一 : 无线门铃发射电路设计

无线门铃发射电路设计

摘 要

伴随着无线电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，人们对居住环境的安全、方便提出了越来越高的要求，尤其是在智能化住宅中，集安全可靠、使用方便等优点于一体的智能门铃产品越来越受欢迎，因此无线门铃系统的设计成为近年来研究的趋势。(www.61k.com]

本文主要介绍一种新型无线门铃,它不仅结构简单、安装方便、简洁实用，而且性价比高。这种门铃具有低功耗、低规划的特点，而且设计成本低，在全球金融危机形势下，无线门铃的发展需要我们不断研究、不断创新，继续向着产品智能化、数字化、信息化方向发展。

该无线门铃电路用先进的脉冲调制发射及石英晶振稳频技术，性能稳,电路简单可靠,抗干扰能力强,传送距离远,电路体积小等优点,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，由开始的有线门铃到现在的无线门铃，而且已经向着智能数码门铃、可视对讲门铃过渡，发展速度不断飚升，我们的任务仍然任重道远。

关键词 无线门铃；脉冲调制；晶振稳频；

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Wireless doorbell transmission circuit design

Abstract

Along with the rapid development of radio and network technology, as well as people's living standards greatly improved the safety of the living environment to facilitate the proposed requirements, especially in the intelligent residence, a safe and reliable, use convenient wait for an advantage in one of the intelligent products are becoming more and more popular, so the design of the system be wireless door bell in recent years the trend of research.

This paper mainly introduces a new wireless door bell, it not only simple structure, easy installation, concise and practical, and cost-effective. This kind of the bell has low power consumption, low the characteristics of the planning, design and low cost, the global financial crisis situation, the development of wireless the doorbell while we should research and innovate, continues to intelligent products, digital and information development direction.

The wireless the doorbell circuit with advanced pulse modulation launch and vibration frequency stability, linb03 technology, performance stability, circuit is simple, reliable, strong anti-interference, transfer of distance, circuit the advantages of small size, meet different needs of life, and has a broad development prospects.

With microelectronics technology, wireless technology development by starting a cable the bell to now wireless the doorbell, and have to intelligent digital the doorbell, visible interphone the doorbell transition, the speed of development constantly has soared, our task is still a long-term task.

KEY WORDS： Wireless doorbell; Pulse modulation; Crystals frequency stability;

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目 录

中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ 1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１

1.1开发无线门铃的背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２

1.2 无线门铃的发展前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.3 本文主要研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 无线门铃总体方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.1系统结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.2功能简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1 发射板电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.2 电路设计的其他方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.3 方案的比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.4 硬件可靠性及抗干扰．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.5 编码调制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.6 实物展示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 电路设计软件相关介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.1 Altium Designer的主要特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

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4.2 Altium Designer的优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 元件的介绍 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.1三极管的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3

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5.1.1辨别三极管的方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.1.2三极管的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.2晶振的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.3电感的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.3.1 电感线圈．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3.2天线的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.4 LED灯的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.5电容的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6电路板制作及调试问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.1 Altium Designer常见问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.2 焊接注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.3 电路板调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录２．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录３．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

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1 绪论

无线门铃又称无线遥控门铃或遥控门铃，不需要布线，安装简单灵活，但是传送距离受现场的环境影响较大。［www.61k.com］一般分为普通无线门铃、无线可视门铃以及智能化门铃。主要应用于别墅、酒店、公寓以及办公场所等。

1.1 开发无线门铃的背景

门铃历史悠久，现代社会最常见的是无线门铃。门铃的类型由有线门铃发展为无线门铃，由单纯的音乐门铃发展到对讲门铃、遥控门铃以及可视门铃等。随着社会的进步以及科学的发展，无线技术应用已经十分广泛，门铃也已经不单纯作为豪门居家工具了，无线门铃的使用已经扩至到农村，其提供的方便可想而知。

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，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声的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。传统的门铃布置采用导线将门铃的各个设备连接到一起，随着技术的发展，无线技术得到广泛的应用，这就出现了无线门铃！简便、灵活的无线安装设计，免去安装时的麻烦及支出，不影响装修美观。空旷地带遥控距离长达100米，超长的能达150米，能满意各式住宅及高层楼宇需求。实际遥控距离视使用环境因素而变化。而且无线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。门铃安装时太靠近金属物会缩短遥控距离。耗电极微，开关内置可更换12伏电池，不按动时不耗电。正常使用寿命为一年（按20次/天）。接收器插电使用时，功率消耗为1W，等于一年只耗一度电。按钮可装可贴，即使家庭主妇，亦可容易完成安装。门铃装入室内，随意插入任一电源即可，门铃温度60摄氏度为正常。

在现代家庭中，利用无线电技术制成的无线门铃和无线防盗报警器已广为应用，但目前市面上所售无线门铃以简易型居多，即遥控器与接收器间的数据传输采用非编码式，这种门铃生产成本较低。随着微电子技术、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、性能更好的无线门铃不断被研究并生产流入市场。

