通信电子线路课程设计2.docx
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通信电子线路课程设计2
通信电子线路课程设计
姓名：
张志慧
班级：
电子082班
学号：
2008131040
指导教师：
张劲松
时间：
2011年6月28日
目录
摘要……………………………………………………………………………….………...I
第1章无线电子门…………………………………………………………….………..…..1
1.1电路基本原理…….…………………………….………………….….……...……1
1.2设计与调制分析……………………………………..….………….…...…………..1
第2章方案设计………………………………………………………….……………….....2
第3章方案比较……………..……………………………………………….…………...…3
第4章单元电路的设计……………………………………………………………….…....4
4.1信号发射端…………………………………………………………………….....4
4.1.1发射部分振荡电路的设计……………………………………………….5
4.1.2发射部分缓冲级的设计…………………………………………………..6
4.1.3发射部分放大级的设计…………………………………………………..6
4.1.4发射部分天线发射级的设计.....................................................................7
4.1.5接受部分的输入回路..................................................................................8
4.2信号接收端………………………………………………………………...…….8
第5章仿真结果…………………………………………………………………………..11
第6章心得体会……………………………………………………………………………12
第7章元件清单……………………………………………………………………………13
参考文献………………………………………………………………………………………..14
摘要
传统的门铃都为有线门铃，使用方便。
如果经常听不到门铃声的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。
现介绍如何制作一款无线遥控门铃，方便主人在房内各地使用，将门铃按钮安装在门上，来访者只要按下按钮，放在客厅、厨房或卧室的接收主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，宏亮悦耳，告知有客人来了，距离在几米到几十米。
关键词：
门电路调制解调无线传输仿真
第1章无线电子门铃的基本原理
1.1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。
图1-1无线门铃原理基本框图
1.2设计与调试要点分析
在设计无线控制产品时，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。
第2章方案的设计
方案
（一）：
运用集成电路组成主要部分电路
将电路切割成以下部分：
（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！
方案
（二）：
运用收音机的原理做主要电路
电路可分为以下几个部分：
信号发射端
运用4069芯片和NPN管及其外围电路组成一个信号发射端，能产生调频信号，再加上NPN管组成的射频信号振荡器，使发出去的信号抗干扰能力加强。
信号接收端
运用TDA7201T作为信号接收端的主要芯片，本芯片为收音机里面常用芯片，具有抗干扰能力强，波动小，信号稳定等特点，在选频方面很出色！
运用NPN管和其外围电路进一步使信号稳定和精确，使送入下一级的信号比较好。
音频功放电路
运用飞利浦公司生产的先进的微型片状表面封装集成电路—TDA7052芯片。
此芯片具有双音门铃。
第3章方案比较
通过上面的方案设计可以看出两个方案都是很不错的方案。
方案
（一）：
1.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。
2.缺点：
在集成度上不够高。
方案
（二）：
1.优点：
电路选用集成度较高的TDA7021T和TDA7052芯片，使得整体的电路比较精巧。
芯片的规格比较高，使得在信号筛选上表现出色，精确度比较高。
在做实物时，焊接比较方便，便于大批量生产。
2.缺点：
电路的集成度高使得电路的制作成本比较高，在信号的调制时，由于采用的收音机的原理，在信号的筛选上存在一定的不确定。
第4章单元电路的设计
4.1信号发射端
有1-1图知道信号发射端接受到客人触发开关后，会发射出一个信号出去，在此选用具有CD4069是六反相器集成电路，采用双列式塑封装（14引脚）。
该IC内含六个独立的反相器。
每个反相器均可执行逻辑的反相操作。
用它还可构成振荡器、脉冲整形和小信号的电压放大等。
与调幅系统相比，调频系统由于高频振荡器输出的振幅不变，因而具有较强的抗干扰能力与较高的效率。
所以在无线通信、广播电视、遥控遥测等方面获得广泛应用。
图4-1为调频发射系统的基本组成框图。
图4-1调频发射系统
在本次设计当中，我们选用具有6个反相器的的集成电路4069芯片。
如图4-2所示。
图4-2CD4069芯片的管脚图
4069芯片的功能，如图4-3所示：
图4-34069芯片功能
该部分完整的电路图如图4-4所示。
图4-4信号发射端电路
发射电路图中：
六反相器406中的A、B两只反相器与晶体X1构成32．768kHZ的信号发生器，然后通过反相器C、D、E、F并联驱动去调制以Q1为核心的高频信号发生器，输出高频调幅波。
本实验不要求发射的功率达到多大，只要能达到信号发射的效果。
因此，整机电路比较简单。
4.1.1发射部分振荡电路的设计
其电路由两个反相器，一个电感和一个固定频率的晶振组成，产生振荡。
所用晶振筛选得32.768KHz的频率，便于接收。
电路图如图4-5所示
图4-5发射部分振荡电路
4.1.2发射部分缓冲级的设计
它由四个反相器组成，将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。
因为功放级输出信号较大，当其工作状态发生变化时（如谐振阻抗变化），会影响振荡器的频率稳定度，使波形产生失真或减小振荡器的输出电压。
整机设计时，为减小级间相互影响，通常在中间插入缓冲隔离级。
并且使进入的电流在经过它后扩大成原来的四倍。
另外它与前面两个反相器可以共用成一个CD4069的六反相器的芯片。
其电路图如图4-6所示
图4-6发射部分缓冲级
