无线遥控音乐门铃大学生毕业设计

无线遥控音乐门铃 摘要 门铃，在中国古代就有，它是有钱人家的象征；在国外，同样也是贵族身份 的代表。但是今天，门铃早已普及到平民百姓家中。 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。不管是在城市还是农村，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。传统的有线门铃，一是布线较长成本高，后期维护麻烦，二是碍手碍脚， 非常的不方便。无线门铃工作相对比较稳定，不易受外界干扰，作用距离可达 1520 米，将发射器主体安装在大门里，而按钮用细导线引到外面并固定牢靠， 接收器既可悬挂在屋内墙上，也可随意摆放在中厅或卧室，当来访者按下发射器 按钮时，就会响起宏亮悦耳的叮咚声，通知有客到来，给家人的生活带来了极 大方便。 我们此次设计的无线遥控音乐门铃能隔墙遥控，遥控距离远，不要架线，节 省布线材料。此电路采用的是 TQ33G 系列三种声音可选择的音乐芯片，分别是双 音叮咚，西敏寺，爱丽斯。是利用无线电磁波的发射和接受来实现功能的。 关键词：无线遥控音乐门铃TC4069UBP振荡 安徽财贸职业学院毕业设计 - 1 - Topic:Wireless remote control musical doorbell The abstract doorbell, ancient times had in China, it was the rich others symbol; In overseas, similarly also is aristocrat status representative.But today, the doorbell already popularizes to the ordinary poor hundred common family names in. Along with people living standard enhancement and environment improvem ent, the people day by day are also urgent to the residential district intelligenc e request.No matter is in the city or the countryside, the present people also more and more like living the big house, because but the housing room is far to the front door mouth, comes the human to knock on a door not not easily to hear, not only awkward, frequently delays more importantly messes things up.The traditional wired doorbell, one is the wiring long cost is high, later per iod maintains the trouble, two is in the way, unusual is not convenient.Wireles s doorbell work relative quite stable, the external interference, the range covera ge may reach not easily 1520 meters, installs the launcher main body in the front door, but the button directs with the thin wire outside and fixed sturdy, t he receiver already may be hanging on the room inner wall, also may place at will in the hall or the bedroom, when the visitor presses down the launcher button, can resound sonorous delightful to bite rat-a-tat the sound, the noti ce has the guest to arrive, has brought enormously for family members life co nvenient. Our this design wireless remote control musical doorbell can the partition wall remote control, the remote control be away from far, does not want the wire laying, saves the wiring material.The electric circuit uses music chip whic h is the TQ33G series three kind of sounds may choose, respectively is the do uble sound bites rat-a-tat, Westminster Abbey, loves Li Si.Uses the wireless ele ctromagnetic wave the launch and accepts realizes the function realization. 目录 第一章 无线遥控音乐门铃的选题背景及思路.- 1 - 1.1 无线遥控音乐门铃的开发背景、目的和设计要求.- 1 - 1.1.1 背景.- 1 - 1.1.2 目的和设计要求.- 1 - 1.2 无线音乐门铃的设计思路.- 1 - 第二章 无线遥控音乐门铃的工作原理.- 3 - 2.1 TC4069UBP 芯片简介.- 3 - 2.2 发射板原理.- 3 - 2.3 接收板原理.- 4 - 3.1 仿真软件和绘图软件的使用.