无线音乐门铃的制作设计

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设计题目：无线音乐门铃的制作设计无线音乐门铃的制作设计
2008年 11月 20 日
无线音乐门铃的制作设计
摘 要要
无线音乐门铃在现在这个社会不是什么稀奇的物品，随处可见。

只要将门铃
安装在门上，客人只需按下按钮，在室内的接收主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，告诉主人有客到，告诉主人有客到，比较方便。

比较方便。

比较方便。

其主要是利用其主要是利用TC4069UBP 集成块来作发射和接收主电路，（已编码）该电路用先进的脉码调制发射及石英晶振稳频技术，接收由解调、放大、整形、声响电路组成，性能稳定，遥控距离远，功耗低等特点。

本次设计设计的就是这种方便大家生活的无线音乐门铃。

本次设计设计的就是这种方便大家生活的无线音乐门铃。

关键词：无线音乐门铃
TC4069UBP
目录 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。

一 绪论......................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 电子技术的发展概况电子技术的发展概况 ................................................................... 错误！未定义书签。

1.2 应用电子技术培养的目标应用电子技术培养的目标 ........................................................... 错误！未定义书签。

1.3 电子元器件的发展趋势电子元器件的发展趋势
............................................................... 错误！未定义书签。

二. 奥迪声无线音乐门铃材料 ...................................................................................................... (5)
5 2.1
无线音乐门铃的相关知识 .............................................................................................. ............................................................................................. 55 2.2无线音乐门铃的工作原理
................................................................................................. ................................................................................................ 55 2.2按材料清单清点全套零件
................................................................................................. ................................................................................................ 88 2.4
电子元器件的检测 .......................................................................................................... ......................................................................................................... 88 2.4.1
电阻 ....................................................................................................................... ...................................................................................................................... 88 2.4.2电解电容和瓷片电容
.............................................................................................. ............................................................................................. 88 2.4.3 发光二极管和喇叭
................................................................................................. ................................................................................................ 99 2.4.4 三极管
..................................................................................................................... .................................................................................................................... 99 2.5 一些主要元器件的作用 .................................................................................................. ................................................................................................. 99 三 无线音乐门铃原理图的绘制................................................................................................. ................................................................................................. 110 3.1
使用相关软件的介绍 .................................................................................................... ................................................................................................... 110 3.2
如何绘制原理图 ............................................................................................................ ........................................................................................................... 11 11 3.2.1 发射板原理图的绘制
........................................................................................... .......................................................................................... 11 11 3.2.2接收板原理图的绘制
............................................................................................ ........................................................................................... 112 3.3 PCB 板的生成
............................................................................................................... .. (112)
3.3.1 无线音乐门铃发射板PCB 板的生成
................................................................ ................................................................ 112 3.3.2无线音乐门铃接收板PCB 板的生成
................................................................. ................................................................ 113 四．无线音乐门铃的焊接............................................................................................................. ............................................................................................................. 115 4.1
如何正确使用电烙铁 .................................................................................................... ................................................................................................... 115 4.2装工艺及焊接注意事项
................................................................................................... .................................................................................................. 115 4.3
无线音乐门铃的焊接 .................................................................................................... ................................................................................................... 116 4.4 无线音乐门铃的实物照片
.............................................................................................. ............................................................................................. 116 4.5
部分调试........................................................................................................................ ........................................................................................................................ 116 五.毕业设计总结 .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 117 5.1
心得体会........................................................................................................................ (117)
一．绪论
1.1电子技术的发展概况
电子元器件对电子线路来说，就像人的心脏一样，人无心脏不能维持生命，电路无“心脏”则不能正常工作。

电子元器件的演变和发展推动了电
子技术的发展。

第一代电子器件是电子管，1904年英国科学家弗莱铭发明了真空二极管。

1907年美国学者德福雷斯创制真空三极管的成功，标志着人类控制电子、驯服电子和驾驭电子的开始。

1925年以后，陆续出现了性能更加完善的真空四极管、五极管及复合管，从而使得短波无线电通讯迅速发展。

第二代电子器件是晶体管。

1948年美国科学家巴丁、布莱廷和肖克莱发明
了世界上第一只晶体管，开创了电子器件和电子设备小型化的新纪元。

第三代电子器件是集成电路。

20世纪60年代除集成电路的问世，标志着人类进入了微电子时代。

第四代电子器件是大规模集成电路。

20世纪60年代末已出现了包含1000个以上晶体管和元件的单块晶片。

第五代电子器件是超大规模集成电路。

1977年，日本科学家在6.1mm*5.8mm的硅片上，集成了15万多个晶体管。

随着科学的不断发展，电子技术也在飞快的进步。

1.2 应用电子技术培养的目标
培养适应二十一世纪电子技术发展需要，德、智、体、美全面发展，初步掌握电子科学技术、信号分析与处理、自动控制等专业理论基础，具有以电路分析与综合设计能力和以微处理器（单片机、可编程控制器PLC、嵌入式系统等）为基本平台，较熟练地运用计算机EDA技术和现代电子设计与制作技术，从事各种实用性电子设备或产品的应用、开发、设计；具备较强创新和实践能力的高等技术应用性专门人才。

