無線遙控音樂門鈴的設(shè)計(jì)與制作

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄11124789專心-專注-專業(yè)無線遙控音樂門鈴的設(shè)計(jì)與制作摘要隨著微電子技術(shù)、無線技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對居住環(huán)境的安全、方便提出了越來越高的要求，尤其是在智能化住宅中，人們迫切需要一種不僅安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)于一體的智能門鈴產(chǎn)品，因此無線遙控音樂門鈴系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為本課題研究的目標(biāo)。本文介紹了一種新型無線遙控音樂門鈴,它采用具有編碼功能的遙控發(fā)射-接收專用集成電路.結(jié)合高音質(zhì)機(jī)電式音樂門鈴做聲源,成為一種聲音動(dòng)聽、門鈴按鈕與聲源之間免去連線、安裝方便的新型遙控高音質(zhì)門鈴.這種門鈴具有功耗低,電路簡單可靠,抗干擾能力強(qiáng),遙控

2、距離遠(yuǎn),電路體積小等優(yōu)點(diǎn),其接收電路連同機(jī)電式音樂門鈴為一體,可以隨意放置在室內(nèi)有220V交流電源的地方,還可變換門鈴各種音樂，使聲音悅耳動(dòng)聽，滿足不同人的生活需要，具有廣闊的發(fā)展前景.隨著微電子技術(shù)、無線技術(shù)的發(fā)展，由開始的按鈕門鈴到現(xiàn)在的可視對講門鈴、智能數(shù)碼門鈴，發(fā)展速度不斷飚升。針對目前世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)嚴(yán)峻形式和我國經(jīng)濟(jì)運(yùn)行面臨新的不確定性因素，如何根據(jù)急劇變化的外部經(jīng)濟(jì)環(huán)境調(diào)整企業(yè)發(fā)展規(guī)劃和經(jīng)營方針，成為擺在我國無線音樂門鈴企業(yè)面前亟待解決的問題。在全球金融危機(jī)形勢下，無線遙控門鈴企業(yè)的發(fā)展需要我們不斷研究、不斷創(chuàng)新，向著產(chǎn)品智能化、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。該無線音樂門鈴用TC4069

3、集成塊來作發(fā)射和接收主電路，該電路用先進(jìn)的脈碼調(diào)制發(fā)射及石英晶振穩(wěn)頻技術(shù)，接收由解調(diào)、放大、整形、聲響電路組成，性能穩(wěn)定，遙控距離遠(yuǎn)，功耗低等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：無線遙控、TC4069、TQ33G 一、緒論（一）我國發(fā)展智能住宅小區(qū)的前景隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)國際化和社會(huì)信息化的浪潮洶涌澎湃。住宅功能也日益增強(qiáng)，智能住宅與智能小區(qū)應(yīng)運(yùn)而生。歐美、日本等發(fā)達(dá)國家從七十年代就開始加強(qiáng)這方面的研究，并專門成立了現(xiàn)代住宅開發(fā)公司，建造了一大批樣板智能住宅。我國對智能住宅的研究還剛剛起步，但其發(fā)展相當(dāng)迅速，一具有一定智能化水平的住宅在我國一些大城市（如上海、南京、廣州等）興建。住宅智能化作為科學(xué)技術(shù)

4、與現(xiàn)代住宅的橋梁，不斷豐富住宅的藝術(shù)內(nèi)涵，不斷滿足人們信息共享及先進(jìn)的物業(yè)管理的必然要求，相信經(jīng)過致力智能建筑的設(shè)計(jì)者和建設(shè)者的共同努力，不遠(yuǎn)的將來會(huì)在中國的大地上涌現(xiàn)出一大批智能化住宅。（二）開發(fā)研究無線遙控音樂門鈴的意義 所謂無線門鈴是針對傳統(tǒng)的有線門鈴而講的。傳統(tǒng)的門鈴都為有線門鈴，使用方便，極大地方便了大家的生活。如果在豪門大院或經(jīng)常聽不到門鈴聲的房主，有時(shí)總會(huì)不能及時(shí)接待來客，很是尷尬。傳統(tǒng)的門鈴布置采用導(dǎo)線將門鈴的各個(gè)連接到一起，隨著技術(shù)的發(fā)展，無線技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，這就出現(xiàn)了無線門鈴！簡便、靈活的無線安裝設(shè)計(jì)，免去安裝時(shí)的麻煩及支出，不影響裝修美觀?？諘绲貛нb控距離長達(dá)100米

