无线门铃设计毕业论文详解.docx
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无线门铃设计毕业论文详解
毕业设计（论文）报告
设计（论文）题目：
无线门铃
作者：
系别：
电子与信息技术系
专业：
应用电子
班级：
10智能电子一班
学
指导教师：
完成时间：
2013、2
江门职业技术学院
毕业设计任务书
专业:
应用电子班级:
10智能电子一班姓名:
邝浩宇
任务下达时间：
2012年12月20日
任务完成时间：
2013年2月30日
一、课题名称：
无线门铃设计
二、工作要求：
设计一个无线门铃，该电路用CD4069集成块来作发射和接收主电路，该电路可用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，结合所学电路知识和电子测量的基本原理，完成电路的设计、调试、制作。
分析处理调试中常见的故障（重要）并整理出设计报告，使测试仪正常工作。
完成测试功能。
三、专题工作量：
1、由接题开始收集相关资料、分析案例电路，准备设计及订购元件。
2、明确设计任务，画出设计框图，制定设计方案，写出开题报告。
3、按要求在Protel2004作出原理图设计、PCB图确定具体电路设计。
4、准备元器件，在万能板上实现，焊接电路、电路调试和完善，同时编写设计报告。
四、主要参考文献：
【1】邱寄帆唐程山主编《数字电子技术人民邮电出版社【2】刘骋主编《高频电子技术》人民邮电出版社【3】陈仲林主编《模拟电子技术基础》人民邮电出版社【4】杨旭方主编《ProtelDXP2004教程》电子工业出版社
【5】网络查找IC4069及TQ33G芯片、各元件详细资料
学生（签名）2013年2月4日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
引言
由于电子技术、网络技术和无线技术的飞速发展以及人们生活水平的提高，人们对居住环境要求方便快捷越来越高，人们迫切需要一种不仅使用好等优点集一体的智能门铃产品，因此无线门铃系统的设计成为我毕业的目标。
我将介绍了一种无线门铃,是采用具有编码功能的发射与接收芯片集成电路.结合高音质TQ33G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、安装方便的新型门铃.这种门铃具有功耗低,电路简单可靠,抗干扰能力强,电路体积小等优点,其接收电路与音乐模块门铃为一体,可使门铃有各种音乐，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.
无线门铃的高科技需要我们不断研究、不断创新，向着产品智能化、数字化、信息化方向发展。
无线门铃是用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，性能稳定，发射距离远，功耗低等特点。
关键词：
TC4069、稳频、TQ33G
Title
Theelectronictechnology,networktechnologyandwirelesstechnologyrapiddevelopmentandtheimprovementofpeople'slivingstandard,peoplelivingenvironment,convenientformoreandmorehigh,peopleindesperateneedofagooduseTQ33Gofadvantages,suchasnotonlyasetofintelligentdoorbellproducts,sowirelessdoorbellsystemdesignbecomethegoalofmygraduation.
Iwillintroduceakindofwirelessdoorbell,isusingacodingfunctionoftheemissionandreceivingintegratedcircuitwithhighqualitymusicthedoorbelldosource,becomeabeautifulvoice,thebellbuttonandbetweensourcefromattachment,easyinstallationofnewdoorbell.Thedoorbellwithlowpowerconsumption,circuitissimple,reliable,stronganti-interferencecapability,circuitsmallvolume,etc.,andthereceivingcircuitandmusicmodulethedoorbellforanorganicwhole,canmakethedoorbell,thereareallkindsofmusic,soundthepleasant-sounding,meetdifferentpeople'slifeneed,hasthebroadprospectsfordevelopment.
Wirelessdoorbellhigh-techweneedtocontinuouslyresearchandinnovate,tointelligentproducts,digitalandinformationdevelopmentdirection.WirelessdoorbellistouseTC4069integratedblockfortransmittingandreceivingmaincircuit,thecircuitwithadvancedpulsecodemodulationlaunchandmicroelectronvibrationfrequencystabilizationtechnology,receivingthedemodulation,amplification,plastic,soundcircuitcomposition,stableperformanceandemissionofdistance,lowpowerconsumptioncharacteristics.
