无线式音乐门铃的电路设计与制作
摘 要 伴随着无线技术、网络技术以及微电子技术的快速发展，人们的生活水平也在大幅度的提高，大家对现阶段居住环境以及安全方面也提出了更高的要求。门铃是每家每户都需要的且应用十分广泛的小型电子装置，尤其是现如今智能化住宅越来越普及。庭院化、别墅化及乡村院落使得人们急切需要一种更加安全可靠，使用而起来也更为方便，功能更加人性化等优点集于一体的智能化门铃产品。因此无线式音乐门铃(也称为遥控门铃或者是无线式遥控门铃) 成为了广受欢迎的家用智能小型电子产品。本次毕业设计根据任务书要求，设计了无线式音乐门铃的电子线路图，在按铃发射端采用电池供电，低功耗工作模式；在门铃音乐提示接收端具有多种提示音可选。并制作了硬件实物，经实际使用测试性能良好。
目 录
前言1
第一章 课题设计目的和要求2
1.1课题设计目的2
1.2课题设计要求2
第二章 无线式音乐门铃的工作原理3
2.1TC4069UBP集成芯片 3
2.2无线式音乐门铃发射板原理 4
2.3无线式音乐门铃接收板原理 5
2.4无线式音乐门铃的系统设计原则以及结构7
2.5无线式音乐门铃的功能简介8
第三章 电路的原理图以及PCB板图的绘制9
3.1有关绘图软件的介绍9
3.2发射板以及接收板原理图的绘制9
3.3发射板以及接收板PCB电路板的绘制11
3.4Protel99SE绘制过程中常见的一些问题13
第四章 无线式音乐门铃的实物组装及焊接15
4.1课题所涉及的所有元器件清单15
4.2各种元器件的检测16
4.3进行实物焊接前的准备17
4.4实物的焊接18
4.5实物整机的调试19
4.6无线式音乐门铃的故障排查及更正20
4.7毕设实物成品20
第五章 总结22
结束语23
致谢24
参考文献25
前 言
无线电在人们的生活中拥有着十分重要的地位，首先我们常见的无线电通信就是无线
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
电的一种。就我们日常中十分常见的手机就是一种最普及的无线电通信工具。而由基站、手机、交换终端等这些设备所组成的网络系统，使得我们的生活更加便利。其次就是专网通信，最早由军队研发的CDMA，是一种具有信号稳定、保密性好等特点的系统，而现在的军队使用的通信系统大多都具有跳频技术，也就是说通信的若干方会随时根据一定的规则来转换频率，这样使得信号就更加不容易被截获。
如今，我们所说的无线电通信大多数指的就是电台通信。比如在发生灾害的时候，我们的交换系统或者基站无法正常工作时，由于电台通信并不依靠网络通信，在这种时候就可以发挥它独特的优势。所以在应急通信中，电台通信可以说是无法用其他通信代替。电台通信还广泛的应用在消防、林业、武警等方面，其中业余无线电爱好者也喜欢使用这种通信手段。另外一种通信手段就是卫星通信，我们通过卫星信号的传播可以看到电视直播，而在航天领域中，地面工作人员和宇航员们进行跨领域通话时用到的也是无线电通信。
无线电控制技术也是十分常见的无线电技术。在很多普通及特殊的行业生产中，基于无线电控制技术的自动化越来越普及。例如我们在家里看电视时，拿着遥控器调电视频道，这时使用的遥控器就可以让我们体会到无线电控制技术地巨大作用。
无线电在无线电定位的领域也有着十分重要的研究，当我们身处地形十分复杂的地方，当我们需要定位的时候，这时无线电定位技术就派上了用场。GPS定位系统现如今已经被海事部门、救援机构、户外爱好者等广泛应用，而GPS定位系统所用到的技术就是无线电定位技术。 第一章 课题设计目的和要求
1.1课题设计目的
设计电子线路图
论述各部分工作原理和电路特点
绘制PCB元器件封装库
设计PCB印制电路板
硬件的实物焊接
调试硬件板直至最终发出最清脆的铃声
完成毕业设计学习、理解、设计、分析、计算、制作、测试(验证)、结论全过程。
1.2课题设计要求
简介无线式音乐门铃的基本原理、功能和人们生活中的广泛应用及需求特点、意义
用专业CAD软件绘制完整的电子线路图（可以按功能或结构部分画数张，注明每个元器件的符号、编号、规格、数值大小等）
图纸内容及张数：已有类似产品的实物照片或外形示意图12张；功能结构框图12张；电子线路图24张；制作硬件照片12张；(如有)软件仿真、模拟结果图23张
自己动手制作具有基本演示功能的样品验证设计，设计电路的硬件制作和(或)软件模拟过程，验证设计结果及说明能达到指标
无线式音乐门铃的工作原理
2.1TC4069UBP集成芯片
图1：TC4069UBP
