課程設(shè)計---無線電子門鈴設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告書</b></p><p>　　課程名稱： 通信電子線路課程設(shè)計 </p><p>　　題 目： 無線電子門鈴電路設(shè)計 </p><p>　　系 （院）： 通信工程系 </p><p>　　學(xué) 期： 2011-2012-1

2、 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p><b>　　無線電子門鈴設(shè)計</b></p&

3、gt;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　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

4、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。</p><p>　　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，有時總會不能及時接待來客，很是尷尬?，F(xiàn)介紹如何制作一款無線遙控門鈴，方便主人在房內(nèi)各地使用，將門鈴按鈕安裝在門上，來訪者只要按下按鈕，放在客廳、廚房或臥室的接收主機(jī)就會響起“叮咚”聲或樂曲聲，宏亮悅耳，告知有客人來了，距離在

5、幾米到幾十米，一般都有15到20米遠(yuǎn)的距離。無線的門鈴極大的方便了人們的生活。無線門鈴充分利用了現(xiàn)代的科技，發(fā)揮集成電路的特色，使制作的成本大大的降低，同時比傳統(tǒng)的有線門鈴很有多的優(yōu)勢，具有方便快捷的特色！</p><p><b>　　設(shè)計目的和要求</b></p><p><b>　　(1) 設(shè)計目的</b></p><p

6、>　　通過該課程的學(xué)習(xí)，可使我們的綜合能力、實驗技術(shù)、創(chuàng)新思想得到全面提升。通過課程設(shè)計，使我們增強(qiáng)對通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會查尋資料、比較方案,學(xué)會通信電路的設(shè)計、計算；進(jìn)一步提高分析解決實際問題的能力、創(chuàng)造一個動腦動手、獨立開展電路實驗的機(jī)會，鍛煉分析、解決通信電子電路問題的實際本領(lǐng)，真正實現(xiàn)由課本知識向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計與制作，加深對基本原理的了解，增強(qiáng)我們的實踐動手能力。</p><p&

7、gt;<b>　　(2) 設(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計一個無線電子門鈴，分為兩個模塊，接收部分和發(fā)射部分。發(fā)射部分發(fā)出高頻信號，接收機(jī)收到信號后，叮咚-鳥鳴器發(fā)聲，同時各模塊要達(dá)到的設(shè)計指標(biāo)如下：工作頻率范圍為88～108MHz，靈敏度為5～30μV，選擇性大于50dB，通頻帶為200KHz。</p><p>　　無線電子門鈴電路設(shè)計</p>

8、;<p>　　無線電子門鈴電路的基本原理介紹</p><p>　　無線的電子門鈴主要包括以下幾個主要部分：觸發(fā)開關(guān)，信號發(fā)射端，信號接收端，音頻功放電路。當(dāng)客人來到家門口時，按下觸發(fā)開關(guān)時，會使信號發(fā)射端發(fā)射出一個調(diào)頻信號，通過信號接收端對調(diào)頻信號解調(diào)，經(jīng)過解調(diào)后的信號通過音頻功放電路發(fā)出悅耳的音樂聲音，提醒主人有客人來訪，主人做出抉擇：開門與否。原理框圖如圖1所示。</p><

9、p>　　圖1 無線電子門鈴框圖</p><p>　　3.2 信號發(fā)射端的設(shè)計</p><p>　　本次設(shè)計的發(fā)射模塊采用振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號，并通過功率放大器放大后發(fā)射出去。設(shè)計的電路框圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 發(fā)射極原理框圖</p><p>　　LC電容三點式振蕩器產(chǎn)生的高頻信號送入高頻功率放大器，這里采用的是克拉潑的

10、電容三點式振蕩器，增加回路總電容和減小三極管與回路之間的耦合來提高振蕩回路的標(biāo)準(zhǔn)性，使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。</p><p>　　高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，將高頻信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。</p><p>　　為了確保高頻功率放大器能夠接收到信號的高頻率穩(wěn)定度，在

