科研訓(xùn)練論文——面包型電話機(jī)設(shè)計(jì)與仿真

1、面包型電話機(jī)設(shè)計(jì)與仿真陳亞環(huán)(內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 內(nèi)蒙古 10080)摘要:面包型電話機(jī)，具有防雷、抗干擾、靜音、暫停、重?fù)芄δ芎吞卮笳疋徛曇?、體積小巧、制作容易等優(yōu)點(diǎn)。此電話機(jī)無需安裝電池，直接將正在使用的電話機(jī)的外線插頭拔下來插在本電話機(jī)的插座內(nèi)，提起話筒便可以撥打與接聽電話,靈活且方便。本電話機(jī)以集成電路IC1（KA2410型）為單獨(dú)的電話音樂芯片，即來電響鈴聲由它產(chǎn)生，另一個(gè)IC2（9102D型）是主電路板的集成塊，主電路由它處理。三極管Q1、Q3為普通的9014，值大于300倍即可，也可以用它的高頻小功率三極管如9011、9018、3DG6等代用。二極管分為開關(guān)二極管1N4148和穩(wěn)壓二

2、極管（4.7V和27V）。電阻、電容可在一定范圍內(nèi)選用。電聲器件如喇叭、蜂鳴片、駐極體可選其它型號(hào)代替，但只要允許好安裝即可。在仿真系統(tǒng)中各元件在選擇的時(shí)候，應(yīng)盡量與實(shí)際電路元件相符。關(guān)鍵詞：Protel Multisim 撥號(hào)電路 通話電路 振鈴電路 面包型電話機(jī)中圖分類號(hào):TP302文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADesign and simulate of bread-based phoneCHEN Ya-huan( Inner Mongolia university of technology Inner Mongolia10080)Abstract：The bread-type phones has

3、a lightning protection, anti-jamming, mute, pause, redial function and big ringing sound, small size, making easier and so on. This phone without having to install the battery directly to the phone being used outside of the plug inserted in the pulling down telephone outlet, the microphone will be a

4、ble to initiate and receive calls. . The telephone with integrated circuit IC1 (GF2410 type) as a separate phone music chips, caller ring tone that emanates from it, and the other IC2 (9102D type) is the main circuit board of the integrated block, the main circuit by its address. . Transistor Q1, Q3

5、 as a normal 9014, can be greater than 300 times, you can also use it to high-frequency low-power transistor, such as 9011,9018,3 DG6, other alternative. . Diode into switching diode 1N4148 and the zener diode (4.7V and 27V). . Resistors, capacitors can be selected within a certain range. . Electro-

6、acoustic devices such as speaker, buzzer films, electrets optional instead of other models, but as long as you can allow a good installation. .In the simulaition system of each element in the choice ,shouldbe consistent with the actual circuit element as far as possible.Key Words： Protel Multisim Di

7、al-up circuit Talk circuit Ringing circuit Bread-type telephone隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類社會(huì)已進(jìn)入了信息時(shí)代。電話通信作為信息交換最便捷的工具已廣泛普及。固定電話和移動(dòng)電話進(jìn)入了千家萬戶，成為人們?nèi)粘９ぷ骱蜕畹挠H密伴侶。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前，我國電話機(jī)用戶均已突破三億。從電話機(jī)的發(fā)展歷程看，電話機(jī)已從早期的老式電話機(jī)，經(jīng)過普通按鍵式電話機(jī)，發(fā)展到如今的特殊多功能電話機(jī)，可謂發(fā)展十分迅速。然而不管是何種電話機(jī)，撥號(hào)電路、通話電路以及振鈴電路都是其基礎(chǔ)部分，其中撥號(hào)電路更是電話機(jī)的重要組成部分。本設(shè)計(jì)是以集成電路GF2410型作為單獨(dú)

