毕业设计--康威--无线遥控门铃设计--打印稿.doc

毕业设计题 目： 无线遥控门铃设计学 号： 26121101019姓 名： 康 威教 学 院： 理 学 院专业班级： 2011级应用物理学指导教师： 王 晓 丽完成时间： 2015 年 3 月 15 日 教务处制贵州工程应用技术学院毕业论文（设计）任务书课题名称无线遥控门铃设计学生姓名康威学号26121101019教学院理学院专业、班级2011级应用物理课题简介：随着社会的不断发展，传统的有线门铃已经不能满足人们的需求，因此无线门铃应运而生。本设计主要是应用高频电路、模拟电子技术的相关理论知识，设计出相关的装置模块，实现相应的功能，目的在于把书本上学到的理论知识运用到实际中，通过亲手做可以提高我们对高频电子线路、模拟电子技术相关理论知识的理解和运用，同时还培养和提高了我们收集整理信息和克服困难的能力，在设计的过程中，对各种测试仪器也有了更深刻的认识，使自己在整个毕业设计的过程中学到了很多。无线遥控门铃由发射器和接收器两个部分组成，其中，发射器由升压电路、编码电路、发射电路等组成；接收器由接收电路、解码电路、功放电路等组成。此次设计采用幅度调制。发射机部分由高频振荡器产生高频信号，通过幅度调制方式把低频信号装载到高频信号中然后经过天线进行发射。接收部分先把接收到的信号进行放大，然后进行解调，即把高频信号中的低频电磁波卸载下来，最后把解调后的信号进行功放使之推动喇叭发音。课题内容和任务：本研究课题是无线遥控门铃的设计与制作，利用CD4069、TP2262、TP2272、TQ33G芯片作为发射电路模块和接收电路模块的主要芯片，与其他电子元器件进行电路的设计，再根据设计好的电路制作PCB板，将各种元器件按照电路图焊接在PCB板上，完成无线门铃的组装，最后对无线门铃进行调试且达到预期效果。进度计划：第一阶段（2014.72014.9）：查阅资料、理论分析、方案论证、完成开题报告撰写。第二阶段（2014.92015.1）：完成电路图的设计仿真和各性能参数调试。第三阶段（2015.12015.5）：完成本科毕业论文撰写。发出日期课题计划完成日期指导教师签名教学院院长签章注：本表一式一份，用于装订完整文本。贵州工程应用技术学院毕业论文（设计）学生诚信声明书本人郑重声明：本人所提交的毕业论文(设计)无线遥控门铃设计是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，论文中所引用他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中加以说明；对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。论文(设计)作者： （签字） 时间： 年 月 日指 导 教 师： （签字） 时间： 年 月 日 贵州工程应用技术学院毕业论文（设计）版权使用授权书本毕业论文(设计)无线遥控门铃设计是本人在校期间所完成学业的组成部分，是在指导教师的指导下完成的，论文（设计）工作的知识产权属于贵州工程应用技术学院。本人同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅；本人授权贵州工程应用技术学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、网页制作或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。毕业论文（设计）无论做何种处理，必须尊重本人的著作权，署明本人姓名。未经指导教师和贵州工程应用技术学院同意，本人不擅自发表毕业论文(设计)相关研究内容或利用毕业论文(设计)从事开发和盈利性活动。毕业后若发表毕业论文(设计)中的研究成果，需征得指导教师同意，作者第一单位署名应为“贵州工程应用技术学院”， 成果发表时本人工作（学习）单位可以在备注中注明。论文(设计)作者： （签字） 时间： 年 月 日指 导 教 师： （签字） 时间： 年 月 日目 录摘要:1Abstract:1引言11. 系统方案11.1设计要求11.2系统组成框图11.3方案论证21.3.1 方案一21.3.2 方案二32. 理论分析52.1模块理论分析52.2模块参数63. 电路设计73.1硬件电路设计73.1.1 模块一电路设计83.1.2 模块二电路设计84. 