组装简易电子门铃

项目四　简易电子门铃的组装与调试

张翔同学家里的门铃坏了，他想自己组装，但又不知怎么做，于是他请教了老师，并邀请我们和他一起来完成。

【知识目标】

　●能识别常见脉冲，如矩形波、方波、三角波、正弦波等。

　●能说出以知脉冲波的主要参数。

　●能描述555定时器各引脚功能及其他工作原理。

　●能描述555定时器组成的施密特触发器的工作原理。

　●能分析555定时器构成的多谐振荡器的工作原理。

【技能目标】

　●能画出555定时器组成的施密特触发器电路结构图。

　●能画出555定时器构成的多谐振荡器电路结构图。

　●能根据简易电子门铃电路装配图完成电路的组装与调试。

任务一　组装简易电子门铃

任务描述

随着电子技术的不断发展，电子产品成为人们生活中不可缺少的一部分。比如电子门铃，它已进入千家万户，给人们的生活带来了很大的方便。下面我们一起为张翔同学家制作新的电子门铃。

任务分析

简易电子门铃就是当按下门铃开关时，扬声器发出“叮”的声音；当松开门铃开关时，扬声器发出“咚”的声音。设计具有该功能的门铃电路可以选用单片机来实现，但成本较高；也可以选用555定时器来实现，电路简单，成本低。因此本任务采用555定时器构成的多谐振器典型功能电路来实现。在学习本任务之前，学生需要认知555定时器结构及引脚功能，同时需回顾电容器的充放电特性。为了更好地组织教学，建议采用小组协作、理实一体组织教学。

任务实施

活动一　认识电路组成及功能

一、逻辑框图

简易电子门铃逻辑框图如图4-1所示。

图4-1

二、电路原理图

简易电子门铃的电路原理图如图4-2所示。

图4-2

该电路是利用电容的充放电来实现多谐振荡器复位的。当按钮不操作时，多谐振荡器复位端的电容不被充电，为低电平，故复位端为低电平，电路复位，无输出，蜂鸣器不响。当按钮按下时，多谐振荡器复位端电容充电至高电平，复位端允许输入，多谐振荡器工作有效，谐振频率为1386Hz，发出“叮”的声音；当松开按钮时，多谐振荡器复位端的电容放电，放电过程中复位端为高电平，复位端允许输入，多谐振荡器工作有效，谐振频率为717Hz，发出“咚”的声音。当放电结束时，复位端为低电平，电路复位，无输出，“咚”的声音停止。

活动二　元件识别与检测

一、元件清单

元件清单见表4-1。

表4-1　元件清单表

续表

二、元件检测

在安装前应用万用表对元件进行检测，防止已损坏的元件被安装。

三极管检测:对三极管的3个电极进行编号，任意两个编号的电极与指针式万用表的红、黑表笔均有两种连接顺序（即两次测量），总共进行6次测量。6次测量中若只有两次测量指针发生偏转（电阻读数为几千欧～几十千欧），则该管完好，否则该三极管是坏的。

电阻检测:根据电阻器标称阻值，用万用表电阻挡进行测试，判断其电阻器性能的好坏。

NE555的检测:引脚是否正常，有无断裂、损坏。

按钮开关检测:通断是否正常，有无损坏。

二极管的检测:选择指针式万用表的电阻挡R×1kΩ挡，两表笔分别与二极管两端引脚相接，交换表笔再测一次，如指针一次偏转大一次偏转小，则二极管完好，否则二极管是坏的。

电容的检测:电解电容器的两根引线有正、负之分，在检查它的好坏时，对耐压较低的电解电容器（6V或10V），电阻挡应放在R×100Ω或R×1kΩ挡；把红表笔接电容器的负端，黑表笔接正端，这时万用表指针将摆动，然后恢复到零位或零位附近。这样即表示电解电容器是好的。电解电容器的容量越大，充电时间越长，指针摆动得也越慢。

活动三　根据装配图，组装电路

一、识读装配图

简易电子门铃装配图如图4-3所示，识读图上相应的器件。

图4-3

二、组装步骤

①根据原理图正确选用元器件。

②对各种元器件进行正确整形，完成安装，要求三极管极性正确。

③焊接三极管、电阻。

三、装配工艺

在印制板上安装元件时，一般应注意如下几点:

①元件引脚若有氧化膜，应除去氧化膜并进行镀锡处理。

②元件外形的标注字（如型号、规格、数值）应放在便于识别的位置。

③安装时，应先安装小元件（如电阻），然后安装中型元件，最后安装大型元件，这样便于安装操作。另外，先装耐高温元件，再装耐低温元件。在进行焊接操作时要注意安全、焊接时间、送锡方法、烙铁头处理，以及用松香的道理和方法，防止虚焊的措施等。

