电子防丢器的设计与制作毕业设计论文.doc

东华理工大学长江学院毕业设计(论文)1.研究系统方案设计毕业设计（论文）题 目： 电子防丢器的设计与制作 英文题目： electronic waterproof throw device design and production 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用a4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘 要本文介绍无线丢失报警器的设计与制作、原理及组成，该报警器主要由发射模块和接收模块两部分组成，包括发射和接收电路，不是同一套的发射和接受模块，其编码不相同不会相互干扰，发射模块由编码电路和无线发射电路组成，接收模块由再生式接收、解码、报警和电源等电路组成。再生式接收机接收到无线信号，经检验还原出编码信号，送至解码电路解码，当两块模块的距离超过设定范围，收到的信号较弱时，解码电路解不出信号，送至报警电路，报警电路报警。发射接收模块由分立元件搭建，进行单管发射，超再生接收；用pt2262,pt2272进行编解码，pt2262/pt2272是台湾普城公司生产的一种cmos工艺制造的低功耗低价位通用的编解码电路，采用贴片封装，可减小整机的体积。用ask方式调制，从而实现id识别。若接上功放还可以当成收音机使用，还可以进行4位并行无线传输。关键词: 单管； 超再生； 收音机； 无线传输abstractthis article describes the loss of wireless alarm design and production, theory and composition, the alarm by firing module and receiver module is composed of two parts, including the transmitting and receiving circuit, not the same set of transmitting and receiving modules, the code is not the same not interfere with each other, fired by the coding circuit module and wireless transmitter of the receiver module from regenerative reception, decoding, such as alarm and power circuit. regenerative receive to receive wireless signal, by testing out the code the restore the signal to the decoding circuit decoding. when the distance between two modules over setting range, the weaker the signal received when no signal decoding circuit solutions, alarm circuit alarm. transceiver modules built from discrete components for single-tube launchers, receivers super-renewable; with pt2262, pt2272 for codecs, pt2262/pt2272 cape town taiwan company manufacturing a cmos low-power low-cost generic codec circuit, using patch package could reduce the size of machine. ask modulation methods used to achieve the recognition id.transceiver modules built from discrete components for single-tube launchers, receivers super-renewable; with pt2262, pt2272 for codecs, pt2262/pt2272 cape town taiwan company manufacturing a cmos low-power low-cost