高频电子线路课程设计报告-无线门铃电路设计.doc

琼州学院电子信息工程学院课程设计报告课程名称： 高频电子线路 设计题目： 无线门铃电路设计 专 业： 电子信息技术 班 级： 10通信工程 学生姓名： 张祥 学 号： 10216045 起止日期： 2012.12 指导教师： 王千文 指导教师评语： 最终成绩： 指导教师签名： 年 月 日成绩评定项 目权 重成 绩1、设计过程中的学习态度0.22、课程设计的质量及答辩0.53、设计报告书规范程度0.34、总成绩 目录1.摘要.21.设计任务和目标3 1.1设计任务3 1.2设计目标 32无线门铃电路工作原理.3 2.1发射器电路工作原理. 4 2.2接收器电路工作原理. 53.2PCB板的绘制6 3.1发射板 PCB板的绘制7 3.2接收板 PCB板的绘制74. 焊接与调试8 4.1焊接8 4.2制作8 4.3调试过程与结果分析95 心得体会9 参考文献10 致谢信.11附表1：元件清单12 无线门铃设计电路 张祥（琼州学院电子信息技术通信工程10级通信工程（1）班 10216045 ） 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 TQ33G1.设计任务和目标1.1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1.2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。2. 电路基本原理 无线的电子门铃主要包括以下几个主要部分：触发开关，信号发射端，信号接收端，音频功放电路。当客人来到家门口时，按下触发开关时，会使信号发射端发射出一个调频信号，通过信号接收端对调频信号解调，经过解调后的信号通过音频功放电路发出悦耳的音乐声音，提醒主人有客人来访，主人做出抉择：开门与否。原理框图如图1-1所示。音频功放信号接收端信号发射端客人触动开关信号信号信号图1无线门铃原理基本框图2.1发射器电路工作原理按AN,BG2，L2,R1组成的升压电路吧1.5V直流电路转换成交流电并升压，D1整流，C5，C4滤波为发射电路提供电源。IC脚输出一串数字编码信号通过BG1放大后，由L1对外辐射。LED为信号发射指示。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2 C4069UBP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R2X1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。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 发射器电路图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。2.2接收电路工作原理 以Q1为核心的接收电路把电感L1上的无线电信号放大，从集电极输出一脉冲电压，通过C7进入U1放大.整形，U2解码后由脚输入高电平，U1反相由脚输出低电平，触发U3音乐门电路，使喇叭发出优美的音乐门铃声。拨动SW1可选择3种不同的音乐声。整机由2节5号电池供电，确保组装安全，本电路采用低功耗设计，确保电池能长时间使用。本机接收器电路如图四所示，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4 接收器电路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。 图5 TQ33G3. PCB板的绘制3.1发射板PCB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6 发射板PCB图3.2接收板PCB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7 接收板PCB图4、 焊接与调试4.1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。4.2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。4.3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简单，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.心得体会和建议这次对无线门铃的设计，我对Multisim等 EWB软件能够更加熟练的使用，同时也提高了网上搜索需要的信息和对检索到的信息的处理的能力。课程设计的主要目的就是提高学生的基础理论知识、基本动手能力，使学生对日常的电子产品以及相关电路处理原理及方法有较为全面的了解，能够运用相关软件进行模拟分析，并帮助学生掌握基本的文献检索和文献阅读的方法，同时提高学生正确地撰写论文的基本能力。 由于正值期末考试的期间，便没有那么多的时间去做实物出来，于是就认真的做了相关的仿真，几经矫正与修改，最终总算是完成了所想要的结果。查的资料时，也了解了一些常见器件的基本原理，通过努力，认真分析电路，把电路的原理搞懂才是真正的明白：看事物不能表面，要深入其理。通过本次课程设计，我发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高，设计思维也要加强。当然，在设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。8 参考文献1 康华光， 电子技术基础M,北京：高等教育出版社，2008.52廖先芸, 电子技术实践与训练M:北京高等教育出版社,2000.53华永平, 电子线路课程设计M:福建东南大学出版社,2002.84邵群涛, 电气制图与电子线路CADM: 北京机械工业出版社,2003.65周政新, 电子设计自动化实践与训练M: 北京中国民航