无线遥控音乐门铃-职业学院毕业论文

安徽财贸职业学院毕业论文 第 1 页 共 18 页 无线遥控音乐门铃 摘要 伴随着无线电技术和网络技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高， 人们对居住环境的安全、方便提出了越来越高的要求，尤其是在智能化住宅中， 人们迫切需要一种不仅安全可靠、使用方便等优点于一体的智能门铃产品，因此 无线遥控音乐门铃系统的设计成为本课题研究的目标。 本文介绍了一种新型无线遥控音乐门铃,它采用具有编码功能的遥控发射- 接收专用集成电路.结合高音质机电式音乐门铃做声源,成为一种声音动听、 门铃 按钮与声源之间免去连线、安装方便的新型遥控高音质门铃.这种门铃具有功耗 低规划和经营方针，成为摆在我国无线音乐门铃企业面前亟待解决的问题。在全 球金融危机形势下，无线遥控门铃企业的发展需要我们不断研究、不断创新，向 着产品智能化、数字化、信息化方向发展。 该无线音乐门铃用 TC4069 集成块来作发射和接收主电路，该电路用先进的 脉码调制发射及石英晶振稳频技术，接收由解调、放大、整形、声响电路组成， 性能稳,电路简单可靠,抗干扰能力强,遥控距离远,电路体积小等优点,其接收电 路连同机电式音乐门铃为一体,可以随意放置在室内有 220V 交流电源的地方,还 可变换门铃各种音乐，使声音悦耳动听，满足不同人的生活需要，具有广阔的发 展前景. 随着微电子技术、无线技术的发展，由开始的按钮门铃到现在的可视对讲门 铃、智能数码门铃，发展速度不断飚升。针对目前世界范围内经济严峻形式和我 国经济运行面临新的不确定性因素， 如何根据急剧变化的外部经济环境调整企业 发展定，遥控距离远，功耗低等特点。 关键词：无线电子门铃TC4069 安徽财贸职业学院毕业论文 第 2 页 共 18 页 Abstract Accompanied by the radio technology and the network technology rapid development and peoples living standards greatly improved, people living environment of safe, convenient and put forward higher requirements, especially in intelligent residential, people need urgently a not only safe and reliable, use convenient wait for an advantage in one of the intelligent products, therefore wireless remote control doorbell music system design become the research target. This paper introduces a new wireless remote control doorbell music, it has function of coding remote control transmitter receiver ASIC. Combined with high electromechanical music doorbell sound source, become a kind of sound, the doorbell button and between the sound source is removed from the connection, convenient installation of the new remote control doorbell the doorbell sound quality with low power consumption. Planning and operating guidelines, to be placed in our country wireless door chime business to address urgently. In the global financial crisis situation, wireless remote control doorbell enterprise development we need to continue to research, innovation, product toward intelligent, digital, information-based direction. The wireless music doorbell use TC4069 integrated block for transmitting and receiving circuit, the circuit with advanced