因为1脚为低电平，所以音频电路1不工作，此时只有音频电路2驱使扬声器工作。
当C1放电完成后，两个音频电路均不工作，扬声器停止工作。

相关数据计算：
“叮”的频率计算：
“咚”的频率计算：
“咚”的持续时间：
电路调节方法：
“叮”的频率调节：f1与R3、R4、C2、C3成反比，增大R3、R4、C2、C3的值，频率减小，反之频率增大。
“咚”的频率调节：f2与R4、C3成反比，增大R4、C3则频率减小，反之则频率增大。
“咚”的持续时间调节：与C1、R2成正比，增大C1或R2则持续时间增长，反之则减短。

2.3方案三
图5

方案原理图如图5所示，该方案与方案一原理相同，主要是把电路设计改动了一下，使得充电路径有所改变。
当按键未按下时，定时器4脚（清零端）接地，为低电平，此时定时器不能正常工作，且输出恒定为低电平，放电端7脚连接的三极管处于导通状态，此时电源未对C2电容充电，2、6脚接入电压小于1/3VCC，扬声器不发声。
当按键按下时，清零端4脚接入高电平，定时器可以正常工作，且电源给C1充电。按下瞬间因为2、6脚接入电压小于1/3VCC,所以定时器输出高电平，放电端7脚连接的三极管处于截止状态，电源通过D1、R3给C2充电，当C2上端电压大于2/3VCC时，定时器输出低电平，发电端7脚连接的三极管导通，C2通过R3经过三极管放电，直至C2谁管你蛋电压小于1/3VCC，有开始充电过程，如此循环，使得扬声器发出连续鸣响。
当按键松开后，清零端4脚不会马上突变为低电平，C1通过R4放电会使得4脚维持一段时间的高电平，就是“咚”声，维持的时间。定时器仍处于正常工作状态，此时电源通过R1、R3给C2充电，如同上面一样，当C2上端电压大于2/3VCC是会放电，小于1/3VCC是会充电，产生循环，使扬声器发出声音。
当C1放电完毕