1、 . . . 成 績 評 定 表學生X班級學號X專 業(yè)通信工程課程設計題目無線電子門鈴電路設計評語組長簽字：成績日期20 年 月 日課程設計任務書學 院信息科學與工程學院專 業(yè)通信工程學生X班級學號 X課程設計題目無線電子門鈴電路設計實踐教學要求與任務:1.認真完成protel軟件學習，熟練掌握其基本操作。2.繪制無線電子門鈴發(fā)射與接收兩端的電路原理圖，要求布局符合電器規(guī)、制圖美觀、可讀性強。3.繪制與無線電子門鈴發(fā)射端與接收端的電路原理圖相應的雙面印刷版圖。4.完成并上交無線電子門鈴電路設計的課程設計報告，要求條理清楚、圖文并茂，能體現(xiàn)制圖的必要過程。工作計劃與進度安排:1月6日-7日 查閱

2、資料學習Protel基礎知識，制定課題，學習基本原理。1月8日-10日 進行電路設計，繪制電路原理圖與其雙面印刷板圖。1月11日 撰寫課程設計報告，進行答辯驗收。指導教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日摘 要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(fā)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(guī)劃和經營方針，成為擺在我國無線音樂門鈴企業(yè)面前亟待解決的問題。無線遙控門鈴企業(yè)的發(fā)展需要我們不斷研究、不斷創(chuàng)新，向著產品智能化

3、、數(shù)字化、信息化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的門鈴都為有線門鈴，使用方便，極方便了大家的生活。如果在豪門大院或經常聽不到門鈴聲的房主，有時總會不能與時接待來客，很是尷尬。現(xiàn)介紹如何制作一款無線遙控門鈴，方便主人在房各地使用，將門鈴按鈕安裝在門上，來訪者只要按下按鈕，放在客廳、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。無線的門鈴極大的方便了人們的生活。無線門鈴充分利用了現(xiàn)代的科技，發(fā)揮集成電路的特色，使制作的成本大大的降低，同時比傳統(tǒng)的有線門鈴很有多的優(yōu)勢，具有方便快捷的特色！本文通過對無線電子門鈴接收端與發(fā)射端電路原理圖繪制與

4、印刷電路板的設計，主要闡述了用Protel 99 se軟件來實現(xiàn)電路繪制以與雙面印刷板建成的方法，通過電路圖的設計訓練，掌握protel 99 se軟件的操作過程。關鍵字：無線電子門鈴；Protel 99 se；電路原理圖；印刷電路板。目 錄1. Protel軟件介紹12.無線電子門鈴基本原理介紹2 2.1信號發(fā)射端原理介紹22.2信號接收端原理介紹33. protel 99 se軟件繪制原理圖4 3.1創(chuàng)建protel文件43.2元器件放置53.3 原理圖繪制84. Protel 99 se軟件制作PCB圖114.1元器件的布線和封裝說明11 4.2發(fā)射端的PCB圖124.3接收端的PCB圖

5、135. 設計總結166. 參考文獻1717 / 221. Protel軟件介紹Protel99se是90年代初由澳大利亞Protel Technology公司研制開發(fā)的應用于Windows操作系統(tǒng)下的EDA設計軟件，采用設計庫聯(lián)網(wǎng)模式，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性與3D模擬功能，是一個32位的設計軟件。共分5個模塊，分別是原理圖設計、PCB設計（包含信號完整性分析）、自動布線器、原理圖混合信號仿真、PLD設計。Protel99se軟件中提供了SIM99se數(shù)?；旌戏抡嫫骷绍浖梢詫υS多電子線路進行模擬設計，模擬運行，反復修改。提供了接近6000各仿真元件和大量的數(shù)學模型期間，可以對電工電

