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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用通信电子线路综合设计任务书 同学姓名：专业班级：指导老师：工作单位：题 目: 无线电子门铃设计 初始条件 : （1）可选元件： 74LS04 反向器、 32.768MHz 晶振、电阻如干、电容如干（2）可用仪器：万用表,毫伏表,示波器 3）仿真软件： multisim 要求完成的主要任务 : （1）设计无线电子门铃的各单元电路 2）使用 EDA 仿真软件对电路原理图经行仿真 时间支配 : 1、理论讲解,老师布置课程设计题目,同学依据选题开头查 找资料；2、课程设计时间为 1 周；（1）确定技术方案、电路,并进行分析运算
2、,时间 1 天；（2）挑选元器件、安装与调试,或仿真设计与分析,时 间 2 天；（3）总结结果,写出课程设计报告,时间2 天；日指导老师签名 : 年月月日系主任 或责任老师）签名 : 年名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目录 摘要 3 Abstract4 1 无线电子门铃的简介 5 1.1 选题背景 5 1.2 设计思路 5 1.3 设计要点分析 6 2 方案的比较与分析 7 2.1 信号发射单元 7 2.1.1 方案一 7 2.1.2 方案二 7 2.2 信号接收单元 9 2.2.1 方
3、案一 9 2.2.2 方案二 9 2.3 音频功放电路 10 2.4 方案的挑选 10 3. 方案设计与仿真 12 3.1 信号发射部分电路 12 发射器由调制振荡级和高频振荡级两级组成；123.1.1 调制振荡级 12 3.1.2 高频振荡级 13 3.1.3 发射部分天线发射级的设计 14 3.1.4 发射部分电路图 15 3.1.5 仿真图示： 16 3.2 接收部分电路 17 3.2.1 主要技术指标 17 3.2.2 组成框图 18 3.2.3 超再生接收器 18 3.2.4 接收端总体电路图 20 3.2.5 接收端仿真图示：20 4 心得体会和建议 21 本次试验也可有一些创新思
4、想：215 元件清单 22 6 参考文献 23 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用摘要相伴着无线电技术和网络技术的飞速进展以及人们生活水平的大幅度提高,人们对居住环境的安全、便利提出了越来越高的要求,特殊是在智能化住宅中,人们迫切需要一种不仅安全牢靠、使用便利等优点于一体的智能门铃产品,因此无线遥控音乐门铃系统的设计成为本课题争论的目标；-本文介绍了一种新型无线遥控音乐门铃, 它采纳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
5、源之间免去连线、安装便利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进展需要我们不断争论、不断创新,向着产品智能化、数字化、信息化方向进展；该无线音乐门铃用 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 , 电路简洁牢靠 , 抗干扰才能强 , 遥控距离远 , 电路体积小等优点 , 其接收电路连同机电式音乐门铃为一体, 可以随便放置在室内有220V 沟通电源的地方, 仍可变换门铃各种音乐,使声音动听动听
6、,满意不同人的生活需要,具有广 阔的进展前景 .随着微电子技术、无线技术的进展,由开头的按钮门铃到现在的可视对讲 门铃、智能数码门铃,进展速度不断飚升；针对目前世界范畴内经济严肃形式 和我国经济运行面临新的不确定性因素,如何依据急剧变化的外部经济环境调整企业进展定,遥控距离远,功耗低等特点；关键词： 无线电子门铃 TC4069 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用Abstract With the rapid development of micro-electron technology,
7、 wireless technical and network technology as well as the large scale enhancement of people living standard , the people set out the more and more high request about environment security, particularly in intellectualized house-building, the people urgently need one kind of intelligent doorbell, whic
8、h is not only safe reliable, but also the picture is clear .therefore the design of system of wireless visible speaking doorbell becomes the research goal of this paper .This paper introduces a kind of new doorbell system based on the Single-Chip computer AT89C2051, which is wireless visible speakin
9、g system .In this system, the system s total structure and the principle of work was elaborated, and have intro duced the essential technology of the design and the realization in detail, and consisted of full duplex pronunciation correspondence and picture information processing. The wireless trans