- 6 - 3.2 制板.- 7 - 3.3.1 设计印制电路板的步骤.- 7 - 3.3.2 印制电路板.- 7 - 第四章 制作与调试.- 9 - 4.1 元件说明.- 9 - 4.2 元件清单.- 10 - 4.3 制作.- 13 - 4.3.1 无线遥控音乐门铃的焊接.- 13 - 4.3.2 装配工艺及焊接注意事项.- 13 - 4.4 调试.- 14 - 第五章 问题及收获总结.- 15 - 5.1 发现问题.- 15 - 5.2 总结和收获.- 15 - 5.3 心得体会.- 15 - 致谢.- 17 - 附图（绘制原理图和 PCB 制版图自己设计的元件和封装）.- 18 - 参考文献.- 19 - 安徽财贸职业学院毕业设计 - 1 - 第一章第一章 无线遥控音乐门铃的选题背景及思路无线遥控音乐门铃的选题背景及思路 1.1 无线遥控音乐门铃的开发背景、目的和设计要求无线遥控音乐门铃的开发背景、目的和设计要求 1.1.1 背景背景 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。不管是在城市还是农村，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。无线门铃的使用已 阔至乡村，其提供的方便可想而知。 1.1.2 目的和设计要求目的和设计要求 完成一个设计，首先就必须要清楚此次设计是做什么，完成什么功能，这样 才会是自己的设计有思路、有条理。以下是我对这次门铃设计的目的和要求。 (1)设计目的：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。 (2)设计要求：分析并读懂无线音乐门铃电路图，对照电原理图看懂接线电 路图。认识电路图上的符号，并与实物相对照。根据技术指标测试各元器件的主 要参数.认真细心地安装焊接。按照技术要求进行调试。 (3)设计组织方法：每班分若干组，每组人数 12 人，每组设组长一名，负 责该组设计工作的协调、分工等。设计过程按组讨论、确定设计方案；各人分别 完成自己的设计任务，并测试好；每人完成自己的课程设计报告书；由组长 汇总、集体打印。 1.2 无线音乐门铃的设计思路无线音乐门铃的设计思路 安徽财贸职业学院毕业设计 - 2 - 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，如图 1-1 无线遥控门铃设计流程所示。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 安徽财贸职业学院毕业设计 - 3 - 第二章第二章 无线遥控音乐门铃的工作原理无线遥控音乐门铃的工作原理 2.1 TC4069UBP 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。 2.2 发射板原理发射板原理 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 TC4069UB P 和 32.768KHz 晶体完成，发射器开关按下时，反相器 6 和 5 及晶振、电阻等相 关元件组成振荡发生器，产生 32.768KHz 低频信号。 (1)调制振荡极 过程： 反相器 6 的 13 脚开始为低电平， 12 脚就是高电平， 10 脚也为高电平。 10 脚的高电平经 R2 对晶体 X1 充电，充电电流经 R2-X1-反相器 4 的 9 脚。充电 时间由 X1 决定，等效电容为 200P，现在也经常用电容代替晶振产生振荡信号。 由于 X1 的充电，X1 上的电压逐渐上升，下正上负，当升至反相器 5 的翻转电 平时，12 脚就由原来的高电平转为低电平，10 脚也同时转为低电平。X1 开始放 电，放电通路为 X1-R2-反相器 5 的 10 脚。放电后 X1 上的电位降低，到一定程 度时 13 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，10 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 5 的 10 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，此电路中的频率为 32.768kHz。上面的过程在电路实 际工作时完成得极快。 (2)放大 以上是反相器的 5 和 6 用于产生振荡信号， 反相器的 8 脚输出后和其他反相 器 1、2、3 并联使用，构成输出控制，能提供 20-30mA 的灌入电流，同时也使 安徽财贸职业学院毕业设计 - 4 - 振荡信号放大。反相器 1、2、3 的输出端由反相器的 8 脚输出端接在发射管 Q1 的发射极对 Q1 进行调幅，向外发射电磁波。 (3)高频振荡级 Q1、L1、C3 和 6P 电容组成高频振荡器，振荡频率由色环电感 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。 2.3 接收板原理接收板原理 (1)接收信号 Q3、L2、C4、C16 为超再生振荡接收器，超再生振荡电路具有自检波功能， 可以从自然界中各种各样的波中检出此电路的电磁波。L2 为铜芯线圈，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，谐振，Q3 的超再生信号就受发射端的调幅信号控制。 (2)滤波 L1 为色环电感，阻止高频信号通过，起到了滤波的作用。C19 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。 (3)线性放大 检波、滤波后的调制信号在 R14 上产生压降，经 R3、C7 送入反相器 4069 进行线性放大，这由三个反相器 1 和 2、3 和 4、5 和 6 管脚完成。并最终由 6 号管脚输出信号。 (4) 选频及整形放大 经三极管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，进一步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。 (5) 高频放大 安徽财贸职业学院毕业设计 - 5 - 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。