6、路，低頻電子線路、高頻電子線路和脈沖數(shù)字電路在一定圍進行仿真分析。 仿真結果以多種圖形方式輸出，直觀明了，可以單圖精細分析，也可以多圖綜合比較分析、并可通過不同的角度進行分析，以獲得對電路設計的準確判斷。 它的主要特色有：（1） 可生成30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡表；（2） 強大的全局編輯功能在原理圖中選擇一級器件，PCB中同樣的器件也將被選中；（3） 同時運行原理圖和PCB，在打開的原理圖和PCB圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡；（4） 滿足國際化設計要求（包括國標標題欄輸出，GB4728國標庫）；（5） 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒軸PICE 3f5）；（6） 強大的“規(guī)則驅

7、動”設計環(huán)境，符合在線的和批處理的設計規(guī)則檢查；  （7） 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪；  （8） 放置漢字功能；  （9） 可以輸入和輸出DXF、DWG格式文件，實現(xiàn)和AutoCAD等軟件的數(shù)據(jù)交換；  除此之外Protel還有諸多便捷的功能，因此它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設計者的首選軟件，它較早就在國開始使用，在國的普與率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用PROTEL。它在現(xiàn)代電子線

8、路設計方面扮演著越來越重要的角色，使得以前許多繁重的工作越來越省時省力。本設計中僅僅是基本的運用Protel進行簡單的電路原理和PCB圖的繪制，算是大致學習Protel軟件的基本使用方法吧。 2. 無線電子門鈴基本原理介紹 無線的電子門鈴主要包括以下幾個主要部分：觸發(fā)開關，信號發(fā)射端，信號接收端，音頻功放電路。當客人來到家門口時，按下觸發(fā)開關時，會使信號發(fā)射端發(fā)射出一個調頻信號，通過信號接收端對調頻信號解調，經過解調后的信號通過音頻功放電路發(fā)出悅耳的音樂聲音，提醒主人有客人來訪，主人做出抉擇：開門與否。原理框圖如圖2.1所示。圖2.1 無線電子門鈴框圖2.1信號發(fā)射端原理介紹本次設計

9、的發(fā)射模塊采用振蕩器產生發(fā)射信號，并通過功率放大器放大后發(fā)射出去。設計的電路框圖如圖2.2所示。 圖2.2 發(fā)射極原理框圖LC電容三點式振蕩器產生的高頻信號送入高頻功率放大器，這里采用的是電容三點式振蕩器，增加回路總電容和減小三極管與回路之間的耦合來提高振蕩回路的標準性，使振蕩頻率的穩(wěn)定度得以提高。高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，將高頻信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。為了確保高頻功率放大器能夠接收到信號的高頻率穩(wěn)定度，在LC諧振電路的輸出極加一個射極跟隨器作為緩沖器。1.LC振蕩器本設

10、計的發(fā)射模塊采用LC電容三點式振蕩器作為信號的發(fā)生器，這里應用的是一種改進型的電容三點式振蕩器，即西勒振蕩器。西勒振蕩器由起能量控制作用的放大器、將輸出信號送回到輸入端的正反饋網(wǎng)絡以與決定振蕩頻率的選頻回路組成。沒有輸入信號，而是由本身的正反饋信號代替，當振蕩器接通電源后，即開始有瞬變電流產生，經不斷的對它進行放大、選頻、反饋、再放大等多次循環(huán)，最終形成自激振蕩，把輸入信號的一部分送回輸入端做輸入信號，從而產生了一定頻率輸出的正弦波信號輸出。 2. 緩沖器為了得到高頻率穩(wěn)定度的信號，在LC振蕩器和高頻功率放大器之間要接一個射極跟隨器，射極跟隨器對信號的放大倍數(shù)基本上為1，它的輸入阻抗高，對前一

11、級電路影響小，輸出阻抗低帶負載能力強。3.高頻功率放大器高頻功率放大器用于發(fā)射機的末級，作用是將高頻已調波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域的接收機可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。為了獲得較高的效率與最大輸出功率POM將丙類功放的工作狀態(tài)選為臨界狀態(tài)。功放級將前級送來的信號用倍頻器（功放管為2N2222）進行功率放大，使負載（天線）上獲得滿足要求的發(fā)射功率。任務中要求整機效率較高，則應采用丙類功放。2.2信號接收端原理介紹 由圖2.1可以看出來，當客人觸發(fā)開關后，會使信號發(fā)生端產生一個音頻信號，之后信號接收端接收音頻信號，經過

