叮咚门铃声响电路.docx

山东科技大学电工电子实验教学中心

创新性实验结题报告

实验项目名称555叮咚门铃声响电路

一、实验摘要

模拟声响电路能发出各种模拟声响，如各种乐器声、动物呜叫声、流水、刮风、下雨等自然界的声响和车船、飞机、枪炮、爆炸等现代文明所制造的声响效果。因而模拟声集成电路被广泛应用于电子玩具、仪器仪表、保安警示等领域。本实验通过555多谐振荡器组成的模拟声响电路的应用实例，具有结构简单清晰、扩展方便、灵活易变等优点。实现时只要配置适当的阻容元件和接线即可，稍作改动就可实现不同的模拟声响，具有较高的性价比。
二、实验目的
1.掌握555叮咚音响电子门铃电路的组成、工作原理。
2.了解并掌握电路的一般设计方法，具备初步的独立设计能力。
3.学习multisim绘图软件和EWB或其他仿真软件设计一个叮咚门铃电路。
4.在设计电路的过程中熟练掌握555定时器以及由他构成的各种电路的结构和用途。

三、实验场地及仪器、设备和材料：
实验场地：院实验室
实验仪器和设备：
555定时器一个、扬声器一个、开关一个、不同阻值的电组3个、电容4个、二极管2个、示波器、导线若干。
材料：数字电子技术基础（第五版）网络资料等

四、实验内容
1、实验原理

555定时器工作原理：

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555定时器的内部电路包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。它提供两个基准电压1/3VCC和2/3VCC。555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2/3VCC，C2的反相输入端的电压为1/3VCC。若触发输入端TR的电压小于1/3VCC，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH的电压大于2/3VCC，同时TR端的电压大于1/3VCC，则C1的输出为0，C2的输出为1，可将RS触发器置0，使输出为0电平。

555定时器
由555定时器构成的多谐振荡器电路图

2、实验内容

开关J5是门上的按钮开关，在平日没有按下的时候，C3无法接通不进行充电，因而C3处的电压为0，4端口（复位端）一直处于低电平，导致3端口输出一直为0，扬声器无法工作。而C1通过R2、R3进行充电，充满电后，其电压约为电源电压。
当闭合开关S时，VCC的电流流过二极管D1对C3经行充电，其两端电压升高，4端口的电压也开始逐渐升高。当C3端电压上升为高电平时，即4端口输入的是高电平，555定时器启动，所以D2、R3和C1组成的多谐振荡器开始工作，输出频率f1。
当断开开关S时，R1和C3组成回路，C3开始放电。同时R2、R3和C1组成多谐振荡器开始工作，输出频率为f2。当C3放电完毕的时候，4端口又恢复低电平，555定时器停止工作。
输出端接扬声器，输出端有电流时就会使扬声器发声。输出端频率不同时，发出的声音就不同。本电路中设计了两种不同的频率，因此扬声器就会发出“叮”“咚”两种不同的声音。

3、实验步骤
1、准备各器件，连接电路图如图所示：

（本实验中扬声器为蜂鸣器）
检查各连接线路是否正常，用示波器观察输出波形，确认无误后接通电源。
按下开关j5：观察输出波形，并注意此时扬声器声音变化。
注意：
在本电路中，电路为由D2、R5、C1组成多谐振荡器，输出频率为f1。
叮咚的频率f1=1/0.7(R+2R5)*C1=336Hz
(R=0.25千欧，是二极管的电阻)
C1充电时间t11=C1*(R+R5)=0.00225
C1放电时间t12=C1*R5=0.002
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S之后：
电路为由R2、R5、C1组成的多谐振荡器，输出频率为f2。
咚的频率f=1/0.7（R2+2R5）*C1=147Hz
C1充电时间t11=C1*(R2+R5)=0.0077s
C1放电时间t12=C1*R5=0.002s

五、实验结果与分析

1、实验现象、数据记录
实验现象：当按下开关J5时扬声器出现一声“叮”的声音，同时示波器波形出现一条脉冲波形，当松开J5后扬声器发出短暂的“咚”的声音。示波器出现一条较窄的脉冲波形。
输出波形：

叮咚的频率f1=1/0.7(R+2R5)*C1=336Hz
(R=0.25千欧，是二极管的电阻)
C1充电时间t11=C1*(R+R5)=0.0