无线编码遥控门铃的设计与实现.docx
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无线编码遥控门铃的设计与实现
无线编码遥控门铃
摘要
无线编码遥控门铃由编码信号发射和接收两部分电路组成。
与传统的门铃相比，其可能性、抗干扰性更好，因此它的应用领域更为广泛。
本文介绍了一种新型无线编码遥控门铃,它采用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、门铃按钮与声源之间免去连线、安装方便的新型遥控高音质门铃。
这种门铃具有功耗低,电路简单可靠,抗干扰能力强,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,可以随意放置在室内有220V交流电源的地方,还可变换门铃各种音乐，使声音悦耳动听，满足不同人的生活需要，具有广阔的发展前景。
随着微电子技术、无线技术的发展，由开始的按钮门铃到现在的可视对讲门铃、智能数码门铃，发展速度不断飚升。
针对目前世界范围内经济严峻形式和我国经济运行面临新的不确定性因素，如何根据急剧变化的外部经济环境调整企业发展规划和经营方针，成为摆在我国无线遥控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发展需要我们不断研究、不断创新，向着产品智能化、数字化、信息化方向发展。
第一章绪论
无线电在我们生活中发挥着重要的作用，最重要的就是无线电通信，比如我们日常最常见的手机，就是最普及的一种无线电通信，这种由手机，基站，交换终端等设备组成的网络系统极大的方便着我们的生活。
其次是专网通信和CDMA，最早是军队研发的，这种系统具有保密性好，信号稳定等特点，现在军队使用的通信大多具有跳频技术，即通信的若干方随时根据一定的规则转换频率，这样就更不容易被截获。
现在的无线电通信其实多数指的是电台通信，比如在灾害中，当基站或者交换系统无法工作时，电台通信就可以发挥其不依靠网络通信的优势，在应急通信中可以说电台通信具有无法替代的作用，这种通信手段还广泛的应用于武警，消防，林业部门等，而业余无线电爱好者也是这种通信的使用者之一。
还有就是卫星通信，我们现在所看到的电视直播都是通过卫星信号来传播的，以及当宇航员与地面工作人员进行天地通话时也是一种无线电通信。
另一个重要领域是无线电定位，当我们在一个地形复杂的地方需要定位的时候就要用到无线电定位技术，已经被救援机构，海事部门，户外爱好者广泛使用的GPS定位系统就是无线电定位技术。
还有就是无线电控制，当我们在家里轻松的拿着遥控器调换电视频道的时候肯定就体会到无线电控制的巨大作用，当很多特种行业及普通的工业生产中，基于无线电控制的自动化是越来越普及，火箭升空，排爆机器人，深海探测，以及放射性垃圾的处理等等，无线电都是必不可少的。
该毕业设计的题目就是和我们生活相关的无线遥控音乐门铃的设计与制作，其实无线电就是一种传输信号的方式，随着无线电发展，以后必定会更加方便我们的生活。
随着经济的发展，人们的生活水平也在不段提高，对产品的要求也越来越高，有线门铃已不在是消费者心目中满意的产品，更多的消费者追求更方便，性能更好的无线遥控门铃，进而市场上的无线门铃也越来越多。
所谓无线门铃是针对传统的有线门铃而讲的。
传统的门铃都为有线门铃，虽然它也极大的方便了我们的日常生活，然而在一些已装修好的室内，由于传统的门铃布置采用导线将门铃的各个设备连接到一起需要布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。
这就需要者有一款能够不需要布线的遥控门铃，伴随着电子的发展，这样的一款产品也就应运而生。
无线门铃不仅安装和使用方便，而且无线遥控音乐门铃能发出各种不同的优美音乐，用户可以通过转换开关选择喜欢的音乐。
电子音乐门铃的发展，无线音乐门铃是当今用户普遍使用的产品，它以它的物美价廉；安装方便；功耗低；它的远距离门铃最远空旷距离可达500至2000米，接收机可以放在室内任意
的某一角落，不影响美观；从而赢得很多用户的信赖。
随着微电子技术、无线技术的发展，由开始的按钮门铃到现在的可视对讲门铃、智能数码门铃，发展速度不断飚升。
针对目前世界范围内经济严峻形式和我国经济运行面临新的不确定性因素，如何根据急剧变化的外部经济环境调整企业发展规划和经营方针，成为摆在我国无线音乐门铃企业面前亟待解决的问题。
微电子技术、无线技术和网络技术的飞速发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将不断被研究出来并生产流入市场。
在全球金融危机形势下，无线遥控门铃企业的发展需要我们不断研究、不断创新，向着产品智能化、数字化、信息化方向发展。
第二章设计任务和要求
2.1设计任务
1.自行设计无线发射和接受装置。
2.绘制电路原理图和PCB印制电路板。
3.生成3D效果图
4.完成焊接。
5.进行调试电路。
2.2设计要求
1.发射的距离≥30米。
2.发射的频率为MHz。
3.带有指示灯显示。
第三章门铃的工作原理
3.1编码芯片原理、特点
3.1.1PT2262、PT2272-L4原理
1.PT2262/PT2272-L4是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。
也是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，其中发射芯片PT2262将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁。