1.2 无线门铃的发展前景

随着科学技术的飞速发展，全球经济国际化和社会信息化的浪潮汹涌澎湃。住宅功能也日益增强，智能住宅与智能小区应运而生，特别是无线门铃的应用越来越广泛。 5

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欧美、日本等发达国家从七十年代就开始加强这方面的研究，并专门成立了现代住宅开发公司，建造了一大批样板智能住宅，无一例外的都安装了先进的无线门铃系统。（www.61k.com）我国对智能住宅的研究还刚刚起步，从70年代开始引进、研制以及使用无线门铃。但其发展相当迅速，一些具有一定智能化水平的住宅在我国一些大城市（如上海、南京、广州等）兴建。九五年七月华东建筑设计研究院编制了上海市《智能建筑设计标准》，九八年三月十日江苏省地方标准《建筑智能化系统工程设计标准》颁布实施；国标《智能建筑设计标准》九九年十二月一日在沪审查通过。这无疑为广大电子设计人员及工程施工人员提供了标准依据。住宅智能化作为科学技术与现代住宅的桥梁，不断丰富住宅的艺术内涵，不断满足人们信息共享及先进的物业管理的必然要求，相信经过致力智能建筑的设计者和建设者的共同努力，不远的将来会在中国的大地上涌现出一大批智能化住宅。

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在智能化发展的趋势下，无线门铃在住宅小区中的地位日益巩固，特别是伴随着无线可视门铃、数字化门铃的实现，以及近年来日益加强的安防系统不断深入人心，无线门铃可谓是香饽饽般的存在。

个人认为大力推进智能小区的建设比较符合中国国情，一方面可以节省土地，另一面便于加强城市规划和管理。而作为一个应用电子学习者，使智能小区设计的功能设定恰到好处、技术路线恰当其分，无线门铃的使用更加简便以及实用，进而使无线门铃得到市场的最大认同。我们相信我国的智能化住宅和智能小区建设春天总将到来，特别是智能化无线门铃的使用会更加广泛。

1.3 本文主要研究目的

通过学习完成对无线门铃电路的设计及实物制作与调试工作，进一步巩固模拟电子技术、数字电子技术及电路等相关的理论知识，尤其是应用软硬件设计方法，从而进一步提高动手实践能力。从而提高理论与实践相结合的能力，尤其是将知识运用到生活中去的思维方法。

（1）通过复习《高频电子线路》与《数字电子技术基础》，从而进一步掌握电路设计等理论基础知识。

（2）通过查找相关资料以及实际的市场了解，从而具体地了解无线门铃的功能和基本原理等。并通过查找文献确定自己所要设计的无线门铃的功能。

（3） 分析电路设计要求，从而确定电路中元器件的选用。进而对电路进行设计，在 6

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集中性价比的条件下，完成电路的设计工作。(www.61k.com）

（4） 搭建的电路图通过软件进行修改和仿真，使其达到预定的目的。然后进行电路图的定型，完成对电路板的设计和实物焊接过程。

（5）实物焊接完成后，进行整机的调试。

2 无线门铃总体方案设计

2.1 系统结构

图2-1 发射板工作原理框图

图2-2 接收板工作原理框图

2.2 功能简介

无线门铃整体电路由发射板和接收板两块电路组成，本次课程设计主要设计无线

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门铃的发射电路。［www.61k.com）由框图可知，当按下开关时，安置在室外的发射板电路经过调制振荡和高频振荡，发射出电磁波信号，然后由室内的接收板电路接收信号，经过解调后，通过扬声器转化为音频发出声音。

3 硬件电路设计

由于近年来无线门铃发展迅速，种类也越来越多，加上人们追求方便实用以及趋向于智能化，各种设计可谓是层出不穷。根据本次课程设计的要求，选择了一个简单实用的电路做为本次课程设计的方案。

3.1 发射板电路设计

发射板电路主要由调制振荡级和高频振荡级组成。

图3-1 无线门铃发射器原理图

（1）调制级电路主要主要由32.768KHz晶振完成，本电路通过晶振的自激振荡，产生出一个振荡信号，信号频率由晶振固有频率决定。自激振荡特点就是不需要外加任何输入信号就能根据要求而输出特定频率的信号。从图中可以看，接通电源的瞬间，会友通电瞬间的电冲击、电干扰、晶体管的热噪声等，尽管这些噪声很微弱，也不是单一频率的波长，但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成。在不断放大-反馈-选频-放大-反馈-选频??的过程中，振荡就可以自行建立起来。Q3三极管为正反馈，起放大作用，由晶振使电路产生自激，从而产生持续的振荡，把直流电变为交流电，从而发射出一个振荡频率。

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并联在直流电两端，起滤波作用，主要是减少电路电压的波动性保护电器 8

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的作用，当电池电压下降，电容放电；电池电压上升，电容充电。[www.61k.com)

（2）高频振荡级是由Q1、C1、C2、T1以及L1、R2、R5组成。T1是一个可调线圈， 和C2并联，作无功补偿作用，规格有一定要求，否则接收的频率和发射的相差太大不能够正常的接收信号。一般做成矩形或者圆形，不能用漆包线，影响信号的选取发射。C2并联在线圈两端，因为线圈是感性负载，在通电或断电的一瞬间产生很高的电动势，并联电容可以减少这种感应电动势对线圈或其他控制元件的影响。

基本原理：按下SW开关，电源、LED1和电阻R1构成一个回路，LED1灯亮，说明电路正常接通。L1与C3组成LC振荡电路，起谐振选频作用。LC谐振回路是高频电路中最常用的无源网络，利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性，不仅可以选频，即从输入信号中选择出有用的频率分量而抑制掉无用的频率分量或噪声，而且还可以进行信号的频幅转换和频相转换。若要把电路中的频率通过天线发射出去，必须具备两个条件：