generic codec circuit, using patch package could reduce the size of machine. ask modulation methods used to achieve the recognition id.keywords: one-tube; super-renewable; radio; wireless transmission目 录绪 论- 1 -0.1课题的背景与意义- 1 -0.2电子防丢器的功能原理- 1 -0.3电子防丢器的特点- 1 -0.4设计任务与基本要求- 2 -0.4.1基本要求- 2 -0.4.2 扩展功能- 2 -1.研究系统方案设计- 3 -1.1系统结构图- 3 -1.2 方案比较与论证- 3 -1.2.1 编码译码电路- 3 -1.2.2 发射电路- 4 -1.2.3 接收电路- 4 -1.3收发电路的通讯方式比较- 4 -1.3.1 红外线无线通讯方式- 4 -1.3.2 蓝牙无线通讯方式- 5 -1.3.3超短波无线通讯方式- 5 -1.3最终选择方案- 6 -1.5主要器件介绍- 6 -1.5.1 pt2262/pt2272 简介- 6 -1.5.2 pt2262/pt2272 芯片说明- 7 -1.5.3 pt2262编码格式101.5.4振荡电阻131.5.5 lm311p电压比较器集成电路132.系统模块设计152.1 发射电路模块设计152.1.1 发射电路原理与分析152.1.2 发射模块设计与参数计算162.2 接收电路模块设计182.2.1 接收电路原理与分析182.2.2 接收模块设计与参数计算192.3 编解码电路模块设计222.3.1 编码电路工作原理222.3.2 解码电路工作原理232.3.3 编解码模块设计与参数计算242.4 总体电路图252.5 通讯协议和工作模式设计262.5.1通讯协议262.5.2 工作模式设计263.系统调试与结果与分析273.1 调试方法与仪器273.2调试步骤与测试数据273.2.1 高频收发信号的调试273.2.2 报警距离的调试293.2.3 多套系统id识别的调试303.2.4 系统功耗调试303.2.5 系统创新部分的调试313.3 低功耗方案的改进313.4 测试结果分析324.系统的安装与性能总结324.1 元件的识辩与检测324.2 元器件安装的基本要求与原则334.2.1元器件的安装要求334.2.2 元器件的安装原则344.3 元器件的焊接344.3.1 对焊点的基本要求344.3.2 焊接前的准备344.3.3 焊接操作354.4 实现基本要求功能35结 论36展 望37致 谢38参考文献39附 录40附录一：主要元器件清单40附录二：总体电路图41附录三.印制板图及作品实物图4237 绪 论 0.1课题的背景与意义随着社会的进步，现代生活节奏的加快，在快节奏的都市生活中，人们外出的机会也越来越多，很多人常常会丢三落四，常常会记不清楚把手提包放在那里，或者把电话弄丢，更要命的是有时候带孩子上街，稍不留意孩子就跑丢了，随身带的提包有时候也不免被小偷盯上，在等车等船时，稍不留意，小偷就会拎走你的包，如果小孩走丢，那就更焦急，所以为了防止这类事情的发生，电子防丢失报警器就应运而生。电子防丢器小巧玲珑，便于携带，广泛用于手机，钱包，箱包，小孩等贵重物（人）品的防偷及防丢之用。其距离在一定范围内可有任意调节，具有防丢，寻找，警音（或附带振动等功能），省电，环保，性能稳定可靠。方便适用，是生活中必不可少。电子防丢器接上功放还可以当收音机，不但可以防丢防、防盗，还可以休闲娱乐，男女老少皆可使用，有很好的市场前景，将会被广泛用在将来的生活中。因此，我选择了研究电子防丢器。 0.2电子防丢器的功能原理电子防丢器是一种能探测出距离远近的高科技电子装置，它能防止您携带的贵重物品遗失（如手机、手提电脑、摄像机、重要文件、手包、汽车钥匙、包裹等），防止随行的儿童走失、防止宠物跑丢。具有高效、安全、方便、经济等优点，因而出现后即得到了迅速发展。电子防丢器是由子机和母机组成，不是同一套的子母机编码不一样，不会相互干扰，无线发射频率各不相同。子机由编码电路和无线发射电路组成，母机由再生式接收、解码、报警和电源等电路组成。再生式接收电路如接收到发射的无线信号，经检波还原出编码信号，送至解码电路解码，解码电路解出信号，送至报警电路。超过限定距离，收到信号过弱，解码电路解码不出信号，报警电路报警。 