KeyWords:
TC4069TQ33G
一、无线门铃设计分析
1.1电路整体分析
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声音，提醒主人有客人来访，主人做出抉择：
开门与否。
图1原理框图
1.2各模块分析
根据题目要求以及上部分的初步分析，可知此门铃分两大模块，即发射模块与接收模块。
在发射模块中，开关被按下之后，调制振荡电路开始工作，产生的32.768KHz的信号波形输入到稳频电路中进行稳定；接着信号又输入到高频振荡电路中进行调制，达到约250MHz后，由天线将信号以电磁波的形式发射到空气中。
而在接收模块中，天线连接到振荡接收电路中，信号进入之后，通过解调电路和信号放大电路、选频整形电路可以得到较准确的和发射端按键状态相同的高低电平信号；接着可以利用此电平触发音乐芯片，音乐芯片即可发出音乐的电平信号，最后将此信号通过推挽功放电路连接扬声器播放门铃音乐。
图2无线门铃发射端框图
图3无线门铃接收端框图
1.3设计与调试分析
在设计无线控制时，由于无线电信号容易受环境因素的干扰，在没有专业设备的前提下，很难制作成功。
另外无线数据传输和有线不同，传输的数据只在短时间内是稳定的，时间稍长便会受到干扰，因此在对数据进行传输时必须采用编码进行传送。
在本电路的设计中，高频部分选用了专用的发射和接收模块，同时数据的编码和解码也用了硬件完成，因此大大提高了制作的成功率。
二、设计方案
（1）信号发射端
运用CD4069芯片，NPN管和晶振产生一个特定的调频信号及其外围电路组成信号发射端。
该信号发射端能够根据晶振的筛选频率产生一个特定的调频信号，发射比较稳定，不易受干扰。
（2）信号接收端
运用基本的NPN管和一个晶振及其外围电路组成信号接收端。
在里面加一个晶振后会由信号发射端的晶振的筛选频率做出筛选，选出特定的信号频率，进行放大和输入下一级的音频功放电路里面！
（3）音频功放电路
运用常用的音乐IC芯片及功放组成音频功放电路。
对输入进来的信号产生音乐IC里面所存储的音乐声音。
优点:
电路简单，符合现阶段的知识的运用，而且芯片都比较常见，易买，易操作。
特别是电路里面加入晶振筛选调频信号，使的发射出去的信号频率确定，易于接收端的选定。
在接收端运用NPN管组成的超再生接收电路，接收到的信号经次电路再加上后面的晶体振荡管，使得频率的选定很方便。
无线的传输距离比较理想。
缺点：
在集成度上不够高。
三、系统的工作原理
3.1发射原理
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TC4069和32.768KHz晶体完成，TC4069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TC4069有六个。
图4C4069UBP内部电路图
图5TC4069
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。
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。
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。
图6发射器原理图
3.2接收原理
本机接收器如图7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，也能消除外界脉冲对触发电路的干扰。
图7接收器原理图
3.3TQ33G芯片原理
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、4…9。
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8TQ33G
五、安装与调试
5.1安装
在安装前本人首先要购买电路所需要的质量很好的元器件以保证安装出高质量的成品，对安装电路所需要的工具及调试仪器也要准备好。
在安装时，首先将U1及外围部分先焊好，X1和高频部分不焊。
对C4069UBP及外围部分进行调试检测无误后再将X1和高频部分焊上。
此时根据高频电路具有的特性，测集电极的电压是否超过电源电压值，超过时说明安装正确。
5.1.1接收器安装
接收器应先装高频接收部分Q3及外围电路L1、L2、R14、R19、C4等。
L2用直径5毫米的骨架用0.51线绕3圈。
接着装好X1和相关所有电阻、电容、U1，音乐片和Q1暂不装，在C14两端并接一只发光二极管，用镊子短路一下X1，可以看见发光管亮一下，就说明接收器的下半部分正常。
此时将音乐片和Q1装上。
5.1.2安装注意事项
在安装焊接时应遵循按先焊小元件，再焊大元件，最后再焊集成块的原则进行操作，元件尽量“贴着底板，对号入座”不得将元件插错，由于集成块C4069UBP是双排14脚直插式结构，焊接时我应用尖铬铁头进行快速焊接，如果一次不成功，应冷却后再进行下一次焊接，以免损坏集成块，焊接完成后应反复检查有无虚、假、错焊以及有无拖锡短路造成故障。
5.2单元电路板的焊接
（1）根据元件清单清点元器件，并检测和测量后进行焊接。
元件清单如下：
元件
名称规格
用量
元件
名称规格
用量
线路板
0802
1块
导线
100MM
1支
集成电路
TC4069UBP
1块
导线
100MM
1支
门铃IC
TQ33G
1块
导线
50MM
2支
发光二极管
Φ3绿色
1只
螺丝
BT2.6×4MM
4个
晶振
32.768KHZ
1只
螺丝
BT2.6×8MM
2个
三极管
9018H
1只
电池
23A12V
1只
三极管
9014C
1只
喇叭
8Ω0.5W
1只