本专业毕业生能获得以下几方面的知识和能力：
1、） 掌握应用电子技术的基本理论、专业知识和基本技能；
2、）具备分析、开发、维修电子产品与电子设备的基本能力，较强的计算
机应用能力。

在工业生产监控仪器仪表，家用电器开发、设计、维护和EDA技术方面见长；
3、）掌握文献检索、查询的基本方法，具有一定的英文文献阅读能力，具有一定专业可持续发展能力。

1.3 电子元器件的发展趋势
以元器件产品升级换代、满足提高电子整机本地化率和扩大出口为目标，发展片式化、微小型化、多功能化的新型元器件产品，加强新型元器件和新型显示器件的开发，以适应新一代数字技术产品发展的需要。

二. 奥迪声无线音乐门铃材料
2.1 无线音乐门铃的相关知识
“门铃”早已不是有钱人家的专项，“门铃”已经在平民百姓人家广泛普遍应用。

各式各样的“门铃”比比皆是。

最常见的是“电子门铃”；一般安放两节5号电池在内，门外的触发电钮被人按动后，门内的“门铃”就“嘀嘟”地响几声。

也有的是由IC片播放一段电子音乐的。

“电子门铃”又分为两种：有线门铃和无线音乐门铃。

传统的门铃都为有线门铃，使用方便，极大地方便了大家的生活。

如果在豪门大院或经常听不到门铃的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。

无线音乐门铃解决了这种尴尬，方便主人在房内各地使用，将门铃按钮安装在门上，来访者只要按下按钮，放在客厅、厨房或卧室的接受主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，宏亮悦耳，告知有客人来了，距离在几米到几十米，
一般都有15到20米的距离。

接收机由三节五号电池供电。

2.2无线音乐门铃的工作原理
外型尺寸：发射60×
110×
110×48mm
70×110×
48mm
80×
60×80×
80×25mm
25mm 接收70×
工作电压：发射用9V叠层电池 接收用4.5V（3节5号电池）
此次的无线音乐门铃用TC4069UBP集成块来作发射和接收主电路，（已编码）该电路用先进的脉码调制发射及石英晶振稳频技术，接收由解调、放大、整形、声响电路组成，性能稳定，遥控距离远，功耗低等特点。

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，TC4069UBP是6反相器。

所谓反相器，
就是么相器都有两端，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。

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。

图一 TC4069UBP
发射器开关按下时，反相器1和2及相关元件组成振荡发生器，产生32.768KHz低频信号。

过程：反相器1的1脚开始为低电平，2脚就是高电平，4脚也为高电平。

2脚的高电平经R2对晶体X1充电，充电电流经R2-X1-反相器2的4脚到负极。

充电时间由X1决定，等效电容为200P。

由于X1的充电，X1上的电压逐渐上升，左正右负，当升至反相器1的翻转电平时，2脚就由原来的高电平转为低电平，4脚也同时转为低电平。

X1开始放电，放电通路为R2-反相器1的2脚-负极。

放电后X1上的电位降低，到一定程度时1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，4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2的4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，为32.768kHz。

上面解说的过程在电路实际工作时完成得极快。

反相器1和反相器2用于产生振荡信号，反相器3~6并联使用，构成输出控制，能提供20-30mA的灌入电流。

反相器3~6的输出端接在发射管Q1的发射极对Q1进行调幅，向外发射电磁波。

Q1、L1、C3和6P电容组成高频振荡器，振荡频率由印刷电感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。

Q3、L2、C4、C16为超再生振荡接收器，L2为绕
制线圈，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，L1为扼流线圈，阻止高频信号通过。

超再生振荡电路具有自检波功能，检波后的调制信号在R4上产生压降，经R5、C9送入IC2进行放大，整形再放大，这由三个反相器13和12、11和10、1和2完成，C8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。

经三极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，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放大整形，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。

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，本电路采用TQ33G系列三种声音可选择，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
2.2按材料清单清点全套零件
元件清单，如下图
清点后发现，所给材料与清单相符
2.4 电子元器件的检测
2.4.1 电阻
万用表校零后，两表笔搭在电阻两端就可测出其阻值。

也可用色环比对，读出其阻值。

2.4.2电解电容和瓷片电容
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。

2.4.3 发光二极管和喇叭
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。

2.4.4 三极管
当平的那一面面对自己时，三个脚从左到右依次是E、B、C。

如图
2.5 一些主要元器件的作用
集成块可以说是电脑系统中各部件的主要核心部分，除了一些随处可见的模拟信号处理集成块以外，如CPU、RAM、ROM和南、北桥芯片以及显卡芯片等均属于集成块范畴。