测试方案与测试结果95. 结论9参考文献10致谢11毕节学院本科毕业论文（设计）i贵州工程应用技术学院本科毕业论文（设计）无线遥控门铃设计作者姓名：康威 专业班级：2011级应用物理学 学 号：26121101019 指导教师：王晓丽摘要: 门铃作为生活中的常用工具，给人们带来了方便与实用。相比普通的有线门铃，无线门铃无需布线，并且安装以及维修都极其方便。本研究课题是无线遥控门铃的设计与制作，利用CD4069、TP2262、TP2272、芯片作为发射电路模块和接收电路模块的主要芯片，与其他电子元器件进行电路的设计，再根据设计好的电路制作PCB板，将各种元器件按照电路图焊接在PCB板上，完成无线门铃的组装，最后对无线门铃进行调试且达到预期效果。本无线遥控门铃拥有性能比较稳定，感应距离相对较远，功耗非常低等特点。关键词: 无线遥控；CD4069；TP2262；TP2272；振荡 iThe Wireless Remote Doorbell DesignCandidate: Kang Wei Major: Applied Physics Student No.: 26121101019 Advisor: Wang Xiao liiiAbstract: Doorbell as a common tool in life, to bring the convenience and practicality. Compared to ordinary wired doorbell, wireless doorbell has no wiring, so installation and maintenance are very convenient. This research is a wireless remote control doorbell design and production, use CD4069, TP2262, TP2272, chip as the main chip transmitter and receiver circuit module circuit module, and other electronic components for circuit design, according to the designed circuit PCB production board, in accordance with the various components soldered on the PCB circuit diagram, complete the assembly of wireless doorbell, wireless doorbell final commissioning and achieve the desired results. The The wireless remote doorbell has a relatively stable performance, relatively far distance sensing, low power consumption and so on.Key words: wireless remote control;CD4069; TP2262; TP2272; vibration引言门铃的出现，为人们的家居生活环境提供了便利。但是随着社会的不断发展，传统的有线门铃已经不能满足人们的需求，因此无线门铃应运而生，无线门铃又称无线遥控门铃或遥控门铃。经常会有这样的事情发生，住在豪门大院或高楼洋房的人们经常听不到来客的敲门声，经常导致不能及时接待来客，甚至有重要的事情不能得到及时解决，无线遥控门铃的使用就可以避免这样的事情发生。为了满足需要，各种无线门铃应运而生，如今，无线遥控技术的应用已经十分广泛，无论是城市还是乡村，都有无线遥控门铃的身影，可见其带来的方便与实用可想而知。近些年来，由于电子技术的不断发展，电子产品与电子元器件的价格不断下降，无线遥控门铃已经是每一个家庭能够轻松购买的产品。随着微电子技术和无线技术的快速发展，相信在不久的将来，更多廉价、功能齐全、性能更好的无线遥控门铃将不断出现。1. 系统方案1.1设计要求1、发射器采用一节7号电池供电，不按门铃时电池不耗电；2、采用无线电进行遥控，具有一定的遥控距离；3、有一定的抗干扰性，多套系统同时工作互不干扰；4、门铃按键按下有振铃响起；5、接收板用两节5号电池供电，静态电流小；6、音乐IC可以发出三种音乐，可以转换开关选择喜欢的音乐。