最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空,接高电平,接低电平）,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位，（D0-D5）数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
2.编码芯片PT2262编码信号是由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，从17脚输出到射频发射模块的数据输入端发射出去。
地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。
3.射频接收模块接收后送到解码芯片PT2272-L4，其地址码经过三次比较核对后,PT2272-L4的VT（脚才输出高电平，与此同时与PT2262相应的数据脚也输出高电平，如果PT2262连续发送编码信号，PT2272-L4第17脚和相应的数据脚便连续输出高电平。
PT2262停止发送编码信号，PT2272-L4的VT端便恢复为低电平状态。
高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度）。
4.接收芯片PT2272-L4的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。
后缀为“L”为“暂存型”，暂存功能是指当发射信号消失时，2272-L4的对应数据输出位即变为低电平。
后缀为“R”为“锁存型”，锁存功能是指，当发射信号消失时,PT2272-L4的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。
其数据输出又分为0、2、4、6不同的输出，例如：
PT2272-L4则表示数据输出为4位的暂存型无线遥控接收芯片。
3.1.22262/2272-L4特点
1.CMOS工艺制造，低功耗
2.外部元器件少
3.RC振荡电阻
4.工作电压范围宽：
2.4-15v
5.数据最多可达6位
6.地址码最多可达531441种
图3-1发射器2262外形与引脚
表3-1发射器2262管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
图3-2接收器2272-L4外形和引脚
表3-2接收器2272-L4管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,必须与2262一致,否则不解码
D0-D5
7-8、10-13
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与PT2262一致,数据管脚才能输出与PT2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换。
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
DIN
14
数据信号输入端，来自接收模块输出端
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
VT
17
解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）
3.2振荡电感、主要元器件
3.2.1振荡电感
振荡器是一种能自动地将直流电源能量转换为一定波形的交变振荡信号能量的转换电路。
与放大器的区别：
无需外加激励信号，就能产生具有一定频率、波形和振幅的交流信号。
由晶体管等有源器件和具有某种选频能力的无源网络组成。
正弦波振荡器按工作原理可分为反馈式振荡器与负阻式振荡器两大类。
反馈式振荡器是在放大器电路中加入正反馈，当正反馈足够大时，放大器产生振荡，变成振荡器。
所谓产生振荡是指这时放大器不需要外加激励信号，而是由本身的正反馈信号来代替外加激励信号的作用。
负阻式振荡器则是将一个呈现负阻特性的有源器件直接与谐振电路相接，产生振荡。
振荡器的电路种类比较多，根据不同的反馈方式，又可分为互感反馈振荡器，电感反馈三点式振荡器，电容反馈三点式振荡器，其中互感反馈易于起振，但稳定性差，适用于低频，而三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。
选择电容反馈三点式振荡器，而电容反馈三点式振荡器又分为考电容三点式振荡器，克拉泼振荡器，西勒振荡器。
振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成。
电容三点式改进型振荡电路，也叫克拉泼振荡器，不需要外来激励信号，自身将直流电能转换为交流电能的电路。
由串联电容与电感回路及正反馈放大器组成，振荡频率主要取决于谐振回路的电感和电容。
当反馈量足够大时，放大器便会产生自激振荡。
同时，依靠选频网络的选频特性，使得电路只在我们需要的频率上产生自激振荡，而且，选频网络还可以滤除由于器件工作进入非线性区所产生的谐波，使得振荡电路的输出波形更接近于正弦形。
这样，此反馈型振荡电路就可以产生我们需要的正弦信号。
输出信号的频率主要有选频网络来确定。
这样，此电路就符合了题目正弦波振荡器的要求。
平衡状态下，电源供给的能量正好抵消整个环路损耗的能量，平衡时输出幅度将不在变化：
振幅平衡条件决定了振荡器输出信号振幅的大小；环路只有在某一特定的频率上才能满足相位平衡条件：
相位平衡条件决定了振荡器输出信号频率的大小。
振荡器在实际应用时不应有外加信号，而应是一加上电后即产生输出；振荡的最初来源是振荡器在接通电源时不可避免地存在的电冲击及各种热噪声。