12、處理給音頻功放電路。由于在空間中接收到的都是高頻小信號，為了將接收到的高頻小信號放大，必須采用一個高頻小信號放大器，如圖2.3為高頻小信號放大器作為接收信號的原理框圖。高頻小信號放大器分頻器蜂鳴器信號信號 圖2.3 信號接收端的原理框圖1.高頻小信號放大器 高頻小信號放大器是利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流永遠是基極電流的倍，是三極管的交流放大倍數(shù)，應用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流(或電

13、壓)是原先的倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經過不斷的電流與電壓放大，就完成了功率放大。2.分頻器和蜂鳴器分頻器將由小信號發(fā)生器發(fā)送出來的信號分頻成中頻信號，同時將模擬信號轉換成數(shù)字信號，驅動蜂鳴器發(fā)聲。3. protel 99 se軟件繪制原理圖3.1創(chuàng)建protel文件Protel 的原理圖的繪制是十分簡單。首先要新建一個工程，將所需的文件都保存在工程里，工程是在繪制完原理圖后進行仿真以與PCB板制作的基礎，否則會產生仿真錯誤以與無法由原理圖將原件導入pcb中，新建工程的類型選擇為PCB project。具體繪制步驟如下： 圖3.1 1. 打開protel 99 SE,然后依次選F

14、ileNew，在出現(xiàn)的對話框中點擊OK,如圖3.1所示。2. 點擊FileNew，出現(xiàn)如圖3.2所示的窗口，選中Schematic Document點擊OK,建立sheet1.Sch文件,雙擊打開繪圖界面如圖3.3。若初始的元件不夠，可以添加所需的元件庫，然后就可以在空白處放置元件了。圖3.2新建文檔對話框圖3.3圖3.23.2元器件放置 1. 在選中所需的元器件后，先不要放置，可以按“tab”鍵對元器件的屬性進行相關設置，包括標號以與相應的參數(shù)值設置如下圖3.4所示。其中在繪制原理圖時元件的標號默認是加“？”的，繪制過程中需要修改，可以采用放置歷史元件的方法對元件自動編號。將Designat

15、or后修改為所需的起始編號，放元件時會隨元件數(shù)目增加，標號也會自動增加；Footprint是元件的封裝號，如TO-18是晶體三極管NPN的封裝號。 圖3.4 屬性設置對話框 2. 本實驗所需的元器件如下。表3.1 元器件列表序號名稱型號數(shù)量1虛擬示波器XSC122滑動變阻器10K13電阻10K44電阻50K35電阻500K76電阻1K67電阻8K28電阻68K19電阻5K210電阻8K111電阻12K112電阻600113電阻3K114變壓器TB_POWER_25_TD1315可變電容30pF116電容1nF417電容10nF218電容1uF419電容0.1uF5202122電容 電容三極管5

16、5pF15pF2N222222623三極管2SA1213324三極管2N930225三極管28C2878126二極管IN4006227直流電源1V119直流電源12V420直流電源15V421直流電源3V122交流電源1V123交流電源3V124二極管1N4006225極性電容100pf126極性電容0.1uf127電感10uH 1282930 電感電感電感1uH4.8uH200uH111 3. 在繪制原理電路圖的時候，注意設置元器件的網(wǎng)絡號、封裝號和相關參數(shù)值。發(fā)射端電路元件放置圖如圖3.5所示，接收端元件電路元件放置圖如圖3.6所示。圖3.5發(fā)射端元件放置圖圖3.6 接收端元件放置圖3.3