0.3电子防丢器的特点本文所设计的电子防丢器主要采用台湾普城公司生产的一种cmos工艺生产的低功耗低价位通用编解码电路pt2262/pt2272,它们分别有8位（a0-a7）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供6561个地址码,最多可以有4位（d0-d3）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出。pt2262采用贴片封装，可减小整机的体积。最重要的是pt2262/pt2272的编码必须一致，否则地址码不同将不能解码。其特点如下：1. 使用方便，适用性广。电子防丢器是由子机（发射机）和母机（接收机）两部分组成，体积小巧，便于携带，不会对外出造成任何负担，所以可以广泛用于手机、钱包、箱包、小孩等贵重物品或人身上防丢及防偷之用。2. 功能齐全，性能稳定。具有安全距离可任意调节，防丢和寻找功能。其报警方式为警音提示或者附带振动功能。3. 外观新颖，绿色环保。机器的外观设计十分小巧精美，且绿色环保、无辐射。电子防丢器的外表像个随身携带的装饰品，小巧玲珑，重量仅35.5g，可以挂在匙扣或腰带上。 0.4设计任务与基本要求 0.4.1基本要求1. 采用单片机作为主控芯片,主要用于数据识别和控制报警。制作无线电发射、无线电接收装置各一个，其中一个置于钱包或手机（假设为a部分），另一个随身携带（假设为b部分）。正常情况下不报警。当发射接收模块相距大于某范围时，表示钱包或手机已经被人偷走，另一半装置报警，在该范围内则不报警。2. 调制方式采用调幅式和调频式任选。3. 采用超外差方式接收。4. 作用距离为10m。5. 发射功率不大于10mw。 0.4.2 扩展功能1. 制作多套装置（实际制作两套），要求不同的发射模块能唯一识别唯一的对应模块，而不受其他模块干扰。2. 采用3v扣电池。3. 报警距离可调。4. 实现论证并实现低功耗方案，要求方案合理可行（例如采用间歇工作方式，就需要提出有效的同步措施和握手规范等）。 1.研究系统方案设计 1.1系统结构图编码高频发射高频接收载波检波放大整形报警解码 1.2 方案比较与论证 1.2.1 编码译码电路方案一：由rc电路和三极管等分立元件组成多谐振荡器。其电路优点是简单、廉价，但电路工作频率单一，虽然可以通过调节rc参数改变电路频率，但实现起来比较困难，识别能力有限，因此难以有效地进行id识别。方案二：采用集成芯片m7216。m7216是一款低电压遥控编码芯片，内码共有20位元100万组（2的20次方），降低使用中编码重复的机率；低工作电压。其缺点是译码部分需要利用可编程逻辑器件，系统实现起来较为复杂。方案三：采用pt2262/2272编解码芯片。pt2262/2272是台湾普城公司生产的一种cmos工艺制造的低功耗、低价位、通用编解码电路，设定的地址码最多可达2的12次方组，采用串行输出，方便无线传输。根据电子防丢器的实际要求，需要尽量做到电路简单、功耗低，id可识别，因此我们选择方案三。 1.2.2 发射电路方案一：采用单管发射电路。由单个三极管及阻容、电感等元件构成的无线发射电路具有电路简单，调试方便的特点，适合于短距离无线传输，但由于其电感容易受到外界影响，易出现跑频。方案二：利用分立元件构成多管发射电路，其电路特点是工作较为稳定，传输距离较远，缺点是多级调试难度非常大（除非有一定的高频电路经验，否则难以调出来）。方案三：利用ba1404、mc2833等fm发射专用芯片，只需少量外围元件即可方便的调出稳定的无线信号，由于设计要求不能使用专用的接收发射模块，而题目要求的距离较短，使用专用的芯片显得有些大材小用。由于题目要求的距离短，所以本电路采用的是分立元件单管发射。 1.2.3 接收电路 方案一：采用超再生式接收电路。超再生式接收电路具有电路简单、使用元件少、具有一定灵敏度的优点，缺点是选择性较差，噪声较大。 方案二：采用超外差式接收电路。超外差式接收机优点是频率稳定，抗干扰能力好，和单片机配合时性能比较稳定，缺点是灵敏度比超再生低，价格远高于超再生接收机，而且近距离强信号时可能有阻塞现象。 本电路需要距离短，且接收的是数字信号，我们采用超再生式接收电路，即使噪声较大，通过整形滤波也能很好的把数字信号很好的还原出来。 1.3收发电路的通讯方式比较 1.3.1 红外线无线通讯方式 红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、led红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。 但是，由于红外传输是一种点对点的传输方式，因此不能离的太远，而且要对准方向，且中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，这完全不能达到无线电子防丢器的设计要求。 