（1）振荡的频率必须足够高。频率越高，电场和磁场变化越快，产生的场越强，辐射出去的能量也越多。这样方能有效地把能量发射出去。

（2）电路必须开放。可使 LC振荡电路电容极板面积越来越小，极板间隔越来越大，再使电感线圈匝数越来越少，最后使电路演化为一根直导线，这样的电路叫做振荡偶极振子，也就是我们俗称的天线。这种由振荡回路演变的天线，本身就是一个振荡器，但又与普通的LC振荡回路有区别。有了天线，电磁场才能够发射到空间去。实际上无线起了“能量转换”的作用。我们用馈线送入天线的并不是无线电波，而是高频振荡电流。在天线上由变化的电场在它周围产生变化的磁场，这个变化的磁场又在自己周围产生变化的电场，新产生的变化的电场再在自己周围产生变化的磁场，这样变化的电场和变化的磁场相互激发，形成闭合的电力线和磁力线。而C2、T1作为选频电路，通过调节T1，选择一定的频率，进而从天线发射出去。

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图中的Q1起开关作用，相当于一个由基极电流所控制的无触点开关，随电流变化，三极管工作状态由截止到饱和相当于开关的闭合，截止时相当于开关断开。这可以控制发射板是否能够发射出信号。

3.2 电路设计的其他方案

（1）方案1：采用集成元件，原理图如下：

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图3-2 信号发射单元

555和R1、R2和R3等组成一个多谐振荡器。(www.61k.com]利用555定时器制作的“叮-咚”门铃，S不按下时，555的4管脚平时处于断开，成低电位，因而使555强制处于复位状态，555不工作，3脚输出低电位，无声响。S按下后，电源通过SB1、C1快速充电，555的4管脚加上高电平而起振。

工作原理：发射机主要器件是一块TWH630微型无线电发射头，当按下发射按键SBl时，它通过内藏天线向空中辐射高频信号。本发射机调制振荡器采用一块普通555时基集成电路，将其接成自激多谐振荡器，输出方波频率f=1.44/(R1+ 2R2）C1，方波信号由电阻器R3加到TWH630的输人端IN对辐射的高频信号进行调制。

（2）方案2：运用CD4069芯片，NPN管和晶振产生一个特定的调频信号及其外围电路组成信号发射端。该信号发射端能够根据晶振的筛选频率产生一个特定的调频信号，发射比较稳定，不易受干扰。

图3-3 4069芯片的管脚图

CD4069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 10

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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。(www.61k.com］总共TC4069UBP有六个。

图3-4 TC4069内部电路图

基本原理：调制级电路由一块4069和32.768KHz晶体完成，4069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、4、5、6，总共74LS04有六个反相器。当发射器开关按下时，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。7脚输出一串数字编码信号，经Q1放大后由L1向外发射，D1为LED灯信号发射指示。

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图3-5 发射板原理图

3.3 方案的比较

（1）方案1：

优点：电路选用集成度较高的TDA7021T和TDA7052芯片，使得整体的电路比较精巧。［www.61k.com］芯片的规格比较高，使得在信号筛选上表现出色，精确度比较高。在做实物时，焊接比较方便，便于大批量生产。

缺点：电路的集成度高使得电路的制作成本比较高，在信号的调制时，由于采用的收音机的原理，在信号的筛选上存在一定的不确定。

（2）方案2：

优点:电路简单，符合现阶段的知识的运用，而且芯片都比较常见，易买，易操作。特别是电路里面加入晶振筛选调频信号，使的发射出去的信号频率确定，易于接收端的选定。在接收端运用NPN管组成的超再生接收电路，接收到的信号经次电路再 12

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加上后面的晶体振荡管，使得频率的选定很方便。(www.61k.com]无线的传输距离比较理想。

缺点：在集成度上不够高。

（3）本课程设计所选方案：

优点：电路简单实用，设计方便，元器件比较常见，容易操作，易焊接。特别是可调线圈的选用，可以自由的设定发射频率，适于各种接收电路。而且传输距离满足需要。更重要的是价格便宜，更适于现代人的选择。

缺点：电路过于简单，没有芯片做基础，安全可靠性不易得到人们的认可。 综合方案1、2和本课程设计所选方案的优缺点，可以得出，3种方案效果相同，但第一种方案集成芯片较多价格昂贵，第二种方案元件较多，结构复杂，焊接都没有所选方案方便。

3.4 硬件可靠性及抗干扰

在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。

抗干扰的定义是：结合电路的特点使干扰减少到最小，是指设备能够防止经过天线输入端，设备的外壳以及沿电源线作用于设备的电磁干扰。

形成干扰的基本要素有三个：

（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。

（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。

（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。

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抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。抑制干扰源一般采取在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。切断干扰传播途径一般采用磁珠和电容组成TT型滤波电路。提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对于干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快回复的办法。

3.5 编码及调制

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本课程设计所选方案没有采用编码技术，通过了解编码调制可以找出设计中的诸多不足之处，也为以后更好、更理想的设计做好准备。[www.61k.com）编码的优势就是通过在传输数据中引入冗余来避免数字数据在传输过程中出现差错，在设计中引入编码技术，抗干扰能力更强，能够提高精确性，数据传输能力受到保障。

