无线遥控音乐门铃毕业设计.docx
《无线遥控音乐门铃毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线遥控音乐门铃毕业设计.docx（19页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
无线遥控音乐门铃毕业设计
无线遥控音乐门铃
摘要
门铃，在中国古代就有，它是有钱人家的象征；在国外，同样也是贵族身份的代表。
但是今天，门铃早已普及到平民百姓家中。
随着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。
不管是在城市还是农村，现在的人们也越来越喜欢居住大房子，但因居住房间离大门口较远，来人敲门不容易听到，不仅尴尬，更重要的是经常耽误事。
传统的有线门铃，一是布线较长成本高，后期维护麻烦，二是碍手碍脚，非常的不方便。
无线门铃工作相对比较稳定，不易受外界干扰，作用距离可达15～20米，将发射器主体安装在大门里，而按钮用细导线引到外面并固定牢靠，接收器既可悬挂在屋内墙上，也可随意摆放在中厅或卧室，当来访者按下发射器按钮时，就会响起宏亮悦耳的"叮咚"声，通知有客到来，给家人的生活带来了极大方便。
我们此次设计的无线遥控音乐门铃能隔墙遥控，遥控距离远，不要架线，节省布线材料。
此电路采用的是TQ33G系列三种声音可选择的音乐芯片，分别是双音叮咚，西敏寺，爱丽斯。
是利用无线电磁波的发射和接受来实现功能的。
关键词：
无线遥控音乐门铃TC4069UBP振荡
Topic:
Wirelessremotecontrolmusicaldoorbell
Theabstract
doorbell,ancienttimeshadinChina,itwastherichotherssymbol;Inoverseas,similarlyalsoisaristocratstatusrepresentative.Buttoday,thedoorbellalreadypopularizestotheordinarypoorhundredcommonfamilynamesin.
Alongwithpeoplelivingstandardenhancementandenvironmentimprovement,thepeopledaybydayarealsourgenttotheresidentialdistrictintelligencerequest.Nomatterisinthecityorthecountryside,thepresentpeoplealsomoreandmorelikelivingthebighouse,becausebutthehousingroomisfartothefrontdoormouth,comesthehumantoknockonadoornotnoteasilytohear,notonlyawkward,frequentlydelaysmoreimportantlymessesthingsup.Thetraditionalwireddoorbell,oneisthewiringlongcostishigh,laterperiodmaintainsthetrouble,twoisintheway,unusualisnotconvenient.Wirelessdoorbellworkrelativequitestable,theexternalinterference,therangecoveragemayreachnoteasily15~20meters,installsthelaunchermainbodyinthefrontdoor,butthebuttondirectswiththethinwireoutsideandfixedsturdy,thereceiveralreadymaybehangingontheroominnerwall,alsomayplaceatwillinthehallorthebedroom,whenthevisitorpressesdownthelauncherbutton,canresoundsonorousdelightful"tobiterat-a-tatthe"sound,thenoticehastheguesttoarrive,hasbroughtenormouslyforfamilymember'slifeconvenient.
Ourthisdesignwirelessremotecontrolmusicaldoorbellcanthepartitionwallremotecontrol,theremotecontrolbeawayfromfar,doesnotwantthewirelaying,savesthewiringmaterial.TheelectriccircuitusesmusicchipwhichistheTQ33Gseriesthreekindofsoundsmaychoose,respectivelyisthedoublesoundbitesrat-a-tat,WestminsterAbbey,lovesLiSi.Usesthewirelesselectromagneticwavethelaunchandacceptsrealizesthefunctionrealization.