1.3.2 蓝牙无线通讯方式 蓝牙（bluetooth）是由东芝、爱立信、ibm、intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1mbps。通讯介质为频率在2.402ghz到2.480ghz之间的电磁波。 蓝牙的最大特点是传输信息量大，传输速率高（可达1mbps）.其传输最远为100米左右（实际有效距离是十多米），可加强信号，可以绕弯，可以不对准，可以不在同一间房间，链接最大数目可达7个，同时区分硬件。 但是，蓝牙技术还不够成熟，而设备还相对比较昂贵，对于本设计而言，其无线传送的只是信号，并不要求传输数据或只需传送极少的数据量，因此利用蓝牙传输实在是大材小用而且浪费资源。 1.3.3超短波无线通讯方式 超短波无线通讯是利用 110米波长的电磁波进行视距传输的一种。超短波波段在 30mhz300mhz频段，其汇总包括我们常听到的无线广播fm频段。 近距离的超短波主要由发射机与接收机构成，其收发电路搭建非常简单，只需少量分立元件即可实现。可采用模拟调制方式或数字调制方式，其中数字调制方式主要有数字键控调频电路（fsk）、数字键控调幅电路（ask）、数字键空调相电路（psk）三大类， ask调制方式具有电路简单、平均功率小、耗电少等优点，被广泛由于短距离、小功率遥控电路设备中。 但是超短波无线收发电路如果使用分立元件制作出来其频率不够稳定，易出现跑频，其传输速度也比较有限。但从成本和实际的可操作性考虑，本丢失报警器采用超短波无线通讯方式，并且根据传输信号要求，采用数字键控调幅方式。 以上通讯方式比较如表：几种收发电路的通讯方式比较通讯方式红外线蓝牙超短波工作频率几十khz几百khz2.402ghz2.480ghz30mhz300mhz传输距离较近且必须直线对准较近视功率而定技术水平很成熟不够成熟很成熟传输速度慢快一般成本低高低 1.3最终选择方案1. 采用pt2262/2272编解码芯片作为实现id可识别的方案。2. 采用单管无线发射电路。3. 采用分立元件构成采用超再生式接收电路对进行接收。 1.5主要器件介绍 1.5.1 pt2262/pt2272 简介pt2262/pt2272 是台湾普城公司生产的一种cmos 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，pt2262/pt2272 最多可有12 位(a0-a11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441 地址码,pt2262 最多 可有6 位(d0-d5)数据端管脚,设定的地址码和数据码 从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片pt2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片pt2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，vt 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端 一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，pt2262 不接通电源，其17 脚为低电平，所以315mhz 的高频发射电路不工作，当有按键按下时，pt2262 得电工作，其第17 脚输出经调制的串行数据信号，当17 脚为高电平期间315mhz 的高频发射电路起振,并发射 等幅高频信号，当17 脚为低平期间315mhz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于pt2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ask 调制）相当于调制度为100%的调幅。 pt2262/2272特点:1. cmos 工艺制造，低功耗2. 外部元器件少3. rc 振荡电阻4. 工作电压范围宽：2.6-15v5. 数据最多可达 6 位6. 