振荡开始时激励信号很弱，为使振荡过程中输出幅度不断增加，应使反馈回来的信号比输入到放大器的信号大，即振荡开始时应为增幅振荡。
3.2.2电子元件
电组:
电阻器（Resistor）在日常生活中一般直接称为电阻。
是一个限流元件，将电阻接在电路中后，电阻器的阻值是固定的一般是两个引脚，它可限制通过它所连支路的电流大小。
阻值不能改变的称为固定电阻器。
阻值可变的称为电位器或可变电阻器。
理想的电阻器是线性的，即通过电阻器的瞬时电流与外加瞬时电压成正比。
用于分压的可变电阻器。
在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。
触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值小功率电阻器通常为封装在塑料外壳中的碳膜构成，而大功率的电阻器通常为绕线电阻器，通过将大电阻率的金属丝绕在瓷心上而制成。
如果一个电阻器的电阻值接近零欧姆（例如，两个点之间的大截面导线），则该电阻器对电流没有阻碍作用，串接这种电阻器的回路被短路，电流无限大。
电容：
电容（Capacitance）亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，记为C，国际单位是法拉（F）。
一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。
电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。
电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。
电感：
电感（inductanceofanidealinductor）是闭合回路的一种属性。
当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。
这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H）”，以美国科学家约瑟夫·亨利命名。
电感可由电导材料盘绕磁芯制成，典型的如铜线，也可把磁芯去掉或者用铁磁性材料代替。
比空气的磁导率高的芯材料可以把磁场更紧密的约束在电感元件周围，因而增大了电感。
发光二级管：
发光二极管（英语：
Light-EmittingDiode，LED简称）是一种能发光的半导体电子元件。
这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。
三极管：
晶体三极管按材料分有两种：
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。
3.3KDT9300音乐芯片工作原理
KDT9300音乐芯片是一种大规模CMOS集成电路，内存叮咚或是一首名曲，由振荡器、节拍、音色发生器、只读存储器、地址计算器和控制、输出等组成。
其工作电压为3V，触发一次内存循环一次，静态工作电压小，不耗电。
图3-3音乐芯片KDT9300
3.4发射板、接收板电路原理方框图
图3-4发射板工作原理方框图
图3-5接收板工作原理方框图
第四章工艺流程与电路图设计
4.1产品组装主要工艺流程
图4-1产品组装主要工艺流程
4.2电路原理图、PCB板图的设计
4.2.1如何绘制原理图
（1）发射板原理图的绘制
a.打开ProtelDXP,执行File→New→Schematic,建立文件并命名为“无线编码遥控门铃发射板”。
b.在库中选择所需要的集成电路、发光二极管、电感、三极管、电源、开关、电阻、电容等。
c.将所有的元器件排好进行连线。
d.将光标指向“无线编码遥控门铃发射板”文件上，单击鼠标右键，选择“保存”。
图4-2发射板原理图
（2）接收板原理图的绘制
a.打开ProtelDXP,执行File→New→Schematic,建立文件并命名为“无线编码遥控门铃接收板”。
b.在库中选择所需要的集成电路、发光二极管、电感、三极管、电源、开关、电阻、电容等。
c.将所有的元器件排好进行连线。
d.将光标指向“无线编码遥控门铃接收板”文件上，单击鼠标右键，选择“保存”。
图4-3接收板原理图
4.2.2PCB板的生成
（1）无线编码遥控门铃发射器PCB板的生成。
执行Deaign→Netlist→protel生成网络表。
图4-4发射器网络表
再执行AutoRoute命令，生成PCB板。
图4-5发射器PCB板
效果图如下：
图4-6发射器3D效果图
（2）无线编码遥控门铃接收器PCB板的生成。
执行Deaign→Netlist→protel生成网络表。
图4-7接收器网络表
再执行AutoRoute命令，生成PCB板。
图4-8接收器PCB板
效果图如下：
图4-9接收器3D效果图
第五章门铃的安装
5.1电路板的焊接
1.根据元件清单清点元器件，并检测和测量后进行焊接。
表5-1元器件清单
序号
名称
序号
规格
数量
序号
名称
符号
规格
数量
1
电阻
R1
100K
1
22
瓷片电容
C14
103
1
2
电阻
R2/R8
1M
2
23
电解电容
C8、C12
1u
2
3
电阻
R3
2.2K
1
24
电解电容
C13
220u
1
4
电阻
R4
560
1
25
微调电容
C1
4~27P
1
5
电阻
R5
120K
1
26
色码电感
L2、L4
4.7uH
2
6
电阻
R6
1.5K
1
27
电感
L1、L3、L5
印制天线
3
7
电阻
R7
5.6K
1
28
发光二极管
VD
Φ红色
1
8
电阻
R9
47K
1
29
三极管
VT1、VT2
9018
2
9
电阻
R10
470K
1
30
三极管
VT3~VT5
9014
3