目录
第一章无线遥控音乐门铃的选题背景及思路-1-
1.1无线遥控音乐门铃的开发背景、目的和设计要求-1-
1.1.1背景-1-
1.1.2目的和设计要求-1-
1.2无线音乐门铃的设计思路-1-
第二章无线遥控音乐门铃的工作原理-3-
2.1TC4069UBP芯片简介-3-
2.2发射板原理-3-
2.3接收板原理-4-
3.1仿真软件和绘图软件的使用-6-
3.2制板-7-
3.3.1设计印制电路板的步骤-7-
3.3.2印制电路板-7-
第四章制作与调试-9-
4.1元件说明-9-
4.2元件清单-10-
4.3制作-13-
4.3.1无线遥控音乐门铃的焊接-13-
4.3.2装配工艺及焊接注意事项-13-
4.4调试-14-
第五章问题及收获总结-15-
5.1发现问题-15-
5.2总结和收获-15-
5.3心得体会-15-
致谢-17-
附图（绘制原理图和PCB制版图自己设计的元件和封装）-18-
参考文献-19-
第一章无线遥控音乐门铃的选题背景及思路
1.1无线遥控音乐门铃的开发背景、目的和设计要求
1.1.1背景
随着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。
不管是在城市还是农村，现在的人们也越来越喜欢居住大房子，但因居住房间离大门口较远，来人敲门不容易听到，不仅尴尬，更重要的是经常耽误事。
为了满足需要，各种无线门铃应运而生，报警门铃，音乐门铃，感应门铃等。
随着社会的进步发展，无线遥控技术应用已经十分广泛。
无线门铃的使用已阔至乡村，其提供的方便可想而知。
1.1.2目的和设计要求
完成一个设计，首先就必须要清楚此次设计是做什么，完成什么功能，这样才会是自己的设计有思路、有条理。
以下是我对这次门铃设计的目的和要求。
（1）设计目的：
能够熟悉无线音乐门铃的组成、工作原理，提高读整机电路图及电路板图的能力。
通过对无线音乐门铃的安装、焊接及调试，掌握无线音乐门铃的生产工艺流程，提高焊接工艺水平。
掌握电子元器件的识别及质量检验，学会故障判断及排除。
（2）设计要求：
分析并读懂无线音乐门铃电路图，对照电原理图看懂接线电路图。
认识电路图上的符号，并与实物相对照。
根据技术指标测试各元器件的主要参数.认真细心地安装焊接。
按照技术要求进行调试。
（3）设计组织方法：
每班分若干组，每组人数1~2人，每组设组长一名，负责该组设计工作的协调、分工等。
设计过程按组讨论、确定设计方案；各人分别完成自己的设计任务，并测试好；每人完成自己的《课程设计报告书》；由组长汇总、集体打印。
1.2无线音乐门铃的设计思路
无线遥控音乐门铃是利用电磁波的发射和接受的，因此会有发射和接收电路，如图1-1无线遥控门铃设计流程所示。
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，接收板接收信号以后，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，最后利用方波的高电平推动音乐芯片使得喇叭发声。
调试振荡→→→→高频振荡→→→→发射信号→→→接收信号↓↓
喇叭发声←←←推动音乐芯片←←←整形放大←←←选出信号
图1-1无线遥控音乐门铃设计流程
第二章无线遥控音乐门铃的工作原理
2.1TC4069UBP芯片简介
TC4069UBP是6反相器。
所谓反相器，就是每相器都有两端，输入端是高电平时输出端就转为低电平，输入端是低电平时输出端就为高电平，输入和输出端的电平总是相反。
2.2发射板原理
发射器由调制振荡级和高频振荡级两级组成。
调制级电路由一块TC4069UBP和32.768KHz晶体完成，发射器开关按下时，反相器6和5及晶振、电阻等相关元件组成振荡发生器，产生32.768KHz低频信号。
（1）调制振荡极
过程：
反相器6的13脚开始为低电平，12脚就是高电平，10脚也为高电平。
