1、目錄摘要31 無線電子門鈴的簡介51.1 選題背景51.2 設計思路51.3設計要點分析62 方案的比較與分析72.1 信號發射單元72.1.1 方案一72.1.2 方案二72.2 信號接收單元92.2.1 方案一9方案二92.3 音頻功放電路102.4 方案的選擇103. 方案設計與仿真123.1信號發射部分電路12發射器由調制振蕩級和高頻振蕩級兩級組成。123.1.1 調制振蕩級123.1.2 高頻振蕩級13發射部分天線發射級的設計14發射部分電路圖153.1.5 仿真圖示：163.2接收部分電路17主要技術指標173.2.2 組成框圖183.2.3 超再生接收器183.2.4 接收端總體

2、電路圖203.2.5 接收端仿真圖示：204 心得體會和建議21本次試驗也可有一些創新思想：215 元件清單226 參考文獻23引言伴隨著無線電技術和網絡技術的飛速發展以及人們生活水平的大幅度提高，人們對居住環境的安全、方便提出了越來越高的要求，尤其是在智能化住宅中，人們迫切需要一種不僅安全可靠、使用方便等優點于一體的智能門鈴產品，因此無線遙控音樂門鈴系統的設計成為本課題研究的目標。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射-接收專用集成電路.結合高音質機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門鈴.這種門鈴具有功耗低規劃

3、和經營方針，成為擺在我國無線音樂門鈴企業面前亟待解決的問題。在全球金融危機形勢下，無線遙控門鈴企業的發展需要我們不斷研究、不斷創新，向著產品智能化、數字化、信息化方向發展。該無線音樂門鈴用TC4069集成塊來作發射和接收主電路，該電路用先進的脈碼調制發射及石英晶振穩頻技術，接收由解調、放大、整形、聲響電路組成，性能穩,電路簡單可靠,抗干擾能力強,遙控距離遠,電路體積小等優點,其接收電路連同機電式音樂門鈴為一體,可以隨意放置在室內有220V交流電源的地方,還可變換門鈴各種音樂，使聲音悅耳動聽，滿足不同人的生活需要，具有廣闊的發展前景.隨著微電子技術、無線技術的發展，由開始的按鈕門鈴到現在的可視對

4、講門鈴、智能數碼門鈴，發展速度不斷飚升。針對目前世界范圍內經濟嚴峻形式和我國經濟運行面臨新的不確定性因素，如何根據急劇變化的外部經濟環境調整企業發展定，遙控距離遠，功耗低等特點。 1無線電子門鈴的簡介1.1 選題背景隨著人們生活水平的提高和居住環境的改善，人們對住宅小區智能型的要求也日益迫切。現在的人們也越來越喜歡居住大房子，但無線門鈴充分利用了現代的科技，發揮集成電路的特色，使制作的成本大大的降低，同時比傳統的有線門鈴很有多的優勢，具有方便快捷的特色！而且無線遙控音樂門鈴能發出各種不同的優美音樂，用戶可以通過轉換開關選擇喜歡的音樂。門鈴安裝時太靠近金屬物會縮短遙控距離。耗電極微，開關內置可更

5、換12伏電池，不按動時不耗電。正常使用壽命為一年（按20次/天）。接收器插電使用時，功率消耗為1W，等于一年只耗一度電。按鈕可裝可貼，即使家庭主婦，亦可容易完成安裝。門鈴裝入室內，隨意插入任一電源即可，門鈴溫度60攝氏度為正常。這種門鈴生產成本較低。隨著微電子技術、無線技術和網絡技術的飛速發展以及人們生活水平的大幅度提高，更廉價、功能更多、性能更好的無線遙控音樂門鈴不斷被研究并生產流入市場。1.2 設計思路傳統的門鈴都為有線門鈴，經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。現介紹如何制作一款無線遙控門鈴，方便主人在房內各地使用，將門鈴按鈕安裝在門上，來訪者只要按下按鈕，放在客廳

