无线电子门铃 课程设计.docx
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无线电子门铃课程设计
淮海工学院
课程设计报告书
课程名称：
通信电子线路课程设计
题目：
无线电子门铃电路设计
系（院）：
通信工程系
学期：
2011-2012-1
专业班级：
姓名：
学号：
030912234
评语：
成绩：
签名：
日期：
无线电子门铃设计
1绪论
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。
传统的门铃都为有线门铃，使用方便，极大地方便了大家的生活。
如果在豪门大院或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，一般都有15到20米远的距离。
无线的门铃极大的方便了人们的生活。
无线门铃充分利用了现代的科技，发挥集成电路的特色，使制作的成本大大的降低，同时比传统的有线门铃很有多的优势，具有方便快捷的特色！
2设计目的和要求
（1）设计目的
通过该课程的学习，可使我们的综合能力、实验技术、创新思想得到全面提升。
通过课程设计，使我们增强对通信电子技术的理解，学会查寻资料、比较方案,学会通信电路的设计、计算；进一步提高分析解决实际问题的能力、创造一个动脑动手、独立开展电路实验的机会，锻炼分析、解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强我们的实践动手能力。
（2）设计要求
设计一个无线电子门铃，分为两个模块，接收部分和发射部分。
发射部分发出高频信号，接收机收到信号后，叮咚-鸟鸣器发声，同时各模块要达到的设计指标如下：
工作频率范围为88～108MHz，灵敏度为5～30μV，选择性大于50dB，通频带为200KHz。
3无线电子门铃电路设计
3.1无线电子门铃电路的基本原理介绍
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所示。
图1无线电子门铃框图
3.2信号发射端的设计
本次设计的发射模块采用振荡器产生发射信号，并通过功率放大器放大后发射出去。
设计的电路框图如图2所示。
图2发射极原理框图
LC电容三点式振荡器产生的高频信号送入高频功率放大器，这里采用的是克拉泼的电容三点式振荡器，增加回路总电容和减小三极管与回路之间的耦合来提高振荡回路的标准性，使振荡频率的稳定度得以提高。
高频功率放大器用于发射机的末级，将高频信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
为了确保高频功率放大器能够接收到信号的高频率稳定度，在LC谐振电路的输出极加一个射极跟随器作为缓冲器。
3.2.1LC振荡器
本设计的发射模块采用LC电容三点式振荡器作为信号的发生器，其原理图如图3所示。
这里应用的是一种改进型的电容三点式振荡器，即西勒振荡器。
西勒振荡器由起能量控制作用的放大器、将输出信号送回到输入端的正反馈网络以及决定振荡频率的选频回路组成。
没有输入信号，而是由本身的正反馈信号代替，当振荡器接通电源后，即开始有瞬变电流产生，经不断的对它进行放大、选频、反馈、再放大等多次循环，最终形成自激振荡，把输入信号的一部分送回输入端做输入信号，从而产生了一定频率输出的正弦波信号输出。
图3LC振荡器
在上述电路图中，根据选取ICQ=1mA，VCEQ=6V,β=100,根据公式
（3.1）
（3.2）
（3.3）
（3.4）
得到图中数据，电阻R1=17KΩ,R2=10KΩ,R3=2KΩ,R4=4KΩ,R5为可变电阻，C5为可变点容，C1=20PF,C2=12PF,C3=140PF,C4=300PF,C6=10NF,C7=10NF,电感L1=330UH,L2=10UH,Q1为三极管NPN。
3.2.2缓冲器
为了得到高频率稳定度的信号，在LC振荡电路和高频功率放大器之间要接一个射极跟随器，为了得到高频率稳定度的信号，在LC振荡器和高频功率放大器之间要接一个射极跟随器，射极跟随器对信号的放大倍数基本上为1，它的输入阻抗高，对前一级电路影响小，输出阻抗低带负载能力强。
电路如图4所示。
图4缓冲器
在此电路图中，电阻R6=10KΩ,R7=8.2KΩ,R8=1.5KΩ,Q2为三极管2N2222管。
3.2.3高频功率放大器
高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
为了获得较高的效率η及最大输出功率POM将丙类功放的工作状态选为临界状态。
功放级将前级送来的信号用倍频器（功放管为2N2222）进行功率放大，使负载（天线）上获得满足要求的发射功率。
任务中要求整机效率较高，则应采用丙类功放,如图5所示。
图5高频功率放大器
在图5中，电阻R9=8KΩ,R10=3KΩ,R11=20Ω,R12=75KΩ,电容C8=10Nf,高频旁路电容C10=0.01uF，输入耦合电容C9=0.02uF,C10=C11=C12=C13=0.01uF，电感L3=47UH,L4=10UH。