脉冲编码调制（Pulse Code Modulation），简称PCM。是数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生。PCM是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。

脉冲编码调制主要经过3个过程：抽样、量化和编码。抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。

原理：脉冲编码调制就是把一个时间连续，取值连续的模拟信号变换成时间离散，取值离散的数字信号后在信道中传输。脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化，编码的过程。

如何将一个模拟信号转换为一个数字信号呢？首先要将模拟信号离散化，即对模拟信号按一定的时间间隔进行抽样，然后再将无限个可能的抽样值（不是指抽样点的个数，而是每个抽样点的可能取值）变成有限个可能取值，即量化。最后对量化后的抽样值用二进制码元进行编码，就可能得到所需要的数字信号。所谓编码就是用一组符号（码组）取代或表示另外一组符号（码组或数字）的过程。这种将模拟信号经过抽样、量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式称为脉冲编码调制（PCM）。

3.6 实物展示

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图3-6 实物展示图

4 电路设计软件相关介绍

使用Altium Designer软件实现原理图及PCB图，然后做出板子，焊接元件完成后并对其仿真调试。(www.61k.com］

Altium Designer 基于一个软件集成平台，把为电子产品开发提供完整环境所需的工具全部整合在一个应用软件中。

Altium Designer 包含所有设计任务所需的工具：原理图和 HDL 设计输入、电路仿真、信号完整性分析、PCB 设计、基于 FPGA 的嵌入式系统设计和开发。另外可对 Altium Designer 工作环境加以定制，以满足用户的各种不同需求。

Altium Designer将传统的PCB设计与数字逻辑电路设计集成起来，突破了传统板级设计的界限；从而使系统电路设计、验证及CAM输出功能结合在一起。Altium Designer PCB与FPGA 引脚的双向同步功能，充分诠释了Altium 公司为主流设计人员提供易学、易用的EDA设计工具的一贯理念。

4.1 Altium Designer的主要特点

（1）一种同时进行PCB和FPGA 设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能

（2）强大的前端将多层次、多通道的原理图输入、混合信号仿真、VHDL开发和功能仿真及布线前信号完整性分析结合起来

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（3）引入了以FPGA 为目标的虚拟仪器，当其与LiveDesign-enabled 硬件平台NanoBoard 结合时，用户可以快速、交互地实现和调试基于FPGA 的设计

（4）PCB和FPGA 之间的全面集成，从而实现了自动引脚优化和非凡的布线效果

（5）交互式编辑、出错查询、布线和可视化功能，从而能更快地实现电路板布局

（6）设计库具有68,000多种元件，包括针对FPGA 设计的拿来即用、预先合成的IP 元件

（7）支持高速电路设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具

4.2 Altium Designer的优势

Altium Designer 相对于 Protel增强了非常多的功能。[www.61k.com］其功能的增加主要体现在以下几个大的方面：

首先在软件架构方面，Altium Designer不是象 Protel一样，仅仅用于设计 PCB电路板的功能。Altium Designer 在传统的设计 PCB电路板的基础上新增加了 FPGA以及嵌入式智能设计这一功能模块。因此，现在的 Altium Designer不但可以做硬件电路板的设计，也可以做嵌入式软件设计。是一款统一的电子产品设计平台。

其次在 EDA设计软件兼容性方面，Altium Designer提供了其他 EDA设计软件的设计文档的导入向导。通过 import wizard来进行其他电子设计软件的设计文档以及库文件的导入。

第三，在辅助功能模块接口方面，Altium Designer提供了与机械设计软件 ECAD之间的接口，通过 3D来进行数据的传输。在与制造部门之间，提供了 CAM功能，使得设计部门与制造部门进行良好沟通。在与采购部门以及装配部门，提供了DBLIB以及 SVNDBLIB等功能使得采购部门与设计部门等人员可以共享元件信息，提供与公司 PDM系统或者 ERP系统的集成。

第四，对于项目管理方面，Altium Designer采用的是以项目为基础的管理方式，而不是以DDB的形式管理的。这样使得项目中的设计文档的复用性更强，文件损坏的风险降低。另外提供了版本控制，灵活的设计输出 output jobs等功能，使得项目管理者可以轻松方便的对整个设计的过程进行监控。

最后，在设计功能方面，Altium Designer无论是在原理图、库、PCB、FPGA以 16

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及嵌入式智能设计等各方面都增加了很多新的功能。[www.61k.com］这将大大增强对处理复杂板卡设计和高速数字信号的支持，以及嵌入式软件和其他辅助功能模块的支持。

Altium Designer对于之前的版本 Protel99se是向下兼容的，因此，原来 Protel99se的用户若要转向 Altium Designer来进行设计，可以将 Protel99se的设计文件以及库文件导入到 Altium Designer中来。

5 元件的介绍

从本课程设计所选方案的原理图中可以看出，根据本次课程设计的要求，考虑到如今无线门铃的发展趋势，依据现代居民追求方便以及实用，元件选取比较少，仅依靠晶振自激起振，发出一个频率，根据三极管的放大作用，使频率放大到一定程度，由LC振荡电路选频，然后通过天线发射出去，实现无线门铃的正常使用。