8、的電話音樂芯片，9102D型作為來電響鈴芯片設(shè)計(jì)出一套完整可行的電話撥號(hào)電路，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，不但有正常的撥打電話功能，還有一些如“靜音”、“暫?！?、“重?fù)堋?、“特大振鈴”等特殊功能以供電話用戶使用，讓用戶使用更加便捷?電話機(jī)的工作原理電話通信是通過聲能與電能相互轉(zhuǎn)換，并且利用“電”這個(gè)媒介來傳輸語言的一種通信技術(shù)。兩個(gè)用戶要進(jìn)行通信，最簡單的形式就是將兩部電話機(jī)用一對(duì)線路連接起來。.當(dāng)發(fā)話者拿起電話機(jī)對(duì)著送話筒講話時(shí)，聲帶的振動(dòng)激勵(lì)空氣振動(dòng)，形成聲波。.聲波作用于送話器上，使之產(chǎn)生電流，稱為話音電流。.話音電流沿著線路傳送到對(duì)方電話機(jī)的受話器內(nèi)。.而受話器作用與送話器剛好相反把電流轉(zhuǎn)化

9、為聲波，通過空氣傳至人的耳朵中。這樣，就完成了最簡單的通話過程。電話機(jī)從發(fā)明開始發(fā)展至今，種類盡管五花八門，形形色色。但是無論如何發(fā)展，都離不開話筒和聽筒。當(dāng)人們對(duì)著話筒講話時(shí)，由于聲音的振動(dòng)使膜片發(fā)生振動(dòng)。在膜片中央的一個(gè)電極也跟著發(fā)生振動(dòng)。通過話筒的電流隨說話聲音的變化而變化。成為話音電流。這就是話筒把聲音變化轉(zhuǎn)變成電流的變化。聽筒在送來的話音電流作用下，磁場忽弱忽強(qiáng)，使膜片隨著話音電流變化而變化。發(fā)出聲音被耳朵接收，即是聽筒把電的變化轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇舻淖兓?。于是，人們在電話的一邊說話，聲音就變成電流，經(jīng)過電話線路的傳輸，送到了對(duì)方的電話機(jī)中，再還原成聲音信號(hào)，對(duì)方就能聽到這邊人的說話了。電話是

10、一種模擬式的通信方式，即用電流的變化來模擬聲音的變化，表達(dá)原始的信息。模擬信號(hào)的形成比較簡單、直觀，但是在傳輸過程中容易受到外界干擾發(fā)生畸變，從而降低通信質(zhì)量；數(shù)字通信是與模擬通信不同的另一種通信方式。數(shù)字信號(hào)的傳輸、記錄、處理都采用數(shù)字（“0”和“1”）信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)抗干擾強(qiáng)、產(chǎn)生的畸變小，也容易消除，因而可以大大提高通信質(zhì)量，是當(dāng)前通信技術(shù)的潮流。2 電話機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)這次設(shè)計(jì)的主電路處理器為9102D，其內(nèi)部工作電路如下：HM9102D可輸出號(hào)碼脈沖，也可輸出雙音多頻信號(hào)。其引腳功能為：R1、R2、R3、R4、C1、C2、C3與鍵盤的相應(yīng)的引線相連，C4懸空。HKS： 啟動(dòng)腳。 HKS

11、= “0”時(shí)，啟動(dòng)（片選）BM：斷續(xù)比選擇。 BM = 5V 時(shí)，斷續(xù)比為2 ：1 BM = 0V 時(shí)，斷續(xù)比為1.5 ：1MODE：模式選擇。MODE = 5V 時(shí)，脈沖方式MODE = 0V 時(shí)，雙音多頻方式（DTMF）SOC1、SOC2：外接3.58MHz晶體VDD = 5VVSS = 0VTPM：靜噪輸出，撥號(hào)時(shí)為“0”。 （使用時(shí)懸空）DP： 號(hào)碼脈沖輸出（負(fù)脈沖），OC電路。DTMF：雙音多頻（DTMF）信號(hào)輸出。電話機(jī)振鈴部分的方案流圖振鈴部分主要由受話部分和送話部分組成，KA2410是振鈴部分的核心芯片。振鈴部分的主要功能是摘機(jī)后能受話接話，使我們用它進(jìn)行有線的語音通信。KA2

