无线音乐门铃的制作设计.docx

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无线音乐门铃的制作设计

毕业设计报告书

设计题目：

无线音乐门铃的制作设计

2008年11月20日

无线音乐门铃的制作设计

摘要

无线音乐门铃在现在这个社会不是什么稀奇的物品，随处可见。

只要将门铃安装在门上，客人只需按下按钮，在室内的接收主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，告诉主人有客到，比较方便。

其主要是利用TC4069UBP集成块来作发射和接收主电路，（已编码）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，遥控距离远，功耗低等特点。

本次设计设计的就是这种方便大家生活的无线音乐门铃。

关键词：

无线音乐门铃TC4069UBP

目录2

一绪论2

1.1 电子技术的发展概况2

1.2 应用电子技术培养的目标2

1.3电子元器件的发展趋势2

二.奥迪声无线音乐门铃材料5

2.1无线音乐门铃的相关知识5

2.2无线音乐门铃的工作原理6

2.2按材料清单清点全套零件8

2.4电子元器件的检测9

2.4.1电阻9

2.4.2电解电容和瓷片电容9

2.4.3发光二极管和喇叭10

2.4.4三极管10

2.5一些主要元器件的作用10

三无线音乐门铃原理图的绘制11

3.1使用相关软件的介绍11

3.2如何绘制原理图12

3.2.1发射板原理图的绘制12

3.2.2接收板原理图的绘制13

3.3PCB板的生成13

3.3.1无线音乐门铃发射板PCB板的生成13

3.3.2无线音乐门铃接收板PCB板的生成14

四．无线音乐门铃的焊接16

4.1如何正确使用电烙铁16

4.2装工艺及焊接注意事项16

4.3无线音乐门铃的焊接17

4.4无线音乐门铃的实物照片17

4.5部分调试17

五.毕业设计总结18

5.1心得体会18

一．绪论

1.1电子技术的发展概况

电子元器件对电子线路来说，就像人的心脏一样，人无心脏不能维持生命，电路无“心脏”则不能正常工作。

电子元器件的演变和发展推动了电子技术的发展。

第一代电子器件是电子管，1904年英国科学家弗莱铭发明了真空二极管。

1907年美国学者德福雷斯创制真空三极管的成功，标志着人类控制电子、驯服电子和驾驭电子的开始。

1925年以后，陆续出现了性能更加完善的真空四极管、五极管及复合管，从而使得短波无线电通讯迅速发展。

第二代电子器件是晶体管。

1948年美国科学家巴丁、布莱廷和肖克莱发明了世界上第一只晶体管，开创了电子器件和电子设备小型化的新纪元。

第三代电子器件是集成电路。

20世纪60年代除集成电路的问世，标志着人类进入了微电子时代。

第四代电子器件是大规模集成电路。

20世纪60年代末已出现了包含1000个以上晶体管和元件的单块晶片。

第五代电子器件是超大规模集成电路。

1977年，日本科学家在6.1mm*5.8mm的硅片上，集成了15万多个晶体管。

随着科学的不断发展，电子技术也在飞快的进步。

1.2应用电子技术培养的目标

培养适应二十一世纪电子技术发展需要，德、智、体、美全面发展，初步掌握电子科学技术、信号分析与处理、自动控制等专业理论基础，具有以电路分析与综合设计能力和以微处理器（单片机、可编程控制器PLC、嵌入式系统等）为基本平台，较熟练地运用计算机EDA技术和现代电子设计与制作技术，从事各种实用性电子设备或产品的应用、开发、设计；具备较强创新和实践能力的高等技术应用性专门人才。

本专业毕业生能获得以下几方面的知识和能力：

1、）掌握应用电子技术的基本理论、专业知识和基本技能；

2、）具备分析、开发、维修电子产品与电子设备的基本能力，较强的计算机应用能力。

在工业生产监控仪器仪表，家用电器开发、设计、维护和EDA技术方面见长；

3、）掌握文献检索、查询的基本方法，具有一定的英文文献阅读能力，具有一定专业可持续发展能力。

1.3电子元器件的发展趋势

以元器件产品升级换代、满足提高电子整机本地化率和扩大出口为目标，发展片式化、微小型化、多功能化的新型元器件产品，加强新型元器件和新型显示器件的开发，以适应新一代数字技术产品发展的需要。