这次设计中使用的是TC4069UBP集成块。

三极管的作用是放大或开关或调节，它在电脑主机中为数不多，但在显示器以及一些外设中的数量就不是很少了。

晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

二极管属于半导体，它由N型半导体与P型半导体构成，它们相交的界面
上形成PN结。

二极管的主要特点就是单向导通，而反向截止，也就是正电压加在P极，负电压加在N极，所以二极管的方向性是非常重要的。

电感是用线圈制作的，它的作用多是扼流滤波和滤除高频杂波，它的外形有很多种：有的像电阻、有的像二极管、有的一看上去就是线圈。

晶振是采用石英晶体的振荡器，它的精度很高，而且能产生非常稳定的频率，热稳定性也要好于分立元件式振荡器。

在作用上来看，可以说晶振是各板卡的“心跳”发生器。

三无线音乐门铃原理图的绘制
3.1 使用相关软件的介绍
当前电子技术发展日新月异，电子绘图和制板技术专业化程度越来越高，电子CAD技术已经成为专业基础技术。

Protel 99 SE共分5个模块，分别是原理图设计、PCB设计、自动布线器、原理图混合信号仿真、PLD设计。

美国ACCEL technologies公司于1988年推出了当时非常受欢迎的电子线路CAD软件包—TANGO，可以说是Protel的前身，Protel Technology公司收购ACCEL Technologies公司，推出了protel for DOS软件作
为TANGO升级版本。

进入界面图如下
3.2 如何绘制原理图
3.2.1 发射板原理图的绘制
打开PROTEL99SE,执行FILE→NEW→SCHEMATIC DOCUMENT,建立文件并命名为“无线音乐门铃发射板”.
添加“Miscellaneous Devices.ddb”和“Protel DOS Schematic Libraries.ddb”这两个库
在这两个库中选择所需要的集成电路、发光二极管、晶振、三极管、色环电感、开关、电阻、电容等。

集成块TC4069UBP在库中找不到，需自己绘制
将所有的元器件排好进行连线。

原理图如下:
3.2.2接收板原理图的绘制
其绘制步骤与发射板原理图的绘制基本类似，所需元件如果没有的也要自己绘制。

原理图如下：
3.3 PCB板的生成
3.3.1 无线音乐门铃发射板PCB板的生成
执行Design→creat netlist生成网络表
再执行Auto route命令，生成PCB板。

PCB板图如下
3.3.2无线音乐门铃接收板PCB 板的生成
执行Design→creat netlist生成网络表，
再执行Auto route命令，生成PCB板。

PCB板图如下：
四．无线音乐门铃的焊接
4.1 如何正确使用电烙铁
焊接技术是一项无线电爱好者必须掌握的基本技术，需要多多练习才能熟练掌握。

1、）选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。

2、）助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。

3、）电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。

4、）焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。

用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，
电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一提离开焊点。

5、）焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。

6、）焊点应呈正弦波峰形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。

4.2装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
4.3 无线音乐门铃的焊接
使用工具:万用表、电烙铁、焊锡、松香、吸锡器、钳子、螺丝刀。

焊接前先用万用表将所有的电阻值测量出来。

焊接前要注意各元件有无正负极之分。

按由小到大的原则，先将电阻焊接好，再焊电容、电感、三极管、晶振、集成块等等，结束后再将管脚剪掉。

4.4 无线音乐门铃的实物照片
4.5 部分调试
发射器开关按下时，反相器1和2及相关元件组成振荡发生器，产生32.768KHz低频信号。

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8-15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L3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10-20米远，在家庭使用足足有余。

五毕业设计总结
5.1 心得体会
经过了两个多月的努力终于完成了此次设计，在此次设计之中，我不仅重新巩固了自己以前所学的知识，也学到了自己以前所没有学到的，从原理图到焊接，从焊接之后到安装，从安装到调试，一步一步，一阶一阶。

其实，怎么说呢，我觉得一个成品从零件到组件之间是有很多知识的。

比如像设计电路板，要用到很多东西，设计不仅仅用实用，还要考虑做工的难易，在难易的基础上要求更加的美观，设计一样东西要有自己独到的见解。

在焊接的时候我遇到了很多的问题，比如说就在电阻与三极管之间的焊接点间隙很小，一不注意就会焊接到一起去，我是小心小心再小心，还是焊接到一起去了，于是又要拿吸锡器去祛除多余的焊锡，就这样慢慢修理自己的焊点，争取把焊点美观化。

在用PROTEL画原理图的时候，我遇到了棘手的问题，在同学的协助下，最终克服了困难，完成了绘置。

所以在完成一项设计的时候，相互合作相互帮助也是不可缺少的一个重要环节。

参考文献
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