5、，超長的能達(dá)150米，能滿意各式住宅及高層樓宇需求。實(shí)際遙控距離視使用環(huán)境因素而變化。而且無線遙控音樂門鈴能發(fā)出各種不同的優(yōu)美音樂，用戶可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇喜歡的音樂。門鈴安裝時(shí)太靠近金屬物會(huì)縮短遙控距離。耗電極微，開關(guān)內(nèi)置可更換12伏電池，不按動(dòng)時(shí)不耗電。正常使用壽命為一年（按20次/天）。接收器插電使用時(shí)，功率消耗為1W，等于一年只耗一度電。按鈕可裝可貼，即使家庭主婦，亦可容易完成安裝。門鈴裝入室內(nèi)，隨意插入任一電源即可，門鈴溫度60攝氏度為正常。在現(xiàn)代家庭中，利用無線電技術(shù)制成的無線門鈴和無線防盜報(bào)警器已廣為應(yīng)用，但目前市面上所售無線門鈴以簡易型居多，即遙控器與接收器間的數(shù)據(jù)傳輸采用非編

6、碼式，這種門鈴生產(chǎn)成本較低。二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（一）單元電路的選擇1.發(fā)射機(jī)單元電路的選擇（1）調(diào)制級電路選用一塊TC4069和32.768KHz晶體完成（見下圖），TC4069是6反相器。TC4069可以換用CD4069，選用該芯片主要是可以產(chǎn)生穩(wěn)定并在一定范圍內(nèi)的頻率。本電路關(guān)鍵在于晶振X1和頻率調(diào)整。而X1取決于購買，調(diào)頻率取決于技巧。X1在電子商場不易購到，可以到一般的小學(xué)校門口或一元商店去買兩只普通的電子表，回來拆下其中的晶體就是32.768KHz。圖3-1-1 調(diào)制級電路（2）高頻振蕩級選用Q1、L1、C3和6P電容C1組成高頻振蕩級（見下圖）。L有一定的要求，否則接收的頻率和發(fā)

7、射的相差太大也是不能收到信號(hào)的。它是做在印刷板上的銅箔，規(guī)格可做成矩形或圓形，鈾箔寬度為1.5mm，外形長寬為1.2cm X 2.7cm,或直徑2cm,量內(nèi)框。因?yàn)榻邮斩说念l率可調(diào)，所以L1的制作只要大體上接近上面的規(guī)格即可。這個(gè)矩形或圓形線圈不能用漆包線去做，否則就算調(diào)好了日后也容易跑頻，發(fā)出的信號(hào)不能被正常接收到。圖3-1-2 高頻振蕩級電路圖2.接收機(jī)單元電路的選擇(1)接收電路主要有振蕩接收電路接收信號(hào)經(jīng)過解調(diào)、信號(hào)放大、選頻整形、推挽放大使喇叭發(fā)聲。振蕩接收電路主要由Q3、L2、C4、C16組成超再生振蕩接收器（如圖4-1-3）圖3-1-3 超再生振蕩接收電路圖(2)信號(hào)放大、選頻整

8、形電路選用TC4069、Q2和晶振X2組成，X2的選擇和X1一樣，前文已闡述。 圖3-1-4 信號(hào)放大、選頻電路3.單元電路設(shè)計(jì)的其他方案（1）發(fā)射機(jī) 高頻振蕩級電路還可以用一塊TWH630微型無線電發(fā)射頭代替，當(dāng)按下發(fā)射按鍵SBl時(shí)，它通過內(nèi)藏天線向空中輻射高頻信號(hào)。調(diào)制振蕩器采用一塊普通555時(shí)基集成電路，將其接成自激多諧振蕩器，方波信號(hào)由電阻器R3加到TWH630的輸人端IN對輻射的高頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。接收板也相應(yīng)接一個(gè)TWH631無線電接收頭電路圖如下：圖3-1-5 調(diào)制振蕩器采用一塊普通555時(shí)基集成電路即可完成TC4069的功能，利用555構(gòu)成多諧振蕩電路，如下：圖3-1-6（2）發(fā)