三极管
9015
1只
电池极片
0802
铜心线圈
2T5
1只
二级管
3支
色环电感
10UH
1只
线路板
0802R
1块
开关
SK-23D06EG6
EG6
1只
集成电路
TC4069UBP
1块
电阻
1R
1只
发光二极管
方灯
1只
电阻
100R
1只
晶振
32.768KHZ
1只
电阻
560R
1只
三级管
9018H
1只
电阻
4.7K
1只
色环电感
10UH
1只
电阻
5.6K
1只
开关
MS118
1只
电阻
6.8K
1只
电阻
470R
1只
电阻
10K
2只
电阻
10K
1只
电阻
47K
1只
电阻
47K
1只
电阻
120K
1只
电阻
1M
1只
电阻
270K
1只
瓷介电容
4P
1只
电阻
1M
3只
瓷介电容
6P
1只
瓷介电容
4P
2只
瓷介电容
12P
1只
瓷介电容
27P
1只
瓷介电容
222P
1只
瓷介电容
102P
3只
电池极片
0802R
一套
瓷介电容
222P
2只
螺丝
PT2×4MM
3个
瓷介电容
104P
3只
螺丝
PA3×10MM
3个
电解电容
1UF
1只
电解电容
220UF
1只
（2）根据印制电路板安装图进行插件、焊接。
5.3调试
5.3.1发射器调试
装上12v电池，用万用表测发射电流（电流表跨接在开关S两端），应在3到8mA间，若用手触摸C2两端时电流应大幅升高，说明已起振，这时发射机处于正常发射状态。
此时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。
5.3.2接收器调试
装上3节5号电池，测量接收整机电流小于lmA，按下发射机开关S不放，将发射机放在待调的接收机附近，用无感起子微调L2如果调到某点，门铃发出声音，就说明接收机和发射机的频率大致相同；反复微调L2直到距离最远即可。
当接收部分也调好之后，把音乐片，发声8欧0.5瓦喇叭装上，一个完整理想的无线遥控门铃就做成了，音乐IC可以发出三种音乐（双音叮咚，西敏寺，爱丽斯），可以转换开关选择我喜欢的音乐。
六、结论
通过对无线门铃的设计，我收获甚大。
在这次的设计中，我首先在网上搜索到了自己需要的信息，之后对检索到的信息最效率的方式进行处理、整合。
最初的方案，明确各部分安排。
最后我将工作进行整合，再最后总结在电路选择、元件及焊接安装过程中出现的问题。
在查找资料的时候遇见一些元件自己没有接触过的，通过自己去图书馆和网上搜索相关的资料，把元件的原理和用途搞明白，在这个过程中，锻炼了自己的应对新元件的处理能力和自己的自学能力，锻炼了自己，同时也掌握了知识。
在这次的课程设计中，由于许多课程的考试已经结束，自己的时间比较充分，在时间的分配上锻炼了自己的学习能力和如何有效的利用时间，在最短的时间里完成自己的任务。
过程中也出现了一些问题，例如将元件库封装等操作，我自己通过在网上搜索一些资料通过自己的实践把问题弄懂，直到变为自己的知识。
在做课程设计的这段时间内，我学会了如何设计出更有效率、传输距离更远的无线门铃，如何解决一些关键性的问题，为解决问题，增强了理解。
提高了自己的能力，也在做这个课程设计中体验到了快乐。
最后，通过这个课程设计，我对事物的认识又上升了一个层次，看事物不要停在表面，要深入了解它内在的原理，才能真正的把握事物。
看似简单的一个无线门铃，其内部复杂的结构和原理有很多使我们忽略的。
同时，在一些东西出现问题时，我也学到了很快的分析问题出现的原因和问题的所在，快速的定位问题和解决问题。
实践出真知。
通过这次设计我受益匪浅，发现自己书本上的知识还不是很牢靠，而且书本上的知识绝不能少，尤其是在调试时，不能只对照别人的进行查错，主要是根据原理来进行一一排查，所以在会以后的学习中好好掌握书本上的知识。
七、致谢
毕业论文暂告收尾，这也意味着我在江门职业技术学院的三年的学习生活即将结束。
回首既往，自己一生最宝贵的时光能于这样的校园之中，我在学习上和思想上都受益非浅。
这除了自身努力外，与各位老师、同学和朋友的关心、支持和鼓励是分不开的。
老师的谆谆诱导、同学的出谋划策，是我坚持完成论文的动力源泉。
在此，我特别要感谢我的指导老师雷老师。
从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最终的论文定稿，从内容到格式，从标题到标点，他都费尽心血。
没有周琳雷老师的辛勤栽培、孜孜教诲，就没有我论文的顺利完成。
另外，还要感谢我的班主任吴尽老师等等。
感谢他们三年里对我的细心教导和无微的关爱，是他们培养了我，没有他们就没有我的今天。
，他们培养了我才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。
感谢陪伴我的各位同学，与他们的交流使我受益颇多。
最后要感谢我的家人以及我的朋友们对我的理解、支持、鼓励和帮助，正是因为有了他们，我所做的一切才更有意义；也正是因为有了他们，我才有了追求进步的勇气和信心。
时间的仓促及自身专业水平的不足，整篇论文肯定存在尚未发现的缺点和错误。
恳请阅读此篇论文的老师多予指正，不胜感激！
八、参考文献
【1】邱寄帆唐程山主编《数字电子技术》北京：
人民邮电出版社2010.12
【2】刘骋主编《高频电子技术》北京：
人民邮电出版社2010.6
【3】陈仲林主编《模拟电子技术基础》北京：
人民邮电出版社2010.1
【4】杨旭方主编《ProtelDXP20实训教程》北京：
电子工业出版社2011.3
【5】网络查找IC4069及TQ33G芯片、三极管详细资料优信电子网2008.2
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