Q2 的 射极接地，集电极接到反相器 13 脚，由 C8,D2,C12,R4 和反相器 4、5、6 组成的 电路进一步对信号放大。最终由反相器 8 号脚输出信号。 (6)声响电路 R21 限流，C11 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， 由反相器 8 号脚输出来的信号送入到音乐芯片 TQ33G 中。本电路采用 TQ33G 系列有三种声音可选择，双音叮咚，西敏寺，爱 丽斯。K1 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设计 - 6 - 第三章第三章 绘制电路图和制版绘制电路图和制版 3.1 仿真软件和绘图软件的使用仿真软件和绘图软件的使用 在此期间，我们最为熟悉的就是 Multisim，Multisim 软件结合了直观的捕捉 和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借 Mu ltisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准 SPICE 模拟器 模仿电路行为。借助专业的高级 SPICE 分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早 对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与 LabVIEW 和 SignalExpress 软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实 现建模测量。 在仿真完成后利用 Protel 99 SE 软件进行原理图的绘制工作。如图 2-1、 2 -2 就是绘制出的发射板原理图和接受板原理图 图 2-1 发射板原理图 安徽财贸职业学院毕业设计 - 7 - 图 2-2 接收板原理图 3.2 制板制板 完成原理图的设计以后及仿真，就可以制作印制电路板图。这里使用的是一 种软件Protel 99 SE. 3.3.1 设计印制电路板的步骤设计印制电路板的步骤 (1)设计原理图。将在原理图文件中绘制原理图。 (2)生成网络表。在原理图的基础上进行电气检查和生成网络表。 (3)设计印制电路板。在 PCB 文件中将网络表导入，可以利用自动布线和手 工布线两种方式设计最后的印制板。 3.3.2 印制电路板印制电路板 用尺子量出外型尺寸：发射 386725mm 接收 607548mm 工作电压：发射用 9V 叠层电池 接收用 4.5V（3 节 5 号电池） 利用 Protel 99 SE 软件绘制出发射和接受板的制版图如下： 安徽财贸职业学院毕业设计 - 8 - 图 3-1 发射板 PCB 板 图 3-2 接收板 PCB 板 安徽财贸职业学院毕业设计 - 9 - 第四章第四章 制作与调试制作与调试 仿真和制版结束后，接下来的工作便是采购元件并焊接、调试了。 4.1 元件说明元件说明 (1)电阻 在焊接之前， 可以使用色环识别法或者数字万用表测量测出元件清单中电阻 的阻值并记录，在误差允许的范围内最后使用电阻。色环电阻每种颜色代表的数 值如下表： 黑棕红橙黄绿蓝紫灰白 0123456789 (2)电解电容和瓷片电容 和电阻一样，电容在焊接之前也要使用数字万用表进行测量。在安装电解电 容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实 现接收功能。判断方法：正级管脚长，负级管脚短。并且电解电容要紧贴电路板 立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。瓷片电容和电解电容一样，要求其管 脚的长度要合适。在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。 (3)发光二极管和喇叭 二极管在使用之前要先对它检验， 利用二极管的单向导电性看它是否能够正 常工作。发光二极管主要用来进行发射端和接收端开关的指示，当开关打开时发 光二极管亮，反之则不亮。为使二极管正好露出头，当电路基本焊接好后，适当 和外壳比较， 使其管脚的长度正好适合其露出头。 焊接时要注意二极管的正负极。 把喇叭放好后，可用电烙铁将其周围的塑料靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧， 以免其松动不稳。 (4)TC4069UBP 六相反相器 我们此次的设计采用的是 TC4069UBP 集成块来作发射和接收主电路。TC4 069UBP 是 6 反相器。所谓反相器，就是用 6 个非门构成的集成块。输入端是高 安徽财贸职业学院毕业设计 - 10 - 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 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、，总共 TC4069UBP 有六个。值得注意的是，管脚号和每个非 门的输入输出管脚的关系。 图 4-1TC4069 管脚图 图 4-2TC4069 芯片 除了上面列出的元器件外，还有印刷电路板、导线、螺丝等等元器件。 4.2 元件清单元件清单 (1)发射板元件清单 安徽财贸职业学院毕业设计 - 11 - 表 4-1 发射板清单 发射板清单 元件名称规格 用量位号 线路板0802R1 块 集成电路TC406UBP1 块IC1 发光二极管方灯1 只D1 晶振32.768KHZ1 只X1 三级管9018H1 只Q1 色环电阻10UH1 只L1 开关MS1181 只SW1 电阻470R1 只R4 电阻10K1 只R3 电阻47K1 只R1 电阻1M1 只R2 瓷片电容4P1 只C2 瓷片电容6P1 只C1 瓷片电容12P1 只C3 瓷片电容222P1 只C4 电池极片0802R1 套 螺丝PT2*4MM3 个 螺丝PA3*10MM3 个 弹弓1 个 塑胶1 套 电池23A 12V1 只 (2)接收板元件清单 表 4-2 接收板清单 接收板清单 元件名称规格用量位号 线路板08021 块 安徽财贸职业学院毕业设计 - 12 - 