12、410是由超低頻振蕩器、音頻振蕩器、音頻功率放大器、電源控制器組成，引腳符號(hào)及功能如表所示：引腳符號(hào)引腳符號(hào)功能VDD電源正輸入端TR觸發(fā)控制輸入端CL切換頻率外接電容控制端RL切換頻率外接電阻控制端VSS電源負(fù)輸入端RH高低音頻外接電阻控制端CH高低音頻外接電容控制端OUT高低音頻信號(hào)交替輸出端2.1面包型電話機(jī)Protel原理圖設(shè)計(jì)圖2-1 面包型電話機(jī)總原理圖Fig.21Principle diagram of the bread-type phones 圖2-2按鍵板原理圖 圖2-3 鈴聲板原理圖Fig.22 Principle diagram of the keybord plate

13、 Fig.23 Principle diagram of the bell plate圖2-4 主板原理圖Fig.24 Principle diagram of motherbord2.2 面包型電話機(jī)Multisim仿真圖設(shè)計(jì)圖2-5 面包型電話機(jī)Multisim仿真圖Fig.25Multisim simulation diagram of the bread-type phones2.3 面包型電話機(jī)PCB板設(shè)計(jì)圖2-6 主板裝配圖Fig.26 Assemly diagram of motherbord圖2-7 鈴聲板裝配圖Fig.27 Assemly diagram of the bel

14、l plate圖2-8 按鍵板裝配圖Fig.28 Assemly diagram of the keybord plate 2.4 面包型電話機(jī)3D效果圖 圖2-9 主板3D效果圖Fig.29 3D image of the motherbord 圖2-10鍵板3D效果圖 Fig.210 3D image of the keybord plate 圖2-11鈴聲板3D效果圖Fig.210 3D image of the bell plate 3 結(jié) 論3.1 該設(shè)計(jì)的電話機(jī)的主要現(xiàn)實(shí)功能該設(shè)計(jì)的面包型電話機(jī)簡單易用，直接將正在使用的電話機(jī)的外線插頭拔下來插在本電話機(jī)的插座內(nèi)，提起話筒便可以撥打

15、與接聽電話。此電話機(jī)無需安裝電池，并且具有防雷、抗干擾、靜音、暫停、重?fù)芄δ芎吞卮笳疋徛曇簟Ⅲw積小巧、制作容易等優(yōu)點(diǎn)。而且其成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，功能齊全?？勺鳛榧彝ナ诫娫挋C(jī)使用。3.2 不完善之處該電話機(jī)利用的原理是一種模擬式的通信方式，即用電流的變化來模擬聲音的變化，表達(dá)原始的信息。模擬信號(hào)的形成比較簡單、直觀，但是在傳輸過程中容易受到外界干擾發(fā)生畸變，從而降低通信質(zhì)量；數(shù)字通信是與模擬通信不同的另一種通信方式。數(shù)字信號(hào)的傳輸、記錄、處理都采用數(shù)字（“0”和“1”）信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)抗干擾強(qiáng)、產(chǎn)生的畸變小，也容易消除，因而可以大大提高通信質(zhì)量，是當(dāng)前通信技術(shù)的潮流。在進(jìn)行Multisim仿真

16、設(shè)計(jì)時(shí)，由于Multisim仿真庫中查找不到一些元器件，如電話機(jī)的按鍵。故仿真不出來，但其他部分的元器件已找到并繪制在Multisim仿真原理圖中。盡管仿真不出電話機(jī)的原理效果，但我已能夠清楚的理解其接打通話等多方面原理。3.3 經(jīng)濟(jì)效益分析該設(shè)計(jì)體積小巧、制作容易，而且花費(fèi)成本低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。可作為一般的家庭式通信工具，也可用于學(xué)校的學(xué)生實(shí)訓(xùn)教學(xué)。因?yàn)樗膬r(jià)格低廉，而且學(xué)生組裝起來也不會(huì)太吃力。所以該設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以在教學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。具有良好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)潛力！4 心得體會(huì)電話機(jī)科研訓(xùn)練已接近尾聲了，此次科研訓(xùn)練是我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)和撰寫畢業(yè)論文之前重要的一個(gè)步驟。從最初的科研訓(xùn)練選題，開題到電

