可調(diào)穩(wěn)壓電源與叮咚門鈴課程設(shè)計

1、<p>　　可調(diào)穩(wěn)壓電源與叮咚門鈴</p><p>　　摘要：本設(shè)計是利用NE555集成芯片來制作一個叮咚門鈴，用開關(guān)來控制喇叭發(fā)出叮咚的聲音。NE555集成芯片的工作電壓為直流4.5V~16V，于是還需要做一個穩(wěn)壓電源，以便為該電路供電。電源的方案多種多樣，在此我選用LM317集成塊來做一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源，該穩(wěn)壓電源輸出電壓范圍為1.25V~12.5V。于是該穩(wěn)壓電源即可為NE555集成芯片提供它所需

2、要的工作電壓。</p><p>　　Abstract: The design is to make a “ding-dong” doorbell with the NE555 chip and control the speaker give out the sound of a ding-dong. Because the NE555 chip just can work out in the operat

3、ing voltage of DC 4.5V ~ 16V, so I also need to make up a regulated power to supply electricity to the circuit. There are a variety of programs in making a regulated power. Here, I select the integrated chip of LM317 to

4、do an adjustable power source, the power source can output a voltage range of 1.25V to 12.</p><p><b>　　一、設(shè)計指標(biāo)</b></p><p>　　本設(shè)計的初步想法是利用NE555定時器設(shè)計一個叮咚門鈴，用開關(guān)來控制喇叭發(fā)出聲音，實現(xiàn)喇叭的雙音。由于該芯片要用到4.

5、5V~16V的直流電，于是又需要做一個直流電源，以便給該電路提供它所需要的工作電壓。在此電源設(shè)計共有多種電路方案，我綜合比較最終決定做一個可調(diào)電源，這是因為可調(diào)電源不僅可以穩(wěn)定輸出我所需要的直流電，而且輸出電壓可以在1.25V~12.5V之間調(diào)節(jié)，使得該電源也可為其他電路提供工作電壓，該方案經(jīng)濟(jì)、安全、有效。</p><p><b>　　二、系統(tǒng)框圖</b></p><p

6、>　　本設(shè)計的系統(tǒng)框圖如下圖（1）所示，其中通過變壓器把220V的交流電變?yōu)?2V的交流電，再通過整流橋整流，經(jīng)過主電路濾波，使得可調(diào)穩(wěn)壓電源的輸出電壓為1.25V~12.5V。接著用該輸出電壓驅(qū)動NE555集成芯片工作，最終用按鍵控制喇叭工作實現(xiàn)雙音。</p><p>　　圖（1）電路設(shè)計系統(tǒng)框圖</p><p>　　三、電路的設(shè)計及分析</p><p>&

7、lt;b>　?。?）可調(diào)穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　通過一個2*12的變壓器使得電壓降低為12V，通過整流橋整流把正弦波的交流電的負(fù)半波翻轉(zhuǎn)到正半軸。再通過電容濾波，利用芯片LM317，最終使得輸出端電壓為1.25V~15V</p><p>　　，電流為3~10mA。</p><p><b>　?。?）叮咚門鈴電路</b&

8、gt;</p><p>　　叮咚門鈴電路的設(shè)計是基于NE555芯片的基礎(chǔ)上形成的。利用上述的可調(diào)穩(wěn)壓電源給該電路提供5V的高電壓使其驅(qū)動喇叭工作，同時在主電路中加一個開關(guān)，用來控制門鈴發(fā)出叮咚的聲音。</p><p><b>　　四、電路的工作原理</b></p><p><b>　　（1）可調(diào)穩(wěn)壓電源</b></p

9、><p>　　4.1.1 LM317工作原理</p><p>　　LM317集成芯片是美國半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路，它的輸出電壓范圍是1.2V~37V，負(fù)載電流最大為1.5A。它使用簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓，此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317集成芯片的引腳圖如下圖（2）所示，由圖可以看出，LM317有三個引腳，一個輸入，一個輸出，一個