5.1 三极管的介绍

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

结构简介：三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面，如图1所示，可有PNP和NPN 两种组合。三个接出来的端点依序称为发射极（emitter,E）、基极（base,B）和集电极（collector,C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出NPN与PNP三极管的电路符号，发射极特别被标出，箭号所指的极为N型半导体， 和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个PN接面都会形成耗尽区，将中性的P型区和N型区隔开。三极管的电特性和两个PN接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里 我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”（forward active），在此区EB极间的PN接面维持在正向偏压，而BC极间的PN接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管 都以此方式偏压。

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图5-1 NPN型及PNP型三极管

5.1.1 辨别三极管的方式

一般采用万用表电阻档判别，三极管内部有两个PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。［www.61k.com）在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。

（1） 基极的判别

判别管极时应首先确认基极。对于NPN管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，约为几百欧~几千欧；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，在几百千欧以上，此时假定极就是基极。PNP管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏（电阻均较小）的情况下，红表笔接基极。

实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管PN结的测量方法一样），又可确认管型。

（2） 集电极和发射极的判别

确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c，另一为发射极e，用手指分别捏住c极与b极（即用手指代替基极电阻Rb）。同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN，则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后再设另一管脚为c极，重复以上过程，比较两次测量指针的偏转角度大的一次表明IC大，管子处于放大状态，相应假设的c、e极正确。

5.1.2 三极管的作用

晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

晶体三极管的三种工作状态：

（1）截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。

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（2）放大状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。（www.61k.com］

（3）饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

根据三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中，经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压，从而判别三极管的工作情况和工作状态。

三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。

三极管不仅可以用在放大电路中，开关电路也有很广泛的应用。三极管开关作用中，是让三极管工作在饱和截止态，即集电结正偏，发射结反偏与集电结反偏，发射结正偏两种状态来表明开关状态

5.2 晶振的介绍

石英晶片之所以能当为振荡器使用，是基于它的压电效应：在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形；在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。

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晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。无源晶振与有源晶振（谐振）的英文名称不同，无源晶振为crystal（晶体），而有源晶振则叫做oscillator（振荡器）。晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容 19

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的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。[www.61k.com）由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

5.3 电感的介绍

5.3.1 电感线圈

电感是利用电磁感应的原理进行工作的.当有电流流过一根导线时,就会在这根导线的周围产生一定的电磁场,而这个电磁场的导线本身又会对处在这个电磁场范围内的导线发生感应作用.对产生电磁场的导线本身发生的作用,叫做"自感"，即导线自己产生的变化电流产生变化磁场，这个磁场又进一步影响了导线中的电流;对处在这个电磁场范围的其他导线产生的作用,叫做"互感"。

电感线圈的电特性和电容器相反,"阻高频,通低频".也就是说高频信号通过电感线圈时会遇到很大的阻力,很难通过;而对低频信号通过它时所呈现的阻力则比较小,即低频信号可以较容易的通过它.电感线圈对直流电的电阻几乎为零。

在电路板上与很多铜线缠绕的线圈，这个线圈就是电感，利用电感的特性原理，电感有以下几种作用：

（1）串联在系统中一般为抑制合闸涌流和消除谐波

（2）和并联电容器组串联，串联谐振达到滤波效果

（3）和并联电容器组并联，起到无功补偿作用

电感线圈与电容器并联可组成LC调谐电路。即电路的固有振荡频率f0与非交流信号的频率f相等，则回路的感抗与容抗也相等，于是电磁能量就在电感、电容来回振荡，这LC回路的谐振现象。谐振时电路的感抗与容抗等值又反向，回路总电流的感抗最小，电流量最大（指 f="f0"的交流信号），LC谐振电路具有选择频率的作用，能将某一频率f的交流信号选择出来。

5.3.2 天线的工作原理

从实质上讲天线是一种转换器，它可以把在封闭的传输线中传输的电磁波转换为 20

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在空间中传播的电磁波，也可以把在空间中传播的电磁波转换为在封闭的传输线中传输的电磁波。（www.61k.com）在移动通信系统中使用的基站天线一般多为由基本单元振子组成的天线阵列。

作无线电波的发射或接收用的一种金属装置(如杆、线或线的排列)，在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

天线的结构：在磁棒上绕两组彼此不连接的线圈，就构成了输入电路用的天线线圈。两个彼此独立的线圈就构成了高频性质的变压器。

图5-2 天线的结构

5.4 LED灯的介绍

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片。晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN

结加反向电压，少数载流子难以注入， 21

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故不发光。（www.61k.com)这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

5.5 电容的介绍

电容（或电容量， Capacitance）指的是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，最常见的例子就是两片平行金属板。也是电容器的俗称。

电容（或称电容量）是表现电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，刨除介质漏电自放电效应(电解电容比较明显），可能电荷会永久存在，这是它的特征，它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。

（1）滤波作用：在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lμF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。

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（2）耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。

（3）谐振作用：连接在谐振电路的振荡线圈两端，起到选择振荡频率的作用。 6 电路板制作及调试问题

6.1 Altium Designer常见问题

（1）集成库和离散库的区别是什么，有什么好处？答：Altium Designer的集成库可以把原理图的符号库（Symbol）、PCB的封装库（Footprint）、混合电路仿真模型 22

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（Spice模型）、信号完整性分析模型（IBIS模型）、三维模型集成在一起，而离散库只是对立的库文件。(www.61k.com)有了完整的集成库，设计师在设计原理图时就可以看到该器件包含的模型，针对该器件可以做哪些操作。