pulse code modulation transmitting and quartz crystal frequency stabilization technology, received by demodulation, amplification, shaping, an acoustic circuit, stableperformance,simpleandreliablecircuit,strong anti-interference ability, far distance of remote control circuit has the advantages of small volume, etc. the receiving circuit, together with the electromechanical bell music as a whole, can be arbitrarily placed in indoor 220V AC power supply place, also can transform various music bell, 安徽财贸职业学院毕业论文 第 3 页 共 18 页 the sound, to meet the different needs of life, with wide development prospects. With microelectronic technology, the development of wireless technology, by the start of the push button door bell to the present video intercom doorbell, intelligent digital doorbell, development speed is soaring. In view of the current worldwide economic austerity and economical operation of our country face new uncertainty factors, according to the dramatic changes in the external economic environment adjustment of enterprise development, remote control distance, low power consumption. Key words:wireless electronic doorbell TC4069 安徽财贸职业学院毕业论文 第 4 页 共 18 页 目目录录 一、选题背景1 1.1 课题的目的和意义1 1.2 设计任务和目标2 1.2.1 设计任务.2 1.2.2 设计目标.2 二、方案的论证和结论2 2.1 方案选择2 2.2 论文研究内容与工作安排3 三、系统硬件设计4 3.1 主要硬件介绍4 3.1.1 TC4069UBP 芯片简介4 3.1.2 无线音乐门铃电路工作原理.6 3.1.3 发射器电路的工作原理.7 3.1.4 接收器电路的工作原理.7 3.2PCB 板的绘制8 3.2.1 发射板 PCB 板的绘制8 3.2.2 接收板 PCB 板的绘制8 四、焊接与调试9 4.1 焊接9 4.2 制作错误！未定义书签。错误！未定义书签。 4.3 调试过程与结果分析14 五、总结与展望14 六、致谢15 七、附录15 附录 1：主要元件清单16 附录 2：元件绘制17 八、参考文献18 安徽财贸职业学院毕业论文 第 5 页 共 18 页 一、选题背景一、选题背景 1.11.1 课题的目的和意义课题的目的和意义 随着人们生活水平的提高和居住环境的改善， 人们对住宅小区智能型的要求 也日益迫切。 现在的人们也越来越喜欢居住大房子， 但因居住房间离大门口较远， 来人敲门不容易听到，不仅尴尬，更重要的是经常耽误事。为了满足需要，各种 无线门铃应运而生，报警门铃，音乐门铃，感应门铃等。随着社会的进步发展， 无线遥控技术应用已经十分广泛。无线门铃充分利用了现代的科技，发挥集成电 路的特色，使制作的成本大大的降低，同时比传统的有线门铃很有多的优势，具 有方便快捷的特色！而且无线遥控音乐门铃能发出各种不同的优美音乐，用户可 以通过转换开关选择喜欢的音乐。门铃安装时太靠近金属物会缩短遥控距离。耗 电极微， 开关内置可更换 12 伏电池， 不按动时不耗电。 正常使用寿命为一年 （按 20 次/天） 。接收器插电使用时，功率消耗为 1W，等于一年只耗一度电。按钮可 装可贴，即使家庭主妇，亦可容易完成安装。门铃装入室内，随意插入任一电源 即可，门铃温度 60 摄氏度为正常。这种门铃生产成本较低。随着微电子技术、 无线技术和网络技术的飞速发展以及人们生活水平的大幅度提高，更廉价、功能 更多、性能更好的无线遥控音乐门铃不断被研究并生产流入市场。 