10、mission and intelligent module was designed and realized .etc. The system of Wireless visible speaking doorbell combines with microcomputer technology, the wireless communication and the digital signal processing technology, using in the high frequency band translation receive. Through the system di
11、gitization, the picture signal quality was the enhanced and the interference immunity was greatly strengthened. Simultaneously the overall system volume comparing with other transmission modes will reduce a lot , extraordinarily it dose not need the wiring , wireless installation, and not destroying
12、 the repair effect. This design meets current effective demand and haves a possibility on the technique. It will have the widespread commercial value and the prospects for development.Key Words:reliable TC4069 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1无线电子门铃的简介1.1 选题背景随着
13、人们生活水平的提高和居住环境的改善,人们对住宅小区智能型的要 求也日益迫切；现在的人们也越来越喜爱居住大房子,但因居住房间离大门口 较远,来人敲门不简洁听到,不仅尴尬,更重要的是常常耽搁事；为了满意需 要,各种无线门铃应运而生,报警门铃,音乐门铃,感应门铃等；随着社会的 进步进展,无线遥控技术应用已经非常广泛；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,具有便利快捷的特色！而且无线遥控音乐门铃能发出各种不同 的美丽音乐,用户可以通过转换开关挑选喜爱的音乐；门铃安装时太靠近金属物会缩短遥控距离；耗电极微,开关内置可更换12 伏电
14、池,不按动时不耗电；正常使用寿命为一年 按 20 次/ 天）；接收器插电使用时,功率消耗为 1W,等于一年只耗一度电；按钮可装可贴,即使家庭主妇,亦可简洁完成安装；门铃装入室内,随便插入任一电源即可,门铃温度60 摄氏度为正常；这种门铃生产成本较低；随着微电子技术、无线技术和网络技术的飞速进展以及人们生活水 平的大幅度提高,更廉价、功能更多、性能更好的无线遥控音乐门铃不断被研 究并生产流入市场；1.2 设计思路传统的门铃都为有线门铃,常常听不到门铃声的房主,有时总会不能准时 接待来客,很是尴尬；现介绍如何制作一款无线遥控门铃,便利主人在房内各 地使用,将门铃按钮安装在门上,来访者只要按下按钮,
15、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,宏亮动听,告知有客人来了,距 离在几 M到几十 M,一般都有 15 到 20M远的距离,那么就需要无线电子门铃来 实现这些功能；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用无线遥控音乐门铃是利用电磁波的发射和接收,因此会有发射和接收电路；发射板要先调制振荡产生方波信号,在经高频振荡产生正弦波的信号发射出去,接收板接信号以后,通过滤波、选频等电路选出接收的信号,在将其滤波、整形、放大,最终利用波的高电平推动音乐芯片使得喇叭发声；无线遥控音
16、乐门铃设计流程如下图：图 1-1 无线电子门铃系统框图1.3 设计要点分析在设计无线掌握产品时,由于无线电信号简洁受环境因素的干扰,在没有 专业设备的前提下,很难制作胜利；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固的,时间稍长便会受到干扰,因此在对数据进行传输时 必需采纳编码进行传送；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胜利 率；在电子系统设计中,为了少走弯路和节约时间,应充分考虑并满意抗干扰性 的要求,防止在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施；形成干扰的基本要素 有三个：1）干扰源,指产生干扰的元件、
17、设备或信号,用数学语言描述如下：du/dt , di/dt 大的地方就是干扰源；如：雷电、继电器、可控硅、电机、高 频时钟等都可能成为干扰源；2）传播路径,指干扰从干扰源传播到敏锐器件的通路或媒介；典型的干扰 传播路径是通过导线的传导和空间的辐射；3）敏锐器件,指简洁被干扰的对象；如：A/D、D/A 变换器,单片机,数字 IC, 弱信号放大器等；抗干扰设计的基本原就是：抑制干扰源,切断干扰传播路径,提高敏锐器件的抗干扰性能；类似于传染病的预防）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2 方案的比
18、较与分析实现同一功能的电路可以有不同的电路形式,而其所产生的影响也打算着电 路实现的系统稳固性、性价比、抗干扰性等等；故而挑选一个最优的方案是每 一个设计者所必需考虑的最重要的问题；2.1 信号发射单元2.1.1 方案一采纳集成元件,原理图如下：图 2-1-1 信号发射单元工作原理：发射机主要器件是一块TWH630微型无线电发射头,当按下发射按键 SBl 时,它通过内藏天线向空中辐射高频信号；本发射机调制振荡器采纳一 块一般 555时基集成电路,将其接成自激多谐振荡器,输出方波频率 f=1.44/R,+ 2R2）C1,方波信号由电阻器 进行调制；R3加到 TWH630的输人端 IN 对辐射的高
19、频信号名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.1.2 方案二运用 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；该信号发射端能够依据晶振的挑选频率产生一个特定的调频信号,发射比较稳固,不易受干扰；图 2-1-2 4069 芯片的管脚图CD4069是 6 反相器；所谓反相器,就是用6 个非门构成的集成块；输入端是高电平常输出端就转为低电平,输入端是低电平常输出端就为高电平,输入 和输出端的电平总是相反；总共 TC4069UBP有六个；：图 2-1-3 TC
