《Protel软件应用》课程设计报告)

江西理工大学应用科学学院信息工程系《Protel软件应用》课程设计报告设计题目：门铃响应专业：通信工程班级：082班姓名学号：顾薇03姓名学号：李慧明21姓名学号：黄之慧30姓名学号：翁玲瑜33指导老师：刘蔚完成日期：2011-7-6指导老师评语：得分：指导教师签名：《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××目录1设计任务和性能指标............................................................................11.1设计任务..........................................................................................................11.2性能指标..........................................................................................................12设计方案与论证....................................................................................13系统硬件设计........................................................................................63.1器件介绍..........................................................................................................63.2原理图..............................................................................................................73.3电路器件..........................................................................................................74绘制原理图和PCB................................................................................95PCB板制作、焊接与调试...................................................................125.1PCB板制作....................................................................................................125.2元器件的焊接................................................................................................125.3系统的调试....................................................................................................126总结.......................................................................................................12致谢...........................................................................................................13参考文献...................................................................................................14《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××11设计任务和性能指标1.1设计任务门铃叮咚声的声音频率和声音持续时间可调，正常人的听力范围在20HZ~20000HZ，而1000HZ~5000HZ则是人耳最敏感的声音频率范围，因此，“叮咚”声最好在这个范围内或者左右，“叮咚”声频率要求差距比较大，声音持续时间要求合适，电路最好能功率低。1.2性能指标设计一个叮咚门铃电路，有一个开关，当开关接通时门铃可以发出较高频率的“叮”声，断开开关，会发出较低频率的“咚”声。门铃的声音频率和持续时间可以调节。2设计方案与论证2.1方案一2.1.1原理图图1方案一原理图《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××22.1.2电路说明方案一中的电路是一个以集成芯片组NE555为主组成的多谐振荡器，J1是控制叮咚门铃的开关，当开关处于断开状态时C3通过R2、R3、R4充电，C3处电压接近电源电压。由于D1、D2的作用，C2不能充电，因此C2、R1处电压为零，因此NE555的RESET端口一直处于低电平，使其保持复位。故而OUTPUT端口输出为0，扬声器不发出声音。当接通J1时，VCC开始通过二极管对C2充电，RESET端口的电压开始逐渐升高。同时C3开始对端口DISCHARGE进行放电，电容的电压下降，当其由VCC下降到2/3VCC时，晶体管导通，OUTPUT端口输出为低电平，但当下降到1/3VCC时，晶体管截止，C3开始充电，OUTPUT理应输出高电平，但是由于控制RESET的电容C2的电压还未充满，RESET仍旧输出0故而强制输出为0，扬声器不发出声音。