1.21.2 设计任务和目标设计任务和目标 .1 设计任务设计任务 能够熟悉无线音乐门铃的组成、工作原理，提高读整机电路图及电路板图的 能力。通过对无线音乐门铃的安装、焊接及调试，掌握无线音乐门铃的生产工艺 流程，提高焊接工艺水平。掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及 排除 安徽财贸职业学院毕业论文 第 6 页 共 18 页 .2 设计目标设计目标 (1)掌握基本元器件的功能。 (2)通过对原理图绘制 PCB，复习以及进一步熟悉 Protel 软件的使用 (3)通过对作品的安装与调试，掌握作品的调试方法 (4)提高动手能力以及对电路的分析能力。 二、方案的论证和结论二、方案的论证和结论 2.12.1 方案选择方案选择 无线遥控音乐门铃是利用电磁波的发射和接受的，因此会有发射和接收电 路。 发射板要先调制振荡产生方波信号，在经高频振荡产生正弦波的信号发射出 去， 接收板接收信号以后， 通过滤波、 选频等电路选出接收的信号， 在将其滤波、 整形、放大，最后利用方波的高电平推动音乐芯片使得喇叭发声。 调试振荡高频振荡发射信号接收信号 喇叭发声推动音乐芯片整形放大 选出信号 图 1-1 无线遥控音乐门铃设计流程 2.22.2 论文研究内容与工作安排论文研究内容与工作安排 第一部分主要论述论文所选方案的目的与意义。 第二部分主要阐述系统方案的选择与论证， 根据电路要实现的主要功能与市 场价值，分析电路的优势。 第三部分主要阐述系统硬件设计，主要包括：电路的设计原理、电路板的制 作，并对各单元电路的主要元件的结构概念、引脚功能以及特点进行说明。 安徽财贸职业学院毕业论文 第 7 页 共 18 页 第四部分阐述的是系统调试及结果分析， 主要是对硬件进行测试并把遇到的 问题和解决方法进行说明。并对设计过程中的主要注意事项进行说明。 第五部分总结， 这部分主要是阐述在整个设计过程中我们每个人的体会和感 受。 第六部分致谢。 第七部分附录，放置了本设计的实物图片和所用的材料清单。 第八部分参考文献，这部分是论文中引用的一些参考文献。 工作安排： 计划九月二十五日之前，找好题材、买好材料。九月二十五日到十月一日之 前焊接，十月二十五日交初稿。十月三十一日之前对毕业设计进行完善、调试并 交最终的稿子，十一月四日之前定稿子。 三、系统硬件设计三、系统硬件设计 3.13.1 主要硬件介绍主要硬件介绍 .1 TC4069UBPTC4069UBP 芯片简介芯片简介 TC4069UBP 是 6 反相器。所谓反相器，就是每相器都有两端，输入端是高 电平时输出端就转为低电平，输入端是低电平时输出端就为高电平，输入和输出 端的电平总是相反。 .2 无线音乐门铃电路工作原理无线音乐门铃电路工作原理 本电路的总的工作原理可以从图一的电路原理框图可以整体的， 直观的表现 出来。 发射部分接收部分语音片 图 3-1 电路原理框图 安徽财贸职业学院毕业论文 第 8 页 共 18 页 .3 发射器电路工作原理发射器电路工作原理 发射器由调制振荡级和高频振荡级两级组成。 调制级电路由一块廉价的国产 C4069UBP 和 32.768KHz 晶体完成。 C4069UBP 是 6 反相器，所谓反相器，就是反相器都有两端，输入端是高电 平时输出端就转为低电平，输入端是低电平时输出端就为高电平，输入和输出端 的电平总是相反。如图二 1 脚和 2 脚为第一个反相器，本文称反相器 1，之后称 反相器 2、3、，C4069UBP 总共有六个反相器。 图 3-2C4069UBP 内部电路图 发射器开关按下时，反相器 1 和 2 及相关元件组成振荡发生器，产生 32.768KHZ 低频信号。在这个过程中，反相器 1 的 1 脚开始为低电平，2 脚就是 高电平，4 脚也为高电平。2 脚的高电平经 R2 对晶体 X1 充电，充电电流经 R2 X1反相器 2 的 4 脚到负极。充电时间由 X1 决定，等效电容为 200P。由于 X1 的充电，X1 上的电压逐渐上升，左正右负，当升至反相器 1 的翻转电平时， 2 脚就由原来的高电平转为低电平，4 脚也同时转为低电平。X1 开始放电，放电 通路为 R2反相器 1 的 2 脚负极。放电后 X1 上的电位降低，到一定程度时 1 脚降为低电平了，输出端又翻转成高电平，再次对 X1 充电，至此已完成一个充 放电过程，即一个振荡周期，4 脚输出一次低高变化的电平。之后振荡一直持续 下去， 反相器 2 的 4 脚就会一直输出高低不断变化的电平信号。这个信号的频率 由晶体决定，为 32.768kHz。此过程在电路实际工作时完成得极快。 安徽财贸职业学院毕业论文 第 9 页 共 18 页 反相器 1 和反相器 2 用于产生振荡信号，反相器 3-6 并联使用，构成输出控 制，能提供 20-30mA 的灌入电流。反相器 3-6 的输出端接在发射管 Q1 的发射极 对 Q1 进行调幅，向外发射电磁波。 