WFS601面包电话制作课程设计.docx
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WFS601面包电话制作课程设计
WFS-601面包电话制作
目录
1.实验器材准备和使用注意点······································1
2.了解WFS-601面包电话的工作原理······························3
3.辨别电阻，电容二极管等元件·····································9
4.焊接电话机电路板·············································12
5.安装调试电话机···············································15
6.protel99SE绘制电路板的仿真·································16
7.课程设计心得体会·············································19
一、实验器材准备
1.电烙铁：
由烙铁头、加热器、手柄及电源线组成。
值得注意的是：
在焊接时，烙铁头尖上常常有污物，需在湿的金属绵上不停擦拭，使用时要随时镀锡，再进行焊接。
电烙铁在使用前应当注意，检查电源线是否有裸露，以防触电，应用绝缘胶布将落露出缠绕起来，还有在使用过程中，应注意不能触碰烙铁加热部位，以防烧伤等。
使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。
并检查烙铁头是否松动。
电烙铁使用中，不能用力敲击。
要防止跌落。
烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。
不可乱甩，以防烫伤他人。
在焊接过程中，烙铁不能到处乱放。
不焊时，应放在烙铁架上。
注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。
使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。
冷却后，再将电烙铁收回工具箱。
2.镊子：
可用来夹较小的电子元件，还有就是在弯元器件的引脚的时候，最好也是用镊子弯，这样弯的效果要比普通手工弯的效果好得多。
3.焊锡丝：
是锡铅合金，其熔点很低。
焊锡丝中间填充有助焊剂——松香，因而焊接牢固，但因含铅，所以每次使用完后需要洗手，在焊接时应该注意将铜片完全加热，使得松香、铜片、焊锡融为一体，这样有助于焊接的质量与牢固性；
焊锡焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。
这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。
焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。
清除焊接部位的氧化层，可用断锯条制成小刀。
刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。
印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。
4,助焊剂：
常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。
使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。
焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。
但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。
5.WFS-601面包电话实验器材包：
振铃部分材料清单如下：
序号
标注
元件名称
型号规格
数量
1
R1
电阻
2.2K
1
2
R3
电阻
1M
1
3
R4
电阻
100K
1
4
R5
电阻
120K
1
5
R6
电阻
820
1
6
C1
瓷片电容
104
1
7
C2
涤纶电容
222
1
8
E1、2、3
电解电容
2.2uF
3
9
D1-4
二极管
1N4007
4
10
Z1
稳压管
30V
1
11
IC1
集成电路
2410
1
12
HOOK
叉簧开关
1
13
BILL
蜂鸣器
1
14
-
外线插座
1
15
-
机座外壳
1
16
-
自攻螺丝
3*6
4
17
-
自攻螺丝
2.6*5
2
18
-
连接线
0.1*6
2
19
-
线路板
-
1
20
-
固定胶棒
1
21
-
说明书
1
手柄部分材料清单如下：
序号
标注
元件名称
型号规格
数量
1
