課程設(shè)計(jì)---無(wú)線電子門鈴設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告書</b></p><p>　　課程名稱： 通信電子線路課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題 目： 無(wú)線電子門鈴電路設(shè)計(jì) </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(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　無(wú)線電子門鈴設(shè)計(jì)</b></p&

3、gt;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　本文介紹了一種新型無(wú)線遙控音樂(lè)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(lè)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規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)方針，成為擺在我國(guó)無(wú)線音樂(lè)門鈴企業(yè)面前亟待解決的問(wèn)題。在全球金融危機(jī)形勢(shì)下，無(wú)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(shí)總會(huì)不能及時(shí)接待來(lái)客，很是尷尬?，F(xiàn)介紹如何制作一款無(wú)線遙控門鈴，方便主人在房?jī)?nèi)各地使用，將門鈴按鈕安裝在門上，來(lái)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(huì)響起“叮咚”聲或樂(lè)曲聲，宏亮悅耳，告知有客人來(lái)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(wú)線的門鈴極大的方便了人們的生活。無(wú)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(shí)比傳統(tǒng)的有線門鈴很有多的優(yōu)勢(shì)，具有方便快捷的特色！</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目的和要求</b></p><p><b>　　(1) 設(shè)計(jì)目的</b></p><p

6、>　　通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，可使我們的綜合能力、實(shí)驗(yàn)技術(shù)、創(chuàng)新思想得到全面提升。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我們?cè)鰪?qiáng)對(duì)通信電子技術(shù)的理解，學(xué)會(huì)查尋資料、比較方案,學(xué)會(huì)通信電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算；進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力、創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手、獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析、解決通信電子電路問(wèn)題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過(guò)典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對(duì)基本原理的了解，增強(qiáng)我們的實(shí)踐動(dòng)手能力。</p><p&

7、gt;<b>　　(2) 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)線電子門鈴，分為兩個(gè)模塊，接收部分和發(fā)射部分。發(fā)射部分發(fā)出高頻信號(hào)，接收機(jī)收到信號(hào)后，叮咚-鳥鳴器發(fā)聲，同時(shí)各模塊要達(dá)到的設(shè)計(jì)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(wú)線電子門鈴電路設(shè)計(jì)</p>

8、;<p>　　無(wú)線電子門鈴電路的基本原理介紹</p><p>　　無(wú)線的電子門鈴主要包括以下幾個(gè)主要部分：觸發(fā)開關(guān)，信號(hào)發(fā)射端，信號(hào)接收端，音頻功放電路。當(dāng)客人來(lái)到家門口時(shí)，按下觸發(fā)開關(guān)時(shí)，會(huì)使信號(hào)發(fā)射端發(fā)射出一個(gè)調(diào)頻信號(hào)，通過(guò)信號(hào)接收端對(duì)調(diào)頻信號(hào)解調(diào)，經(jīng)過(guò)解調(diào)后的信號(hào)通過(guò)音頻功放電路發(fā)出悅耳的音樂(lè)聲音，提醒主人有客人來(lái)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(wú)線電子門鈴框圖</p><p>　　3.2 信號(hào)發(fā)射端的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的發(fā)射模塊采用振蕩器產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)，并通過(guò)功率放大器放大后發(fā)射出去。設(shè)計(jì)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(diǎn)式振蕩器產(chǎn)生的高頻信號(hào)送入高頻功率放大器，這里采用的是克拉潑的

10、電容三點(diǎn)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(lái)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(jí)，將高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)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(hào)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(hào)的高頻率穩(wěn)定度，在

11、LC諧振電路的輸出極加一個(gè)射極跟隨器作為緩沖器。</p><p><b>　　LC振蕩器</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的發(fā)射模塊采用LC電容三點(diǎn)式振蕩器作為信號(hào)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(diǎn)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(hào)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(méi)有輸入信號(hào)，而

12、是由本身的正反饋信號(hào)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(duì)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(hào)的一部分送回輸入端做輸入信號(hào)，從而產(chǎn)生了一定頻率輸出的正弦波信號(hào)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>　?。?.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(diǎn)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(hào)，在LC振

15、蕩電路和高頻功率放大器之間要接一個(gè)射極跟隨器，為了得到高頻率穩(wěn)定度的信號(hào)，在LC振蕩器和高頻功率放大器之間要接一個(gè)射極跟隨器，射極跟隨器對(duì)信號(hào)的放大倍數(shù)基本上為1，它的輸入阻抗高，對(duì)前一級(jí)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(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)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(hào)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(jí)將前級(jí)送來(lái)的信號(hào)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(gè)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(hào)接收端的設(shè)計(jì)</b></p>

20、<p>　　由圖1可以看出來(lái)，當(dāng)客人觸發(fā)開關(guān)后，會(huì)使信號(hào)發(fā)生端產(chǎn)生一個(gè)音頻信號(hào)，之后信號(hào)接收端接收音頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)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(hào)，為了將接收到的高頻小信號(hào)放大，必須采用一個(gè)高頻小信號(hào)放大器，如圖9為高頻小信號(hào)放大器作為接收信號(hào)的原理框圖。</p><p>　　圖9 信號(hào)接收端的原理框圖</p><p&

21、gt;<b>　　高頻小信號(hào)放大器</b></p><p>　　高頻小信號(hào)放大器是利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)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(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波，即交流信號(hào)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(diǎn)，若將小信號(hào)注入基極，則集電極流過(guò)的電流會(huì)等于基極電流的β倍，然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來(lái)，

22、就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào)，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過(guò)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(hào)放大器的原理圖。</p><p>　　圖10 小信號(hào)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(hào)發(fā)生器發(fā)送出來(lái)的信號(hào)分頻成中頻信號(hào)，同時(shí)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，驅(qū)動(dòng)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(hào)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(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這次對(duì)無(wú)線電子門鈴的設(shè)計(jì)，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(shí)。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(wú)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(shí)。比如，同組的同學(xué)大家在一起討論如何設(shè)計(jì)，如何解決一些關(guān)鍵性的問(wèn)題，大家一起討論，一起解決問(wèn)題，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合

29、作的意識(shí)， 也增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作的精神。大家互補(bǔ)自己的不足，在這次的課程設(shè)計(jì)中大家一起提高了自己的能力，在做課程設(shè)計(jì)中體驗(yàn)到快樂(lè)。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(duì)事物的認(rèn)識(shí)又上升了一個(gè)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(shí)在一些東西出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，自己也能很快的分析問(wèn)題出現(xiàn)的原因和問(wèn)題的所在，快速的定位問(wèn)題和解決問(wèn)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(jì)及應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[2] 王冠華. Multisim10電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京: 國(guó)防工業(yè)出版社,2008</p><p>　　[3] 陳曉文. 電子線路課程設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004</p>

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