6、、廚房或臥室的接收主機就會響起“叮咚”聲或樂曲聲，宏亮悅耳，告知有客人來了，距離在幾米到幾十米，一般都有15到20米遠的距離，那么就需要無線電子門鈴來實現這些功能。無線遙控音樂門鈴是利用電磁波的發射和接收，因此會有發射和接收電路。發射板要先調制振蕩產生方波信號，在經高頻振蕩產生正弦波的信號發射出去，接收板接信號以后，通過濾波、選頻等電路選出接收的信號，在將其濾波、整形、放大，最后利用波的高電平推動音樂芯片使得喇叭發聲。無線遙控音樂門鈴設計流程如下圖： 圖1-1無線電子門鈴系統框圖1.3設計要點分析在設計無線控制產品時，由于無線電信號容易受環境因素的干擾，在沒有專業設備的前提下，很難制作成功。另

7、外無線數據傳輸和有線不同，傳輸的數據只在短時間內是穩定的，時間稍長便會受到干擾，因此在對數據進行傳輸時必須采用編碼進行傳送。在本電路的設計中，高頻部分選用了專用的發射和接收模塊，同時數據的編碼和解碼也用了硬件完成，因此大大提高了制作的成功率。在電子系統設計中，為了少走彎路和節省時間，應充分考慮并滿足抗干擾性的要求，避免在設計完成后再去進行抗干擾的補救措施。形成干擾的基本要素有三個：（1）干擾源，指產生干擾的元件、設備或信號，用數學語言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。（2）傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通

8、路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導線的傳導和空間的輻射。（3）敏感器件，指容易被干擾的對象。如：A/D、D/A變換器，單片機，數字IC， 弱信號放大器等。抗干擾設計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。（類似于傳染病的預防） 2 方案的比較與分析 實現同一功能的電路可以有不同的電路形式，而其所產生的影響也決定著電路實現的系統穩定性、性價比、抗干擾性等等。故而選擇一個最優的方案是每一個設計者所必須考慮的最重要的問題。2.1 信號發射單元 方案一采用集成元件，原理圖如下： 圖2-1-1信號發射單元 工作原理：發射機主要器件是一塊TWH630微型無線電發射頭，當按下

9、發射按鍵SBl時，它通過內藏天線向空中輻射高頻信號。本發射機調制振蕩器采用一塊普通555時基集成電路，將其接成自激多諧振蕩器，輸出方波頻率f=1.44/(R,+ 2R2）C1，方波信號由電阻器R3加到TWH630的輸人端IN對輻射的高頻信號進行調制。2.1.2 方案二運用CD4069芯片，NPN管和晶振產生一個特定的調頻信號及其外圍電路組成信號發射端。該信號發射端能夠根據晶振的篩選頻率產生一個特定的調頻信號，發射比較穩定，不易受干擾。圖2-1-2 4069芯片的管腳圖CD4069是6反相器。所謂反相器，就是用6個非門構成的集成塊。輸入端是高電平時輸出端就轉為低電平，輸入端是低電平時輸出端就為高

10、電平，輸入和輸出端的電平總是相反。總共TC4069UBP有六個。：圖2-1-3 TC4069內部電路圖總體原理圖如下圖所示：圖2-1-4 總體電路圖2.2 信號接收單元2.2.1 方案一與發送端方案一對應的信號接受電路為： 圖2-2-1 無線遙控接收電路工作原理：接收機由TWH631無線電接收頭、LM567音頻譯碼器及“叮咚一鳥鳴”KI- 156專用集成電路等器件組成，TWH631接收到來自發射模塊的信號后首先進行放大，然后由輸出端our送至LM567進行解碼，譯碼器的中心頻率主要由RRPR4與C4決定，Opf =1 1/( RRPR4）C4，調整電位器RP,可使中心頻率等于發射機的調制頻率1

11、kHz，此時集成塊的8腳輸出低電平，加到IC5的低觸發端TG2，使其受到觸發發出“叮咚”信號并經晶體管VT放大驅動揚聲器BL發聲。IC5是一塊“叮咚鳥鳴”音樂集成電路，它有兩個觸發端，一個為高電平觸發端TG1，它受高電平觸發，OUT端輸出的是鳥鳴信號，該觸發端對低電平無效；另一個為低電平觸發端TG2，當受低電平觸發時，OUT端輸出的是“叮咚”信號，它對高電平無效。SB2為裝在門框上的按鍵，客人來訪時按動的是SB2,此時高電平觸發端TG2受到觸發，故揚聲器BL發出的是“鳥鳴”響聲。方案二運用基本的NPN管和一個晶振及其外圍電路組成信號接收端。在里面加一個晶振后會由信號發射端的晶振的篩選頻率做出篩