9、射板中用的電池為12V電池，考慮到在我們?nèi)粘Ｉ钪?2V電池很難買到，而1.5V電池比較常見，因此，為了更換電池的方便，設(shè)計(jì)一個(gè)升壓電路，使電源電壓達(dá)到12V供電要求。（設(shè)計(jì)電路如下） 圖3-1-7其中，標(biāo)有14的輸入端接在TC4069的14腳上；按AN，Q1、L2、R1組成的升壓電路把1.5V直流電轉(zhuǎn)換成交流電并升壓，D1整流，C1、C2濾波為發(fā)射電路提供電源。（3）發(fā)射板電路還可采用下圖電路，其優(yōu)點(diǎn)在于不要用TC4069芯片，電路較簡單，缺點(diǎn)在于其輸出發(fā)射頻率不穩(wěn)定，致使接收和發(fā)射頻率相差較大。圖3-1-8（4）接收板超再生振蕩接收電路也可如4.1.2(1)所述把該電路接收器換成一個(gè)TWH

10、631無線電接收頭。（二）硬件可靠性及抗干擾設(shè)計(jì) 在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個(gè)：1.干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。2.傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。3.敏感器件，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機(jī)，數(shù)字IC， 弱信號(hào)放大器等?？垢蓴_設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干

11、擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。（類似于傳染病的預(yù)防） 該門鈴電路抗干擾設(shè)計(jì)采用了超再生振蕩接收電路，并在接收電路后級設(shè)計(jì)了一個(gè)晶振用來選頻，確保接收板接收到發(fā)射板信號(hào)后才響鈴，避免了其他相近信號(hào)的干擾。三、系統(tǒng)概述（一）方案選擇及其論證1.系統(tǒng)的組成：該無線音樂門鈴由發(fā)射模塊和接收模塊組成，用TC4069集成塊來作發(fā)射和接收主電路。發(fā)射器由調(diào)制振蕩級和高頻振蕩級兩級組成，Q3、L2、C4、C16組成超再生振蕩接收器，音樂芯片采用TQ33G，可以發(fā)出三種音樂（雙音叮咚，西敏寺，愛麗斯），可以轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇喜歡的音樂。2.方案選擇：該電路用先進(jìn)的脈碼調(diào)制發(fā)射及石英晶振穩(wěn)頻技術(shù)，接收由解調(diào)、放

12、大、整形、聲響電路組成，性能穩(wěn)定，遙控距離遠(yuǎn)，功耗低等特點(diǎn)。該方案主要是通過振蕩產(chǎn)生、發(fā)射和接收信號(hào)，再經(jīng)過整形放大推動(dòng)喇叭發(fā)音。（二）系統(tǒng)的工作原理發(fā)射器由調(diào)制振蕩級和高頻振蕩級兩級組成。調(diào)制級電路由一塊TC4069和32.768KHz晶體完成，TC4069是6反相器。所謂反相器，就是反相器都有兩端，輸入端是高電平時(shí)輸出端就轉(zhuǎn)為低電平，輸入端是低電平時(shí)輸出端就為高電平，輸入和輸出端的電平總是相反。如圖1腳和2腳為第一個(gè)反相器，本文稱反相器1，之后稱反相器2、3、，總共TC4069有六個(gè)。圖4-2-1 TC4069內(nèi)部電路圖圖4-2-2 TC40691.反相器原理 反相器由一個(gè)P溝道增強(qiáng)型MO

13、S管和一個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOS管串聯(lián)組成.通常P溝道管作為負(fù)載管，N溝道管作為輸入管.。兩個(gè)MOS管的開啟電壓VGS(th)P0,通常為了保證正常工作，要求VDD>|VGS(th)P|+VGS(th)N。若輸入vI為低電平(如0V),則負(fù)載管導(dǎo)通,輸入管截止,輸出電壓接近VDD。若輸入vI為高電平(如VDD),則輸入管導(dǎo)通,負(fù)載管截止,輸出電壓接近0V。 圖4-2-3 反相器原理圖2.發(fā)射板原理發(fā)射器開關(guān)按下時(shí)，反相器1和2及相關(guān)元件組成振蕩發(fā)生器，產(chǎn)生32.768KHz低頻信號(hào)。過程：反相器1的1腳開始為低電平，2腳就是高電平，4腳也為高電平。2腳的高電平經(jīng)R2對晶體X1充電，充電電流經(jīng)

14、R2-X1-反相器2的4腳到負(fù)極。充電時(shí)間由X1決定，等效電容為200P。由于X1的充電，X1上的電壓逐漸上升，當(dāng)升至反相器1的翻轉(zhuǎn)電平時(shí)，2腳就由原來的高電平轉(zhuǎn)為低電平，4腳也同時(shí)轉(zhuǎn)為低電平。X1開始放電，放電通路為R2-反相器1的2腳-負(fù)極。放電后X1上的電位降低，到一定程度時(shí)1腳降為低電平了，輸出端又翻轉(zhuǎn)成高電平，再次對X1充電，至此已完成一個(gè)充放電過程，即一個(gè)振蕩周期，4腳輸出一次低高變化的電平。之后振蕩一直持續(xù)下去，反相器2的4腳就會(huì)一直輸出高低不斷變化的電平信號(hào)。這個(gè)信號(hào)的頻率由晶體決定，為32.768kHz。這個(gè)過程在電路實(shí)際工作時(shí)完成得極快。反相器1和反相器2用于產(chǎn)生振蕩信號(hào)，