二.奥迪声无线音乐门铃材料

2.1无线音乐门铃的相关知识

“门铃”早已不是有钱人家的专项，“门铃”已经在平民百姓人家广泛普遍应用。

各式各样的“门铃”比比皆是。

最常见的是“电子门铃”；一般安放两节5号电池在内，门外的触发电钮被人按动后，门内的“门铃”就“嘀嘟”地响几声。

也有的是由IC片播放一段电子音乐的。

“电子门铃”又分为两种：

有线门铃和无线音乐门铃。

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的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。

无线音乐门铃解决了这种尴尬，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、厨房或卧室的接受主机就会响起“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米的距离。

接收机由三节五号电池供电。

2.2无线音乐门铃的工作原理

外型尺寸：

发射60×80×25mm接收70×110×48mm

工作电压：

发射用9V叠层电池接收用4.5V（3节5号电池）

此次的无线音乐门铃用TC4069UBP集成块来作发射和接收主电路，（已编码）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，遥控距离远，功耗低等特点。

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TC4069UBP和32.768KHz晶体完成，TC4069UBP是6反相器。

所谓反相器，就是么相器都有两端，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TC4069UBP有六个。

图一TC4069UBP

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。

过程：

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。

上面解说的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。

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，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IC2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，C11滤波，对方波进行平滑滤波，并有数十毫秒的延时，也能消除外界尖脉冲对触发电路的干扰，本电路采用TQ33G系列三种声音可选择，双音叮咚，西敏寺，爱丽斯。

K1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

2.2按材料清单清点全套零件

元件清单，如下图

清点后发现，所给材料与清单相符

2.4电子元器件的检测

2.4.1电阻

万用表校零后，两表笔搭在电阻两端就可测出其阻值。

也可用色环比对，读出其阻值。

2.4.2电解电容和瓷片电容

在安装电解电容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现接收功能。

判断方法：

正级管脚长，负级管脚短。

并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。

瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。

在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。

2.4.3发光二极管和喇叭

发光二极管主要用来进行发射端和接收端开关的指示，当开关打开时发光二极管亮，反之则不亮。

为使二极管正好露出头，当电路基本焊接好后，适当和外壳比较，使其管脚的长度正好适合其露出头。

焊接时要注意二极管的正负极。

把喇叭放好后，可用电烙铁将其周围的塑料靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧，以免其松动不稳。

2.4.4三极管

当平的那一面面对自己时，三个脚从左到右依次是E、B、C。

如图

2.5一些主要元器件的作用

集成块可以说是电脑系统中各部件的主要核心部分，除了一些随处可见的模拟信号处理集成块以外，如CPU、RAM、ROM和南、北桥芯片以及显卡芯片等均属于集成块范畴。

这次设计中使用的是TC4069UBP集成块。

三极管的作用是放大或开关或调节，它在电脑主机中为数不多，但在显示器以及一些外设中的数量就不是很少了。

晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

二极管属于半导体，它由N型半导体与P型半导体构成，它们相交的界面上形成PN结。

二极管的主要特点就是单向导通，而反向截止，也就是正电压加在P极，负电压加在N极，所以二极管的方向性是非常重要的。

电感是用线圈制作的，它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波，它的外形有很多种：

有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。

　晶振是采用石英晶体的振荡器，它的精度很高，而且能产生非常稳定的频率，热稳定性也要好于分立元件式振荡器。

在作用上来看，可以说晶振是各板卡的“心跳”发生器。

三无线音乐门铃原理图的绘制

3.1使用相关软件的介绍

当前电子技术发展日新月异，电子绘图和制板技术专业化程度越来越高，电子CAD技术已经成为专业基础技术。

Protel99SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。

美国ACCELtechnologies公司于1988年推出了当时非常受欢迎的电子线路CAD软件包—TANGO，可以说是Protel的前身，ProtelTechnology公司收购ACCELTechnologies公司，推出了protelforDOS软件作

为TANGO升级版本。

进入界面图如下

3.2如何绘制原理图

3.2.1发射板原理图的绘制

打开PROTEL99SE,执行FILE→NEW→SCHEMATICDOCUMENT,建立文件并命名为“无线音乐门铃发射板”.