11、LC諧振電路的輸出極加一個射極跟隨器作為緩沖器。</p><p><b>　　LC振蕩器</b></p><p>　　本設(shè)計的發(fā)射模塊采用LC電容三點式振蕩器作為信號的發(fā)生器，其原理圖如圖3所示。這里應(yīng)用的是一種改進(jìn)型的電容三點式振蕩器，即西勒振蕩器。西勒振蕩器由起能量控制作用的放大器、將輸出信號送回到輸入端的正反饋網(wǎng)絡(luò)以及決定振蕩頻率的選頻回路組成。沒有輸入信號，而

12、是由本身的正反饋信號代替，當(dāng)振蕩器接通電源后，即開始有瞬變電流產(chǎn)生，經(jīng)不斷的對它進(jìn)行放大、選頻、反饋、再放大等多次循環(huán)，最終形成自激振蕩，把輸入信號的一部分送回輸入端做輸入信號，從而產(chǎn)生了一定頻率輸出的正弦波信號輸出。</p><p><b>　　圖3 LC振蕩器</b></p><p>　　在上述電路圖中，根據(jù)選取ICQ=1mA，VCEQ=6V,β=100,根據(jù)公式

13、</p><p><b>　　（3.1） </b></p><p>　　(3.2) </p><p><b>　　(3.3)</b></p><p><b>　　(3.4) </b></p><p>　　

14、得到圖中數(shù)據(jù)，電阻R1=17KΩ,R2=10KΩ,R3=2KΩ,R4=4KΩ,R5為可變電阻，C5為可變點容，C1=20PF,C2=12PF,C3=140PF,C4=300PF,C6=10NF,C7=10NF,電感L1=330UH,L2=10UH,Q1為三極管NPN。</p><p><b>　　緩沖器</b></p><p>　　為了得到高頻率穩(wěn)定度的信號，在LC振

15、蕩電路和高頻功率放大器之間要接一個射極跟隨器，為了得到高頻率穩(wěn)定度的信號，在LC振蕩器和高頻功率放大器之間要接一個射極跟隨器，射極跟隨器對信號的放大倍數(shù)基本上為1，它的輸入阻抗高，對前一級電路影響小，輸出阻抗低帶負(fù)載能力強(qiáng)。電路如圖4所示。</p><p><b>　　圖4 緩沖器</b></p><p>　　在此電路圖中，電阻R6=10KΩ,R7=8.2KΩ,R8=

16、1.5KΩ,Q2為三極管2N2222管。</p><p><b>　　高頻功率放大器</b></p><p>　　高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。為了獲得較高的效率η及最大輸出功率POM將丙類功放的工作狀態(tài)選

17、為臨界狀態(tài)。功放級將前級送來的信號用倍頻器（功放管為2N2222）進(jìn)行功率放大，使負(fù)載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。任務(wù)中要求整機(jī)效率較高，則應(yīng)采用丙類功放,如圖5所示。</p><p>　　圖5 高頻功率放大器</p><p>　　在圖5中，電阻R9=8KΩ,R10=3KΩ,R11=20Ω,R12=75KΩ,電容C8=10Nf,高頻旁路電容C10=0.01uF，輸入耦合電容C9=0.

18、02 uF ,C10=C11=C12=C13=0.01uF，電感L3=47UH,L4=10UH。</p><p>　　3.2,4 發(fā)射端總電路圖</p><p>　　發(fā)射端由LC振蕩電路，緩沖器和高頻功率放大器構(gòu)成。如圖6所示。</p><p>　　圖6 發(fā)射端總電路圖</p><p>　　3.2.5 發(fā)射端的仿真與PCB板</p&

19、gt;<p>　　如圖7所示為發(fā)射端總電路圖的仿真波形，此為一個正弦波。</p><p>　　圖7 發(fā)射端總電路的仿真</p><p>　　如圖8所示為發(fā)射端總電路圖的PCB板圖</p><p>　　圖8 發(fā)射端總電路圖的PCB板</p><p><b>　　信號接收端的設(shè)計</b></p>