15、反相器3-6并聯(lián)使用，構(gòu)成輸出控制，能提供20-30mA的灌入電流。反相器3-6的輸出端接在發(fā)射管Q1的發(fā)射極對Q1進(jìn)行調(diào)幅，向外發(fā)射電磁波。7腳輸出一串?dāng)?shù)字編碼信號(hào)，經(jīng)Q1放大后由L1向外發(fā)射。D1為LED信號(hào)發(fā)射指示。圖4-2-4 發(fā)射板原理圖 9018Q1、L1、C3和C1電容組成高頻振蕩器，振蕩頻率由印刷電感L和C3及三極管的集電結(jié)電容C2決定。一般為200-270MHz。Q1的發(fā)射極如果直接接在負(fù)極時(shí)就能產(chǎn)生等幅高頻波，再接在反相器的輸出端就使輸出受32.768KHz振蕩信號(hào)調(diào)制，通過印刷電感L發(fā)射信號(hào)。按鍵每按一次就發(fā)射一次。 3.接收板原理 圖4-2-6 接收板電路圖Q3、L2、

16、C4、C16為超再生振蕩接收器，L2為繞制線圈，在直徑5mm的骨架上繞制，用0.51漆包線繞3圈，骨架中間用銅芯調(diào)節(jié)。當(dāng)L2的振蕩頻率與發(fā)射端相同時(shí)，產(chǎn)生諧振，Q3的超再生信號(hào)就受發(fā)射端的調(diào)幅信號(hào)控制，L1為色環(huán)電感，阻止高頻信號(hào)通過。超再生振蕩電路具有自檢波功能，檢波后的調(diào)制信號(hào)在R14上產(chǎn)生壓降，經(jīng)R3、C7送入TC4069進(jìn)行放大，整形再放大，這由三個(gè)反相器13和12、11和10、1和2(三級高增益放大器)完成，C8濾波濾除檢波后的高頻雜波，使用檢波后的有用信號(hào)信噪比最大。經(jīng)三極放大后的調(diào)制信號(hào)與發(fā)射端（低頻32.768KHz）同頻， X1在電路中起選頻作用，同頻率的信號(hào)能順利通過，免除

17、了許多不需要的各種外界信號(hào)的干擾，選頻后的信號(hào)送入Q2放大整形，該信號(hào)的幅度還較低，經(jīng)最后兩級開路反相放大后輸出等幅方波信號(hào)。R21限流，C11濾波，對方波進(jìn)行平滑濾波，并有數(shù)十毫秒的延時(shí)，也能消除外界尖脈沖對觸發(fā)電路的干擾，本電路采用TQ33G系列三種聲音可選擇，雙音叮咚，西敏寺，愛麗斯。K1是樂曲選擇開關(guān)，音樂信號(hào)經(jīng)Q1放大推動(dòng)喇叭發(fā)出優(yōu)美的門鈴音樂聲。 TQ33G TQ33G管腳圖（三）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與結(jié)構(gòu)1.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則及指導(dǎo)思想 該無線音樂門鈴系統(tǒng)用TC4069集成塊來作發(fā)射和接收主電路，合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該在保證產(chǎn)品必備功能的前提下，使制造成本最低，使電路更簡單。同時(shí)，還要保證系統(tǒng)電路的

18、性能和穩(wěn)定性，確保電路能正常工作，避免出現(xiàn)因電路電流過大而燒壞元器件的現(xiàn)象。該系統(tǒng)通過先進(jìn)的脈碼調(diào)制發(fā)射及石英晶振穩(wěn)頻技術(shù)使發(fā)射板和接收板產(chǎn)生諧振，通過解調(diào)、放大、整形、功率放大推挽喇叭發(fā)音。2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按下開關(guān)調(diào)制振蕩穩(wěn)頻高頻振蕩發(fā)射信號(hào)發(fā)射板工作原理框圖振蕩接收電路解調(diào)信號(hào)放大選頻整形推挽功放接收板工作原理方框圖 （四）功能簡介發(fā)射器由調(diào)制振蕩級和高頻振蕩級兩級組成。接收板由超再生振蕩接收器完成接受信號(hào)功能，再經(jīng)選頻、放大、整形后使得喇叭發(fā)聲。當(dāng)有人按下發(fā)射板開關(guān)時(shí)，發(fā)射器開始工作，發(fā)射出電磁波信號(hào)；接收板產(chǎn)生諧振，經(jīng)整形、推挽放大使音樂響起。四、工藝流程與電路圖設(shè)計(jì)（一）產(chǎn)品組裝主要工藝