R1、5
电阻
6.8
2
2
R2、8、18
电阻
2.2K
3
3
R3
电阻
33K
1
4
R4
电阻
2.7K
1
5
R6
电阻
180
1
6
R7
电阻
4.7K
1
7
R9
电阻
22K
1
8
R17、19（Q3）
电阻
10K
2
9
C1
晶振
3.58M
1
10
C2、C3
瓷片电容
30p
2
11
C4、C5
电解电容
100uF
2
12
C6、C7
瓷片电容
104
2
13
C8
电容
2.2uF
1
14
C9
电容
10uF
1
15
D1
二极管
1N4007
1
16
D2
稳压二极管
4.7V
1
17
LED1、2
发光二极管
Φ3
2
18
SP
扬声器
8Ω0.25W
1
19
Q1、Q2
三极管
8050
2
20
IC1
集成电路
9102
1
21
MIC1
驻体话筒
1
22
连接线
0.1*8
2
23
连接线
0.1*6
2
24
螺丝
2.3*6平头
4
25
螺丝
2.6*6自攻
2
26
曲线连接线
1
27
手柄外壳
1
28
导电橡胶
1
29
数字键
15
30
螺丝封盖
1
31
线路板
1
32
电话外线
1
二、WFS-601面包电话原理
随着我国国民经济的发展和国内人民生活水平的提高，电子电话机已经像各种家用电器一样走入千家万户，成为人们日常工作与生活的必须品。
同时随着集成电路技术的发展，使得电话机的功能越来越强，然而其基本的振铃、拨号与通话功能却是每一款电话机所必备的功能。
对于通讯类专业的大学生来说，掌握电话机的工作原理，是一项基本技能，对于广大电子爱好者来说，掌握电话机的基本原理并能正确地进行运用，对开发出一些远程控制或测量的产品来说，也是非常实用的。
在本章中，我们介绍一款双音频电话机的制作，通过本制作，可以进一步加深对电子电话机工作原理的认识。
电话机设置在电话通信起点与终点的用户侧，是电话网的用户终端设备。
现代的电话机能够方便的实现终端用户之间的呼叫和通话，是经过一百多年来许多人的研究和无数次的改进而形成的。
尽管他们的样式千差万别，但是其基本原理是不会变的。
声电和电声转换功能。
因为要进行快速的、远距离的通信，不能直接传送声音，而必须把声音转换成电信号，也即是以电作为载体，然后把电信号放在电路中传输，达到对饭后在把电信号还原成声音。
当主叫方拿起电话时，交换机应有能知道是否有人要打电话的功能，以便交换机做好持续的准备。
发送拨号信号的功能。
自动电话机正是通过拨号信号来指挥电话交换机工作的，并且建立两个电话之间的连接。
电话机还应该具备响铃的功能，也就是说，在对方来电话时候，电话机能够以铃声通知主人有电话进入。
电话机还应该能和交换机之间有电持续功能。
一般电话机中应该包含五大部件：
送话器，插簧，拨号盘，也就是按键，电话铃和电话回路。
送话器是一个装着碳粒的小盒子，小盒子的后面有个固定电极，前面有个振动膜，也可以称为振动电级。
当你对着送话器讲话时，振动膜随着声音的大小变化做振幅不等的振动，使碳粒时而压紧（电阻减小），时而放松（电阻增大），从而使流过的电流经过两个电极之间的电流也随之变化，就这样，声音的大小变化成为适合在电路中传输的电信号的强弱变化了。
受话器的主体是一个饶有线圈的永久磁铁。
对方传来的话音电流再通过线圈时候产生一个磁场，吸引磁铁前面的薄铁片产生振动，发出声音。
振动的大小取决于通过线圈的电流的大小。
这就是受话器为什么能够把电信号还原成声音信号的原因。
我们在打电话时候，首先的是摘机，也就是把受话器从电话机上面拿下来，这时候电话机上面的叉璜就会弹起来，使电话机与交换机之间的电路接通。
如果这时候的交换机的机线是出于有空状态，便向电话机送去一个拨号音，这时候就可以拨号码了。
电话机的拨号盘有旋转式和按键式的。
在用他们拨号时，送出去的是直流脉冲或者是双音频信号，无论是哪一种信号，他们的作用是控制电话局里面的交换机，让他们完成主叫用户和被叫用户之间的持续连接。
如果被叫用户电话处于空闲，交换机便向它送一个振铃电流，使对方的电话响铃。
如果对方的电话机是处于忙或者是通话状态，就会向主叫方发送忙的信号音。
1、电话机的工作原理：
面包型电话机电路原理见下图：
图1
电话外线接入L1、L2，当挂机时，叉簧开关HOOK接通振铃电路，目前广泛采用的程控交换机的工作电压为直流60V左右，铃流信号的电压为交流90V左右，没有振铃信号输入时由于E1和E2对直流电压是断路的，因此没有电流流入电话机，当有交流的铃音信号到来时，经R1和E1、E2后，经极性保护电路在Z1两端形成一个直流27V左右的电压，作为振铃电路的工作电源。
振铃电路得电后，铃音振荡电路工作，从8脚输出铃音信号，经R6限流后，在压电陶瓷片上发出电话振铃音。
当听到铃声后拿起电话机，此时电话机工作在摘机状态，叉簧开关复位，此时一方面断开E1、E2通路，L2直接接入极性保护电路，另一方面断开振铃电路供电回路，接通通话部分电路。