12、選，選出特定的信號頻率，進行放大和輸入下一級的音頻功放電路里面！總體原理圖如下圖所示： 圖2-2-2 總體原理圖2.3 音頻功放電路運用常用的音樂IC芯片及功放組成音頻功放電路。對輸入進來的信號產生音樂IC里面所存儲的音樂聲音！2.4 方案的選擇方案（一）：1.優點：電路選用集成度較高的TDA7021T和TDA7052芯片，使得整體的電路比較精巧。芯片的規格比較高，使得在信號篩選上表現出色，精確度比較高。在做實物時，焊接比較方便，便于大批量生產。2.缺點：電路的集成度高使得電路的制作成本比較高，在信號的調制時，由于采用的收音機的原理，在信號的篩選上存在一定的不確定。方案（二）：1.優點:電路簡

13、單，符合現階段的知識的運用，而且芯片都比較常見，易買，易操作。特別是電路里面加入晶振篩選調頻信號，使的發射出去的信號頻率確定，易于接收端的選定。在接收端運用NPN管組成的超再生接收電路，接收到的信號經次電路再加上后面的晶體振蕩管，使得頻率的選定很方便。無線的傳輸距離比較理想。2.缺點：在集成度上不夠高。經過上面的比較可知，第一種方案和第二種方案的效果差不多，從整個電路圖來看，第一種方案中，使用集成芯片比第二種較多，相應的，電路所需元件也較第二種少，但是，由于需要仿真的緣故，所以，選用第二種方案，而且，的第二種方案也比較法符合這次的要求。3. 方案設計與仿真經過上一章的仔細設計、分析與討論，最終

14、決定選擇方案二作為本次的設計方案，詳細設計與仿真如下。3.1信號發射部分電路發射器由調制振蕩級和高頻振蕩級兩級組成。圖3-1-1發射系統 調制振蕩級調制振蕩級原理圖如下： 圖3-1-2 調制振蕩級原理圖基本原理：調制級電路由一塊4069和32.768KHz晶體完成，4069是6反相器。所謂反相器，就是么相器都有兩端，輸入端是高電平時輸出端就轉為低電平，輸入端是低電平時輸出端就為高電平，輸入和輸出端的電平總是相反。如圖1腳和2腳為第一個反相器，本文稱反相器1，之后稱反相器2、3、4、5、6，總共74LS04有六個反相器。當發射器開關按下時，反相器1和2及相關元件組成振蕩發生器，產生32.768K

15、Hz低頻信號。過程：反相器1的1腳開始為低電平，2腳就是高電平，4腳也為高電平。2腳的高電平經R2對晶體X1充電，充電電流經R2-X1-反相器2的4腳到負極。充電時間由X1決定，等效電容為200P。由于X1的充電，X1上的電壓逐漸上升，左正右負，當升至反相器1的翻轉電平時，2腳就由原來的高電平轉為低電平，4腳也同時轉為低電平。X1開始放電，放電通路為R2-反相器1的2腳-負極。放電后X1上的電位降低，到一定程度時1腳降為低電平了，輸出端又翻轉成高電平，再次對X1充電，至此已完成一個充放電過程，即一個振蕩周期，4腳輸出一次低高變化的電平。之后振蕩一直持續下去，反相器2的4腳就會一直輸出高低不斷變

16、化的電平信號。這個信號的頻率由晶體；決定，為32.768kHz。上面解說的過程在電路實際工作時完成得極快。反相器1和反相器2用于產生振蕩信號，反相器36并聯使用，構成輸出控制，能提供20-30mA的灌入電流。反相器36的輸出端接在發射管Q1的發射極對Q1進行調幅，向外發射電磁波。 高頻振蕩級高頻振蕩級原理圖如下：圖3-1-3調制電路圖基本原理：振幅調制器的任務是將所需傳送的信息“加載”到高頻振蕩中，以調幅波的調制形式傳送出去。通常采用低電平調制和高電平調制兩種方式。采用模擬乘法器實現調制的方法是屬于低電平調制，輸出功率小，必須使用高頻功率放大器才能達到發射功率的要求。采用集電極調幅電路實現調制