1.2系统组成框图信号编码调制振荡按下开关信号发射高频振荡整形放大信号接收信号解码推免功放触发信号图 1-2-1 系统框图1.3方案论证无线遥控门铃由发射器和接收器两个部分组成，其中，发射器由升压电路、编码电路、发射电路等组成；接收器由接收电路、解码电路、功放电路等组成。由此设计了两种方案。1.3.1 方案一发射器的组成在平时生活中，由于12V的电池不易买到，所以本方案的发射器采用了升压电路，将1.5V的电池升压到12V，并转换成交流电，经过4148二极管整流，再由一个极性电容和一个普通电容滤波，就得到发射器所需要的电源。图1-3-1 升压电路本方案的发射电路由9018三极管与电感L3和可调电容C2组成的发射电路。电感L3与电容C2组成一个震荡电路，同时也是一个滤波器，起到选频的作用。当PT2262的17脚输出为低电平时，由于三极管的基极没有达到偏置电压，三极处于截至的状态，电路不能震荡。而当PT2262的17脚输出为高电平时，三极管的基极达到了静态偏置电压，电路就开始震荡了。由电感L3与电容C2组成一个震荡电路产生的信号经9018三极管放大后，再由电感L1发射出去，完成无线信号的发射。图1-3-2 发射电路 接收器选择 本方案的接收电路用了一个超再生接收电路，它的再生原理主要是由集电极与发射极之间的电容来实现的，在信号接收放大后，将放大的信号反馈到集电极，再经过一次放大与反馈，直到反馈电压到达三极管的截止电压，这时震荡停止，当集电极的电压低于截止电压时震荡又开始。所以在这过程中产生了一个间歇震荡，振荡频率和接收频率相同，间歇振荡控制着高频振荡器的振荡和间歇。超再生接收电路利用了反馈原理，它是一种检波电路。图1-3-3 接收电路 上图中，L1接收到发射器发射的信号后，经过Q1放大，C3和LW1组成一个滤波电路，将放大后的信号进行滤波，之后再经过C7输出。其中C4起正反馈（再生）作用，LW1和L1共同决定N的工作点。1.3.2 方案二本方案的发射电路与接收电路采用TEH630/TWH631无线遥控发射接收集成芯片代替，在制作与设计上非常方便简单。图1-3-4 发射电路本方案的发射器主要由PT2262编码器和TWH630发射芯片组成。当按下开关SW1时，编码器PT2262的11脚产生编码信号并输入到发射芯片TWH630的数据端IN，经过TWH630的处理后，将信号发射出去，完成无线遥控信号的发射。图1-3-5 接收电路接收器主要由解码芯片PT2272、TWH631无线接收芯片和音乐芯片等组成，当电路接通，并且接收到发射器发射的信号时，信号经过TWH631芯片检波处理，得到调节信号，由PT2272的14脚输入到解码器，再由解码器的11脚产生触发信号驱动音乐芯片工作，使扬声器发出声音。TEH630/TWH631是一对无线遥控集成芯片，它具有以下的一些特点：1、工作频率为265MHz，基本不会对其它电子器件产生干扰。2、发射功率小于10mW,工作电流小于4mA。3、有效遥控距离为80到100米。4、发射无方向性，穿透能力强。5、安装简单，无须调制。6、芯片内集成了包括天线在内的各种部件，外围元器件很少。2. 理论分析2.1主要芯片理论分析在上述两个方案中，方案二制作起来相对要简单一些，但是为了更加清楚地了解无线信号的发送与接收原理，所以选择了方案一的设计。PT2262/2272通常作为一对无线遥控发射接收芯片使用。编码器PT2262的引脚A0A5为地址线，而引脚A6A11可以作为地址线，也可作为数据线，这要取决于用的解码器PT2272引脚A6A11如何使用。若编码器的引脚A6A11作为地址线使用时，每一根地址线都可以设置成“1”、“0”、“开路”三种状态中的一种，作为数据线用时，这时只能设置为“1”和“0”两种状态中的一种。解码器PT2272的数据输出有两种方式，一种是“暂存”方式，一种是“锁存”方式。当发射信号消失时，对应数据输出位即变为低电平，这是PT2272的“暂存”方式；当发射信号消失时，对应数据输出端电平不变，直到下次接收开始，这是PT2272的“锁存”方式。PT2262和PT2272的振荡电阻应符合一定的比例，一般PT2272比PT2262振荡频率高5倍最合适，也可以是2.58倍，如果震荡电阻不匹配，接收能力将受到严重影响，在具体的使用过程中，可以依据不同的要求和情况进行适当的调节。