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1、课程设计论文题 目：电子音乐门铃的研究学 院： 专业名称：电子科学与技术班级学号： 学生姓名： 指导教师：摘要随着电子器件的发展，门铃也在不断发展。电子音乐门铃可以发出悦耳的声音，不仅提醒房主客人的到来同时也给人美的感觉。 本次设计采用的是9300系列的音乐芯片电路，该电路设计合理、外形美观大方、发音洪亮。当按下按钮时，喇叭将发出悦耳的铃声，提醒主人客人的到来。关键字：9300 音乐芯片 悦耳的铃声目录摘要2目录3绪 论4第一章 几种常见的门铃电路51.1叮咚门铃51.2 不用电池的双音门铃61.3两种无按钮音乐门铃71.4触摸式门铃式8第二章 电路的设计与工作原理102.1 电路设计思想10
2、2.2 电路工作原理102.3 功能的实现11第三章 常用电子元件的介绍123.1 发光二级管123.2 三极管123.3 电容15第四章 电路的实用试调164.1 电路简介164.2 元件的选择和检测184.3焊接电路184.4检验和试听20致谢21参考文献22绪 论何为门铃，门铃就是放置在门上的一种可以用来提醒主人有人到来的物品。在古代，门铃是有钱的大户人家在大门上放的一种装饰品，叫门的人可用门环拍击环下的门钉发出较大的响声，有现代“门铃”的作用。在近代“门铃”不再是有钱人家的专项，“门铃”已在平民百姓人家广泛普遍应用。各式各样的“门铃”比比皆是，“门铃”的作用也不仅仅是局限于给客人叫门用
3、。随着人们生活质量的提高，原始的门铃远远不能满足现代生活的需要。随着科技水平的发展，各种各样的门铃相继出现。本文设计的电子门铃不仅具普通电子门铃的功能，而且还具有一些扩展功能。它的工作状态能够由用户自行设定，并能够用不同的音乐声来区分不同类型的访问者。 第一章 几种常见的门铃电路1.1叮咚门铃 下图是一种能发出叮咚声门铃的电路原理图。它是利用一块时基电路集成块和外围元件组成。它的音质优美逼真，装调简单容易、成本较低，耗电量少。 图中的IC便是时基电路集成块555，它构成无稳态多谐振荡器。按下按钮AN（装在门上），振荡器振荡，振荡频率约700Hz，扬声器发出“叮”的声音。与此同时，电源通过二极管
4、D1给C1充电。放开按钮时，C1便通过电阻R1放电，维持振荡。但由于AN的断开，电阻R2被串入电路，使振荡频率有所改变，大约为500Hz左右，扬声器发出“咚”的声音。直到C1上电压放到不能维持555振荡为止。“咚”声的余音的长短可通过改变C1的数值来改变。 1.2 不用电池的双音门铃 随着电话机的普及率越来越高，拥有住宅电话的家庭也越来越多，但大多数住宅电话使用率很低，利用电话入户馈线提供的48V（60V）直流馈电作电子门铃的工作能源是经济实用的。现介绍一款不用电池的双音门铃电路。电路原理如图所示，不难看出，图中电路是常规的电话机振铃电路的变型。a、b分别是电话机入户线的正、负两端。AN为常开
5、型门铃按钮，在电话机候机时，按下AN，程控交换机提供的48V（或60V）电压，直流馈电经VD1、R1对电容C1充电，当C1端电压Vc达到IC1的起控电压时，IC1起振送出双音电子铃流使蜂鸣器B发声，告知主人有客来访。而当电话机正在使用时，则图中a、b之间的电压较低达不到IC1的起控电压，此时，即使按下AN门铃按钮也不工作，这是因为由于R1取值较大，远大于电话机的阻抗。故AN按下时对电话机的正常通话无影响。也对程控交换机无不良影响，仅在使用门铃时对其间打入的电话遇忙。1.3两种无按钮音乐门铃 门铃均需安装按装，因而存在着安装麻烦和易于丢失损坏等问题。用复合开关管代替机械触发开关制作的音乐门铃，即
6、可克服上述弊端。 图1为振动式。当有人用手敲门时，安装在门内侧的压电陶瓷片YD受到振动而产生相应的音频电压，使复合管开关BG1和BG2导通，音乐电路CIC受到触发即演奏一段乐曲。压电陶瓷片以采用直径较大的为宜，用502胶水将其粘合在门内偏上的中心位置即可。图2为触摸式。当用手指触摸电路A点时，人体感应电压使复合管BG1和BG2导通，音乐电路CIC受到触发即演奏一段乐曲。触摸电极A可用一大小适中的金属片固定在门框上即可。1.4触摸式门铃式 本文介绍的触摸式门铃，用触摸方式代替机械开关，它简单可靠，实用有趣。 工作原理：电原理图如图所示。555时基集成电路工作在单稳状态，平时脚和脚均为低电平当用手