10脚的高电平经R2对晶体X1充电，充电电流经R2-X1-反相器4的9脚。
充电时间由X1决定，等效电容为200P，现在也经常用电容代替晶振产生振荡信号。
由于X1的充电，X1上的电压逐渐上升，下正上负，当升至反相器5的翻转电平时，12脚就由原来的高电平转为低电平，10脚也同时转为低电平。
X1开始放电，放电通路为X1-R2-反相器5的10脚。
放电后X1上的电位降低，到一定程度时13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，10脚输出一次低高变化的电平。
之后振荡一直持续下去，反相器5的10脚就会一直输出高低不断变化的电平信号。
这个信号的频率由晶体决定，此电路中的频率为32.768kHz。
上面的过程在电路实际工作时完成得极快。
（2）放大
以上是反相器的5和6用于产生振荡信号，反相器的8脚输出后和其他反相器1、2、3并联使用，构成输出控制，能提供20-30mA的灌入电流，同时也使振荡信号放大。
反相器1、2、3的输出端由反相器的8脚输出端接在发射管Q1的发射极对Q1进行调幅，向外发射电磁波。
（3）高频振荡级
Q1、L1、C3和6P电容组成高频振荡器，振荡频率由色环电感L1和C3及三极管的集电结电容决定。
一般为200-270MHz。
Q1的发射极如果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。
2.3接收板原理
（1）接收信号
Q3、L2、C4、C16为超再生振荡接收器，超再生振荡电路具有自检波功能，可以从自然界中各种各样的波中检出此电路的电磁波。
L2为铜芯线圈，在直径5mm的骨架上绕制，用0.51漆包线绕3圈，骨架中间用铜芯调节。
当L2的振荡频率与发射端相同时，谐振，Q3的超再生信号就受发射端的调幅信号控制。
（2）滤波
L1为色环电感，阻止高频信号通过，起到了滤波的作用。
C19滤波滤除检波后的高频杂波，使用检波后的有用信号信噪比最大。
（3）线性放大
检波、滤波后的调制信号在R14上产生压降，经R3、C7送入反相器4069进行线性放大，这由三个反相器1和2、3和4、5和6管脚完成。
并最终由6号管脚输出信号。
（4）选频及整形放大
经三极管放大后的调制信号与发射端（低频32.768KHz）同频，X1在电路中起选频作用，同频率的信号能顺利通过，进一步免除了许多不需要的各种外界信号的干扰，选频后的信号送入Q2放大。
（5）高频放大
该信号的幅度还较低，经最后两级开路反相放大后输出等幅方波信号。
Q2的射极接地，集电极接到反相器13脚，由C8,D2,C12,R4和反相器4、5、6组成的电路进一步对信号放大。
最终由反相器8号脚输出信号。
（6）声响电路
R21限流，C11滤波，对方波进行平滑滤波，并有数十毫秒的延时，也能消除外界尖脉冲对触发电路的干扰，由反相器8号脚输出来的信号送入到音乐芯片TQ33G中。
本电路采用TQ33G系列有三种声音可选择，双音叮咚，西敏寺，爱丽斯。
K1是乐曲选择开关，音乐信号经Q1放大推动喇叭发出优美的门铃音乐声。
第三章绘制电路图和制版
3.1仿真软件和绘图软件的使用
在此期间，我们最为熟悉的就是Multisim，Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借Multisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
与LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
在仿真完成后利用Protel99SE软件进行原理图的绘制工作。
如图2-1、2-2就是绘制出的发射板原理图和接受板原理图
图2-1发射板原理图
图2-2接收板原理图
3.2制板
完成原理图的设计以后及仿真，就可以制作印制电路板图。
这里使用的是一种软件——Protel99SE.