20、4069 内部电路图总体原理图如下图所示：名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 2-1-4 总体电路图2.2 信号接收单元2.2.1 方案一与发送端方案一对应的信号接受电路为：图2-2-1 无线遥控接收电路工作原理： 接收机由 TWH631 无线电接收头、 LM567 音频译码器及 “叮咚一鸟鸣 ” KI- 156 专用集成电路等器件组成,TWH631 接收到来自发射模块的信号后第一进行放大,然后由输出端 our 送至 LM567 进行解码,译码器的中心频率主要由 RRPR4 与 C4 打
21、算, Opf =1 1/ RRPR4）C4,调整电位器 RP,可名师归纳总结 使中心频率等于发射机的调制频率1kHz,此时集成块的8 脚输出低电平,加到第 9 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用IC5 的低触发端 TG2,使其受到触发发出 “叮咚 ”信号并经晶体管 VT 放大驱动扬声器 BL 发声； IC5 是一块 “叮咚 鸟鸣 ”音乐集成电路,它有两个触发端,一个为高电平触发端 TG1,它受高电平触发, OUT 端输出的是鸟鸣信号,该触发端对低电平无效；另一个为低电平触发端 出的是 “叮咚 ”信号,它对高电平
22、无效；TG2,当受低电平触发时, OUT 端输 SB2 为装在门框上的按键,客人来访时按动的是 SB2,此时高电平触发端TG2 受到触发,故扬声器BL 发出的是 “鸟鸣 ”响声；2.2.2方案二运用基本的 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挑选频率做出挑选,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！总体原理图如下图所示：图2-2-2 总体原理图2.3 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 里面所储备的音乐声音！名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 2
23、4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用2.4 方案的挑选方案 一）： 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致；芯片的规格比较高,使得在信号挑选上表现杰出,精确 度比较高；在做实物时,焊接比较便利,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 采纳的收音机的原理,在信号的挑选上存在肯定的不确定；方案 ,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
24、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,名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用也可用作接收天线；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；图 3-1-4 发射部分天线发射级3.1.4 发射部分电路图图 3-1-5 发射端的电路工作原理： 发射器开关按下时,反相器
25、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脚开头为低电平, 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打算,等效电容为 200P；由于 X1的充电, X1上名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用的电压逐步上升,左正右负,当升至反相器1的翻转电平常, 2脚就由原先的高电平转为低电平, 4脚也同时转为低电平； X1开头放电,放电通路为 R2-反相器1的2脚-负
26、极；放电后 X1上的电位降低,到肯定程度时 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；之后振荡始终连续下去,反相器 2的4脚就会始终输出高低不断变化的电平信号；这个信号的频率由晶体；打算,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 36并联使用,构成输出掌握,能供应 20-30mA 的灌入电流；反相器 36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图中
27、由 L1A 和 L1B 组成）和 JC3及三极管的集电结电容打算；一般为 200-270MHz；Q1的发射极假如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；3.1.5 仿真图示：1）振荡电路仿真电路图：图 3-1-6 说明：仿真波形如下列图,当没有客人按门铃时,单刀双掷开关在右边,相应点输出为低电平；当有客人按门铃时,单刀双掷开关被拨到左边,输出为 高电平；当客人停止按开关时,单刀双掷开关又回到右边,输出再次为低电 平；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 24 页精选学习资
28、料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用（2）发射端的仿真电路图图 3-1-7 说明：仿真波形如下列图,当没有客人按门铃时,发射端没有发送高频信 号,故如图中的低电平所示；当有人按门铃时,发射端开头向外发射高频电磁 波,如图中所示；当停止按门铃时,停止发射高频电磁波,回到低电平；3.2 接收部分电路3.2.1 主要技术指标1）工作频率范畴 接收机可以接收到的无线电波的频率范畴称为接收机的工作频率范畴或波 段掩盖；接收机的工作频率必需与发射机的工作频率相对应；如调频广播收音机的频率范畴为88108MHz,是由于调频广播发射机的工作频率范畴也为88108MHz；2）灵敏度