大部分产品用2262/1.2M2272/200K的组合，本电路用的是2262/1.5M2272/300K的组合。CD4069中集成有6个反相器电路，这6个反相器相互之间都是独立的，工作时互不干扰。其正常工作时VDD范围为3V15V，VSS通常接地。对于每一路反相器，工作时输入端与输出端的电平总是相反，不可能输入端与输出端的电平同时为高电平和低电平。图2-1-1 反相器等效电路图2.2 管脚功能表1：编码器PT2262管脚功能表名称 管脚 说 明A0-A51-6地址输入端，可编成“1”、“0”和“开路”三种状态D0-D57-8、10-13地址或数据输入端，做数据输入时只可编成“1”、“0”两种状态VSS9电源负端VCC18电源正端TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC215振荡电阻振荡器输出端OSC116振荡电阻输入端DOUT17数据输出端，编码由此脚串行输出表2：解码器 PT2272 脚管功能表名称 管脚 说 明A0-A51-6地址输入端，可编成“1”、“0”和“开路”三种状态。要求与PT2262设定的状态一致D0-D57-8、10-13数据输出端，分暂存和锁存两种状态VSS9电源负端VCC18电源正端DIN14脉冲编码信号输入端OSC215振荡电阻振荡器输出端OSC116振荡电阻输入端VT17数据输出端，编码由此脚串行输出3. 电路设计3.1硬件电路设计在本设计中采用的是方案一的电路设计，制作过程中需要用到以下元件：表3：元件清单名称型号规格数量名称型号规格数量电阻5101集成电路406911K1226214K712272110K4TQ33G147K2三极管90131220K190182300K1二极管41483470K2LED11M1电感10uH21M51升压线圈12M1可调电感1瓷片电容3P1拨动开关14P2轻触开关110P1喇叭0.25W139P1电解电容1u3101P210u1681P1220u1222P3微调电容2/7P1103P1104P13.1.1 发射器电路设计图3-1-1 发射器电路图发射电路：按下开关开关AN，由三极管Q1、升压线圈L2、电阻R1组成的升压电路把电池提供的1.5V的直流电转换成交流电并升压到12V，经过4148二极管D1整流，将交流电变成脉动的直流电，再由电容C5、电容C4滤波，滤除交流成分，降低交流脉动波纹系数，使输出的直流更平滑，为发射电路提供了电源。电源通过编码器PT2262后，由编码器的17脚输出一串数字编码信号，再由Q2三极管放大后，由电感L1向外辐射，完成无线信号的发射。3.1.2 接收器电路设计图3-1-2 接收器电路图接收电路：在电感L1接收到信号后，经过三极管Q1放大，电容C3和电感LW1组成一个滤波电路，将放大后的信号进行滤波，再由电容C7进入CD4069反相器U1，由U1处理后，得到放大、整形的信号，由PT2272解码器U2的14脚输入，经过解码器解码后，PT2272解码器的17脚输出一个高电平，再通过CD4069反相器的5脚输入，经CD4069反相器反相后由其6脚输出一个低电平，触发TQ33G芯片工作，发出铃声。4. 测试方案与测试结果发射器和接收器组装焊接完成后，要认真检查电路中有无错焊，漏焊，虚焊，短路等不正常现象。装上电池，将接收器中CD4069反相器U1的6脚和7脚短路，或将PT2272解码器U2的17脚和18脚短路，铃声都会响起。拉开发射器和接收器的距离，用无感笔微调发射器上的C2使门铃发声，重复细调C2使遥控距离最远，在调整C2时应一点一点进行，避免损坏元件。调试前PT2272和PT2262的1-8脚应悬空。为使产品之间互不干扰，调试后的产品应自行编码，但是要注意PT2272和PT2262的1-8脚的编码要完全一致（接电源、地或悬空要相对应）。本无线遥控门铃的遥控距离最终测试为25m(无遮挡条件下）左右，基本符合设计要求。为了使遥控距离变得更远一点 ，可以在发射器接的L3上一根5cm长的外接天线。只是接上外接天线以后，需要对C2进行从新调试。这样，遥控距离就可以达到35m400m的距离。表4：测试结果遮挡墙面0123遥控距离25m18m12m8m5. 结论本研究课题是无线遥控门铃的设计与制作，利用CD4069、TP2262、TP2272、芯片作为发射电路模块和接收电路模块的主要芯片，与其他电子元器件进行电路的设计，再根据设计好的电路制作