电子课程设计 电话机的制作

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1.前言 ............................................................................................................................................... 2 2.器材准备........................................................................................................................................ 3

2.1器材准备 ............................................................................................................................ 3 2.2电阻电容及芯片引脚辨别 ................................................................................................ 3

2.2.1电阻的辨别 .............................................................................................................. 3 2.2.2 电容的辨别 ............................................................................................................. 4 2.2.3引脚的辨别 .............................................................................................................. 4

3.面包电话机的原理 ........................................................................................................................ 5

3.1 电话机振铃部分 ............................................................................................................... 5

3.1.1振铃部分方案 .......................................................................................................... 5 3.1.2 信号初级处理流程 ................................................................................................. 6 3.1.3 KA2410芯片 ........................................................................................................... 6 3.2 电话机手柄部分 ............................................................................................................... 7

3.2.1、手柄部分整体方案： ........................................................................................... 7 3.2.2、手柄部分电路图及工作原理： ........................................................................... 8 3.2.3、HM9102D内部结构及特点：............................................................................. 8 3.3 系统功能 ........................................................................................................................... 9 4.面包电话机的焊接与安装调试 .................................................................................................. 10

4.1 焊接工具及材料 ............................................................................................................. 10 4.2 焊接过程 ......................................................................................................................... 14

4.2.1焊前准备 ................................................................................................................ 14 4.2.2焊接步骤 ................................................................................................................ 14 4.3焊接成品 .......................................................................................................................... 15 4.4功能调试 .......................................................................................................................... 17 5. protel原理图和版图 .............................................................................................................. 18

5.1振铃部分 .......................................................................................................................... 18 5.2手柄部分原理图绘制： .................................................................................................. 18 5.3电话机总图： .................................................................................................................. 19 6.注意事项...................................................................................................................................... 19

6.1焊接注意事项 .................................................................................................................. 19 6.2手工插焊元器件的原则 .................................................................................................. 20 第七部分：心得体会 ..................................................................................................................... 22 第八部分 参考文献 ....................................................................................................................... 23


1.前言

当前社会，信息化已经走进了千家万户，其中，电话通信作为信息交换的工具已广泛普及，是我们相互交流、相互沟通的必不可少的介质与工具。

电话机设置在电话通信起点和终点的用户侧，是电话网的用户终端设备。现代的电话机能够方便地实现终端用户之间的呼叫和通话，是经过一百多年来许多人的研究和无数次的改进而形成的。尽管它们的式样千差万别，但一般都有如下基本功能：声电互换功能、摘机识别功能、发送拨号信号的功能、响铃的功能、和交换机之间的电接续功能。

历史上对电话机的改进和发明包括：碳粉话筒，电话人工交换板，拨号盘，自动电话交换机，程控电话交换机，双音多频拨号，语音数字采样等。近年来的新技术包括，ISDN，DSL，模拟移动电话和数字移动电话机等。

当今世界电话机的用途不仅传达语言的功能，还拥有更多有用的用途。电话机可分两类，是有线电话机、无线电话机。 大部分的人常用有线电话，可是最近用无绳电话，车辆电话和手机的人越来越多。最近随着电脑和通信线路的发展，将很快开发符合综合信息通信网的最新电话机。其中最主要是以下几种电话机。可以传达声音的Analogue信息，电脑及传真类似的Digital电话机，带着随时都能发/收图片和动画像功能的画像电话机，不需拨号或按钮只用自己的声音来可以打出去的声音确认电话机等等。

本次课题的目的为了从理论知识结合实践，透彻地掌握电话机的制作原理，并能够熟练使用相关实践工具，以及重温焊接方面的相关知识与技巧。




2.器材准备

2.1器材准备

实验器材：电烙铁，烙铁架，焊锡丝，松香，十字螺丝刀，平口螺丝刀，剪刀，镊子，胶带纸，WFS-601面包电话实验器材包。





2.2电阻电容及芯片引脚辨别 2.2.1电阻的辨别

电阻阻值有直接编号和色环法。目前，电子产品广泛采用色环电阻，其优点是在装配、调试和修理过程中，不用拨动元件，即可在任意角度看清色环，读出阻值，使用方便。一个电阻色环由4部分组成[不包括精密电阻]