17、的方式屬于高電平調制。如果集電極調幅電路的輸出功率能夠滿足發射功率的要求，就可以在調制級將信號直接發射出去。發射部分天線發射級的設計天線的工作原理：從實質上講天線是一種轉換器，它可以把在封閉的傳輸線中傳輸的電磁波轉換為在空間中傳播的電磁波，也可以把在空間中傳播的電磁波轉換為在封閉的傳輸線中傳輸的電磁波。在移動通信系統中使用的基站天線一般多為由基本單元振子組成的天線陣列。作無線電波的發射或接收用的一種金屬裝置(如桿、線或線的排列)，在無線電設備中用來發射或接收電磁波的部件。無線電通信、廣播、電視、雷達、導航、電子對抗、遙感、射電天文等工程系統，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。此

18、外，在用電磁波傳送能量方面，非信號的能量輻射也需要天線。一般天線都具有可逆性，即同一副天線既可用作發射天線，也可用作接收天線。同一天線作為發射或接收的基本特性參數是相同的。這就是天線的互易定理。天線的結構：在磁棒上繞兩組彼此不連接的線圈，就構成了輸入電路用的天線線圈。兩個彼此獨立的線圈就構成了高頻性質的變壓器。圖3-1-4 發射部分天線發射級3.1.4發射部分電路圖 圖3-1-5 發射端的電路 工作原理：發射器開關按下時，反相器1和2及相關元件組成振蕩發生器，產生32.768KHz低頻信號。過程：反相器1的1腳開始為低電平，2腳就是高電平，4腳也為高電平。2腳的高電平經R2對晶體X1充電，充電

19、電流經R2-X1-反相器2的4腳到負極。充電時間由X1決定，等效電容為200P。由于X1的充電，X1上的電壓逐漸上升，左正右負，當升至反相器1的翻轉電平時，2腳就由原來的高電平轉為低電平，4腳也同時轉為低電平。X1開始放電，放電通路為R2-反相器1的2腳-負極。放電后X1上的電位降低，到一定程度時1腳降為低電平了，輸出端又翻轉成高電平，再次對X1充電，至此已完成一個充放電過程，即一個振蕩周期，4腳輸出一次低高變化的電平。之后振蕩一直持續下去，反相器2的4腳就會一直輸出高低不斷變化的電平信號。這個信號的頻率由晶體；決定，為32.768kHz。上面解說的過程在電路實際工作時完成得極快。反相器1和反

20、相器2用于產生振蕩信號，反相器36并聯使用，構成輸出控制，能提供20-30mA的灌入電流。反相器36的輸出端接在發射管Q1的發射極對Q1進行調幅，向外發射電磁波。Q1、L1、C3和6P電容組成高頻振蕩器，振蕩頻率由印刷電感L1（圖中由L1A和L1B組成）和JC3及三極管的集電結電容決定。一般為200-270MHz。Q1的發射極如果直接接在負極時就能產生等幅高頻波，再接在反相器的輸出端就使輸出受32.768KHz振蕩信號調制，通過印刷電感發射信號。按鍵每按一次就發射一次。 仿真圖示：（1）振蕩電路仿真電路圖： 圖3-1-6說明：仿真波形如圖所示，當沒有客人按門鈴時，單刀雙擲開關在右邊，相應點輸出

21、為低電平；當有客人按門鈴時，單刀雙擲開關被撥到左邊，輸出為高電平；當客人停止按開關時，單刀雙擲開關又回到右邊，輸出再次為低電平。（1） 發射端的仿真電路圖 圖3-1-7 說明：仿真波形如圖所示，當沒有客人按門鈴時，發射端沒有發送高頻信號，故如圖中的低電平所示；當有人按門鈴時，發射端開始向外發射高頻電磁波，如圖中所示；當停止按門鈴時，停止發射高頻電磁波，回到低電平。3.2接收部分電路主要技術指標（1）工作頻率范圍接收機可以接收到的無線電波的頻率范圍稱為接收機的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機的工作頻率必須與發射機的工作頻率相對應。如調頻廣播收音機的頻率范圍為88108MHz，是因為調頻廣播發射機的