7、触摸一下金属感应片M时,人体的感应信号通过0.1F电容加至555时基集成电路的脚，使电路翻转进入暂稳态，这时脚输出高电平直接加到门铃芯片的触发端，芯片被触发并通过三极管推动扬声器发声。同时脚也变为高电平，电源通过100K电阻对4.7F电容充电,当电容上的电压充至2/3电源电压时，电路又翻转，暂稳态结束，脚又变为低电平。待再触摸一次M时，上述工作过程周而复始。因此每触摸一次M，门铃就被触发一次。脚上的0.01F电容为抗干扰电容,可防止门铃被误触发。 元器件选择与制作：本电路的门铃芯片选用“叮咚”（HL9300）芯片，它每被触发一次，尽管脚变为低电平后，它仍可连续发出三次“叮咚”声。如选用的是需要
8、触发端一直为高电平才可发声的芯片（如音乐芯片），应适当调整脚上的阻容时间常数来调整暂稳态的时间，使脚的高电平足以使芯片发出一曲完整的音乐后才变成低电平。另外还应通电测量一下门铃芯片推动三极管的基极电位，如静态（不发声）时为低电平，则改用NPN型三极管作推动管，目的是防止静态动耗，延长电池使用寿命。触摸片的引线太长时最好使用屏蔽线并将屏蔽层接地。本电路制作简单，只要安装无误即可正常工作。本电路还可扩展为触摸开关、触摸报警器等实用电路。第二章 电路的设计与工作原理2.1 电路设计思想 该电子门铃电路主要有语音电路和稳压源供给电路等组成。2.2 电路工作原理该电子门铃电路由电源电路、触发控制电路、音
9、频振荡器输出电路组成， 如下图所示 电源电路由电源变压器T、整流二极管VDl-VD4和滤波电容器Cl组成。 触发控制电路由门铃按钮S、二极管VD5、电容器C2和电阻器Rl、R2组成。 音频振荡器A由四与非门集成电路IC(Dl-D4)内部的Dl、D2和电阻器R3、电容器C3组成。 音频振荡器B由IC内部的D3、D4和电位器RP、电容器C4组成。 音频输出电路由电阻器R4、R5、二极管VD6、VD7、晶体管V和扬声器BL组成。 交流220V电压经T降压、VDl-VD4整流，Ic滤波后，为整机提供9V工作 电压。 平时，两个音频振荡器均不工作，扬声器BL不发声。当客人按下门铃按钮S时，C2快速放电，
10、两个音频振荡器同时工作，产生的音频信号经VD6、VD7混合后通过V放大，驱动BL发出叮声。当客人松开S时，C2快速充电，音频振荡器A停止工作，音频振荡器B产生的音频信号经V放大后，推动BL发出咚声。 调整R3和RP的阻值，可改变 叮咯声的音调。元器件选择 Rl-R5选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器； RP选用微型可变电阻器； Cl和C2均选用耐压值为16V的铝电解电容器;C3和C4选用涤纶电容器或独石电容器； VDl-VD4选用1N4001或1N4007型硅整流二极管;VDS-VD7均选用1N4148型硅开关二极管； V选用S9013或C8050型硅NPN晶体管； IC选用CD4011型四
11、与非门集成电路； S选用门铃用动合口按钮； BL选025W、8的电动式扬声器； T选用3W、二次电压为8-9V的电源变压器。2.3 功能的实现 当按钮按下时，喇叭发出音乐声，松开喇叭音乐停止。第三章 常用电子元件的介绍3.1 发光二级管发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。 工作原理：当给发光二极管得P-N结加正向电压时，P区的空穴和N区的电子将向对方扩散运动，形成少数载流子的注入，从而在P-N结附近产生导带电子和价带空穴的复合，电子由高能级跃迁到低能级。电子将多余的能量以发射光子的形式释放
12、出来，产生电致光电现象。3.2 三极管三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射机E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。工作原理：晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两
13、者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）