四个色环的其中第一、二环分别代表阻值的前两位数；第三环代表倍率；第四环代表误差。



每种颜色所代表的数：棕=1红=2 橙=3黄=4绿=5蓝=6 紫=7灰=8白=9黑=0


第三环颜色所代表的阻值范围金色：几点几Ω黑色：几十几Ω 棕色：几百几Ω红色：几点几kΩ 橙色：几十几 kΩ黄色：几百几kΩ绿色：几点几MΩ蓝色：几十几MΩ。

2.2.2 电容的辨别

电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容 等。

电容的容量标识的几种方法：

1、直接标识：如上图的电解电容，容量47uf，电容耐压25v。 2、使用单位nF：

如上图的涤纶电容，标称4n7=4.7nF=4700pF。3、 3、数学计数法：

如上图瓷介电容，标值104，容量就是：10X10000pF=0.1uF. 4、电容容量误差表： 符 号 F G J K L M

允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。

2.2.3引脚的辨别

1、普通二极管有色端标识一极为负极；




2、发光二极管长脚为正，短脚为负。如果脚一样长，发光二极管里面的大点是负极，小的是正极。



3、印制板中通过PCB板上丝印来判别二极管方向的方法总结： （1）有缺口的一端为负极； （2）有横杠的一端为负极； （3）有白色双杠的一端为负极； （4）三角形箭头方向的一端为负极；

（5）插件二极管丝印小圆一端是负极，大圆是正极。 （6）插件发光二极管方孔为第一脚为正极。

3.面包电话机的原理

3.1 电话机振铃部分 3.1.1振铃部分方案

电话机振铃部分的方案



振铃部分主要由受话部分和送话部分组成，KA2410是振铃部分的核心芯片。


振铃部分的主要功能是摘机后能受话接话，使我们用它进行有线的语音通信。

3.1.2 信号初级处理流程

初级信号流程



信号Y1，Y2接受话器，当有音频信号进入受话器，受话器将音频信号转化为电频信号。由Y1、Y2接入整流桥、滤波电容、稳压二极管，进入初步处理，然后进入芯片KA2410，将电频信号转化为音频信号，通过蜂鸣片听到对方传来的声音。

工作原理

振铃电路的供电电源取自交换机送来的振铃信号，电路中设有过流或过压保护措施，防止雷电或感应高压脉冲的冲击等偶然事件造成的电子元器件的损坏。振铃信号经整流、滤波和稳压转换为直流电压供给振铃电路。滞后电路能使振铃电路延迟起振时间，这样进入的脉冲必须足够宽才能启动电路，而瞬间窄脉冲不起作用，大大地提高了抗干扰能力。门槛电路是将进入的脉冲与电路内部的参考电压进行比较，只有具备幅度足够大的脉冲才能平衡参考电压，使振铃电路启动。总之，电子铃电路设有滞后、门槛电路，是为了避免拨号脉冲等瞬间干扰脉冲的作用。

3.1.3 KA2410芯片

（1）KA2410的内部结构

KA2410是由超低频振荡器、音频振荡器、音频功率放大器、电源控制器


组成，引脚符号及功能如表3所示：

表3：KA2410引脚

引脚符号 VDD TR CL RL VSS RH CH OUT

（2）KA2410的主要特点 KA2410的主要特点如下：

①可以电话线路直接获取工作电源 ②可替换普通电话铃

③音频和颤音频率由外部元件调节 ④具有外触发振铃功能 ⑤内含误触发电路 ⑥低电流消耗 ⑦额定工作电压26V

⑧工作温度范围-45ºc~+65ºc。

说明：集成电路IC1（KA2410）为单独的电话机音乐芯片，即来电铃声由它产生，安装元件顺序：跨线—电阻—二极管—瓷片电容—涤纶电阻—电解电容—三极管—收线开关。