10、電壓調(diào)節(jié)。其中1、2、3管腳的判別方法是，當(dāng)你正拿著LM317集成芯片時，管腳從左到右依次是1管腳、2管腳、3管腳。</p><p><b>　　3管腳 2管腳 </b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　管</b></p><p><

11、b>　　腳</b></p><p><b>　　ADJ</b></p><p>　　圖（2）LM317芯片的引腳圖</p><p>　　輸入最大電壓為30多伏，輸出電壓為1.5~32V，電流1.5A，在連接外電路時，輸入引腳輸入正電壓，輸出引腳接負(fù)載，電壓調(diào)節(jié)引腳接電阻（200?）左右在輸出引腳，另一個接可調(diào)電阻（幾k?）接于

12、地。輸入輸出引腳對地要接濾波電容。</p><p>　　可調(diào)穩(wěn)壓電源的工作原理</p><p>　　可調(diào)穩(wěn)壓電源的電路原理圖如下圖（3）所示，由圖可知，經(jīng)過變壓器變壓，AC220V變?yōu)锳C12V，然后交流電12V的輸出電壓又送給整流橋，整流橋中的二極管采用IN4007，接著經(jīng)過2200μF的大電容C1濾波，使得電壓諧波減小，從而可以實現(xiàn)把交流電變?yōu)橹绷麟姷哪康?。接著用一個瓷質(zhì)電容C2，此時

13、103和104的都可以，也是濾波作用，同時，C2又與LM317的管腳3相連，以實現(xiàn)過電保護(hù)的目的。接著接了一個LM317芯片，其1管腳接10μF的電解電容C3，2管腳引出來接電阻R1、R2，其中R1阻值為120 ? ~240 ?，滑動變阻器是可用4.7K ?、5.1K ?、10K ?、100K ?，3管腳與瓷質(zhì)電容C2相連，然后再分別在1、2管腳，2、3管腳之間接一個二極管，1管腳接二極管正極，3管腳接二極管負(fù)極。接著接一個100μF的

14、電解電容C4，33PF的瓷質(zhì)電容C5，并在最后輸出端并連一個電阻和發(fā)光二極管，用來檢驗輸出端是否有電壓降。</p><p>　　圖（3）可調(diào)穩(wěn)壓電源的電路原理圖</p><p><b>　　（2）叮咚門鈴電路</b></p><p>　　叮咚門鈴電路主要是依靠NE555芯片進(jìn)行工作的，首先先介紹一下NE555的電路內(nèi)部框圖及其工作原理，以便對電

15、路圖有更加深刻的了解。</p><p>　　4.2.1 555定時器的電路如下圖（4）所示。它由三個阻值為5k?的電阻組成的分壓器、兩個電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電晶體管T、與非門和反相器組成。</p><p>　　圖（4）555定時器的電路圖</p><p>　　分壓器為兩個電壓比較器C1、C2提供參考電壓。如5端懸空，則比較器C1的參考電壓為，加在

16、同相端；C2的參考電壓為，加在反相端。</p><p>　　是復(fù)位輸入端。當(dāng)時，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端u0為低電平。正常工作時，。</p><p>　　u11和u12分別為6端和2端的輸入電壓。當(dāng)，時，C1輸出為低電平，C2輸出為高電平，即，，基本RS觸發(fā)器被置0，晶體管T導(dǎo)通，輸出端u0為低電平。</p><p>　　當(dāng)，時，C1輸出為高電平，

17、C2輸出為低電平，，，基本RS觸發(fā)器被置1，晶體管T截止，輸出端u0為高電平。</p><p>　　當(dāng)，時，基本RS觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。</p><p>　　4.2.2 叮咚門鈴電路的工作原理</p><p>　　五、電路仿真及其結(jié)果分析</p><p>　　用Multisim軟件可以對電路進(jìn)行分析、仿真，從而來觀測電路的工

18、作結(jié)果。</p><p><b>　　（1）可調(diào)穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　可調(diào)穩(wěn)壓電源的電路仿真圖如下圖（5）所示：</p><p>　　圖（5）可調(diào)穩(wěn)壓電源的電路仿真圖</p><p>　　該仿真圖中，變壓器的參數(shù)選用0.05455，以實現(xiàn)AC220V到AC12V的降壓。最終萬用表測的是輸出端的輸出電壓，結(jié)