地址码最多可达 531441 种 1.5.2 pt2262/pt2272 芯片说明(一) pt2262 管脚说明:名称管脚说 明a0-a111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”, “1”,“f”(悬空),d0-d57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉vcc18电源正端（）vss9电源负端（）te14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；osc116振荡电阻输入端，与 osc2 所接电阻决定振荡频率；osc215振荡电阻振荡器输出端；dout17编码输出端（正常时为低电平）(二) pt2272 管脚说明:名称管脚说 明a0-a111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与 2262 一致,否 则不 解码d0-d57-8、10-13地址或数据管脚 ,当做为数据管脚时 ,只有在地址码与 2262 一致,数据管脚 才能输出与 2262 数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只在接收到下一数据才能转换vcc18电源正端（）vss9电源负端（）din14数据信号输入端，来自接收模块输出端osc116振荡电阻输入端，与 osc2 所接电阻决定振荡频率；osc215振荡电阻振荡器输出端；vt17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）(三) pt2262 性能参数表:参数符号参数范围单位电源电压vcc-0.315v输入电压vi-0.3vcc+0.3v输出电压vo-0.3vcc+0.3v最大功率（vcc=10v）pa300mw工作温度topr-20+70储存温度tstg-40+125(四) pt2272性能参数表:参数符号测试条件最小值典型值最大值单位电源电压vcc215v电源电流iccvcc=10v振荡器停振a0a11 开路0.020.3adout 输出驱动电流iohvcc=5v,voh=3v-3mavcc=8v,voh=4v-6mavcc=10v,voh=6v-10madout 输出陷电流iolvcc=5v,vol=3v2mavcc=8v,vol=4v5mavcc=10v,vol=6v9ma输出高电平vih0.7vccvccv输出低电平vil00.3vccv 1.5.3 pt2262编码格式东华理工大学长江学院毕业设计(论文)键入文字附 录 每组字码之间有同步码隔开，如果用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码 进行脉冲宽度识别即可。一个字码由 12 位 ad 码（地址码加数据码，比如 8 位地址码加 4 位数据码）组成 ， 每个 ad 位用两个脉冲来代表：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲 表示“f”也就是地址码的“悬空”。 pt2262 每次发射时至少发射 4 组字码，pt2272 只有在连续三次检测到相同的地址码加数据码才会把 数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动 vt 端同步为高电平。因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理 。 pt2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有 l4/m4/l6/m6 之分，其中 l 表示锁存输出，数据 只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。m 表示非锁存输出，数 据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的 6 和 4 表示有 几路并行的控制通道，当采用 4 路并行数据时（pt2272-m4），对应的地址编码应该是 8 位，如果采用 6 路 的并行数据时(pt2272-m6)，对应的地址编码应该是 6 位。 pt2262/2272 地址码的设定: 在通常使用中，一般采用 8 位地址码和 4 位数据码，这时编码电路 pt2262 和解码 pt2272 的第 18 脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3 的 8 次方为 6561，所以地址 编码不重复度为 6561 组，只有发射端 pt2262 和接收端 pt2272 的地址编码完全相同，才能配对使用，例 如将发射机的 pt2262 的第 2 脚接地,第 3 脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的 pt2272 只要第 2 脚接 地第 3 脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的 d1d4 端输出约 4v 互锁高电平控制信号，同时 vt 端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级三极 管放大，便可驱动继电器等负载进行遥控操纵。