图2：TC4069UBP内部结构图
如上图1所示，为本次课题研究的TC4069UBP芯片，TC4069UBP是由TOSHIBA公司生产的CMOS六反相器。反相器就是每个相器都有两端，当输入端为高电平时，其输出端就会转化为低电平来输出。相反，当输入端为低电平输入时，输出端则输出的为高电平。也就是说输入端及输出端的电平总会是相反的。如图2所示，1脚及2脚是第一个反相器，我们称之为反相器1。而TC4069UBP集成块一共拥有6个反相器。
2.2无线式音乐门铃发射板原理
图3:发射板原理图
该发射器电路是由调制振荡级以及高频振荡级两级来组成的。其中调制级电路是由TC4069UBP芯片以及32.768KHz晶体组成。当无线式音乐门铃的发射器开关按下时，由反相器1以及反相器2以及相关元器件来组成振荡发生器，从而产生频率为32.768KHz的低频信号。
振荡发生电路过程：当反相器1的1脚开始是低电平时，那么2脚就为高电平，同时4脚也是高电平。当2脚的高电平经由R2（1M）对晶体X1（32.768KHz）进行充电充电，充电电流又经由R2（1M）到X1（32.768KHz）再到反相器2的4脚到达负极。其中充电的时间由X1（32.768KHz）决定，等效成电容为200P。由于X1（32.768KHz）的充电之后，X1（32.768KHz）上的电压也在逐渐地上升；而当电压升至反相器1的翻转电平的时候，2脚的电压就会由高电平转化为低电平，同时4脚也会转化为低电平。当X1（32.768KHz）开始放电时，放电的通路就会变为R2到反相器1的2脚再到负极。放电之后X1（32.768KHz）上的电位会降低，降低到一定程度的时候1脚就会降为低电平，这时的输出端又会翻转成高电平，并且再次对X1（32.768KHz）进行充电，直至此时，就已经完成一个充放电的全过程，即为一个振荡周期，而反相器2的4脚也输出了一次低高变化的电平。在此之后振荡将一直持续下去，此时反相器2的4脚也就会一直在输出高电平和低电平都一直不断变化地电平信号，而这个信号的频率则由晶体来决定，频率为32.768KHz。这里所说的这个过程，在电路实际工作的时候是完成得极快的。集成块中的反相器1以及反相器2用于产生振荡信号，再加上反相器3、4、5、6并联使用，一同构成了整个输出控制，该输出控制能够提供20mA到30mA的灌入电流。当反相器3、4、5、6的输出端都接在发射管Q1（9018H）的发射极（e极）对Q1（9018H）进行调幅，并且向外发射电磁波。当芯片的7脚输出了一串数字编码的信号后，经由Q1（9018H）放大后由L1（10UH）向外发射。
目 录
前言1
第一章 课题设计目的和要求2
1.1课题设计目的2
1.2课题设计要求2
第二章 无线式音乐门铃的工作原理3
2.1TC4069UBP集成芯片 3
2.2无线式音乐门铃发射板原理 4
2.3无线式音乐门铃接收板原理 5
2.4无线式音乐门铃的系统设计原则以及结构7
2.5无线式音乐门铃的功能简介8
第三章 电路的原理图以及PCB板图的绘制9
3.1有关绘图软件的介绍9
3.2发射板以及接收板原理图的绘制9
3.3发射板以及接收板PCB电路板的绘制11
3.4Protel99SE绘制过程中常见的一些问题13
第四章 无线式音乐门铃的实物组装及焊接15
4.1课题所涉及的所有元器件清单15
4.2各种元器件的检测16
4.3进行实物焊接前的准备17
4.4实物的焊接18
4.5实物整机的调试19
4.6无线式音乐门铃的故障排查及更正20
4.7毕设实物成品20
第五章 总结22
结束语23
致谢24
参考文献25
前 言
无线电在人们的生活中拥有着十分重要的地位，首先我们常见的无线电通信就是无线
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
电的一种。就我们日常中十分常见的手机就是一种最普及的无线电通信工具。而由基站、手机、交换终端等这些设备所组成的网络系统，使得我们的生活更加便利。其次就是专网通信，最早由军队研发的CDMA，是一种具有信号稳定、保密性好等特点的系统，而现在的军队使用的通信系统大多都具有跳频技术，也就是说通信的若干方会随时根据一定的规则来转换频率，这样使得信号就更加不容易被截获。
如今，我们所说的无线电通信大多数指的就是电台通信。比如在发生灾害的时候，我们的交换系统或者基站无法正常工作时，由于电台通信并不依靠网络通信，在这种时候就可以发挥它独特的优势。所以在应急通信中，电台通信可以说是无法用其他通信代替。电台通信还广泛的应用在消防、林业、武警等方面，其中业余无线电爱好者也喜欢使用这种通信手段。另外一种通信手段就是卫星通信，我们通过卫星信号的传播可以看到电视直播，而在航天领域中，地面工作人员和宇航员们进行跨领域通话时用到的也是无线电通信。