10
电阻
R11
51K
1
31
三极管
VT6
9013
1
11
电阻
R12
68K
1
32
集成电路
IC1
2262
1
12
电阻
R13
30K
1
33
集成电路
IC2
2272-L4
1
13
电阻
R14
10K
1
34
集成电路
IC3
9300
1
14
电阻
R15
330K
1
35
微动开关
6X6X8H
1
15
瓷片电容
C2
15P
1
36
喇叭
BL
8Ω、0.5W
1
16
瓷片电容
C3
1P
1
37
导线
4
17
瓷片电容
C4
104
2
38
外壳、泡沫
发射、接收
各1
18
瓷片电容
C5
8P
1
39
电池片
正极、负极
5
19
瓷片电容
C6
5P
1
40
自攻螺丝
ST2.5x10
3
20
瓷片电容
C7/C11
102
2
41
线路板
40x28
2
21
瓷片电容
C9
101
1
42
说明书
1
2.根据印制电路板安装图进行插件、焊接。
图5-1发射器印制电路图
图5-2接收器印制电路图
5.2安装遇到的问题
（1）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。
（2）在瓷片电容、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。
（3）集成电路的焊接：
2262为双列18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、18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。
（4）焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
（8）焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽
第六章无线编码遥控门铃电路的调试
6.1调试方法
6.1.1发射调整
装上12v电池，用万用表测发射电流（电流表跨接再s两端），应在3到8mA间，若用手触摸C1两端时电流应大幅升高，说明已起振。
也可以借助示波器进行调整，将频道开关置于UHF段的低端13-15频道段，接通发射机的开关S，用无感起子调节C1直到示波器上出现黑白相间的细横条纹，这说明发射机已经调好了。
6.1.2接收调整
装上2节5号电池，测量接收整机电流小于lmA，按下发射机开关S不放，将发射机放在待调的接收机附近，用无感起子微调L3如果调到某点，门铃发出声音，就说明接收机和发射机的频率大致相同；反义微调L3直到距离最远即可。
6.2故障检查、改进、注意事项和其他用途
6.2.1故障检查与改进
在调试过程中会遇到很多问题，需要我们进行检查。
如当接通接收板电源后，音乐就响起，这时通常是VT3短路使输入信号为高电平，就要检查VT3三个引脚是否搭焊。
另外，在调试过程中出现问题，请仔细检查元器件（如三极管极性、集成块缺口方向、音乐芯片焊点等）是否接错，检查是否搭焊、错焊、虚焊等。
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1-15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L1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10-35米远，在家庭使用足足有余。
注意了：
增加了这个天线后，接收机的频率还要按前面介绍的方法再次进行微调，是微调，因为加了天线会使接收的频率改变一些。
6.2.2注意事项和其他用途
（1）安装应远离大的金属体。
（2）在30米内不要采用相同信道的无线音乐门铃，以免产生串扰。
（3）可以加磁控开关或振动传感器作为防盗报警用，如：
发射机安装在楼下贮藏室，接收机放在楼上，即组成了贮藏室报警器。
第七章结束语
7.1总结与体会
1、通过这次毕业设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力；同时也提高了网上搜索需要的信息和对检索到的信息的处理的能力。
课程设计的主要目的就是提高学生的基础理论知识、基本动手能力，使学生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了解。
并帮助学生掌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能力。
2、在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
3、我在做毕业设计的同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完毕业设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
4、在制作PCB时，发现细心耐心，恒心一定要有才能做好事情，首先是线的布局上既要美观又要实用和走线简单，兼顾到方方面面去考虑是很需要的，否则只是一纸空话。
5、在画好原理图后的做PCB版时，由于项目组成员对单面板的不熟悉，导致布线后元件出现在另一边，增加了布线难度，也产生很多不曾注意的问题，今后要牢记这个教训，使以后布线更加顺利。
6、经过毕业设计，过程曲折可谓一语难尽。
在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。
这一路走下来，点点滴滴我至今历历在目。
生活就是这样，汗水预示着结
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