3.2,4发射端总电路图
发射端由LC振荡电路，缓冲器和高频功率放大器构成。
如图6所示。
图6发射端总电路图
3.2.5发射端的仿真与PCB板
如图7所示为发射端总电路图的仿真波形，此为一个正弦波。
图7发射端总电路的仿真
如图8所示为发射端总电路图的PCB板图
图8发射端总电路图的PCB板
3.3信号接收端的设计
由图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，之后信号接收端接收音频信号，经过处理给音频功放电路。
由于在空间中接收到的都是高频小信号，为了将接收到的高频小信号放大，必须采用一个高频小信号放大器，如图9为高频小信号放大器作为接收信号的原理框图。
图9信号接收端的原理框图
3.3.1高频小信号放大器
高频小信号放大器是利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
如图10所示为小信号放大器的原理图。
图10小信号放大器
在图中，取IC=1mA，Re=1.5KΩ，根据公式
（3.5）
（3.6）
（3.7）
（3.8）
（3.9）
（3.10）
（3.11）
（3.12）
得可变电阻R1=50KΩ,定值电阻R2=5KΩ,R3=11KΩ,R4=1.5KΩ,R5=2KΩ,R6=10KΩ,电容C1=10UF,C2=100nF,C3=1.6nF,C5=20pF,C6=1.5nF,C7=100nF,可变电容C4=20pF,极性电容C8=10uF,电感L1=330uH,L2=4.8uH,L3=200nH。
3.3.2分频器和蜂鸣器
分频器将由小信号发生器发送出来的信号分频成中频信号，同时将模拟信号转换成数字信号，驱动蜂鸣器发声。
如图11所示为分频器和蜂鸣器的原理图。
图11分频器和蜂鸣器电路
图中，电阻R7=4.7KΩ，电容C9=3.3uF,C10=4.7uF,电感L4=0.27mH。
3.3.3接收端总电路图
如图12所示为接收端的总电路图，此由小信号放大器和分频器和蜂鸣器构成。
图12接收端总电路图
3.3.4接收端总电路图仿真与PCB板
图13接收端电路仿真
4元件清单
表1元件清单
序号
名称
型号
数量
1
虚拟示波器
XSC1
2
2
滑动变阻器
10KΩ
1
3
电阻
10KΩ
4
4
电阻
50KΩ
3
5
电阻
500KΩ
7
6
电阻
1KΩ
6
7
电阻
8KΩ
2
8
电阻
68KΩ
1
9
电阻
5KΩ
2
10
电阻
8KΩ
1
11
电阻
12KΩ
1
12
电阻
600Ω
1
13
电阻
3KΩ
1
14
变压器
TB_POWER_25_TD1
3
15
可变电容
30pF
1
16
电容
1nF
4
17
电容
10nF
2
18
电容
1uF
4
19
电容
0.1uF
5
20
21
22
电容
电容
三极管
55pF
15pF
2N2222
2
2
6
23
三极管
2SA1213
3
24
三极管
2N930
2
25
三极管
28C2878
1
26
二极管
IN4006
2
27
直流电源
1V
1
19
直流电源
12V
4
20
直流电源
15V
4
21
直流电源
3V
1
22
交流电源
1V
1
23
交流电源
3V
1
24
二极管
1N4006
2
25
极性电容
100pf
1
26
极性电容
0.1uf
1
27
电感
10uH
1
28
29
30
电感
电感
电感
1uH
4.8uH
200uH
1
1
1
5设计总结
通过这次对无线电子门铃的设计，我受益匪浅。
它让我更加深入的了解了电子线路这门课程的理论知识。
例如，我更加设层次的知道了4069芯片及6反相器的工作原理。
和我们生活中常见的无线电子门铃中鸟鸣声音的原理。
并且，我也获得了很多在课本所不能学到的知识。
比如，同组的同学大家在一起讨论如何设计，如何解决一些关键性的问题，大家一起讨论，一起解决问题，增强了团队合作的意识，也增强了团队合作的精神。
大家互补自己的不足，在这次的课程设计中大家一起提高了自己的能力，在做课程设计中体验到快乐。
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。
参考文献
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国防工业出版社，2006
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国防工业出版社,2008
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电子工业出版社，2004
[4]华永平，陈松.电子线路课程设计[M].福建:
福建东南大学出版社,2002
[5]谢子美.电子线路设计•实验•测试[M].华中科技大学出版社,2007
[6]扬志忠,数字电子技术[M].北京高等教育出版社,2002
[7]冯军，谢嘉奎.电子线路[M].北京：
高等教育出版社，2000
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