由于通话电路阻抗较低，变会形成一个有效的摘机信号，交换机接到这个摘机信号后，回路电压变为8V左右，作为整机的工作电源。
外电源一路经R8、D1在D2两端形成4.7V，为9012D提供供电。
振铃部分原理分析
接入信号流程图
振铃部分主要由受话部分和送话部分组成，KA2410是振铃部分的核心芯片。
振铃部分的主要功能是摘机后能受话接话，使我们用它进程有线的语音通信。
初级信号流程：
信号Y1，Y2接受话器，当有音频信号进入受话器，受话器将音频信号转化成电频信号。
由Y1，Y2接入整流桥、滤波电容、稳压二极管，进行初步处理，然后进入芯片KA2410将电频信号转化成音频信号，通过蜂鸣片听到对方传来的声音。
振铃部分工作原理：
振铃部分的供电电源取自交换机送来的振铃信号，电路中设有过流或过压保护措施，防止雷电或感应高压脉冲的冲击等偶然事件造成的电子元件的损坏。
振铃信号经整流、滤波和稳压转换为直流电压供振铃电路使用。
滞后电路能使振铃电路延迟起振时间，这样进入的脉冲必须足够宽才能启动电路，而瞬间窄脉冲不起作用，大大地提高了抗干扰能力。
门槛电路是将进入的脉冲与电路的内部的参考电压进行比较，只有具备幅度足够大的脉冲才能够平衡电压，使振铃电路启动。
总之，电子振铃电路设有滞后、门槛电路，是为了避免拨号脉冲瞬间干扰脉冲的作用。
主要元器件的功能分析
HM9102D是音频/脉冲可转换的拨号器，有上次号码重拨的功能。
它是CMOS工艺制成，无论在音频方式还是在脉冲方式下，工作电压范围很宽。
在挂机状态下，消耗保持电流比较小。
HM9102D是一款性价比较高的脉冲/双音频拨号器，其内部功能电路如图2：
图2拨号集成电路内部方框图
HM9102D可输出号码脉冲，也可输出双音多频信号。
其引脚功能为：
引脚功能说明：
C1-C4和R1-R4键盘行、列输入引脚，提高键盘扫描和拨号选择。
当HKS脚为低电位时，列组处于高电位，而行组处于地电位状态，相关行和列接通或通过电子输入。
决定有效键入，只能单键键入，同时按下两个或者两个以上按键无效，为了避免键盘节点颤动出错，芯片内部设有防震动电路，防震动时间为20ms。
OSCI，OSC0振荡器输入，输出引脚，芯片内部反相放大器OSC1和OSC0引脚所接的3.579545Mhz晶体够成系统时钟振荡器。
当GKS为低电压时，有效键入可接通该振荡器，并产生3.579545Mhz的时钟。
XMUTE：
NMOS漏极开路输出结构，闭音输出引脚。
拨号时，该输出为低电压位，否则此引脚为高阻抗。
HKS叉璜输入引脚。
当电话挂机时，此引脚必须是1，以便禁止拨号操作，并且降低功耗。
当摘机时候，HKS引脚必须是0此时才能够执行所有功能。
P0脉冲信号输出引脚，采用NMOS漏极开路输出结构。
脉冲拨号和闪断操作时，该引脚输出为低电位，否则是悬空状态。
TONE爽音多信号输出引脚。
在音频状态下当键入数字键时候，此引脚将送出相应的双音频多频信号。
TONE引脚提供最短音频持续时间和最短音频间隔时间，以保证快速键入。
如果键入时间短于100ms，则双音频多信号持续100ms否则按下多长时间音频就会持续多长时间。
M/B断续比选择引脚。
接VSS时是40:
60接VDD时或者是悬空时是33:
66.
R1、R2、R3、R4、C1、C2、C3与键盘的相应的引线相连，C4悬空。
HKS：
启动脚。
HKS=“0”时，启动（片选）
B／M：
断续比选择。
B／M=5V时，断续比为 2：
1
B／M=0V时，断续比为1.5：
1
MODE：
模式选择。
MODE=5V时，脉冲方式
MODE=0V时，双音多频方式（DTMF）
SOC1、SOC2：
外接3.58MHz晶体
VDD=5V
VSS=0V
T／PM：
静噪输出，拨号时为“0”。
（使用时悬空）
DP：
号码脉冲输出（负脉冲），OC电路。
DTMF：
双音多频（DTMF）信号输出。
KA2410芯片引脚分析：
引脚号
功能说明
1
正电源电压输入端，一般工作电压为21~27V，最高工作电压为29V，启动电压为19V
维持振荡的电压约为12V
2
触发输入端，通常悬空，当引脚接地时，可以通过关闭振荡的电源使其停止振荡
-----
3
低频振荡器外接电容端，改变电容可以改变振荡频率
1.5
4
低频振荡器外接电阻端，改变阻值可以改变振荡频率
1.5
5
接地线端
0
6
高频振荡器外接电容端，改变电容可以改变振荡频率
1.2
7
高频振荡器外接电阻端，改变电阻可以改变振荡频率
1.2
8
音频功率输出
1.2
在摘机后，外电源向芯片供电，启动拨号芯片，芯片启动后，不断的对键盘不断地进行扫描，当有按键按下时，经数模转换后，从TONE脚输出双音频信号，经R9、C7、Q2等放大后传到电话网络中，与交换机进行通讯。
通话中，线路传输过来的语音信息，经C8耦合后，Q1放大，驱动扬声器发出声音，而接听电话者的说话声，则从MIC拾取后，经C6耦合、Q2放大送入线路，完成与异地的通话。
三、电阻电容等元件辨认及读数