17、 原理圖繪制1.發(fā)射端由LC振蕩電路，緩沖器和高頻功率放大器構成，發(fā)射端電路圖如下圖3.7所示。圖3.7 發(fā)射端電路圖2.接收端由小信號放大器和分頻器和蜂鳴器構成，接收端電路圖如下圖3.8所示。圖3.8接收端電路圖3原理圖繪制完畢后，需要對電器規(guī)則進行檢查。點擊ToolsàERC，進行電氣規(guī)則檢查(ERC)。發(fā)射端與接收端電路檢查結果如下圖3.9，圖3.10所示。圖3.9 發(fā)射端電路ERC結果圖3.10 接收端電路ERC結果 4執(zhí)行DesignàCreate Netlist命令，發(fā)射端與接收端生成網(wǎng)絡報表如下圖3.11，圖3.12所示。 圖3.11 發(fā)射端生成網(wǎng)絡報表 圖3

18、.12 接收端生成網(wǎng)絡表格4. Protel 99 se軟件制作PCB圖4.1元器件的布線和封裝說明 電氣規(guī)則檢查無誤后，點擊Design->Update PCB,進行相應的封裝和布線。Protel 99 SE提供了非常強大的PCB電路板的繪制功能，可以通過原理圖直接經網(wǎng)絡報表生成PCB，Protel 99 SE還提供了非常強大的自動布局與自動布線功能，并且用戶有更多的選擇余地，例如，在自動布局中有最短連線，最小板面積兩種布局方式，并且每種方式還有其他的參數(shù)選擇，在自動布線上，Protel 99 SE 提供了布線規(guī)則的設置，可以設置布線的寬度、方向，布線的優(yōu)先級，布線速度與過孔數(shù)目之間的

19、衡量等多種選項。雖然通過Protel 99 SE的自動布局和自動布線功能十分方便，但在自動布局方面有時并不十分理想，尤其是在涉與高頻的時候，在對元件的擺放有特別的限制，因此自動布局的效果往往不是很好。因而一般以自動布局為參考，要借用適當?shù)氖止じ哪承┰臄[放位置的設計方式。但是自動布線之前，元器件的封裝設置一定要正確。封裝是很重要的步驟，元器件的封裝號可以在相應的庫里找到，也可以在網(wǎng)上搜索，保證正確即可，否則在繪制PCB圖的時候會出現(xiàn)一些錯誤，這是我們不愿意看到的。本設計中采用的元器件有電容、電感NPN三極管和等，相應元器件的封裝號如下：RES1：AXIAL0.4CAP：RAD0.2NPN：

20、TO-18 INDUCTOR: AXIAL0.3TRANS4： SIP5SOURCE VOLTAGE: POWER4CAPVAR: RAD0.1CARACITOR POL: RB.4/.8SPEAKER: SIP24.2發(fā)射端的PCB圖1. 載入發(fā)射端電路網(wǎng)絡表，執(zhí)行Design>Load Netslist，結果如下圖4.1所示。圖4.1 網(wǎng)絡表結果2. 沒有錯誤后，點擊Execute生成初始PCB圖，手工布局之后，在KeepoutLayer窗口執(zhí)行Auto RouteàAllàRoute ALL進行自動布線，發(fā)射端電路初始PCB圖以與印刷板電路圖如下4.2，4.3所示。圖4.2 發(fā)射端電路初始布局圖圖4.3 發(fā)射端印PCB圖4.3接收端的PCB圖 1.載入接收端電路網(wǎng)絡表，執(zhí)行Design>Load Netslist，結果如下圖4.4所示。圖4.4 接收端網(wǎng)格表結果接收端電路初始PCB圖以與印刷板電路圖如下4.5，4.6所示。 圖4.5接收端電路初始布局圖圖4.6 接收端PCB圖5. 設計總結通過這次對無線電子門鈴的設計，我收獲頗豐，因為之前從來沒有接觸過Protel軟件，開始時可以說是毫無頭緒，經過反復的查閱資料，我初步學會了該軟件的基本操作以與用途，制定了