当C1充好电之后，RESET端口为高电平，然后OUTPUT输出1，扬声器工作，发出较高频率的“叮”的声音。此时扬声器可发出较高频率的“叮”声。断开开关时VCC经过R2、R3、R4放电，由于电阻变大，频率变低，发出较低频率“咚”的声音。同时，C2开始放电，电压不断下降，最终RESET端口输入为低电平，强制复位，扬声器不再工作。2.1.3相关数据R1=33k；R2=33k；R3=10k；R4=10K；C1=0.01u；C2=47u；C3=0.1u；C4=100u；VCC=9V；R≈150（二极管导通后电阻）2.1.4频率计算接通开关：“叮”的频率f=1.44/[（R+R3+2R4）*C3]=477.6HzC3充电时间t1≈C3*（R+R3+R4）=0.002sC3放电时间t2=C3*R4=0.001s“叮”的充放电时间间隔并不是很明显，对实验结果看似有一定的影响。但人耳并不能分辨如此短暂的间断，故而听到的是持续的“叮”声。断开开关：“咚”的频率f=1.44/[（R2+R3+2R4）*C3]=228.6HzC3充电时间t3=C3*（R2+R3+R4）=0.0053sC3放电时间t4=C3*R4=0.001s《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××3C2放电时间t=C2*R1=1.551s故而“咚”的声音持续时间为：1.551s2.1.5相关要求实现门铃电路的声音频率和持续时间可以调节的方法：叮的频率影响因素有R、R3、R4、C3，当增大R或者R3亦或R4时，频率变小，反之则变大；减小C3，频率变大，反之则变小咚的频率影响因素有R2、R3、R4、C3，当增大R2或R3亦或R4时，频率变小，反之则变大：减小C3，频率变大，反之则变小咚声持续的时间：增大C2或R1，则持续时间变长，反之则变短。2.2方案二2.2.1原理图图2方案二原理图2.2.2电路说明当闭合J1时，D2正向导通，通过R1向C2充电，555的RESET端为高电平，无法复位，同时，C3则通过R3向555的DISCHARGE端口放电，它们以及555和C3构成了一个多谐振荡器，此时发出较高频率的“叮”声。断开J1时，已经充满电的C2开始放电，R2、R3、C3和555构成一个多谐振荡器。OUTPUT端发出较低频率的“咚”的声音。《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××42.2.3相关数据R1=33k；R2=10k；R3=10K；C1=0.01u；C2=47u；C3=0.1u；C4=100u；VCC=9V；R≈150（二极管导通后电阻）2.2.4频率计算接通开关：“叮”的频率f=1.44/[（2R+2R3）*C3]=709.4HzC3充电时间t1≈C3*（2R+R3）=0.001sC3放电时间t2=C3*R3=0.001s“叮”的充放电时间间隔并不是很明显，对实验结果看似有一定的影响。但人耳并不能分辨如此短暂的间断，故而听到的是持续的“叮”声。断开开关：“咚”的频率f=1.44/[（R2+2R3）*C3]=480HzC3充电时间t3=C3*（R2+R3）=0.002sC3放电时间t4=C3*R3=0.001sC2放电时间t=C2*R1=1.551s故而“咚”的声音持续时间为：1.551s2.2.5相关要求实现门铃电路的声音频率和持续时间可以调节的方法：叮的频率影响因素有R、R3、C3，当增大R或者R3时，频率变小，反之则变大；减小C3，频率变大，反之则变小咚的频率影响因素有R2、R3、C3，当增大R2或R3时，频率变小，反之则变大：减小C3，频率变大，反之则变小咚声持续的时间：增大C2或R1，则持续时间变长，反之则变短。《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××52.3方案三2.3.1原理图图3方案三原理图2.3.2电路说明方案三中的叮咚门铃电路是由四个与非门为主体构成的两个音频振荡器组成。开关J1断开时，两个音频振荡器均不工作，扬声器没有声音。当开关J1闭合时，C1快速放电，两个音频振荡器同时工作，产生的音频信号经D2,D3混合后，驱动扬声器发出较高频率的“叮”声。当断开开关时，C1快速充电，U1及U2为主组成的音频振荡器不再工作，仅剩下U3和U4为主组成的音频振荡器工作，产生的音频信号通过扬声器发出较低频率的“咚”声。2.3.3相关数据R1=10k；R2=33k；R3=33K；R4=33K；Rp=10K；C1=100u；C2=0.01u；C3=0.1u；VCC=9V2.3.4频率计算接通开关：“叮”的频率f=1/（2.2R3*C2）+1/（2.2Rp*C3）=1831.96Hz断开开关：“咚”的频率f=1/（2.2Rp*C3）=454.45HzC1放电时间t=C1*R2=3.3s《Protel软件应用》课程设计说明书——××××××××6故而“咚”的声音持续时间为：3.3s2.3.5相关要求实现门铃电路的声音频率和持续时间可以调节的方法：叮的频率影响因素有R3、Rp、C2、C3，当增大R3或者Rp时，频率变小，反之则变大；减小C2或者C3，频率变大，反之则变小咚的频率影响因素有Rp、C3，当增大Rp时，频率变小，反之则变大：减小C3，频率变大，反之则变小咚声持续的时间：增大C1或R2，则持续时间变长，反之则变短。2.4方案比较表1三种方案比较表方案一方案二方案三使用器件数目较少较少多布线复杂程度中等中等复杂铃声持续时间中等中等较长所需材料造价便宜较便宜贵叮咚频率差较大较小很大总结：综上比较方案一从各方面比较都比较中规中矩，易于实现而且效果较好。因此将方案一定为实现方案。3系统硬件设计3.1器件介绍3.1.1NE555百科简介NE555(TimerIC)大约在1971年由SigneticsCorporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的TimerIC，在往后的30年來非常普遍被使用。一般多应用于单稳态多谐振荡器及无稳态多谐振荡器。《Pro