电工电子课程设计(多功能门铃)(1)

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景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

目录

1、总体方案与原理说明. . . . .. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .01

2、门铃电路. . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .02

3、报警电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .03

3.1、声音报警和闪光报警的触发电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .03

3.2、音频放大报警电路. . . . . . . . . . . . .. . . . . . .. . . . . . . . .. . . . .04

3.3、红橙绿闪光报警电路. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .. . . . .05

4、夜间照明电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .06

5、单刀双掷开关控制. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .07

6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .08

7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .09

8、元件清单. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

1、总体方案与原理说明

（1）总体方案

本文作品设计的是集夜间照明、门铃、声音报警、闪光报警、盲人信号指示于一体的多功能门铃。电路设计的框架图如下，由4大部分构成。分别为：①门铃电路部分、②报警电路部分（包括声音报警电路、音频放大电路和红橙绿闪光报警）、③夜间照明电路部分、④单刀双掷控制部分。

实践思路：门铃电路和报警电路是由555芯片构成，报警电路通过断电反馈报警信号。当有人来访时，出于礼貌，先按门铃。若长按后没人，则来访者一般

都会离开，除非来访者有不好的意图，强行进入以致触断导线反馈报警信号，引

发报警器报警，并且闪光灯会连续闪烁,给来访者造成心理威慑。我把两个电路

糅合在一起，使其具有两个电路的所有功能，另外，还可夜间照明，功能很多。

（2）原理说明

简易的工作原理说明用下图表示，在后面还会分块对每个电路部分的详细原理进行说明。图2 简易原理说明图如下：

①电路图：

本电路也由555与相关器件以及音频放大电路构成,如图：

②工作原理：

SA为门上的按钮开关，平时处于断开状态。在SA断开情况下，555的4脚呈低电位，使555处于强制复位状态，3脚输出呈低电位。当有人按压SA后，电源VDD通过SA，D1对C5快速冲电至VDD，555的4脚为高电位，555振荡器起振。

=1.44/（R2+2R4）C1。 f约为1230HZ，扬声器发出“叮”声，而SA按过后，f

c5

充电回路为VDD→R2→R4→C1。时间常数加大，放电时间常数仍为R3C2，此时fc1=1.44/（R2+2R4）C1。μ得f约为680HZ发出“咚”声，即所谓的“叮咚”。

放电中C5电压变低，当降至0.4v以下后，555处于强制复位状态，即停振。

③电器元件参数：（共13个）

1、1N4148型号二极管两个，分别标号D1、D2

2、电阻4个，R1=R2=10K,R4=5.6K,R16=150K

3、电容3个，C5=100μ，C1=0.1μ，C2=0.01μ

4、6V直流电源一个

5、内阻0.5W/8Ω扬声器一个、单刀单掷开关一个、IC555芯片一个

④在整体电路中的作用：

1、当有客人来访是，可以作为声音信号提示器，示意主人来开门。

2、当门非正常打开时，可以作为警报扬声器，给不法分子以警告和威慑。

3.1声音报警和闪光报警的触发电路

①电路图：

该电路由断线导线和音响发生器以及音频放大器组成，如图：

②工作原理：

电子开关由T3，R10和T2和R7组成。T1采用光敏三极管3DU系列器件，将其置于门顶。光线正常的情况下。T3呈低阻状态，T2处于正偏置状态饱和而导

通，其管压降只有0.3V左右，使IC（555）的4脚处于强制复位状态，即静止

状态。当光线被挡之后。因无光线照射，T3转呈高阻状态或截止状态，T2无正

偏电压而截止，555的4脚转呈高电位，解除了复位状态而起振。555和R8，R9

和C6等组成一个无稳态多谐振荡器，它的振荡频率为发发f=1.44/（R8+2R9）

C6,图示参数是按1000HZ设计的（实际为1000.8HZ）。555输出的振荡方波，使

发光二极管LED闪烁发光，并经LM386放大，驱动喇叭B发出标准的1000HZ音

频信号。告诫用户来者不善.