19、流程元器件篩選檢測工藝準(zhǔn)備（引腳加工、成形等）焊接電路板檢查與調(diào)試整機(jī)總裝與布線調(diào)試完成（二）電路原理圖、PCB板圖的設(shè)計(jì)1.使用相關(guān)軟件的介紹當(dāng)前電子技術(shù)發(fā)展日新月異，電子繪圖和制板技術(shù)專業(yè)化程度越來越高，電子CAD技術(shù)已經(jīng)成為專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)。Protel 99 SE共分5個(gè)模塊，分別是原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿真、PLD設(shè)計(jì)。美國ACCEL technologies公司于1988年推出了當(dāng)時(shí)非常受歡迎的電子線路CAD軟件包TANGO，可以說是Protel的前身，Protel Technology公司收購ACCEL Technologies公司，推出了protel f

20、or DOS軟件作為TANGO升級版本。2.如何繪制原理圖（1）發(fā)射板原理圖的繪制a.打開PROTEL99SE,執(zhí)行FILENEWSCHEMATIC DOCUMENT,建立文件并命名為“無線音樂門鈴發(fā)射器”.b.ADD“Miscellaneous Devices.ddb”和“Protel DOS Schematic Libraries.ddb”c.在這兩個(gè)庫中選擇所需要的集成電路、發(fā)光二極管、晶振、三極管、色環(huán)電感、開關(guān)、電阻、電容等。d.將所有的元器件排好進(jìn)行連線。原理圖如下: 圖5-2-1 （2）接收板原理圖的繪制a.打開PROTEL99SE,執(zhí)行FILENEWSCHEMATIC DOCU

21、MENT,建立文件并命名為“無線音樂門鈴接收器”。 b.ADD“Miscellaneous Devices.ddb”和“Protel DOS Schematic Libraries.ddb”c.在這兩個(gè)庫中選擇所需要的集成電路、發(fā)光二極管、晶振、三極管、色環(huán)電感、開關(guān)、電阻、電容等。d.將所有的元器件排好進(jìn)行連線。原理圖如下:圖5-2-23.PCB板的生成（1）無線音樂門鈴發(fā)生器PCB板 的 生 成執(zhí)行Designcreat netlist生成網(wǎng)絡(luò)發(fā)生器表，再執(zhí)行Auto route命令，生成PCB板。PCB板圖如下：圖5-2-33D效果圖如下圖5-2-4（2）無線音樂門鈴接收器PCB板 的

22、生 成執(zhí)行Designcreat netlist生成網(wǎng)絡(luò)接收器表再執(zhí)行Auto route命令，生成PCB板。PCB板圖如下：圖5-2-53D效果圖如下圖5-2-6（三）電路仿真圖的設(shè)計(jì)利用Multism7仿真軟件繪制電路圖，TC4069用六個(gè)反相器代替，在具體電路仿真時(shí)可去掉有干擾的反相器，如發(fā)射板電路的設(shè)計(jì)，發(fā)射板仿真電路,缺少四非門并并聯(lián)提高灌電流部分。接收板電路和門鈴相接相部分未畫.測試電可靈活變化,仿真圖如下： 圖5-3-1 發(fā)射板電路仿真 圖5-3-2 發(fā)射板電路仿真波形 圖5-3-3 接收板電路仿真圖5-3-4 接收板電路仿真波形（1）圖5-3-5 接收板電路仿真波形（2） 圖5-3-6 接收板電路仿真波形（3）（四）抗干擾設(shè)計(jì)1.盡量讓時(shí)鐘信號(hào)電路周圍的電勢趨近于0，用地線將時(shí)鐘區(qū)圈起來，時(shí)鐘線要盡量短。2.盡量用45°折線而不用90°折線, 布線以減小高頻信號(hào)對外的發(fā)射與耦合。3.元件的引腳要盡量短。4.石英晶振下面和對噪聲特別敏感的元件下面不要走線。致謝畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在安徽財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院的三年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束?；厥准韧?，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。在這三年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位