29、 接收机接收柔弱信号的才能称为灵敏度,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 530 V；3）挑选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）的才能称为挑选性,单位用 dB分贝）表示, dB 数越高,挑选性越好；调频收音机的中频干扰比应大于 50dB；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4）频率特性 接收机的频率响应范畴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 功
30、率；3.2.2 组成框图或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出一般调频接收机的组成框图如图 3-2-1 所示图 3-2-1 接收机组成框图工作原理 ：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,就混频级的输出为含有 f1 、f2 、f1+ f2 ）、 f2 f1 ）等频率重量的信号；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,挑
31、选性较好,性能也比较稳固；信号接收部分电路由接收天线、高频放大电路和解调电路组成,解调输出名师归纳总结 的信号用来掌握门铃发声电路发声；第 18 页,共 24 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 3-2-2 接收器系统框图3.2.3 超再生接收器超再生振荡接收器自带超再生检波接收器,超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡掌握的高频振荡器,这个高频振荡器采纳电容三点式振荡器,振荡频率和发射器的发射频率相一样；而间歇振荡又称淬装饰振荡）双是在高频振荡的振荡过程中产生的,反过来又掌握着高频振荡器的振荡和间歇；而间歇 淬熄）振荡的频
32、率是由电路的参数打算的一般为 1 百几百千赫）；这个频率选低了,电路的抗干扰性能较好,但接收灵敏度较低：反之,频率选高了,接收 灵敏度较好,但抗干扰性能变差；应依据实际情形二者兼顾；超再生检波电路有很高的增益,在未收到掌握信号时,由于受外界杂散信 号的干扰和电路自身的热搔动,产生一种特有的噪声,叫超噪声,这个噪声的 频率范畴为 0.35kHz 之间,听起来像流水似的 “沙沙”声；在无信号时,超噪声 电平很高,经滤波放大后输出噪声电压,该电压作为电路一种状态的掌握信 号,使继电器吸合或断开 由设计的状态而定）；当有掌握信号到来时,电路揩振,超噪声被抑制,高频振荡器开头产生振 荡；而振荡过程建立的
33、快慢和间歇时间的长短,受接收信号的振幅掌握；接收 信号振幅大时,起始电平高,振荡过程建立快,每次振荡间歇时间也短,得到 的掌握电压也高；反之,当接收到的信号的振幅小时,得到的掌握电压也低；这样,在电路的负载上便得到了与掌握信号一样的低频电压,这个电压便是电 路状态的另一种掌握电压；假如是多通道遥控电路,经超再生检波和低频放大 后的信号,仍需经选频回路选频,然后分别去掌握相应的掌握回路；超再生电路优点： 1、电路简洁,最简洁的接收机只需1 个晶体管即可完成从高放、检波、功放的全部能； 2、灵敏度高； 3、体积小,成本低；名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 24 页精选学习资
34、料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用3.2.4 接收端总体电路图图3-2-3 接收端的电路图3.2.5 接收端仿真图示：图3-2-4 说明：由于仿真软件不能仿真天线,故在仿真时,用一个正弦信号代替接收到得高频电磁波；得出如上图所示的仿真结果波形；名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用4 心得体会和建议这次对无线门铃的设计,我对Multisim 等 EWB 软件能够更加娴熟的使用,同时也提高了网上搜寻需要的信息和对检索到的信息的处理的才能；课程设计 的主要目的就是
35、提高同学的基础理论学问、基本动手才能,使同学对日常的电 子产品以及相关电路处理原理及方法有较为全面的明白,能够运用相关软件进 行模拟分析,并帮忙同学把握基本的文献检索和文献阅读的方法,同时提高学 生正确地撰写论文的基本才能；由于正值期末考试的期间,便没有那么多的时间去做实物出来,于是就认真的 做了相关的仿真,几经矫正与修改,最终终于是完成了所想要的结果；查的资 料时,也明白了一些常见器件的基本原理,通过努力,认真分析电路,把电路 的原理搞懂才是真正的明白：看事物不能表面,要深化其理；通过本次课程设计,我发觉了自己的许多不足,自己学问的许多漏洞,看到 了自己的实践体会仍是比较缺乏,理论联系实际的
36、才能仍急需提高,设计思维 也要加强；当然,在设计电路的艰辛的同时,更让我体会到胜利的欢乐和快 乐；本次试验也可有一些创新思想：1. 可以将发射板的信号触发用其他电路代替；3应答后, 20 秒钟内仍旧有人按门铃,且再次语音应答提示后,门被撬动提 供告警 语音,光或电话等 ；4可以采纳 AT89C2051单片机作为中心处理芯片,使得该系统的功能扩展,将 该无线遥控门铃设计成集无线门铃和无线防盗报警器于一身的无线门铃报警器；名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 24 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用5 元件清单名师归纳总结 序号名称规
37、格数量备注第 22 页,共 24 页1 天线5pF 2 2 电容1 电容3 6pF 1 电容4 12pF 1 5 电容222pF 2 电容6 3.5pF 1 电容7 39pF 2 8 电容1 F1 电容9 102 1 电容10 104 1 电容11 220 F1 12 印刷电感10uH 2 13 电感1 电阻14 47k 2 15 电阻1M 4 电阻16 10k 1 电阻17 120k 1 电阻18 2M 1 19 电阻3.3k 1 电阻20 510k 1 电阻21 5.6k 2 22 单刀三掷开关1 二极管23 1 发光二极管24 2 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 25 三极管个人资料整理仅限学习使用9018 2 26 晶体振荡器32MHz 2 4069 27 2 6 参考文献【1】高频电子线路试验与课程设计,杨翠娥主编,哈尔滨工程高校出版社