19、果發(fā)現(xiàn)，其端口的輸出電壓隨著滑動變阻器阻值的改變可在1.25V~12.5V之間變化，而且其電壓值穩(wěn)定輸出。同時發(fā)光二極管發(fā)出紅光。</p><p><b>　　（2）叮咚門鈴電路</b></p><p>　　叮咚門鈴電路的仿真圖如下圖（6）所示：</p><p>　　圖（6）叮咚門鈴電路的仿真圖</p><p>　　在叮

20、咚門鈴的仿真圖中，最終測的管腳3的輸出電壓約為3.65V，該輸出電壓可以驅(qū)動16 ?的喇叭進(jìn)行工作。由于我沒有找到喇叭，在此我用16的電阻代替，先測一下我用萬用表測了一下電阻兩端的電壓降，發(fā)現(xiàn)電壓很小，單位竟然為納伏，大約4納伏左右變化。同時仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)開關(guān)按下的一剎那發(fā)光二極管才會發(fā)出綠光，于是綜上分析，我認(rèn)為，只有當(dāng)開關(guān)按下時，喇叭上才有電流流過。故只有此時才能發(fā)出聲音，但該電路又是如何實現(xiàn)叮咚雙音門鈴呢？接下來我在對該電路

21、的具體工作流程做一個簡單介紹：</p><p>　　六、制作實物過程中遇到的問題</p><p><b>　?。?）可調(diào)穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　首先，在焊電源的時，由于元器件較多，板子選用的是7*10的，面積比較小，我擔(dān)心最后空間會不足，于是我先拿著元器件在板子上插了一遍，感覺布局合適時，才開始動工、上烙鐵。在焊接過程當(dāng)中，由于我

22、態(tài)度比較認(rèn)真、端正，因此用了一下午時間，從中午一點多開始，到下午七點，長達(dá)五個小時的奮戰(zhàn)，終于我的板子做好了，接著就是上電，觀測結(jié)果。第一次檢測時，很不幸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)我的板子不會輸出電壓！于是我認(rèn)真的檢查了一遍線路，發(fā)現(xiàn)100μF的電容負(fù)極沒有接地，于是我趕緊拿著烙鐵完成了這最后一根生命線的焊接。懷著忐忑的心情，再次上電，哇！發(fā)現(xiàn)二極管能發(fā)出紅光，接著用萬用表檢測輸出電壓為11.09V，再調(diào)節(jié)滑動變阻器發(fā)現(xiàn)輸出端的電壓也可以隨著變阻器阻值

23、的變化而變動。于是我的可調(diào)穩(wěn)壓電源就這樣做好了，沒有遇到什么大的問題。</p><p><b>　?。?）叮咚門鈴電路</b></p><p>　　叮咚門鈴就沒有像焊穩(wěn)壓電源是那么幸運了，在焊接過程中，我遇到了很多問題。最終導(dǎo)致我焊了兩次也沒有聲音出來。首先，第一次焊接！第一次焊接花費的時間最長，因為是第一次焊東西，所以很多地方都不會，比如該怎么上錫，怎樣連線等等很多

24、問題。第一次焊好之后，我給它提供了正向高電平。發(fā)現(xiàn)有聲音出來，但是聲音很小，而且也不像是發(fā)出的叮咚聲。我就開始檢測線路，發(fā)現(xiàn)有三個地方都沒有接好，首先是2管腳引出的電容沒有接地，而且2管腳和6管腳之間也沒有引一根反饋線，8管腳也沒有接電源。于是我就拿著烙鐵開始補(bǔ)救，焊完之后發(fā)現(xiàn)連微弱的聲音也沒有了，于是猜測可能是開關(guān)的問題，于是我又把自鎖開關(guān)換成了按鍵，可結(jié)果依然如此。我實在是沒有辦法了，就拿著萬用表一點一點的檢測線路，最終發(fā)現(xiàn)問題所在