功能 电源正输入端 触发控制输入端 切换频率外接电容控制端 切换频率外接电阻控制端

电源负输入端 高低音频外接电阻控制端 高低音频外接电容控制端 高低音频信号交替输出端

3.2 电话机手柄部分 3.2.1、手柄部分整体方案：

手柄本体上设有拨号键及功能键组，手柄本体内部设有控制电路，该控制电


路通过所述信号线与座机本体内部的控制电路相连，所述拨号键及功能键组分别与所述手柄本体内部的控制电路连接，电话机手柄既可在手柄上直接拨号。

3.2.2、手柄部分电路图及工作原理：

V



HM9102D

3.2.3、HM9102D内部结构及特点：

HM9102D可输出号码脉冲，也可输出双音多频信号。其引脚功能为：

R1、R2、R3、R4、C1、C2、C3与键盘的相应的引线相连，C4悬空。

HKS： 启动脚。HKS = “0”时，启动（片选）

R1R2R3R4HKS

B/MMODEOSC1OSC2

123456789

181716151413121110

C4C3C2C1DPT/PMDTMFVSSVDD

9102

14

B／M：断续比选择。B／M = 5V 时，断续比2 ：1，B／M = 0V 时，断续比为1.5 ：1 MODE：模式选择：

MODE = 5V 时，脉冲方式


MODE = 0V 时，双音多频方式（DTMF） SOC1、SOC2：外接3.58MHz晶体 VDD = 5V，VSS = 0V

T／PM：静噪输出，拨号时为“0”。（使用时悬空）

DP：号码脉冲输出（负脉冲），OC电路。

3.3 系统功能



输入电频信号经过（KA2410型）音乐芯片的振铃电路输出音频信号。L1、L2接受话器，当有音频信号进入受话器，受话器将音频信号转化为电频信号。由L1、L2接入整流桥、滤波电容、稳压二极管，进行初步处理，然后进入芯片KA2410，将电频信号转化为音频信号，通过蜂鸣片听到对方传来的声音。

摘机后，外电源经R15、R16分压，Q3饱和导通，其集电极变为低电平，启动拨号芯片，芯片启动后，不断的对键盘进行扫描，当有按键按下时，经数模转换后，从TONE脚输出双音频信号。通话中，线路传输过来的语音信息，经E4耦合后，Q1放大，驱动扬声器发出声音，而接听电话者的说话声，则从MIC拾取后，经R8、C1耦合送入线路，完成与异地的通话。

电话外线接入L1、L2，当挂机时，叉簧开关HOOK接通振铃电路，目前广泛采用的程控交换机的工作电压为直流60V左右，铃流信号的电压为交流90V左右，没有振铃信号输入时由于E1、E2对直流电压是断路的，因此没有电流流入电话机，当有交流的铃音信号到来时，经R1和E1、E2后，经极性保护电


路在Z1两端形成一个直流27V左右的电压，作为振铃电路的工作电源。振铃电路得电后，铃音振荡电路工作，从8脚输出铃音信号，经R6限流后，在压电陶瓷片上发出电话振铃音。当听到铃声后拿起电话机，此时电话机工作在摘机状态，叉簧开关复位，此时一方面断开E1、E2通路，L2直接接入极性保护电话，另一方面断开振铃电路供电回路，接通通话部分电路。由于通话电路阻抗较低，变会形成一个有效的摘机信号，交换机接到这个摘机信号后，回路电压变为8V左右，作为整机的工作电源。外电源一路经R12、D1在Z1两端形成4.7V，为9012D提供供电。HM9102是一款性价比比较高的脉冲/双音频拨号器。上图为电话机原理图。

摘机后，外电源向芯片供电，启动拨号芯片，芯片启动后，不断地对键盘进行扫描，当有按键按下时，经数模转换后，从TONE脚输出双音频信号，经R9、C7、Q2等放大后传到电话网络中，与交换机进行通讯。通话中，线路传输过来的语音信息，经C8耦合后，Q1放大，驱动扬声器发出声音，而接听电话者的说话声，则从MIC拾取后，经C6耦合、Q2放大送入线路，完成与异地的通话。



4.面包电话机的焊接与安装调试

4.1 焊接工具及材料

1.电烙铁：

电烙铁是最常用的焊接工具。常用电烙铁分内热式和外热式2种。 新买的烙铁在使用之前必须先给它蘸上一层锡（给烙铁通电，然后在烙铁加热到一定的时候就用锡条靠近烙铁头），使用久了的烙铁将烙铁头部锉亮，然后通电加热升温，并将烙铁头蘸上一点松香，待松香冒烟时在上锡，使在烙铁头表面先镀上一层锡。