电阻、电容和电感的型号包括主称、材料、分类、序号四个部分，第一部分主称用字母表示；第二部分材料用字母表示；第三部分分类用数字表示，个别用字母表示；第四部分序号用数字表示。
电阻的读法：
某电阻上标志为RX20-100-510Ω-1，表示该电阻为线绕电阻，型号为RX20，功率为100W，阻值为510Ω，最后的1表示允许偏差为±5％；某电阻上标志为RJ1W2.7kΩ5％，RJ表示该电阻为金属膜电阻，功率为1W，阻值为2.7kΩ，允许偏差为5％。
对于阻值或容量较小的阻容元件，在直标法中通常可用单位符号代替小数点，如电阻可用k或Ω表示小数点。
例如，某电阻上标志为Ω33，表示该电阻阻值为0.33Ω；某电阻上标志为3k3，表示该电阻阻值为3.3kΩ；某电阻上标志为2M7，表示该电阻阻值为2.7MΩ。
在片状电阻器的标注中，通常用三位阿拉伯数字标注其标称阻值，其中前两位数字表示有效数值，第三位数字表示倍率，即乘以10的几次方。
例如，221表示22×101Ω=220Ω；472表示47×102Ω=4.7kΩ。
电容的部分知识点：
电容是指容纳电场的能力。
任何静电场都是由许多个电容组成，有静电场就有电容，电容是用静电场描述的。
一般认为：
孤立导体与无穷远处构成电容，导体接地等效于接到无穷远处，并与大地连接成整体。
电子制作中需要用到各种各样的电容器，它们在电路中分别起着不同的作用。
与电阻器相似，通常简称其为电容，用字母C表示。
顾名思义，电容器就是“储存电荷的容器”。
尽管电容器品种繁多，但它们的基本结构和原理是相同的。
两片相距很近的金属中间被某物质（固体、气体或液体）所隔开，就构成了电容器。
两片金属称为极板，中间的物质叫做介质。
电容器也分为容量固定的与容量可变的。
但常见的是固定容量的电容，最多见的是电解电容和瓷片电容。
不同的电容器储存电荷的能力也不相同。
规定把电容器外加1伏特直流电压时所储存的电荷量称为该电容器的电容量。
电容的基本单位为法拉（F）。
但实际上，法拉是一个很不常用的单位，因为电容器的容量往往比1法拉小得多，常用微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）（皮法又称微微法）等，它们的关系是：
1法拉（F）=1000000微法（μF）1微法（μF）=1000纳法（nF）=1000000皮法（pF）
在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。
小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。
大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。
而且还有一个特点，一般1μF以上的电容均为电解电容，而1μF以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。
电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。
把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压（学了以后的教程，可以用万用表观察），我们说电容器储存了电荷。
电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。
充好电的电容器两端有一定的电压。
电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。
电容的主要技术指标包括额定工作电压、标称容量及允许偏差、绝缘电阻及漏电流、电容温度系数、损耗因数和绝缘耐压等内容。
电容的容量受温度的影响会发生变化，容量随温度变化的程度可用温度系数αC来描述，即
式中：
△C——表示室温t1和极限温度t2下所测得的电容容量C1、C2之差。
△t——表示室温t1和极限温度t2之差。
大多数电容为正温度系数，个别类型的电容为负温度系数，如瓷介电容。
电感：
电感器的主要参数
电感器的主要参数有电感量、允许偏差、品质因数、分布电容及额定电流等。
电感量，电感量也称自感系数，是表示电感器产生自感应能力的一个物理量。
电感器电感量的大小，主要取决于线圈的圈数（匝数）、绕制方式、有无磁心及磁心的材料等等。
通常，线圈圈数越多、绕制的线圈越密集，电感量就越大。
有磁心的线圈比无磁心的线圈电感量大；磁心导磁率越大的线圈，电感量也越大。
电感量的基本单位是亨利（简称亨），用字母"H"表示。
常用的单位还有毫亨（mH）和微亨（μH），它们之间的关系是：
1H=1000mH1mH=1000μH
允许偏差
允许偏差是指电感器上标称的电感量与实际电感的允许误差值。
一般用于振荡或滤波等电路中的电感器要求精度较高，允许偏差为±0.2%~±0.5%；而用于耦合、高频阻流等线圈的精度要求不高；允许偏差为±10%~15%。