3.3.1设计印制电路板的步骤
（1）设计原理图。
将在原理图文件中绘制原理图。
（2）生成网络表。
在原理图的基础上进行电气检查和生成网络表。
（3）设计印制电路板。
在PCB文件中将网络表导入，可以利用自动布线和手工布线两种方式设计最后的印制板。
3.3.2印制电路板
用尺子量出外型尺寸：
发射38×67×25mm接收60×75×48mm
工作电压：
发射用9V叠层电池接收用4.5V（3节5号电池）
利用Protel99SE软件绘制出发射和接受板的制版图如下：
图3-1发射板PCB板
图3-2接收板PCB板
第四章制作与调试
仿真和制版结束后，接下来的工作便是采购元件并焊接、调试了。
4.1元件说明
（1）电阻
在焊接之前，可以使用色环识别法或者数字万用表测量测出元件清单中电阻的阻值并记录，在误差允许的范围内最后使用电阻。
色环电阻每种颜色代表的数值如下表：
黑
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
（2）电解电容和瓷片电容
和电阻一样，电容在焊接之前也要使用数字万用表进行测量。
在安装电解电容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现接收功能。
判断方法：
正级管脚长，负级管脚短。
并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。
瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。
在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。
（3）发光二极管和喇叭
二极管在使用之前要先对它检验，利用二极管的单向导电性看它是否能够正常工作。
发光二极管主要用来进行发射端和接收端开关的指示，当开关打开时发光二极管亮，反之则不亮。
为使二极管正好露出头，当电路基本焊接好后，适当和外壳比较，使其管脚的长度正好适合其露出头。
焊接时要注意二极管的正负极。
把喇叭放好后，可用电烙铁将其周围的塑料靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧，以免其松动不稳。
（4）TC4069UBP六相反相器
我们此次的设计采用的是TC4069UBP集成块来作发射和接收主电路。
TC4069UBP是6反相器。
所谓反相器，就是用6个非门构成的集成块。
输入端是高电平时输出端就转为低电平，输入端是低电平时输出端就为高电平，输入和输出端的电平总是相反。
如图1脚和2脚为第一个反相器，本文称反相器1，之后称反相器2、3、……，总共TC4069UBP有六个。
值得注意的是，管脚号和每个非门的输入输出管脚的关系。
图4-1TC4069管脚图
图4-2TC4069芯片
除了上面列出的元器件外，还有印刷电路板、导线、螺丝等等元器件。
4.2元件清单
（1）发射板元件清单
表4-1发射板清单
发射板清单
元件
名称规格
用量
位号
线路板
0802R
1块
集成电路
TC406UBP
1块
IC1
发光二极管
方灯
1只
D1
晶振
32.768KHZ
1只
X1
三级管
9018H
1只
Q1
色环电阻
10UH
1只
L1
开关
MS118
1只
SW1
电阻
470R
1只
R4
电阻
10K
1只
R3
电阻
47K
1只
R1
电阻
1M
1只
R2
瓷片电容
4P
1只
C2
瓷片电容
6P
1只
C1
瓷片电容
12P
1只
C3
瓷片电容
222P
1只
C4
电池极片
0802R
1套
螺丝
PT2*4MM
3个
螺丝
PA3*10MM
3个
弹弓
1个
塑胶
1套
电池
23A12V
1只
（2）接收板元件清单
表4-2接收板清单
接收板清单
元件
名称规格
用量
位号
线路板
0802
1块
元件
名称规格
用量
位号
集成电路
TC4068UBP
1块
U1
门铃IC
TQ33G
1块
U2
发光二极管
Φ3绿色
1只
D1
晶振
32.768KHZ
1只
X1
三级管
9018H
1只
Q3
三级管
9014C
1只
Q2
三级管
9015
1只
Q1
二极管
1D4148
3只
D2.D5.D6
铜芯线圈
2T5
1只
L2
色环电阻
10UH
1只
L1
开关
SK-23D06EG6
1只
K1
电阻
1R
1只
R9
电阻
100R
1只
R21
电阻
560R
1只
R19
电阻
4.7K
1只
R20
电阻
5.6K
1只
R3
电阻
6.8K
1只
R1
电阻
10K
2只
R15.R18
电阻