4.1.3发射部分放大级的设计
将前级送来的信号进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。
如果要求整机功率较高，应采用丙类功率放大器，若整机效率要求不高如
而波形失真要求较小时，可以采用甲类功率放大器。
其电路图如图4-7所示。
图4-7发射部分放大级
4.1.4发射部分天线发射级的设计
天线的工作原理从实质上讲天线是一种转换器，它可以把在封闭的传输线中传输的电磁波转换为在空间中传播的电磁波，也可以把在空间中传播的电磁波转换为在封闭的传输线中传输的电磁波。
在移动通信系统中使用的基站天线一般多为由基本单元振子组成的天线阵列。
作无线电波的发射或接收用的一种金属装置（如杆、线或线的排列），在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。
无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。
此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。
一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。
同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。
这就是天线的互易定理。
天线的结构：
在磁棒上绕两组彼此不连接的线圈，就构成了输入电路用的天线线圈。
两个彼此独立的线圈就构成了高频性质的变压器。
其电路如图4-8所示。
图4-8发射部分天线发射级
4.1.5接收部分的输入回路
通过天线和电容的并联装置接收无线波，其电路如图4-9所示。
图4-9接收部分的输入回路
4.2信号接收端
有图1-1可以看出来，当客人触发开关后，会使信号发生端产生一个音频信号，之后信号接收端接受音频信号，经过处理给音频功放电路。
接收电路图中：
Q2等元件构成超再生接收电路，接收发射器发出的高频信号并解调出32．768kHZ的信号．通过C4、R3耦合并经反相器A、B、C放大、整形，再经晶体X1滤波后由Q2触发叮咚音乐片发出“叮咚”的门铃声。
调频接收机的主要技术指标有：
（1）工作频率范围
接收机可以接收到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。
接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。
如调频广播收音机的频率范围为88～108MHz，是因为调频广播发射机的工作频率范围也为88～108MHz。
（2）灵敏度
接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。
调频广播收音机的灵敏度一般为5～30μV。
（3）选择性
接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高，选择性越好。
调频收音机的中频干扰比应大于50dB。
（4）频率特性
接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。
调频机的通频带一般为200KHz。
（5）输出功率
接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
一般调频接收机的组成框图如图4-5所示。
其工作原理是：
天线接收到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。
本机振荡器输出的另一高频信号f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2—f1）等频率分量的信号。
混频级的输出接调谐回路选出中频信号（f2—f1），再经中频放大器放大，获得足够高的增益，然后经鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。
由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。
图4-10调频接收机组成框图
本次所采用的接收端的电路如图4-11所示。
图4-11接收端电路
第5章仿真结果
发射端在有客人触动开关后发出调频信号，其仿真图如图5-1所示。
图5-1发射端发射信号
第6章心得体会
在这次的课程设计种，我掌握了如何在网上搜索自己需要的信息和对检索到的信息的处理，以最效率的方式处理信息，并对信息进行整合。
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，在这个过程种，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，有效的利用时间。
在查课设题目的资料时，也了解了一些生活中常见器件的基本原理，对自己的生活知识是个不错的补充机会。
通过在这次的课设理解了一些东西在表面上看着容易，但是通过自己的努力，认真的分析电路，把电路的原理搞懂的话，其实一些东西还是很简单，对生活种的一些常见的东西要善于运用自己所学的知识去分析他的基本组成，分析他的原理，自己的知识也在不断的提高，同时也理论知识也和实际的运用联系了起来，增加自己对专业课学习的兴趣，在学习中不再那么的枯燥无聊，适当的激发了自己的潜力。
最后，在这次的课设中，自己学到了很多的东西，使自己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，同时在一些东西出现问题时，自己也能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。
第7章元件清单
元件名称
元件数量（个）
备注
电阻
12
无
无极性电容
11
无
极性电容
1
无
NPN管
3
无
电感
3
无
非门
5
无
芯片
1
4069
电源
2
12V,3V各一个
开关
1
单刀双掷
参考文献
1.康华光数字电子技术基础高等教育出版社2005年
2．廖先芸 电子技术实践与训练 北京高等教育出版社 2000年
3．华永平陈松 电子线路课程设计 福建东南大学出版社 2002年
4．邵群涛 电气制图与电子线路CAD北京机械工业出版社 2003年
5．扬志忠 数字电子技术 北京高等教育出版社 2002年
6．齐占庆王振臣 电气控制技术 北京机械工业出版社 2002年
7．扬承毅 电子技能实训基础 北京人民邮电出版社 2003年
8．周政新 电子设计自动化实践与训练 北京中国民航出版社 1998年
9.谢子美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2007年
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