无线电控制技术也是十分常见的无线电技术。在很多普通及特殊的行业生产中，基于无线电控制技术的自动化越来越普及。例如我们在家里看电视时，拿着遥控器调电视频道，这时使用的遥控器就可以让我们体会到无线电控制技术地巨大作用。
无线电在无线电定位的领域也有着十分重要的研究，当我们身处地形十分复杂的地方，当我们需要定位的时候，这时无线电定位技术就派上了用场。GPS定位系统现如今已经被海事部门、救援机构、户外爱好者等广泛应用，而GPS定位系统所用到的技术就是无线电定位技术。 第一章 课题设计目的和要求
1.1课题设计目的
设计电子线路图
论述各部分工作原理和电路特点
绘制PCB元器件封装库
设计PCB印制电路板
硬件的实物焊接
调试硬件板直至最终发出最清脆的铃声
完成毕业设计学习、理解、设计、分析、计算、制作、测试(验证)、结论全过程。
1.2课题设计要求
简介无线式音乐门铃的基本原理、功能和人们生活中的广泛应用及需求特点、意义
用专业CAD软件绘制完整的电子线路图（可以按功能或结构部分画数张，注明每个元器件的符号、编号、规格、数值大小等）
图纸内容及张数：已有类似产品的实物照片或外形示意图12张；功能结构框图12张；电子线路图24张；制作硬件照片12张；(如有)软件仿真、模拟结果图23张
自己动手制作具有基本演示功能的样品验证设计，设计电路的硬件制作和(或)软件模拟过程，验证设计结果及说明能达到指标
无线式音乐门铃的工作原理
2.1TC4069UBP集成芯片
图1：TC4069UBP
图2：TC4069UBP内部结构图
如上图1所示，为本次课题研究的TC4069UBP芯片，TC4069UBP是由TOSHIBA公司生产的CMOS六反相器。反相器就是每个相器都有两端，当输入端为高电平时，其输出端就会转化为低电平来输出。相反，当输入端为低电平输入时，输出端则输出的为高电平。也就是说输入端及输出端的电平总会是相反的。如图2所示，1脚及2脚是第一个反相器，我们称之为反相器1。而TC4069UBP集成块一共拥有6个反相器。
2.2无线式音乐门铃发射板原理
图3:发射板原理图
该发射器电路是由调制振荡级以及高频振荡级两级来组成的。其中调制级电路是由TC4069UBP芯片以及32.768KHz晶体组成。当无线式音乐门铃的发射器开关按下时，由反相器1以及反相器2以及相关元器件来组成振荡发生器，从而产生频率为32.768KHz的低频信号。
振荡发生电路过程：当反相器1的1脚开始是低电平时，那么2脚就为高电平，同时4脚也是高电平。当2脚的高电平经由R2（1M）对晶体X1（32.768KHz）进行充电充电，充电电流又经由R2（1M）到X1（32.768KHz）再到反相器2的4脚到达负极。其中充电的时间由X1（32.768KHz）决定，等效成电容为200P。由于X1（32.768KHz）的充电之后，X1（32.768KHz）上的电压也在逐渐地上升；而当电压升至反相器1的翻转电平的时候，2脚的电压就会由高电平转化为低电平，同时4脚也会转化为低电平。当X1（32.768KHz）开始放电时，放电的通路就会变为R2到反相器1的2脚再到负极。放电之后X1（32.768KHz）上的电位会降低，降低到一定程度的时候1脚就会降为低电平，这时的输出端又会翻转成高电平，并且再次对X1（32.768KHz）进行充电，直至此时，就已经完成一个充放电的全过程，即为一个振荡周期，而反相器2的4脚也输出了一次低高变化的电平。在此之后振荡将一直持续下去，此时反相器2的4脚也就会一直在输出高电平和低电平都一直不断变化地电平信号，而这个信号的频率则由晶体来决定，频率为32.768KHz。这里所说的这个过程，在电路实际工作的时候是完成得极快的。集成块中的反相器1以及反相器2用于产生振荡信号，再加上反相器3、4、5、6并联使用，一同构成了整个输出控制，该输出控制能够提供20mA到30mA的灌入电流。当反相器3、4、5、6的输出端都接在发射管Q1（9018H）的发射极（e极）对Q1（9018H）进行调幅，并且向外发射电磁波。当芯片的7脚输出了一串数字编码的信号后，经由Q1（9018H）放大后由L1（10UH）向外发射。
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