（2）在建立原理图符号库时，每次放置Pin的序号都是接上次的，能不能在系统中设置每次都是某固定值？答：目前在系统参数中还不能设置，只能在放置第一个Pin时按Table键，把它的序号改成你所需要的。

（3）单根布线的时候，可以使用shift+空格键来转换转弯模式，总线布线是否同样适用？答：否。总线布线时不支持圆弧转弯，其他都一样。贴到list中，即可实现designator的批量移动。在即将发布的R10版本中已可实现这种功能。

（4）Altium Designer中是否支持等长走线？怎么来匹配？答：Altium Designer支持等长走线，匹配方式有三种：一、通过规则设置设定长度；二、选定完成走线的网络与它等长；三、走线过程中自定义网络的长度。

（5）PCB布线完成后，添加泪滴，为何总有个别焊盘添加不上？答：主要是由于栅格设置等原因导致布线时，线段的中心点（即鼠标的十字光标）没有和焊盘的中心点完全吻合，换句话说，线段和焊盘之间存在虚接或过冲，系统在添加泪滴时不知道到底围绕着哪一个中心点添加。检查没有加上泪滴的焊盘，修改连线，再次添加泪滴即可。

（6）PCB界面下增加新的元器件，能否自动更新回原理图？答：不能。Altium Designer中原理图与PCB可以实时双向的更新，但是在PCB里面新增一个器件是个例外，因为在电路设计中，可能多个原理图器件对应着同一个封装，Altium Designer无法仅凭一个封装模型判断出这是个什么原理图器件，甚至无法判断出这是哪一类器件，因而不能自动的在原理图里面增加你所期望的器件。除此之外，基本上都可以实时双向更新。

（7）Altium Designer执行导入导出的时候能做到100%正确吗？答：任何软件在执行不同版本的文件之间的迁移时，都无法保证100%的正确性。虽然如此，Altium Designer仍然在努力解决文件导入导出时可能出现的问题，并力争在新版本或补丁包中解决客户反映的问题。一般而言，按照Altium Designer软件的操作方法和正确的步骤导入指定格式的文件时，其正确率还是相当高的，出现的极个别的问题可以在Altium Designer工程师的指导下帮助解决。Altium Designer虽然也不能保证文件转移时100%的正确率，但能够保证在同类软件里是兼容性最好的。

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6.2 焊接注意事项

（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。[www.61k.com]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）焊锡之前应该先插上电烙铁的插头，给电烙铁加热

（4）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

（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）元件的腿尽量要直，而且不要伸出太长，以1mm为最好，多余的可以剪

（7）焊完时，焊锡最好呈圆滑的圆锥状，而且带金属光泽

6.3 电路板调试

对于一个新设计的电路板，调试起来往往会遇到一些困难，特别是当板比较大、元件比较多时，往往无从下手。但如果掌握好一套合理的调试方法，调试起来将会事半功倍。对于刚拿回来的新PCB板，我们首先要大概观察一下，板上是否存在问题，例如是否有明显的裂痕，有无短路、开路等现象。如果有必要的话，可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。

然后就是安装元件了。相互独立的模块，如果您没有把握保证它们工作正常时，最好不要全部都装上，而是一部分一部分的装上（对于比较小的电路，可以一次全部装上），这样容易确定故障范围，免得到时遇到问题时，无从下手。一般来说，可以把电源部分先装好，然后就上电检测电源输出电压是否正常。如果在上电时您没有太大的把握（即使有很大的把握，也建议您加上一个保险丝，以防万一），可考虑使用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护电流，然后将稳压电电源的电压值慢慢往上调，并监测输入电流、输入电压以及输出电压。如果往上调的过程中，没有出现过流保护等问题，且输出电压也达到了正常，则说明电源部分良好。反之，则要断开电源，寻找故障点，并重复上述步骤，直到电源正常为止。下面主要介绍三极管的调试：

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（1）判断NPN型三极管是否正常？

答：三极管可以看成是2个PN结。(www.61k.com）测试其好坏只要测其PN结是否正常就行。其方法是,用电阻档测b,c极和b,e极的正反电阻,相差几十倍以上就是正常的。

（2）三极管好坏的判断、极性及B、C、E的确定

对三极管的三个电极进行编号，任意两个编号的电极与指针式万用表的红、黑表笔均有两种连接顺序（即两次测量），总共进行六次测量，六次测量中若只有两次测量指针发生偏转（电阻读数在几KΩ～几十KΩ之间），则该管完好，否则该三极管是坏的。

基极（B）和三极管极性的确定：分两种情况：

① 在指针偏转的两次测量中，始终与黑表笔相连的电极为B极，且该管极性为NPN型；

② 在指针偏转的两次测量中，始终与红表笔相连的电极为B极，且该管极性为PNP型。

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C、E两个电极的确定：将指针式万用表的红、黑表笔分别于剩下的两个电极相连（有两种测试顺序），分两种情况：

①若1步中判断的三极管为完好的NPN型，则两次测试中，左手食指始终搭接在黑表笔所接的电极和B极之间，记录下两次测试中万用表的阻值读数分别为R1和R2，若R1<R2，则在读得R1的该次测量中，黑表笔所接电极为C极，另一个电极为E极。

②若1步中判断的三极管为完好的PNP型，则两次测试中，左手食指始终搭接在红表笔所接的电极和B极之间，记录下两次测试中万用表的阻值读数分别为R1和R2，若R1<R2，则在读得R1的该次测量中，红表笔所接电极为C极，另一个电极为E极。 7 心得体会