14、很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic，这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：1=Ic/Ib 式中：1-称为直流放大倍数，集电极电流的变化量Ic与基极电流的变化量Ib之
15、比为：= Ic/Ib。式中-称为交流电流放大倍数，由于低频时1和的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 3.3 电容电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。第四章 电路的实用试调4.1 电路简介 下图是一种能发出音乐的门铃的电路原理图。它是利用一块时基
16、电路集成块和外围元件组成的。它的音质优美逼真，装调简单容易、成本较低，二节1.5V干电池可用三个月以上，耗电量较低。（电子音乐门铃电路原理图） 1.采用音控式电路，使门铃在平时耗电少，而在工作时又保证门铃声音宏亮、清晰。 2.工作原理，它由对讲式门铃电路、音控式音频功放电路、自动应答留音控制电路及留言录音电路等组成。其中对讲式门铃电路由内储“叮咚，您好，请开门”的语音片和内储“欢迎光临”的语音片等组成的留言信号放大电路组成。4.2 元件的选择和检测1.音乐集成电路KD153H，可用替代法在已装好的电子门铃上检测。也可用KD一9300型的其它音乐集成电路代替，可制成音乐电子门铃。 2 三极管90
17、13。采用放大倍数较大的效果好。3按钮开关，可采用任何规格的按钮开关，可用万用表欧姆档检测它的通 断情况。按下时接通，松开手后开关断开。 扬声器及其符号4扬声器。采用55毫米或65毫米、阻抗8欧姆的永磁场声器（如图2一1 1）。可用万用表R1档检测。当两只表笔分别碰触扬声器两个接线片时，扬声器将发出“喀喀”声。4.3焊接电路1 将所用导线、三极管引脚、扬声器接线片用小刀刮亮后镀锡。2 将三极管按电路板上标志插入小孔（如图3一22），用电烙铁焊好。为防止电烙铁外壳感应带电损坏集成电路，电烙铁外壳应妥善接地或电烙铁烧热后，拔下电源插头后趁热焊接。焊接时间要短，焊点要小而圆。注意防止相邻焊点相碰而发
18、生短路。 3 焊接扬声器。将两根短导线一端焊在扬声器接线片上，另一端分别焊在印刷板的1、3两端接上由两节电池组成的电源，注意正负极、按一下按钮开关，扬声器将发出三声悦耳、响亮的“叮咚”声。4 焊接电源引线。红线焊在1端，黑线焊在4端。红黑导线的另一端将分别接在电池组正负极上。5 焊接按钮开关。导线采用多股软线，长度应视安装门铃的实际情况而定，但不可过长。（注意：焊接多股导线时，应将多股细线拧在一起焊接。2根导线分别焊在印刷板1、2两端。 导线另一端分别接在按钮开关上。） (A)(B)(C)(D)4.4检验和试听焊接完毕后应逐个检查各焊点的焊接情况。不应有假焊和虚焊，各焊点应小。防止相邻焊点短路
19、。尤其印刷板1端同时焊有3根引线，不易焊好。可请同学帮助，将3根导线镀锡后，并在一起，同时焊在1端上。 用万用表RlK档测量两根电源线间的电阻，应在几K左右，不可为零（若 为零，电路中有短路的地方）调试好后，接通电源。当按下按钮时，喇叭会发出音乐。致谢在做课设的这段时间内，通过查找各种资料和自己的努力终于把电子门铃做出来了。能够把电子门铃做出来除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。非常感谢黎芳芳老师在这段时间给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我们的毕业论文，她放弃了自己的休息时间，她的这种无私
20、奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！参考文献【1】 王庆. Protel 99 SE & DXP 电路设计教程（修订版）. 北京：电子工业出版社. 2011【2】 康华光. 电子技术基础 模拟部分（第五版）. 北京：高等教育出版社. 2006【3】 康华光. 电子技术基础 数字部分（第五版）. 北京：高等教育出版社. 2006【4】 周文森等编. 新编实用电工手册. 北京：北京科技技术出版社. 2001