17、路設(shè)計(jì)、繪制原理路至完成PCB印刷版圖。在此期間，我查找資料，與同學(xué)交流討論，反復(fù)修改原理圖和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。每一個(gè)過程都是對(duì)自己在大學(xué)三年當(dāng)中所學(xué)知識(shí)的考核和補(bǔ)充。電話機(jī)具有將終端的音波轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)，通過電話線傳送到遠(yuǎn)距離的對(duì)方，同時(shí)將對(duì)方傳送來的電子信號(hào)再生為語音（音波），使其通話的功能，以及發(fā)送可從多個(gè)對(duì)方中選擇的信號(hào)（撥號(hào)脈沖），告知對(duì)方的呼叫音等功能。電話機(jī)由將語音轉(zhuǎn)換為電流發(fā)送到電話線的送話機(jī)、將對(duì)方傳送來的電流還原為語音的受話機(jī)、呼叫對(duì)方的撥號(hào)或按鈕、發(fā)送呼叫音的鈴聲、將這些連接在電話線上執(zhí)行其功能的線路網(wǎng)等組成。送話機(jī)內(nèi)有裝滿碳素顆粒的小箱子，其前方有薄硬鋁合金振動(dòng)板。振動(dòng)板根

18、據(jù)語音振動(dòng)，振動(dòng)碳素顆粒，碳素顆粒傳導(dǎo)電流，隨著顆粒的接觸程度，電阻發(fā)生變化，生成語音電流。受話機(jī)接受對(duì)方的語音電流后，在線圈上生成語音電流引起的磁力，振動(dòng)鐵振動(dòng)板，發(fā)出聲音。通過這次科研訓(xùn)練，使我對(duì)電話機(jī)有了大概的了解。在此次訓(xùn)練中，我學(xué)會(huì)了利用Protel DXP 2004軟件進(jìn)行電話機(jī)原理圖的設(shè)計(jì)，電路板的設(shè)計(jì)，印制板（PCB）的布線流程，以及利用Multisim 10.0軟件進(jìn)行仿真，通過這次實(shí)踐的鍛煉，提高了我動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。對(duì)于Protel和Multisim，我有了更深刻的了解和認(rèn)識(shí)。隨著科學(xué)研究的飛速發(fā)展，Protel技術(shù)的出現(xiàn)給現(xiàn)代電子領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革

19、命。由于時(shí)間太倉促，經(jīng)驗(yàn)不足，理論方面也相應(yīng)的存在不足，加上條件有限，仍存在著一些設(shè)計(jì)方面的問題，個(gè)人技能也有待提高。理論知識(shí)還要鞏固加強(qiáng)。在此次設(shè)計(jì)中，我體會(huì)到其中的難度與不足，但我并沒有就此灰心，并不斷地去摸索，向老師和同學(xué)請(qǐng)教，并順利完成此次設(shè)計(jì)。通過這次科研訓(xùn)練提高了獨(dú)立設(shè)計(jì)制作電子產(chǎn)品的能力，掌握Protel和Multisim的基本操作，尤其是獲得的建立元件庫、修改網(wǎng)絡(luò)表、PCB板布線調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)加強(qiáng)了我的實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)也讓自己更加的知道了自己知識(shí)領(lǐng)域里的不足和缺陷。參考文獻(xiàn) 1劉剛，彭榮群.Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設(shè)計(jì)M.北京；電子工業(yè)出版社，20

20、07.LIU Gang,PENG Rong-qun.Principle diagram of Protel DXP 2004 SP2 and design of PCB M.Beijing; The Electronic Industry Press,20072姜立東，姜雪松.Protel DXP 原理圖與與PCB設(shè)計(jì)M.北京；北京郵電出版社，2004.JIANG Li-dong,JIANG Xue-song. .Principle diagram of Protel DXP and design of PCB M.Beijing;The Telecommunication of Beijing Publishing,20073周良權(quán)、傅恩錫、李世馨、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第3版）、高等教育出版社、2007.7、1-193。4王仲英、電類高等數(shù)學(xué)、高等教育出版社、2006.7、86-139。5薛楠. Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設(shè)計(jì)實(shí)用教程.北京;機(jī)械工業(yè)出版社，2012.2.6黃繼昌