③电器元件参数：（共11个）

1、T3选用3DU5，T1选用9014

2、R7=30K、R8=36K、R9=200K、R10=820K、R11=120Ω

3、C4=0.01μ、C6=3300μ、发光二极管和IC555各一个

④在整体电路中的作用：本电路只有在门在正常开启时候响应，通过声音和闪光2

种方式警告不法入门者。

3.2 音频放大电路

①电路图：

通过LM386组成简单的音频功率放大报警电路，其电路如下

②工作原理：

用LM386组成的OTL功放电路如上图所示，信号从3脚同相输入端输入，从5脚经耦合电容(200μF)输出。图中，5脚所接容量为20μF 的电容为去耦滤

波电容。1脚与8脚所接电容、电阻是用于调节电路的闭环电压增益，电容取值

为10μF，电阻R在0～20kΩ范围内取值；改变电阻值，可使集成功放的电压放

大倍数在20～200之间变化，R 值越小，电压增益越大。当需要高增益时，可取

R=1，只将一只10μF电容接在4脚与7脚之间即可。输出端5脚所接10Ω电阻

和0.1μF电容组成容性校正网络，以抵消负载中的感抗分量，防止电路自激，

有时也可省去不用。该电路如用作音频的功放电路，输入端接前置放大电路。

③电器元件参数：（共8个元件）

1、T2选用LM386

2、R3=10K、10Ω和20K电阻一个

3、C7=200μ、C3=0.1μ、10μ一个

4、0.5W/8Ω扬声器一个

④在整体电路中的作用：

将信号放大，增大其功率使得扬声器发声，提醒主人有客人来，或者来者不善。

3.3红橙绿闪光报警电路

①电路图：

NE556三色闪光饰电路图如下：

②工作原理：

如下图所示，电路由556和一个双芯发光管组成，IC的左半部与R1，R2，C2等组成频率约为2HZ的多谐振荡器；IC的右半部分与R4，R5，C2等组成约

为0.5HZ的多谐振荡器，输出端5，9脚分别驱动红，绿色二极管发光。结果有

红，橙，绿三色光点闪烁，光彩夺目。

③ 电器元件参数：（共8个元件）

1、NE556芯片一个、发光二极管2个

2、电容：C1=10μ、C2=22μ(工作电压16V)

3、电阻：R1=R4=10K、R2=360K、R3=R6=1K、R5=180K、R7=330K

4、6V直流电源一个

④在整体电路中的作用：

当有人非正常进入门内使，电路断路，警报灯在上面电路的控制下不断闪烁，形成红橙绿三种颜色，起到警示作用。

以上三者之间的关系如下：

4、夜间照明电路

①电路图：

夜间照明电路的电路图如下：

②工作原理：

本电路原理比较难简单，当无光照时，光敏电阻相当于绝缘体，电压降几乎全部落在光敏电阻上面，使得基极电位低于集电极电位，PN节反向偏置，电

流导通，小灯泡发光照明；当有光照时，光敏电阻阻值很小，基极电位较高，

PN节正向偏置，电流不导通，小灯泡不亮。

③电器元件参数：（共4个元件）

1、三极管一个

2、光敏电阻一个，普通电阻2个，与灯泡串联的100欧姆，另一个20K欧

④在整体电路中的作用：用于在光线较暗的时候给人照亮。

5、单刀双掷开关控制

①原理图：

②原理说明：

1、当主人从外面回来时，开关处于接通状态，警报器处于警戒状态，主人

用钥匙开门时，左端开关从A打到C，警报器解除，可以正常进入。进

入后将右端开关由B打到D，警报器再次接通，继续工作。

2、当有客人来时，主人从里面手动将开关由D打到B，警报解除，让客人进来后再

次将开关由B打到D，警报器再次处于警戒状态。

3、当有人以非正常的手段进入室内时，警报器工作原理根据上文中警报电

路部分来工作。

③原件清单：（共2个）

单刀双掷开关2个，导线若干

④在整体电路中的作用：主要用于手动控制，只有主人可以解除警报，这样就可

以更有针对性的起到警戒作用。

6、总体电路原理相关说明

本文中的电路主要是通过将传统的门铃电路和报警电路以及感光照明电路糅合在一起。实际上本文中的6个小块电路可以划分成3大块：第一大块，普通的门铃电路；第二大块，音频报警和闪光报警的触发电路，音频功率放大电路，红橙绿三色闪光电路，单刀双掷控制电路；第三块，夜间照明部分。