电烙铁通电后温度高达250摄氏度以上，不用时应放在烙铁架上，但较长时间不用时应切断电源，防止高温“烧死”烙铁头（被氧化）。

电烙铁使用一段时间后，可能在烙铁头部留有锡垢，在烙铁加热的条件下，我们可以用湿布轻檫。如有出现凹坑或氧化块，应用细纹锉刀修复或者直接更换烙铁头。


2.焊锡和助焊剂：

（1）焊锡：焊接电子元件，一般采用有松香芯的焊锡丝。这种焊锡丝，熔点较低，而且内含松香助焊剂，使用极为方便。

（2）助焊剂：常用的助焊剂是松香或松香水（将松香溶于酒精中）。使用助焊剂，可以帮助清除金属表面的氧化物，利于焊接，又可保护烙铁头。焊接较大元件或导线时，也可采用焊锡膏。但它有一定腐蚀性，焊接后应及时清除残留物。

3.辅助工具：

为了方便焊接操作常采用尖嘴钳、偏口钳、镊子和小刀等做为辅助工具。应学会正确使用这些工具。

4.振铃版材料清单如下：

序号 1 2 3 4 5 6

R1 R3 R4 R5 R6 C1 标注

元件名称 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 瓷片电容

7

C2

涤纶电容

8

E1、2、3 电解电

容

9 10 11

D1-4 Z1 IC1

二极管 1N4007 稳压管 集成电路

12

HOOK

叉簧开



1

30V 2410

4 1 1

2.2uF

3

222

1

型号规格 2.2K 1M 100K 120K 820 104

数量 1 1 1 1 1 1


关

13 14

BILL -

蜂鸣器 外线插座

15

-

机座外壳

16

-

自攻螺丝

17

-

自攻螺丝

18 19 20

- - -

连接线 0. 1*6 线路板 固定胶棒

21

5.手柄板材料清单如下：

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

R1、5 R2、8、18

R3 R4 R6 R7 R9 R17、19(Q3) 9 10

C1 C2、C3

晶振 瓷片电容

3.58M 30p

1 2

电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻

6.8 2.2K 33K 2.7K 180 4.7K 22K 10K

标注

元件名称 型号规格

数量 2 3 1 1 1 1 1 2

-

说明书



1

-

2 1 1

2. 6*5

2

3*6

4



1



1 1


11 12 13 14 15 16

C4、C5 C6、C7 C8 C9 D1 D2

电解电容 瓷片电容 电容 电容 二极管 稳压二极管

100uF 104 2.2uF 10uF 1N4007 4.7V

2 2 1 1 1 1

17 LED1、2 发光二极管

Φ3 2

18 19 20 21 22 23 24

SP Q1、Q2 IC1 MIC1 - - -

扬声器 三极管 集成电路 驻体话筒 连接线 连接线 螺丝

8Ω0.25W 8050 9102 0. 1*8 0. 1*6 2. 3*6平

头

1 2 1 1 2 2 4

25 - 螺丝 2. 6*6自

攻

2

26 - 曲线连接线

1

27 28 29 30 31 32



- - - - - -

手柄外壳 导电橡胶 数字键 螺丝封盖 线路板 电话外线



1 1 15 1 1 1


4.2 焊接过程 4.2.1焊前准备

焊接前，应对元器件引脚或电路板的焊接部位进行处理，一般有“刮”、

“镀”、“测”三个步骤：

“刮”：就是在焊接前做好焊接部位的清洁工作。一般采用的工具是小刀和细砂纸，对集成电路的引脚、印制电路板进行清理，去除其上的污垢，清理完后一般还需要往待拆元器件上涂上助焊剂。

“镀”：就是在刮净的元器件部位上镀锡。具体做法是蘸松香酒精溶液涂在刮净的元器件焊接部位上，再将带锡的热烙铁头压在其上，并转动元器件，使其均匀地镀上一层很薄的锡层。

“测”：就是利用万用表检测所有镀锡的元器件是否质量可靠，若有质量不可靠或已损坏的元器件，应用同规格元器件替换。

4.2.2焊接步骤

做好焊前处理之后，就可进行正式焊接。

不同的焊接对象，其需要的电烙铁工作温度也不相同。判断烙铁头的温度时，可将电烙铁碰触松香，若有“吱吱”的声音，说明温度合适；若没有声音，仅能使松香勉强熔化，则说明温度太低；若烙铁头一碰上松香就大量冒烟，则说明温度太高。

一般来讲，焊接的步骤主要有三步：

（1）烙铁头上先熔化少量的焊锡和松香，将烙铁头和焊锡丝同时对准焊点。 （2）在烙铁头上的助焊剂尚未挥发完时，将烙铁头和焊锡丝同时接触焊点，开始熔化焊锡。

（3）当焊锡浸润整个焊点后，同时移开烙铁头和焊锡丝。

焊接过程一般以2～3s为宜。焊接集成电路时，要严格控制焊料和助焊剂的用量。为了避免因电烙铁绝缘不良或内部发热器对外壳感应电压而损坏集成电路，实际应用中常采用拔下电烙铁的电源插头趁热焊接的方法。