分布电容
分布电容是指线圈的匝与匝之间，线圈与磁心之间，线圈与地之间，线圈与金属之间都存在的电容。
电感器的分布电容越小，其稳定性越好。
分布电容能使等效耗能电阻变大，品质因数变大。
减少分布电容常用丝包线或多股漆包线，有时也用蜂窝式绕线法等。
额定电流
额定电流是指电感器在允许的工作环境下能承受的最大电流值。
若工作电流超过额定电流，则电感器就会因发热而使性能参数发生改变，甚至还会因过流而烧毁。
频率特性
频率特性是指变压器有一定有工作频率范围，不同工作频率范围的变压器，一般不能互换使用。
因为变压器有其频率范围以外工作时，会出现工作时温度升高或不能正常工作等现象。
品质因数
品质因素是指线圈在某一频率的交流电压下工作时，线圈所呈现出的感抗和线圈的直流电阻的比值，是表示电感线圈质量的重要参数，反映了电感线圈损耗的大小。
Q值越高，损耗功率越小，电路效率越高，选择性越好。
谐振电路要求线圈品质因数较高。
二极管
对于二极管主要是判断其极性，根据二极管的单向导电性，即二极管的正向电阻小，反向电阻大的特性，可以通过测量的方法确定二极管的正极和负极。
四、焊接电路板
1，焊接工具
1、电烙铁
电烙铁是最常用的焊接工具。
我们使用20W内热式电烙铁。
新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。
这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。
旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用。
电烙铁要用220V交流电源，使用时要特别注意安全。
应认真做到以下几点：
电烙铁插头最好使用三极插头。
要使外壳妥善接地。
使用前，应认真检查电源插头、电源线有无损坏。
并检查烙铁头是否松动。
电烙铁使用中，不能用力敲击。
要防止跌落。
烙铁头上焊锡过多时，可用布擦掉。
不可乱甩，以防烫伤他人。
焊接过程中，烙铁不能到处乱放。
不焊时，应放在烙铁架上。
注意电源线不可搭在烙铁头上，以防烫坏绝缘层而发生事故。
使用结束后，应及时切断电源，拔下电源插头。
冷却后，再将电烙铁收回工具箱。
2、焊锡和助焊剂
焊接时，还需要焊锡和助焊剂。
（1）焊锡：
焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。
这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。
（2）助焊剂：
常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。
使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。
焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。
但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。
3、辅助工具
为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等做为辅助工具。
应学会正确使用这些工具。
尖嘴钳：
主要是用来剥导线上面的塑料皮，因为有些导线没有将导线的两端剥皮好，所以我们要自己剥皮。
钳柄上套有额定电压500V的绝缘套管。
是一种常用的钳形工具。
用途主要用来剪切线径较细的单股与多股线，以及给单股导线接头弯圈、剥塑料绝缘层等，能在较狭小的工作空间操作，不带刃口者只能夹捏工作，带刃口者能翦切细小零件，它是电工（尤其是内线电工）、仪表及电讯器材等装配及修理工作常用工具常用的工具之一
偏口钳：
电工常用工具之一，又称为“斜口钳”，主要用于剪切导线，元器件多余的引线，还常用来代替一般剪刀剪切绝缘套管、尼龙扎线卡等。
在要求防静电的场合，用于剪切不同硬度的电线细丝，切断。
防静电功能，静电缓释功能，保护精密敏感的电子器件。
夹持面抛光，手柄符合人体工程学设计，握感舒适。
另外在焊接时候还需要其他工具：
镊子，小刀等。
2，焊前处理
焊接前，应对元件引脚或电路板的焊接部位进行焊前处理。
1、清除焊接部位的氧化层
可用断锯条制成小刀。
刮去金属引线表面的氧化层，使引脚露出金属光泽。
印刷电路板可用细纱纸将铜箔打光后，涂上一层松香酒精溶液。
2、元件镀锡
在刮净的引线上镀锡。
可将引线蘸一下松香酒精溶液后，将带锡的热烙铁头压在引线上，并转动引线。
即可使引线均匀地镀上一层很薄的锡层。
导线焊接前，应将绝缘外皮剥去，再经过上面两项处理，才能正式焊接。
若是多股金属丝的导线，打光后应先拧在一起，然后再镀锡。
注意点：
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