图 3-3 发射板原理图 Q1、L1、C3 和 6P 电容组成高频振荡器，振荡频率由印刷电感 L1 和 C3 及 三极管的集电结电容决定。 一般为 200-270MHz。 Q1 的发射极如果直接接在负极 时就能产生等幅高频波，再接在反相器的输出端就使输出受 32.768KHz 振荡信 号调制，通过印刷电感发射信号。按键每按一次就发射一次。 .4 接收器电路工作原理接收器电路工作原理 本机接收器电路如图 3-4 所示，图中，Q3、L2、C4、C16 为超再生振荡接 收器，L2 为绕制线圈，在直径 5mm 的骨架上绕制，用 0.51 漆包线绕 3 圈，骨 架中间用铜芯调节。 当 L2 的振荡频率与发射端相同时发生谐振， Q3 的超再生信 号就受发射端的调幅信号控制，L1 为扼流线圈，阻止高频信号通过。超再生振 荡电路具有自检波功能，检波后的调制信号在 R4 上产生压降，经 R5、C9 送入 安徽财贸职业学院毕业论文 第 10 页 共 18 页 U1 进行放大，整形再放大，这由三个反相器 13 和 12、11 和 10、1 和 2 完成， C8 滤波滤除检波后的高频杂波，使用检波后的有用信号信噪比最大。经三极放 大后的调制信号与发射端（低频 32.768KHz）同频， X1 在电路中起选频作用， 同频率的信号能顺利通过，免除了许多不需要的各种外界信号的干扰，选频后的 信号送入 Q2 放大整形，该信号的幅度还较低，经最后两级开路反相放大后输出 等幅方波信号。R21 限流，C12 滤波，对方波进行平滑滤波，并有数十毫秒的延 时，也能消除外界尖脉冲对触发电路的干扰。 图 2-2 接收板原理图 本电路音乐集成片采用 TQ33G 系列产品，它是包含三种音乐的音乐片，有 三种声音可选择，双音叮咚，西敏寺，爱丽斯。图五所示管脚从左到右依次是 1、 2、3、49。 1、2、3 脚为三种声的触发端，4 脚负极，5 脚正极，6、7 脚为 8 欧的喇叭输出，8、9 脚接不同的电阻可改变音乐间隔速度。 K1，K2，K3 是乐 曲选择开关，音乐信号经 Q1 放大推动喇叭发出优美的门铃音乐声。 安徽财贸职业学院毕业论文 第 11 页 共 18 页 3.23.2 PCBPCB 板的绘制板的绘制 .1 发射板发射板 PCBPCB 板的绘制板的绘制 （1）在发射板原理图中执行 Design/Create Netlist 生成网络表文件“发射 板.NET” 。 （2）执行 File/New/New Document/PCB Library Document，建立 PCB 元件 库文件并命名为“发射板” 。 （3）将画 PCB 板所用到的元件一一在元件库文件中绘制出来，并分别命名 为 C1、C2、R1、R2 等。 （4）执行 File/New/New Document/PCB Document，建立 PCB 文件并命名为 “发射板” 。 （5）打开 PCB 文件“发射板” ，加载 PCB 元件库为“发射板” ，并在 KeepOutLayer 层绘制出板的外框大小，大小按实际测量值。 （6）执行 Design/Load Nets 加载网络表，当显示全部网络宏正确无误，执 行 Execute，然后按照实物 PCB 板上元器件的位置进行摆放。 （7）执行 Auto Route/All 命令，生成 PCB 板。 完成的发射板 PCB 板图如下： 图 4-3-1 发射板 PCB 图 安徽财贸职业学院毕业论文 第 12 页 共 18 页 .2 接收板接收板 PCBPCB 板的绘制板的绘制 （1）在接收板原理图中执行 Design/Create Netlist 生成网络表文件“接收 板.NET” 。 （2）执行 File/New/New Document/PCB Library Document，建立 PCB 元件 库文件并命名为“接收板” 。 （3）将画 PCB 板所用到的元件一一在元件库文件中绘制出来，并分别命名 为 C1、C2、R1、R2 等。 （4）执行 File/New/New Document/PCB Document，建立 PCB 文件并命名为 “接收板” 。 （5）打开 PCB 文件“接收板” ，加载 PCB 元件库为“接收板” ，并在 KeepOutLayer 层绘制出板的外框大小，大小按实际测量值。 （6）执行 Design/Load Nets 加载网络表，当显示全部网络宏正确无误，执 行 Execute，然后按照实物 PCB 板上元器件的位置进行摆放。 （7）执行 Auto Route/All 命令，生成 PCB 板。 完成的接收板 PCB 板图如下： 图 4-3-2 接收板 PCB 图 安徽财贸职业学院毕业论文 第 13 页 共 18 页 四、焊接与调试四、焊接与调试 4.14.1 焊接焊接 安装元器件时，要遵循先安装低矮的和耐热的元件（如电阻），然后再安装 大一点的元件，最后安装怕热的元件（如三极管、集成电路等）。在安装电阻时， 要注意根据两孔的距离确定电阻是卧式安装还是立式安装， 尽量保持色环方向一 致。