元件名称规格用量位号 集成电路TC4068UBP1 块U1 门铃 ICTQ33G1 块U2 发光二极管3 绿色1 只D1 晶振32.768KHZ1 只X1 三级管9018H1 只Q3 三级管9014C1 只Q2 三级管90151 只Q1 二极管1D41483 只D2.D5.D6 铜芯线圈2T51 只L2 色环电阻10UH1 只L1 开关SK-23D06 EG61 只K1 电阻1R1 只R9 电阻100R1 只R21 电阻560R1 只R19 电阻4.7K1 只R20 电阻5.6K1 只R3 电阻6.8K1 只R1 电阻10K2 只R15.R18 电阻47K1 只R17 电阻120K1 只R14 电阻270K1 只R16 电阻1M3 只R2.R4.R5 瓷片电容4P2 只C4.C16 瓷片电容27P1 只C8 瓷片电容102P3 只C5.C9.C17 瓷片电容222P2 只C7.C10 瓷片电容104P3 只C12.C13.C14 电解电容1UF1 只C19 电解电容220UF1 只C15 安徽财贸职业学院毕业设计 - 13 - 元件名称规格用量位号 电池极片08021 套 导线50MM2 只SP+SP- 导线100MM1 支B+ 导线100MM1 支B- 跳线1 条J 螺丝BT2.6*4MM4 个 螺丝BT2.6*8MM2 个 喇叭80.5W1 只 塑胶1 套 说明书1 份 4.3 制作制作 4.3.1 无线遥控音乐门铃的焊接无线遥控音乐门铃的焊接 (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。 4.3.2 装配工艺及焊接注意事项装配工艺及焊接注意事项 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。 在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降 低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。一般要求距 安徽财贸职业学院毕业设计 - 14 - 离电路板面 2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。 集成电路的焊接：TC4096 为双列 14 脚扁平式封装，在焊接时，首先要弄清 引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先焊接 1、14 脚用于固定 IC， 然后再重复检查， 确认后再焊接其余脚位。 由于 IC 引线脚较密， 焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量。 焊锡之前应该先插上电烙铁的插头， 给电烙铁加热。 焊接时， 焊锡与电路板、 电烙铁与电路板的夹角最好成 45 度，这样焊锡与电烙铁夹角成 90 度。 焊接时， 焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以 免造成虚焊。元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以 1 毫米为好，多余的可 以剪掉。焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。 4.4 调试调试 发射器开关按下时，向外发射电磁波。按键每按一次就发射一次。整个发射 电路装好后把它靠近一台开着的短波（不是调频）收音机旁发射，可明显听出发 射部分对收音机的干扰影响，至此发射机已接近完成装调工作。 调试先要准备好一只小音频功放才能完成。打开功放和接收板的电源，调节 功放机的音量钮，就可以听到喇叭发出很大的“吵吵”噪声，说明你做出的门 铃接收器的高频接部分是良好的。 可以进行下一步调试了。 手握发射器 （遥控器） ， 距离接收板 10m-40m 处都可，随时改变距离按动发射键，断续地按下，仔细监 听功放喇叭中的噪声音量， 一边用无感螺丝刀调动 L2 的铜芯或换好的可调电容， 也就是调整接收机的接收谐振频率，使之与发射机发出的信号频率一致。调节时 要仔细，速度慢些，当调到某一位置时就能使喇叭中的噪声消失或变得极小，甚 至听不出来。再把握发射器的那只手远离接收板，1 米或几米，按动发射器能使 噪声变小。 安徽财贸职业学院毕业设计 - 15 - 第五章第五章 问题及收获总结问题及收获总结 5.1 发现问题发现问题 无线遥控音乐门铃虽然有很多有线门铃无法比拟的好处， 但是它也有自己的 缺点。在此次的设计中，发现无线门铃存在的问题是无线信号干扰的比较严重， 门铃的抗干扰性能差。无线遥控音乐门铃是通过电磁波的发射和接收的，如果邻 里之间距离较近，对方的发射按钮按下，自家的门铃也会响，这样就使得它的抗 干扰力差。通过向指导老师的咨询和自己小组的同学讨论发现，由于此门铃是靠 接收电磁波来实现功能的。而铜芯线圈正是接收信号的关键，因此我们可以考虑 调节铜芯线圈接收的频率来改善这一状况。 其次是在焊接的过程中也遇到的很多问题。 比如由于排版和布局及焊接顺序 的不合理，造成了很多微小的元器件没有办法完全焊接牢固造成了虚焊。对此指 导老师张世平老师对我进行了有效的指导告诉我很多布局和焊接的工艺技巧， 让 我在电路板的动手操作方面的能力得到了和大步的提升。 5.2 总结和收获总结和收获 从基本元器件的认识到焊接技术的练习，再到产品设计，在每一步的操作过 程中，都会学到很多新的知识。一方面巩固了自己的基础，充实了自己的理论知 识，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了芯片的工作原理及具体的使用方法。 同时也锻炼了自己的实践能力， 并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品上的逻 辑思维，知道了要设计一个产品需要什么必备条件和设计该产品时候的逻辑步 骤。 5.3 心得体会心得体会 安徽财贸职业学院毕业设计 - 16 - 这次的毕业设计我的收获很多。不仅独立完成了制作门铃的全部过程，而且 让我对所学知识加深了理解。本次设计为我提供了一个深入学习、探索的机会， 成为课堂教学的有益补充。通过这次的毕业设计我主要学到了如下几点： (1) 在开始动手之前，