添加“MiscellaneousDevices.ddb”和“ProtelDOSSchematicLibraries.ddb”这两个库

在这两个库中选择所需要的集成电路、发光二极管、晶振、三极管、色环电感、开关、电阻、电容等。

集成块TC4069UBP在库中找不到，需自己绘制

将所有的元器件排好进行连线。

原理图如下:

3.2.2接收板原理图的绘制

其绘制步骤与发射板原理图的绘制基本类似，所需元件如果没有的也要自己绘制。

原理图如下：

3.3PCB板的生成

3.3.1无线音乐门铃发射板PCB板的生成

执行Design→creatnetlist生成网络表

再执行Autoroute命令，生成PCB板。

PCB板图如下

3.3.2无线音乐门铃接收板PCB板的生成

执行Design→creatnetlist生成网络表，

再执行Autoroute命令，生成PCB板。

PCB板图如下：

四．无线音乐门铃的焊接

4.1如何正确使用电烙铁

焊接技术是一项无线电爱好者必须掌握的基本技术，需要多多练习才能熟练掌握。

1、）选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。

2、）助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。

3、）电烙铁使用前要上锡，具体方法是：

将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。

4、）焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。

用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一提离开焊点。

5、）焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。

6、）焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。

4.2装工艺及焊接注意事项

元器件的装插焊接应遵循先小后大，先轻后重，先低后高，先里后外的原则，这样有利于装配顺利进行。

在瓷介电容、电解电容及三极管等元件立式安装时，引线不能太长，否则降低元器件的稳定性；但也不能过短，以免焊接时因过热损坏元器件。

一般要求距离电路板面2mm，并且要注意电解电容的正负极性，不能插错。

集成电路的焊接：

TC4096为双列14脚扁平式封装，在焊接时，首先要弄清引线脚的排列顺序，并与线路板上的焊盘引脚对准，核对无误后，先焊接1、14脚用于固定IC，然后再重复检查，确认后再焊接其余脚位。

由于IC引线脚较密，焊接完后要检查有无虚焊，连焊等现象，确保焊接质量。

焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。

焊接时，焊锡与电路板、电烙铁与电路板的夹角最好成45度，这样焊锡与电烙铁夹角成90度。

焊接时，焊锡与电烙铁接触时间不要太长，以免焊锡过多或是造成漏锡；也不要过短，以免造成虚焊。

元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1毫米为好，多余的可以剪掉

焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽

4.3无线音乐门铃的焊接

使用工具:

万用表、电烙铁、焊锡、松香、吸锡器、钳子、螺丝刀。

焊接前先用万用表将所有的电阻值测量出来。

焊接前要注意各元件有无正负极之分。

按由小到大的原则，先将电阻焊接好，再焊电容、电感、三极管、晶振、集成块等等，结束后再将管脚剪掉。

4.4无线音乐门铃的实物照片

4.5部分调试

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。

对调好的门铃发射接收器，你有可能认为距离还不能达到你的要求，只有8-15米远，你可以再进行升级。

找一段直径0.3-0.6mm的漆包线，一端在L3上绕上一圈，另一端弯成环形一圈，作为外接天线，增强信号接收能力。

只要能放入接收盒的外壳不需要很规则，接收板的接收距离就可以增至10-20米远，在家庭使用足足有余。

五.毕业设计总结

5.1心得体会

经过了两个多月的努力终于完成了此次设计，在此次设计之中，我不仅重新巩固了自己以前所学的知识，也学到了自己以前所没有学到的，从原理图到焊接，从焊接之后到安装，从安装到调试，一步一步，一阶一阶。

其实，怎么说呢，我觉得一个成品从零件到组件之间是有很多知识的。

比如像设计电路板，要用到很多东西，设计不仅仅用实用，还要考虑做工的难易，在难易的基础上要求更加的美观，设计一样东西要有自己独到的见解。

在焊接的时候我遇到了很多的问题，比如说就在电阻与三极管之间的焊接点间隙很小，一不注意就会焊接到一起去，我是小心小心再小心，还是焊接到一起去了，于是又要拿吸锡器去祛除多余的焊锡，就这样慢慢修理自己的焊点，争取把焊点美观化。

在用PROTEL画原理图的时候，我遇到了棘手的问题，在同学的协助下，最终克服了困难，完成了绘置。

所以在完成一项设计的时候，相互合作相互帮助也是不可缺少的一个重要环节。

参考文献

周雪编著模拟电子技术西安电子科技大学出版社2002

金仁贵编著电工电子基本技能实训北京大学出版社2006

刘华东编著电子CAD技术清华大学出版社2007

李春雷管莉编著电子测量与电子产品检验电子工业出版社2007

田华袁振东赵明忠何云编著电子测量技术西安电子科技大学出版社2005