22、工作頻率范圍也為88108MHz。（2）靈敏度接收機接收微弱信號的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調頻廣播收音機的靈敏度一般為530V。（3）選擇性接收機從各種信號和干擾中選出所需信號（或衰減不需要的信號）的能力稱為選擇性，單位用dB（分貝）表示，dB數越高，選擇性越好。調頻收音機的中頻干擾比應大于50dB。（4）頻率特性接收機的頻率響應范圍稱為頻率特性或通頻帶。調頻機的通頻帶一般為200KHz。（5）輸出功率接收機的負載輸出的最大不失真（或非線性失真系數為給定值時）功率稱為輸出功率。 組成框圖一般調頻接收機的組成框圖如圖3-2-1所示圖3-2-

23、1接收機組成框圖工作原理：天線接收到的高頻信號，經輸入調諧回路選頻為f1，再經高頻放大級放大進入混頻級。本機振蕩器輸出的另一高頻信號f2亦進入混頻級，則混頻級的輸出為含有f1、f2、（f1+ f2）、（f2f1）等頻率分量的信號。混頻級的輸出接調諧回路選出中頻信號（f2f1），再經中頻放大器放大，獲得足夠高的增益，然后經鑒頻器解調出低頻調制信號，由低頻功放級放大。由于天線接收到的高頻信號經過混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩定。信號接收部分電路由接收天線、高頻放大電路和解調電路組成，解調輸出的信號用來控制門鈴發聲電路發聲 。 圖3-2-2接收器系統

24、框圖 超再生接收器 超再生振蕩接收器自帶超再生檢波接收器，超再生檢波電路實際上是一個受間歇振蕩控制的高頻振蕩器，這個高頻振蕩器采用電容三點式振蕩器，振蕩頻率和發射器的發射頻率相一致。而間歇振蕩（又稱淬裝飾振蕩）雙是在高頻振蕩的振蕩過程中產生的，反過來又控制著高頻振蕩器的振蕩和間歇。而間歇（淬熄）振蕩的頻率是由電路的參數決定的（一般為1百幾百千赫）。這個頻率選低了，電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低：反之，頻率選高了，接收靈敏度較好，但抗干擾性能變差。應根據實際情況二者兼顧。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號時，由于受外界雜散信號的干擾和電路自身的熱搔動，產生一種特有的噪聲，叫超噪

25、聲，這個噪聲的頻率范圍為0.35kHz之間，聽起來像流水似的“沙沙”聲。在無信號時，超噪聲電平很高，經濾波放大后輸出噪聲電壓，該電壓作為電路一種狀態的控制信號，使繼電器吸合或斷開（由設計的狀態而定）。當有控制信號到來時，電路揩振，超噪聲被抑制，高頻振蕩器開始產生振蕩。而振蕩過程建立的快慢和間歇時間的長短，受接收信號的振幅控制。接收信號振幅大時，起始電平高，振蕩過程建立快，每次振蕩間歇時間也短，得到的控制電壓也高；反之，當接收到的信號的振幅小時，得到的控制電壓也低。這樣，在電路的負載上便得到了與控制信號一致的低頻電壓，這個電壓便是電路狀態的另一種控制電壓。如果是多通道遙控電路，經超再生檢波和低頻放大后的信號，還需經選頻回路選頻，然后分別去控制相應的控制回路。超再生電路優點：1、電路簡單，最簡單的接收機只需1個晶體管即可完成從高放、檢波、功放的所有能。2、靈敏度高。3、體積小，成本低。 接收端總體電路圖 圖3-2-3 接收端的電路圖 接收端仿真圖示： 圖3-2-4說明：由于仿真軟件不能仿真天線，故在仿真時，用一個正弦信號代替接收到得高頻電磁波。得出如上圖所示的仿真結果波形。4 這次對無線門鈴的設計，我對Multisim等 EWB軟件能夠更加熟