47K
1只
R17
电阻
120K
1只
R14
电阻
270K
1只
R16
电阻
1M
3只
R2.R4.R5
瓷片电容
4P
2只
C4.C16
瓷片电容
27P
1只
C8
瓷片电容
102P
3只
C5.C9.C17
瓷片电容
222P
2只
C7.C10
瓷片电容
104P
3只
C12.C13.C14
电解电容
1UF
1只
C19
电解电容
220UF
1只
C15
元件
名称规格
用量
位号
电池极片
0802
1套
导线
50MM
2只
SP+SP-
导线
100MM
1支
B+
导线
100MM
1支
B-
跳线
1条
J
螺丝
BT2.6*4MM
4个
螺丝
BT2.6*8MM
2个
喇叭
8Ω0.5W
1只
塑胶
1套
说明书
1份
4.3制作
4.3.1无线遥控音乐门铃的焊接
（1）测量元件：
元件焊接前要用万用表测量其大小和验证是否正常。
例如，电阻和电容在测之前需要测量其大小，二极管和电解电容需要判断出正负极。
（2）准备焊接工具：
电烙铁、焊锡、松香、吸锡器、钳子、螺丝刀等工具要准备好。
（3）焊接：
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。
正确掌握焊接的方法，将元件依次焊接到电路板上。
（4）检查：
焊接完成后，仔细检查是否有漏焊、虚焊现象，并及时修改。
4.3.2装配工艺及焊接注意事项
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。
在瓷介电容、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。
集成电路的焊接：
TC4096为双列14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、14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。
焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热。
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。
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。
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。
焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且还要有金属光泽。
4.4调试
发射器开关按下时，向外发射电磁波。
按键每按一次就发射一次。
整个发射电路装好后把它靠近一台开着的短波（不是调频）收音机旁发射，可明显听出发射部分对收音机的干扰影响，至此发射机已接近完成装调工作。
调试先要准备好一只小音频功放才能完成。
打开功放和接收板的电源，调节功放机的音量钮，就可以听到喇叭发出很大的“吵吵……”噪声，说明你做出的门铃接收器的高频接部分是良好的。
可以进行下一步调试了。
手握发射器（遥控器），距离接收板10m-40m处都可，随时改变距离按动发射键，断续地按下，仔细监听功放喇叭中的噪声音量，一边用无感螺丝刀调动L2的铜芯或换好的可调电容，也就是调整接收机的接收谐振频率，使之与发射机发出的信号频率一致。
调节时要仔细，速度慢些，当调到某一位置时就能使喇叭中的噪声消失或变得极小，甚至听不出来。
再把握发射器的那只手远离接收板，1米或几米，按动发射器能使噪声变小。
第五章问题及收获总结
5.1发现问题
无线遥控音乐门铃虽然有很多有线门铃无法比拟的好处，但是它也有自己的缺点。
在此次的设计中，发现无线门铃存在的问题是无线信号干扰的比较严重，门铃的抗干扰性能差。
无线遥控音乐门铃是通过电磁波的发射和接收的，如果邻里之间距离较近，对方的发射按钮按下，自家的门铃也会响，这样就使得它的抗干扰力差。
通过向指导老师的咨询和自己小组的同学讨论发现，由于此门铃是靠接收电磁波来实现功能的。
而铜芯线圈正是接收信号的关键，因此我们可以考虑调节铜芯线圈接收的频率来改善这一状况。
其次是在焊接的过程中也遇到的很多问题。
比如由于排版和布局及焊接顺序的不合理，造成了很多微小的元器件没有办法完全焊接牢固造成了虚焊。
对此指导老师张世平老师对我进行了有效的指导告诉我很多布局和焊接的工艺技巧，让我在电路板的动手操作方面的能力得到了和大步的提升。
5.2总结和收获
从基本元器件的认识到焊接技术的练习，再到产品设计，在每一步的操作过
升级会员 