4.3焊接成品



手柄版部分




振铃部分




电话成品图

4.4功能调试

将正在用的电话机的外线插头拔下来插在本电话机的插座内，提起手柄应能听到拨号音，然后拨号，拨号时能听到“嘟、嘟、嘟”的拔号音，应能听到对方接通的响铃声，然后挂机，再试接听，用另一台电话机或手机拨打本电话所接电话号码，拨通后本机应能听到电话机的振铃声，经过这样试验后，电话机制作完成。


5. protel原理图和版图

5.1振铃部分



振铃板电路



5.2手柄部分原理图绘制：



手柄板电路


5.3电话机总图：





6.注意事项

6.1焊接注意事项

1、制作套件是在原面包电话机套件设计的基础上，根据实际教学需要改进后的产品，因此在电路安装时有些线路板上所标的元件位置不需要装元件，实际所安装的元件以电路原理图中所标元件为准；

2、振铃线路板上，铃声是通过蜂鸣器发出的，为使声音更加悦耳，蜂鸣器安装于机壳后，用塑胶枪打上胶后将其固定，若无胶枪，可用电烙铁将附带的塑胶熔化后固定蜂鸣器，若蜂鸣器松动的话，发出的铃声较难听；

3、为使电路更加简单，我们对这款电话机的一些附加功能进行了去除，把一些原先需要设置的电路全部固定化，因此在元件安装时，有些元件的安装位置需要特别说明，HM9102D的7脚为模式控制脚，由于现在都用双音频拨号，因此制作时直接将该脚接地即可，具体操作时，将手柄线路板上的引线口用焊锡短接；

4、HM9102D的5脚为叉簧输入引脚，由于本电话机的叉簧开关是直接控制主电路的电源的，因此我们将系统直接设成所有功能全部开放状态，在电路焊接时，直接将5脚通过R19接地，R19在线路板上未标明，实际安装于Q3的C、E


脚孔位；

5、二只LED是供晚上照明所用，安装时必须将发光管伸出线路板，其中一只离焊接孔位较远，因此LED的管脚不要剪掉，否则会太短；

6.2手工插焊元器件的原则

先焊矮的元件在焊稍高的最后焊最高的元件以及:先焊小元件后焊体积大的元件焊接时锡量适中避免漏焊虚焊和桥接等故障的发生。不必将所有的元件都插上在焊接而是插一部分必须保证元件插对位置。间接好并剪掉管腿。





第七部分：心得体会

这次为期一周的电子课程设计， 通过亲手焊接并安装电话机的过程，让我在理解的电话机原理的基础上，进一步提升对整体的把握。

在前期的课堂学习中，我们已经接触到一些相关知识，而当我们真正要动手实践的时候，就会发现又很多事情都不会做，这就必须通过多次实践来熟练操作与提高自己的能力。另外，这次课程设计也让我发现，我们电子专业在实际中应用范围是很广泛的，电子产品的每一个细节的精确性都直接影响其质量，所以在制作过程中，要严格按照要求，完善产品，比如，在焊接时，要保证焊点的质量，安装电话机时，要小心连接线的放置等等。

当然了，在本次课程设计中，我也遇到了不少问题。在焊接集成芯片时，将两个焊点焊接在了一起，导致调试时发光二极管不发光。另外，焊接的连接线也不牢固，在安装时掉落了，只能拆下开重新焊接上去。经过两次修缮，最终，电话机调试成功了！

每次课程设计对我们都是一次难得的机会，是大学中为数不多的锻炼动手能力的好机会。特别是对于即将毕业、走向工作岗位的我们来说，更是宝贵的一次锻炼。








第八部分 参考文献

【1】 周立云，《电话机修理从入门到精通》，国防工业出版社2012 【2】 王锦，《电话机原理与维修》，电子工业出版社 2002. 【3】 鲁芳，《固定电话机使用与维修》，国防工业出版社2007 【4】 杨宗强,《万用表检测电子元器件》,化学工业出版社 2010-07

本文来源：https://www.wddqxz.cn/e10bb326b91aa8114431b90d6c85ec3a86c28b58.html