晶体三极管安装时要注意 E、B、C 三级的对应方向，不可倒置。对于无极性 电容，可直接插在电路板上，而对电解电容要注意其方向性，引脚长的一端为电 解电容的的正极。按键开关没有方向，可以自由安装。所有焊接的元器件全部插 入电路板对应的位置，要注意立式安装和卧式安装的元件，并对它们在焊接前的 高度进行调整，以使安装和焊接的效果达到最佳。 在焊接前要准备 2040W 的电烙铁一把，松香、锡条、剪刀、镊子 、尖嘴 钳、吸锡器等，在焊接前要把元器件的引线刮干净。焊点上的焊料要适量，不能 过多或过少，焊料过多，既增加成本，又容易造成焊点桥连（短路），过少会使 强度不够，导电性较弱，受外力时元器件容易短路。焊点的表面应光亮且色泽均 匀，无针孔、无夹渣，而且不应有毛刺、空隙，因为焊点表面存在毛刺、空隙， 不仅不美观，还会给电子产品带来危害，另外焊点的表面也要清洁。 电阻的识别： 六色环电阻的前五色环与五色环电阻表示方法一样， 第六色环表示该电阻的温度 系数。 前五环表示的是：第 1、2、3 环表示数字 黑棕红橙黄绿蓝紫灰白 0123456789 图 4-1 第 4 环表示倍率，由“黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、金、银”表示。 第 5 环表示误差：由“棕、红、灰、白、绿、蓝、紫、金、银”表示。 安徽财贸职业学院毕业论文 第 14 页 共 18 页 4.24.2 调试调试 (1)测量元件：元件焊接前要用万用表测量其大小和验证是否正常。例如，电阻 和电容在测之前需要测量其大小，二极管和电解电容需要判断出正负极。 (2)准备焊接工具：电烙铁、焊锡、松香、吸锡器、钳子、螺丝刀等工具要准备 好。 (3)焊接：元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外 的原则，这样有利于装配顺利进行。正确掌握焊接的方法，将元件依次焊接到电 路板上。 (4)检查：焊接完成后，仔细检查是否有漏焊、虚焊现象，并及时修改。 4.34.3 调试过程与结果分析调试过程与结果分析 本设计是通过数电、模电搭建的电路来实现其功能，电路相对来说还是比较 点单，没有软件方面，在调试时也相对比较简单，在硬件调试过程中出现了一些 小错误，都在自己和老师的指导下查出并改正了。 五、总结与展望五、总结与展望 对于本毕业设计我体会很多， 从原理图的设计到元器件尺寸的测量到印制电 路板元器件的绘制再到最后的布线以及整个板的焊接我都是一丝不苟的完成。 这 在整个过程中也是遇到了不少的困难， 开始由于原理图元器件的绘制有误便导致 了原理图绘制出现了麻烦， 比如在绘制 PCB 板加载网络表时就出现了相当多的错 误，但是在我请教了同学和老师之后，我还是努力的将 PCB 板绘制了出来。印制 电路板元器件的绘制是相当复杂的，大到各个元件，小到各个尺寸，都容不得半 点马虎。然而当各个环节都做好之后，加载网络表却出现了相当多的错误，这不 仅需要细心， 更需要耐心， 各元器件的封装必须要有， 管脚的相互对应必须一致， 这些都耗费了大量的精力。最后当看到屏幕上显示所有网络宏生成正确时，我才 终于长舒了一口气。 最后的就是元器件的摆放与布线了， 虽然工作也是异常复杂， 但完成的还算顺利。 安徽财贸职业学院毕业论文 第 15 页 共 18 页 在做整个毕业设计的过程中，我也体会到了很多的乐趣，也激发了我们对电 子行业及其产品的兴趣，使我们以后更有信心迈步于电子行业，将自己所学的知 识揉合到以后的工作当中，在以前的学习中，我们对知识有了一定的了解，但那 都是很零散的，所以理解的很肤浅并不透彻。这次毕业设计是对我三年来大学学 习的检验，它也使我不仅在理论知识上得到了很大的提高，动手操作能力也大为 提升。动手能力的提升表现了：能很正确的理解各个电子元器件，其次还懂得了 如何测量和检测各元器件，也熟练地掌握了正确运用电烙铁焊接元器件，懂得自 己分析电路和并能自己纠错更正。 我将步入社会，走上自己的工作岗位。通过这次设计，使我深深的知道，在 工作中的任何环节都不能马虎，任何一点小小的差错都可能造成最终的失败。所 以我学到了：做事要有胆大，心细，谨慎的作风。在以后的工作当中，我还将一 如既往的保持下去，我想它将会使我以后的工作做的更好，路走的更宽，更远。 六、致六、致谢谢 在这里我应该首先感谢培养我的大学， 特别是计算机系的全体领导和老师 们，感谢他们在 3 年的大学生活、学习中对我的教育、指导和关心，才能让我顺 利的完成 3 年的大学学习。得到进一步深造的机会。 在整个毕业设计过程中，我得到了很多老师的关心帮助与支持，我的指导老 师姚成老师的细心指导和大力支持，使我的专业知识有了很大的提高。他在工作 中认真负责对学生的关心爱护，都是我在以后的学习和工作中的榜样。 同时感谢和我一起做毕业设计的同学，从设计到完成，交流与讨论都使我受 益非浅。也给予了我许多的帮助，让我自始至终在一种愉快的气氛中学习工作。 最后，