任务二　调试简易电子门铃

任务描述

简易电子门铃组装完成后能否发挥作用，关键在于该系统能否正常工作。接下来我们对组装好的简易电子门铃进行检测与调试，使电路能够达到预期的效果。

任务分析

在完成本任务前需认知555定时器构成的多谐振荡器的工作原理。在进行电路检测与调试时，只需要利用万用表检测555定时器集成芯片的几个引脚工作是否正常即可。

任务实施

活动一　通电前的检查

电路安装完毕后，应先对照电路图按顺序检查一遍，一般顺序是:

①检查每个元件的规格型号、数值、安装位置管脚接线是否正确，着重检查各芯片的极性。

②检查每个焊点是否有漏焊、假焊和搭锡现象，线头和焊锡等杂物是否残留在印制电路板上。

③清理好测试场地和台面，以便做进一步的调试。

④用万用表测试输入端、输出端有无短路。

活动二　测量与调试

通电检测时，不要急于测试，先要用眼看、鼻闻，观察有无异常现象。如果出现元器件冒烟，有焦味等异常现象，要及时中断通电，排除故障后再行通电检测。按下和松开门铃开关，静听扬声器发声，若扬声器不发声或不是叮咚声，利用万用表测试电路的通断情况，故障排除之后再通电进行测试。

下面对其工作过程进行介绍:

①按钮开关SW未操作，电容C1未接通电源，所以复位脚4为低电平，无输出，三极管VT不工作，则扬声器不发生；同时，电源向C2充电到电源电压，如图4-4所示。

②按钮开关SW按下，电容C1被充电至电源电压，即高电平，所以复位脚4为高电平，多谐振荡器工作有效，如图4-5所示。

C2放电回路:C2—R2—7脚，时间常数为0.7R2C2。

C2充电回路:VCC—（VD1、VD2串联后与R1并联，其阻值大小约为VD1、VD2的阻值之和）—R2—C2—地，时间常数为0.7（R1＋R2）C2。

图4-4

图4-5

振荡频率:f＝，约为1386Hz，扬声器发出叮的声音。

③按钮开关SW松开，电容C1放电至低电平，所以复位脚4由高电平逐步变为低电平。当4脚还是高电平时，多谐振荡器工作有效，如图4-6所示。

放电回路:C2—R2—7脚，时间常数为0.7R2C。

充电回路:VCC—R1—R2—C2—地，时间常数为0.7（R1＋R2）C2。

振荡频率:f＝，约为717Hz，扬声器发出“咚”的声音。

当C1放电完成时，4脚为0，复位，无输出，“咚”的声音截止。

图4-6

知识链接

知识点一　认识常见脉冲波形

脉冲是指一种瞬间突变、持续时间极短的电压或电流信号。它可以是周期性的，或单次的。一些简单的周期脉冲信号见表4-2。

表4-2　常见脉冲表

知识点二　认识NE555定时器的引脚

NE555定时器引脚说明见表4-3。

表4-3　NE555定时器引脚说明表

NE555定时器引脚功能见表4-4。

表4-4　NE555定时器引脚功能表

知识点三　认识NE555定时器构成的施密特触发器

图4-7

图4-8

2脚与6脚接在一起作为输入端ui。

当ui上升且时，输出3脚为高；

当ui上升且＝时，输出3脚翻转为低；

当ui上升且时，输出3脚保持为低；

当ui下降且＝时，输出3脚翻转为高；

当ui下降且时，输出3脚保持为高。

即ui上升:时高，＝时翻转，时保持；

ui下降:＝时翻转，时保持。

知识点四　认识555定时器构成的多谐振荡器

多谐振荡器电路原理图如图4-9所示，波形如图4-10所示。

图4-9

图4-10

接通电源，电容C被充电，充电回路为VCC—R1R2—C—地，充电时间常数为（R1＋R2）C，uc输出电压上升。在此阶段，输出电压为高电平，当上升到2/3VCC时翻转，输出为低电平，此时充电过程结束。由于输出为低电平，所以放电管7脚导通，电容C放电，放电回路为uc—R2—7脚，放电时间常数为R2C，电压下降。当下降到1/3VCC时翻转，输出为高电平，电容放电结束。放电时间0.7R2C，充电时间为0.7（R1＋R2）C。当uc上升到2/3VCC时翻转，如此周而复始地重复上述过程，来回振荡。

强化训练

一、练一练

（1）将开关向上闭合，电源对电容器进行充电，在图4-11中标出电容器的充电回路。

（2）将开关向下闭合，电容器放电，在图4-12中标出电容器的放电回路。

图4-11

图4-12

二、做一做

（1）简述频率和周期之间的关系。

（2）识别以下脉冲信号的类型。

（3）将下列元件连线组成一个多谐振荡器电路。

学习评价表

续表