第一块：普通门铃电路。通过来访者手动按门铃，单刀单掷开关接通，扬声器在门铃电路的激发下发出声音，事宜主人来开门，具体的电路原理可以参看上文中的门铃电路一块。

第二块：报警电路部分。分成4小块，其中声音和闪光报警的触发电路，音频放大报警电路和闪光报警电路为一部分；单刀双掷开关为一部分。第一小部分用于当门被非正常打开时，此时，通过音频功率放大电路来增大扬声器功率，从而增大扬声器的声音，起到警示的作用；另一方面通过NE556芯片控制的红橙绿三色闪光电路（其实是红和绿的交替发光）来进一步警示坏人。而单刀双掷开关则是有主人控制的另一电路，增加了这一装置之后，报警信号的激发就更加具有针对性，不会因为分不清来着是敌是友而盲目的发出警报，从而增加了电路的可控性。

第三块：夜间照明电路部分。此部分原理非常简单，就是利用光敏电阻无光照电阻很大，有光照时电阻相对减小很多的特性，从而改变三极管基极电压，使得集电极和基极之间的PN结可以通过光来控制其正向或者反向偏置，从而控制电路的开路与导通。

通过上面三大块的电路的控制，总体上实现了门铃发声，警报发声和闪光，知我控制警报开启或解除以及夜间看不见的情况下的照明4个功能，成本相对来说只增加了不到3块钱，利于推广。

工作的简易原理图如下：

景德镇陶瓷学院机电学院

7、总体电路原理图

09

8、元件清单

9、参考文献

[1] 黄志伟.全国大学生电子设计大赛电路设计[M].北京：北京航空航天大学出

版社，2006.

[2] 杨帮文.新型实用功率放大电路集锦[M].北京：人民邮电出版社，1999.

[3] 黄继昌.集成电路应用300例[M].北京：人民邮电出版社，2002.

[4] 张晓东.电工实用电子制作[M].北京：国防工业出版社，2005.

[5] 毕淑娥.电工与电子技术基础[M].3版.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社，

2008.

[6] 孟贵华主编.电子元器件选用入门[M].北京：机械工业出版社，2004.

[7] 谢嘉奎主编.电子线路(第四版)[M].北京：北京高等教育出版社,1999.

[8] 吴运昌编著.模拟集成电路原理与应用[M].广州:华南理工大学出版

社,1995.

[9] 沙占友,李学芝,邱凯编著(新型数字电压表原理与应用) [M].北京:国防工

业出版社.

[10] 谢自美.电子线路综合设计[M].武汉：华中科技大学，2006.

[11] 黄永定.电子实验综合实训教程[M].北京：机械工业出版社，2004.

[12] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛教程[M].北京：电子工业出版社，2005.

[13] 颜荣江，等.MAXIM热门集成电路使用手册[M].北京：人民邮电出版社，1999.

[14] 沙占有.新型单片机开关电源[M].北京：电子工业出版社.2004.

[15] 秦曾煌主编.电工学（第七版、下册）[M].高等教育出版社.

10、设计心得体会

对于初学者的我们，在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。常常会面对一个电路一头雾水无从下手，别急，要有耐心，多想多问。好多问题你没遇到过就根本搞不明白怎么回事，但是一旦懂了，它就变得很简单，从此再也不会找你麻烦。

多动手也很重要，不要只对着图纸或者资料上的电路看，好多电路要亲自调试一遍才弄得懂。正所谓实践出真知，怕麻烦是不可取的，多动手多实践，理论与实践相结合，做得多了经验就多了。硬件工程师往往就是这样，经验越多越值钱。

在王俊祥老师的具体指导下，整个创新计划有条不紊、循序渐进的进行，无论哪个阶段，我们都有所收获、有所长进。期间我们遇到过挫折，遇到过麻烦，因为某些外因而使创新进程延误过，但我们不畏困难，及时的纠正错误，调整策略，严格保证创新计划的科学有序进行。整个活动下来，我感触颇深，经历了很多，也学到了好多。

只有竭力全力，才能更接近完美。这次电子设计实习过程中，我本着尽全力做到最好的心态，认真刻苦的设计画图，每个环节我都竭尽所能，通过各种渠道，利用各路资源，使整个电子设计更加完善，更富创意，更具特色。