通过本次课程设计，我对单片机原理、通信电子电路以及模电数电等课程加深了理解，特别是对Altium Designer 等软件更加熟练的运用，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，掌握了科技文献的检索方法。在本课程设计中，不仅使我提高了基础知识能力，而且增强了我的动手能力，对电子产品以及相关的电子线路原理有了较全面的了解。

通过本次课程设计，我也发现了自己的很多不足之处。比如，设计思路虽有，但选择最佳方案却犹豫不决；电路原理虽懂，但是各个元器件的作用却不甚了解；理论 25

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知识虽然丰富，但联系实际的能力还很欠缺。(www.61k.com］在老师和同学的帮助下，上网查询了许多资料，开拓了思路，我也慢慢的找对了方向，把许多遗忘的知识又给温习了一遍，克服了这些不足，也努力的提高自己的知识和综合素质。

本次课程设计虽然结束了，但我还有很多事情要做，首先必须对那些不甚了解的知识点尽快的去学习，学习是一个长期积累的过程，理论知识扎实，对所研究的课题才能得心应手。其次还要加强自己的实践经验，增强自己的动手能力，不断的锻炼自己，为自己的未来有更好的发展打下坚实的基础。

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致 谢

时间如白驹过隙，毕业论文的设计即将完成，这也意味着我的大学四年的生活也要宣告结束。(www.61k.com)回首既往，大学的生活使我变得成熟、独立以及坚强，不仅丰富了知识，而且锻炼了社会能力，这为我走向社会奠定了基石。

在四年的学习时间里，有幸遇到很多才华横溢的老师，他们严谨细致、循循善诱，不仅教会了我们怎样学习知识，而更重要的是教会了我们怎样做人。他们对我们人生观、价值观以及世界观的形成可谓功不可没。

值此之际，我也要对我的指导老师表示深深的谢意，从论文的选题、文献的采集、结构的布局以及最后的定稿，她都费尽心血，而且百忙之中抽出时间辅导我们，特别是本设计中需要用到的仪器、元件等大力支持，才能够使我的论文顺利完成。

最后，我也要感谢我的父母，因为他们才圆了我的大学之梦，才会是我认识了那么多可敬的老师，也让我结识了许多朋友。因为他们对我生活上的支持，我才能够专心的学习知识，增长自己的阅历，提高了自己各方面的素质。在未来的日子里，我也一定好好学习和工作，不辜负他们的期望，将来有所成就，好好的孝敬他们。

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参考文献

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附录1

元件清单

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电路图 附录2 30

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附录3 PCB图

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二 : 可记忆门铃电路的设计

摘要：文章主要介绍了可记忆门铃的原理及元器件安装和调试。该门铃具有记忆功能，当有人按过门铃后，发光二极管就保持长时间显示状态，直到主人按复位开关熄灭。元器件安装既可采用电脑软件，也可采用手工布线。调试器件时要注意焊接的问题，大多数问题是由虚焊导致的。

关键词：电路原理；元器件；集成电路；调试；故障查找；虚焊；布线；可记忆门铃
中图分类号：TM925　　　　　文献标识码：A　　　　　文章编号：1009-2374（2012）23-0050-02
1　可记忆门铃电路原理
图１ 可记忆门铃电路原理图
可记忆门铃具有记忆功能，当有人按过门铃后，发光二极管就保持长时间显示状态，直到主人按复位开关熄灭。门铃由4.5～9V电池供电，也可用交流电源供电。图中所示的12V直流电源即可通过桥式整流电路获得，静态耗电流仅数毫安。K1是门铃按钮开关，K2是清除记忆灯的复位开关。IC2为RS触发器。平时IC2第四脚通过R5接地，故处于零输入状态，扬声器无声。按K2一下使IC1输出高电平，LED不发光。当客人按下K1时，则IC2产生音频震荡，同时通过D1给IC1加上高电平，第3脚输出低电平，LED点亮表示有客人来过。K1断开后D1反偏截止，使IC1保持低电平输出，LED维持点亮状态，直到主人来按一下K2才能使LED熄灭。555和R5、R6、R7、D2、D3、C5、C6组成多谐振荡器，当K1在关断情况下，555的第4脚呈低电平，使555处于强制复位状态，第3管脚输出呈低电平。当K1闭合，电源通过D2对C5快速充电至VCC，555的第4脚呈高电平，555振荡器起振，震荡频率为：fc1＝1.44/（RD+2R7）×C6，其中RD为D2、D3的直流导通电阻，约500Ω，此时充电回路为VCC→D2→D3→R7→C3；放电回路为R7→C6→芯片内部；震荡频率约为1230Hz。当K1复位后，由于C5上电压仍为高电平，震荡器继续震荡，直到C5上的电压降到小于0.4V，555被强制复位停振。此时，充电时间常数增大，放电时间常数增大，放电时间常数仍为R7、C6，此时的振荡频率为：fc2＝1.44/（RD+2R7）C6，约为680Hz左右。这样该门铃在按钮被按下时发出“叮”声，按钮被放开时发出“咚”声，非常悦耳。
2　元器件安装的技术要求
表1　元器件列表
名称 型号 数量
集成电路 7805，NE555 1，1
三极管 9013 4
发光二极管 红色 1
二极管 IN4148 3
电阻 10k，100k，20k， 150（www.61k.com］k，330k 2，2，2，1，1
电解电容 100uF，4.7uF，0.1uF 1，1，1
电位器 510kΩ 1
电容 10nF 2
电解电容 100uF 5
扬声器 1
复位常开开关 红色　黄色 1，1
元器件在印刷电路板上规则排列，元器件轴线方向尽量一致，并与板的四边垂直或平行，使得元器件排列规范，版面整齐美观，对于安装调试和维修比较方便。单面印刷电路板，元器件只能安装在没有印刷电路的一面，元器件的引脚通过安装孔焊接在印刷导线的接点上。在手工布线时，因集成电路管脚较多，有意将NE555安排在四点焊盘相连的左半面；普通电阻、二极管占四点排列，三极管9013占三点排列，选择合适的位置，便于导线连接，既不相交又不迂回太远。纸上布线时不需要为扬声器专门准备空间，扬声器可在板子上采用立式焊接，不会占多少空间。选择一块独立的空间放置电源电路，便于之后检查。根据原理图顺序将各个元器件从左至右依次排开，尽量使电路紧凑、密集，缩短导线。
3　调试
定义：电厂机组、变电站或某项设备在安装过程中及安装结束后移交生产前，按设计和设备技术文件规定进行调整、整定和一系列试验工作的总称。在我们此次实习中调试应该是在加作品之前对作品的各项指标进行调整。但是可记忆门铃没有可以调节的参数，所以只需要检查电路接线是否正确，焊接是否有误。
故障查找：检查元器件的选用和使用是否正确；各器件接电源和地线的极性是否符合要求；电解电容的极性、二极管和三极管的管脚、集成电路的引脚有无错接、漏接、互碰等情况；布线是否合理；焊点有无脱落等。
故障产生原因：焊接出现虚焊，短路；开关焊的过低，不能被完全地按下去；导线少焊、多焊。
解决方法：重新焊接，检查线路。
图２　可记忆门铃电路成品图
作者简介：刘家辰（1991-），男，陕西延安人，西南交大电气工程学院学生，研究方向：电力系统。
（责任编辑：周加转）

