模电课程设计

课题名称：门铃对讲设计
摘要：
本课题设计了一个以设计对讲电路为核心的楼宇式门铃对讲系统。

该门铃对讲系统主要短时间按键有效、用户响铃设计、电压放大器设计、无输出变压器的功率放大器设计（OCL电路）、双向对话模块等组成。

采用了LM386集成运放（由于仿真时Multisim 软件无法找到，故用分离元件代替）和OP07集成功放、JK锁存器、继电器、电阻、电容元件、直流电源及各种测量仿真器件等，实现了访客用户选择、呼叫、双向对讲功能，同时还添加了按键亮灯指示、键盘荧光显示及免打扰功能等，其静态功耗可达0.5W, 真正实现了超低功耗，使该门铃对讲系统更加人性化和实用化。

与传统的门铃对讲系统相比，该设计具有保真度高、可靠性高、可扩展性强、易操作性好等特点，可用于普通小区或楼宇使用。

关键词：门铃楼宇双向对讲
前言
如今社会发展迅速，人民生活水平日益提高，早已超越满足温饱的需要，现在讲究如何更好的生活，我国很大一部人分人居住小区，居民都希望有着良好的环境和安全感，过上更加安逸的生活。

社区的发展需有这些基本条件才能吸引购买力，房地产发展商将面临一些实际问题：对于如何保障社区的安全及在管理上的方便，即能保障发展商的利益又能保障居住社区人员的需求及安全感、归属感，这是一个新的课题，让发展商去面对和解决好。

小区门铃对讲系统方案设计，在保障资金投入合理的情况下让社区形成一个安全、舒适的文明社区。

另一方面，最近五年的时间，随着中国地经济的稳步发展，人民生活水平有了很大程度的提高，大量商品房推向市场。

随着商品房的大量推出，地产商直接的竞争也越来越激烈，要实现商品房的良好销售业绩，推向市场的楼盘开始需要有良好的概念才能在市场竞争中取得成功。

于是智能小区的概念几年前开始导入中国地并迅速蔓延，以至于出现不是智能小区楼盘很难销售的情况。

随着城市的不断发展，现代生活小区作为一种新颖的居家理念及
物业管理模式越来越成为社会的需求及认同。

智能楼宇管理和楼宇可视对讲系统及产品的生产商应及时跟踪市场需求，不断创新，在各方面力求做到最好。

智能建筑是未来建筑的发展方向，特别是随着21世纪的到来，现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭。

技术方案比较：
(一)音频运算放大器的选择：
方案一OP37为低噪声高速精密运放，转换速率很高，带宽很大，适合做音频放大，但它的价格高，成本大，故不采用。

方案二：OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调电压和漂移。

OP07的优良特性使它特别适合作前级放大器，放大微弱信号。

使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求，价格低廉，故选此方案。

方案三：利用分立元件实现，即可以熟悉Multisim软件，又可以对课本中有关三极管的知识加以巩固，故优先选择；
本课题设计重点、难点：
系统中如何正确分使用立元件完成特定功能关键；
分立元件中三极管、电阻、电容是构成所有电路的基础，故能充分理解它的特性不是易事，这需要很扎实的基本功，否则实验起来很浪费时间，就像笔者遇到的困难一样，对于电压放大倍数、饱和失真、截止失真、动态特
性、静态工作点的选取、互补功率放大器的设计、放大倍数计算、功率计算，由于失调电压及失调电流的存在，运放输入为零时输出往往不为零。

对于部无自动稳零措施的运放需外加调零电路，使之在零输入时输出为零。

对于单电源功电的运放，常需在输入端加直流偏置电压，设置合适的静态输出电压，以便能放大正、负两个方向的变化信号。

电路自激震荡的消除也是一个涉及的难点。

目录
第一章总体设计思路
1.1总体描述与系统框架：
1.2设计框图;
第二章有关楼宇和用户的设计
2．1 确保短时间按键有效的设计
2．1用户响铃设计
第三章对讲电路的设计
3.1 电压放大器设计
3.2 功率放大器设计
第四章设计总结
4.1 实验结论
4．2 参考文献
4. 2 实验心得
第五章附录及说明
第一章总体设计
1.1总体描述与系统框架：
该门铃对讲系统的设计主要应用模拟电子技术和数字电子技术的知识，旨在实现楼宇门铃对讲功能。

功能实现流程如下：
图1-1
1.2设计框图：用总实验图代替：
第二章有关楼宇和用户的设计2．1确保短时间按键有效的设计
课题选用JK锁存器复位功能由异步JK触发器的异步复位端控制。

异步JK锁存器的特性如下描述：
J=0,K=0,保持；J=0,K=1,置0；J=1,K=0,置1；J=1,K=1,翻转；没有时钟触发也是保持；
实验图如下：
原理:开关打向上为1，打向下为0，只要是按了（打向上），锁存器就是所存起来，后来虽为0，但是它一直保持，故Q输出一直为1，知道后来复位。

2．2 用户响铃设计
实验图如下：
原理：按铃前开关A处于断开状态，按铃后开关接通，利用555定时器构成多谐振荡器，其中利用了电容C3的充放电，电流的方向使得D1、D2轮流导通（二极管的单向导电性），充放电时构成回路的电阻不同其充放电时间也不一，电流大小不同，由喇叭发出声音不同，有两种叮、咚声音，这就是用户听到的声音。

结论：发出了咚声音。

第三章对讲电路的设计
3.1电压放大器：
实验图如下：
说明：本课题用0.3v电压代替从话筒传出的信号大小（经验值），频率用一千赫兹，声音信号含有较多频率成分，但是本放大器对一切频率都有相同作用，说明了此放大器的实用性，
结论：电压经放大之达到4.3v（由上图示波器所示），使得信号传到用户时可以直接经功率放大器输出。

3.2功率放大器：
实验图如下：
结论：图最右边为Speker,阻值为8欧姆，图中所示电压值大小为4.3v ，本课题采用互补式功率放大器，能克服交越失真，功率计算为：
w R u p 1156.18
23.422
2=⨯== 由计算可得P=1.1156w,满足了驱动听筒的要求，故方案可行。

第四章 设计总结
4.1 实验结论：
实验每个部分均较理想，实现了相关功能，详细请见每部分实验图
4．2 参考文献：
童诗白华成英模拟电子技术基础（第四版）高等教育1980年
4．3实验心得
通过做本课题的容，前前后后花费两个星期，自知，容较为简单，但做起来并非如想象得那样顺利，每一个小小的错误（电容、电阻的大小）就会导致没有结果，什么也没有，故联想到，要想学好本门课程知识，得从基础抓起，先分立，后集成，只有这样，才能为以后所学课程做好准备，同时，也坚定了自己要好
第五章附录及说明
（1）电压放大器：纯属用三极管、电阻、旁路电容构成。

（2）低功率音频放大：功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。

要求放大电路有足够大的输出功率，驱动扬声器，使之发声。

（3）用户选择控制：方案可如下：
A/D转换器、译码器、D/A转换器构成，纯属数字电路课程容，很容易即可实现，这里就不作为设计的容，故略。

（4）电磁继电器：
电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。

只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。

当线
圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。

这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。

说明：继电器在本课题中有用到，但是在软件中无法找到适合本课题的电磁继电器，原理很简单（利用电流磁效应来工作），与模拟电路课程无直接关系，故可略去。