25、，原來是由于我的焊工不行，在焊接過程中我把NE555芯片的5、6、7三個管腳都短接了，于是我先嘗試著分開，可是他們聯(lián)系的如此緊密，無論怎樣我也不能使它們斷開。于是我開始了我的第二次焊接！</p><p>　　由于現(xiàn)有的元器件不足，于是這次我換了參數(shù)，并且在喇叭的輸出端加了一個發(fā)光二極管來檢測什么時候有電流通過。并在焊實物的時候R2用10k ?的電阻，R4用2k ?和100 ?的串聯(lián)，R1和R3都用的5.1k ?，

26、喇叭用的8 ?。這次焊的比較快，而且由于第一次的教訓(xùn)，我盡量不在芯片管腳處直接焊，而是用線引到外面再焊接，這次我用了一個多小時就焊好了?？墒峭谝淮我粯樱€是沒有聲音！檢測一遍，線路沒錯，又檢測一遍，真的沒錯，到底是什么原因呢？我真的不知道了。</p><p><b>　　七、元器件清單</b></p><p><b>　?。?）可調(diào)穩(wěn)壓電源</b&

27、gt;</p><p><b>　?。?）叮咚門鈴電路</b></p><p>　　八、電路的優(yōu)缺點及改進(jìn)空間</p><p><b>　　九、心得體會</b></p><p>　　這次課程設(shè)計讓我學(xué)會了很多，這些不是僅僅從課本上就能夠知道的。尤其是在焊接過程中，遇到了很多問題，自己摸索著改正了一些

28、，還有一些錯誤我沒有發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過同學(xué)的幫助就明白了許多。課程設(shè)計過程中，思路也很重要，在設(shè)計前要有明確的設(shè)計思路，同時要有一定的耐心，不能過于急躁和馬虎，更不能因為受到一點挫折或做不出來就放棄，要有持之以恒的態(tài)度。這次課程設(shè)計，查閱了大量的文獻(xiàn)的資料，也更清楚的認(rèn)識到自己所學(xué)的不足，通過這次課程設(shè)計我學(xué)到了很多新的知識，同時也加深了以前所學(xué)知識的理解，也增強(qiáng)了編程與仿真的操作能力。在設(shè)計的過程中，一方面澄清了先前的一些錯誤理解，另一方面也

29、真正的體會到了書本知識轉(zhuǎn)化為實踐時的困難，往往很不起眼的一件事情，就是設(shè)計的關(guān)鍵，必須搞得很清楚。為了查找相關(guān)的技術(shù)資料，每天上網(wǎng)，去學(xué)校圖書館查找資料，雖然辛苦一點，但是令人欣慰的是學(xué)到了書本上學(xué)不到的東西，并且掌握了設(shè)計的一般方法。</p><p>　　在這次難得的課程設(shè)計過程中我鍛煉了自己的思考能力和動手能力。通過題目選擇和設(shè)計電路的過程中，加強(qiáng)了我思考問題的完整性和實際生活聯(lián)系的可行性。在方案設(shè)計選擇和芯

30、片的選擇上，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用芯片的能力,對芯片的各個管腳的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識。還鍛煉我們個人的查閱技術(shù)資料的能力，動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力。并且我們熟練掌握了有關(guān)器件的性能及測試方法。最重要的是讓我們自己體會到了做東西的樂趣，雖然在這個過程中，被烙鐵烙過手，烙過頭發(fā)，被電壓電過。但是我卻覺得這是我進(jìn)入大學(xué)以來做的最有實際意義的作業(yè)</p><p>　　最后，我要感謝老師的輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，是他們

31、讓我有了一個更好的認(rèn)識，無論是學(xué)習(xí)還是生活，生活是實在的，要踏實走路。課程設(shè)計雖然我做的東西很小，也不起眼，但卻使我邁出了人生的第一步，不僅使我學(xué)到了很多的東西，而且也使我開闊了眼界，感受頗深。</p><p><b>　　十、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　艾永樂 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，中國電力出版社 </p><p>　　2、電工電