三 : 无线门铃发射电路设计

无线门铃发射电路设计

摘 要

伴随着无线电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，人们对居住环境的安全、方便提出了越来越高的要求，尤其是在智能化住宅中，集安全可靠、使用方便等优点于一体的智能门铃产品越来越受欢迎，因此无线门铃系统的设计成为近年来研究的趋势。

本文主要介绍一种新型无线门铃,它不仅结构简单、安装方便、简洁实用，而且性价比高。这种门铃具有低功耗、低规划的特点，而且设计成本低，在全球金融危机形势下，无线门铃的发展需要我们不断研究、不断创新，继续向着产品智能化、数字化、信息化方向发展。

该无线门铃电路用先进的脉冲调制发射及石英晶振稳频技术，性能稳,电路简单可靠,抗干扰能力强,传送距离远,电路体积小等优点,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，由开始的有线门铃到现在的无线门铃，而且已经向着智能数码门铃、可视对讲门铃过渡，发展速度不断飚升，我们的任务仍然任重道远。

关键词 无线门铃；脉冲调制；晶振稳频；

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Wireless doorbell transmission circuit design

Abstract

Along with the rapid development of radio and network technology, as well as people's living standards greatly improved the safety of the living environment to facilitate the proposed requirements, especially in the intelligent residence, a safe and reliable, use convenient wait for an advantage in one of the intelligent products are becoming more and more popular, so the design of the system be wireless door bell in recent years the trend of research.

This paper mainly introduces a new wireless door bell, it not only simple structure, easy installation, concise and practical, and cost-effective. This kind of the bell has low power consumption, low the characteristics of the planning, design and low cost, the global financial crisis situation, the development of wireless the doorbell while we should research and innovate, continues to intelligent products, digital and information development direction.

The wireless the doorbell circuit with advanced pulse modulation launch and vibration frequency stability, linb03 technology, performance stability, circuit is simple, reliable, strong anti-interference, transfer of distance, circuit the advantages of small size, meet different needs of life, and has a broad development prospects.

With microelectronics technology, wireless technology development by starting a cable the bell to now wireless the doorbell, and have to intelligent digital the doorbell, visible interphone the doorbell transition, the speed of development constantly has soared, our task is still a long-term task.

KEY WORDS： Wireless doorbell; Pulse modulation; Crystals frequency stability;

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目 录

中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ 1 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．１

1.1开发无线门铃的背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．２

1.2 无线门铃的发展前景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

1.3 本文主要研究目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 无线门铃总体方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.1系统结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

2.2功能简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 硬件电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.1 发射板电路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.2 电路设计的其他方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.3 方案的比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.4 硬件可靠性及抗干扰．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.5 编码调制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3.6 实物展示．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 电路设计软件相关介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.1 Altium Designer的主要特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.2 Altium Designer的优势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 元件的介绍 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.1三极管的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3

5.1.1辨别三极管的方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.1.2三极管的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.2晶振的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.3电感的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.3.1 电感线圈．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

4.3.2天线的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.4 LED灯的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

5.5电容的介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6电路板制作及调试问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.1 Altium Designer常见问题．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.2 焊接注意事项．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

6.3 电路板调试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 7心得体会．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录１．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录２．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 附录３．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

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本文标题：门铃电路的设计-无线门铃发射电路设计
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