20、<p>　　由圖1可以看出來，當(dāng)客人觸發(fā)開關(guān)后，會使信號發(fā)生端產(chǎn)生一個音頻信號，之后信號接收端接收音頻信號，經(jīng)過處理給音頻功放電路。</p><p>　　由于在空間中接收到的都是高頻小信號，為了將接收到的高頻小信號放大，必須采用一個高頻小信號放大器，如圖9為高頻小信號放大器作為接收信號的原理框圖。</p><p>　　圖9 信號接收端的原理框圖</p><p&

21、gt;<b>　　高頻小信號放大器</b></p><p>　　高頻小信號放大器是利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍，β是三極管的交流放大倍數(shù)，應(yīng)用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，

22、就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流及電壓放大，就完成了功率放大。如圖10所示為小信號放大器的原理圖。</p><p>　　圖10 小信號放大器</p><p>　　在圖中，取IC=1mA，Re=1.5KΩ，根據(jù)公式</p><p><b>　　(3.5)</b></p><

23、p><b>　　(3.6)</b></p><p><b>　　(3.7)</b></p><p><b>　　(3.8)</b></p><p><b>　　(3.9)</b></p><p><b>　　(3.10)</b>

24、</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　得可變電阻R1=50KΩ,定值電阻R2=5KΩ,R3=11KΩ,R4=1.5KΩ,R5=2KΩ,R6=10KΩ,電容C1=10UF,C2=100n F,C3=1.6n F,C5=20p F,C6=1.5

25、n F,C7=100n F,可變電容C4=20p F,極性電容C8=10u F,電感L1=330u H,L2=4.8u H,L3=200n H。</p><p><b>　　分頻器和蜂鳴器</b></p><p>　　分頻器將由小信號發(fā)生器發(fā)送出來的信號分頻成中頻信號，同時將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。如圖11所示為分頻器和蜂鳴器的原理圖。</p&g

26、t;<p>　　圖11 分頻器和蜂鳴器電路</p><p>　　圖中，電阻R7=4.7KΩ，電容C9=3.3u F,C10=4.7u F,電感L4=0.27m H。</p><p><b>　　接收端總電路圖</b></p><p>　　如圖12所示為接收端的總電路圖，此由小信號放大器和分頻器和蜂鳴器構(gòu)成。</p>

27、<p>　　圖12 接收端總電路圖</p><p>　　接收端總電路圖仿真與PCB板</p><p>　　圖13 接收端電路仿真</p><p><b>　　4 元件清單</b></p><p><b>　　表 1 元件清單</b></p><p><b&

28、gt;　　5 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過這次對無線電子門鈴的設(shè)計，我受益匪淺。它讓我更加深入的了解了電子線路這門課程的理論知識。例如，我更加設(shè)層次的知道了4069芯片及6反相器的工作原理。和我們生活中常見的無線電子門鈴中鳥鳴聲音的原理。并且，我也獲得了很多在課本所不能學(xué)到的知識。比如，同組的同學(xué)大家在一起討論如何設(shè)計，如何解決一些關(guān)鍵性的問題，大家一起討論，一起解決問題，增強(qiáng)了團(tuán)隊合

29、作的意識， 也增強(qiáng)了團(tuán)隊合作的精神。大家互補(bǔ)自己的不足，在這次的課程設(shè)計中大家一起提高了自己的能力，在做課程設(shè)計中體驗到快樂。最后，在這次的課設(shè)中，自己學(xué)到了很多的東西，使自己對事物的認(rèn)識又上升了一個層次，看事物不要停在表面，要深入了解它內(nèi)在的原理，才能真正的把握事物，同時在一些東西出現(xiàn)問題時，自己也能很快的分析問題出現(xiàn)的原因和問題的所在，快速的定位問題和解決問題。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)

30、</b></p><p>　　[1] 王冠華, 王伊娜. Multisim 8電路設(shè)計及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2] 王冠華. Multisim10電路設(shè)計及應(yīng)用[M].北京: 國防工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[3] 陳曉文. 電子線路課程設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004</p>

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