设置地址码的原则是：同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。 1.5.4振荡电阻 pt2262 和 pt2272 除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近,甚至无法接收，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度 越大，发码一帧的时间越长。相对来说 pt2262 用 1.2m，2272 用 200k 配套发射效果比较好。 目前 2262 和 2272 品牌比较多，振荡电阻配套也比较混乱。还有 2272 解码芯片的工作电压的最小值和最大值也标注不同，有的标注在 2.4-6v 有 的是 2.4-15v 有的是 4-18v 使用时请注意查阅各厂家提供的技术资料。根据我们多年的的试验情况，各种 品牌的 2272 工作电压在 3-5v 比较可靠，最低工作电压 2.4v 没有问题，最高工作电压超过 5v 易烧毁。特别需要注意 2272 的地址端高电平不得超过 18 脚的工作电压。pt2262/pt2272的振荡电阻一般按下述值配对： pt2262 pt22721.2m 200k1.5m 270k2.2m 390k3.3m 680k4.7m 820k 1.5.5 lm311p电压比较器集成电路 lm311的电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的15v运算放大器到单5v电源用于逻辑集成电路。其输出兼容rtl,dtl和ttl以mos电路。此外，他们可以驱动继电器，开关电压高达50v，电流高达50ma。 lm311p引脚排列 lm311p的引脚功能： ground/gnd 接地 input + 正向输入端 input - 反向输入端 output 输出端 balance 平衡 balance/strobe 平衡/选通 v+ 电源正 v- 电源负 nc 空脚 lm311p内部电路图 2.系统模块设计 2.1 发射电路模块设计 2.1.1 发射电路原理与分析发射电路的主要作用是完成以下三项任务：1. 通过自身振荡产生高频正弦波信号。2. 对编码信号进行调制。3. 对调制信号进行放大发射。 在品种众多的振荡电路中，lc三点式正弦波振荡电路是目前应用最为广泛的振荡电路。在三点式振荡器电路中，振荡器的选频网络应和晶体管的三个极分别相连。与晶体管发射极（e）相接的两个元件应为同性质电抗体（记为x1和x2），另一个和晶体管基极（b）、集电极（c）之间相接的元件应为异性质点抗体（记为x3）,则必须满足以下关系式 凡是按此规则组成的三点式振荡电路，便满足了振荡电路的相位平衡条件要求。 振荡器工作时的振荡频率可有以下公式推算 振荡器除了要求满足起振条件和振幅要求外，还有一项重要指标就是频率稳定性，其相对频率稳定度为 本丢失报警器采用的是电容三点式的振荡器。 其中lc组成一个谐振器，起到选频作用：调整元件的参数可使发射频率可以在7088mhz之间，正好覆盖调频收音机ts范围内接收频率，通过调整电感的数值，这里的绕线电感用环形天线，既做电感，又做天线，不仅调节方便，而且可以把能量最大程度的发射出去，从而用较小的功耗就能辐射较远距离。拉伸或者压缩线圈l1，可以方便地改变发射频率，避开调频电台。 2.1.2 发射模块设计与参数计算 本发射电路采用电容三点式振荡器，将振荡信号通过lc进行选频，工作原理及参数计算如下： 调制发射电路原理图（1）高频三极管q1选9018，截止频率达到1g；电容c4、c5、c6组成一个电容三点式的振荡器，c4用于谐振，要使频率落在70到88mhz内，应选20pf左右较合适，这里选18pf，c5、c6起正反馈作用，使电路产生振荡，这里反馈系数c5/c6=1/13，考虑到三极管极间电容，c5、c6分别选5pf、100pf的瓷片电容； （2）c4、l1组成一个谐振器，起到选频作用：为使发射频率可以在7088mhz之间，正好覆盖调频收音机ts范围内接收频率，尽量避开fm调频电台，我们选c4为18pf，通过公式 可算得：这里的l1用环形天线，既做电感，又做天线，用长20cm、直径0.9mm左右的漆包线做成环形天线，通过改变天线的形状可改变l值 （3）c1起到耦合作用，让脉冲通过，可取1uf。 （4）可调电阻可以调节通过c1的脉冲幅度， 使编码得到不同程度的调幅，这里调幅系数m=r6/（r3+r6）取0到2/3，取r3=51k，所以r6=100k的可调电阻； （5）c2、c8是电源滤波电容，因为大电容一般采用卷绕工艺制作的，所以等效电感比较大，并联一个小电容c8可以使电源的高频内阻减小，c2选100uf电解电容，c8取103到104较合适，这里选103的瓷片电容。 （6）c3起高频通路作用，选1nf较合适。 2.2 接收电路模块设计 2.2.1 接收电路原理与分析接收电路的主要作用是完成以下三项任务：1、对外界的信号进行选择，选出本级所需的信号。2、对选定的信号进行解调，还原出原调制信息。3、信号放大，使解调后的信号具有一定的功率。一般接收电路有超再生式和超外差式两种。超再生式接收电路具有电路简单、使用元件少、具有一定灵敏度的优点，缺点是选择性太差，噪声太大。所以这种电路常常被用于简易遥控装置。超再生式接收电路的工作原理如下：超再生式电路利用再生式收音机的工作原理，适当的引入正反馈，是接收电路处于微弱的间歇振荡状态，控制电路的间歇振荡的信号电压，也成为熄灭电压。熄灭电压如果是间歇振荡器自行产生的，称为自熄式超再生电路。如果熄灭电压是由另外的电路提供的，称为它为熄式超再生电路。一般熄灭电压的频率在3080khz之间。当超再生接收电路处于微弱的间歇振荡状态时，对外界的信号电压波动非常敏感，当外界的信号频率等于或接近超再生电路的高频谐振频率时，超再生高频振荡的振幅变化受到外界信号幅度的控制，跟随外界信号变化。当无外来信号时，超再生电路的振幅受电路中无规律杂乱噪声电压的控制，经检波后，输出电压为超再生电路特有的噪声电压。在实践中发现，超再生电路检波并不是天线所收到的载波信号，而是受到外界载波控制的自身振荡电压。由于这个电压是振荡产生的，因而幅度较大，因此超再生节后电路具有较高的灵敏度。当无信号时，超再生电路检波后，输出的是杂乱的噪声信号。所以是否有噪声输出，是判断超再生电路是否正常工作的重要特征。正常工作的超再生电路，用高阻抗耳机在其检波输出端可以明显的听到沙沙声。用于防丢器的电路的超再生接收电路，由于接收的是数码调制信号，所以在解调信号处理形式上与波尼信号有所不同。如果接收的是模拟信号，只要能将解调后的信号进行不失真放大后送至后级即可。但如果是数字信号，则必须经放大、比较、整形等处理过程，是输出送至下一级的信号时标准的、符合电平要求的数字信号。所以一般数字编码遥控设备的接收电路中，均含有触发器、比较器等整形电路。接收电路主要分为三个部分。第一部分为超再生载波接收电路，它可以将外来的调幅载波信号，通过超再生接收方式进行接收解调。虽然该级电路仅有一个三极管和外围元件组成，但的确具有较高的灵敏度。如果电路调整良好，信号接收灵敏度应相当于一般具有一次混频、中放的超外差式接收机电路。第二部分为三极管检波电路，由于三极管检波器具有一定的电压增益，所以对小信号检波具有良好的检波效果。第三部分为信号放大与比较整形电路，这部分电路负责将检波器送来的交流编码信号进行放大，并同时进行电压比较。由于比较器的基准比较电压随输入信号幅度浮动，所以对大信号、小信号均可以正常进行电压比较，保证输出信号的幅值不受输入幅度变化的影响。将电压比较器输出的数字编码信号送到解码电路进行解码，至此完成整个接收任务。 2.2.2 接收模块设计与参数计算接收电路采用超再生式电路，对信号进行解调后再经过整形送到解码电路进行解码。其电路原理图及参数计算如下： 接收模块电路原理图 （）对直流偏置较敏感是超再生接收电路的一大特点，为了产生间歇振荡，必须设计好静态工作点。二极管d1起钳位作用，压降约为0.4v，三级管q1选9018，它的 be极间压降为0.7v左右，电源电压3v，而0.4+（3-0.4）*r6/（r6+r7）等于q1 b极电压0.7v，所以可算出r6/（r6+r7）=1/8.5，取r6为10k，则r7为75k； （）c8、l1为选频网络，c8为可调电容，范围是0到30pf，为使接收频率可以在7088mhz之间，通过公式， 可算得 利用诺莫图（如下）确定线圈形状，图中线圈电感为l（uh），计算缠绕匝数n，直径d（mm）以及缠绕长度 l（mm）。 可确定绕圈电感参数的诺莫图 我们制作l=0.2uh的线圈，缠绕匝数n=5匝，则d=10mm，l=5mm。 （）c3是正反馈电容，一般10pf以下，这里取8pf； （）l2为高频阻流圈，取典型值10uh； （）r2、c6在这里构成阻塞振荡而产生控制电压，使电路工作在超再生状态，分别取1k和2.2nf，使间歇振荡在一百到几千hz之间； （）q2起放大和检波作用，选9014，r4、r5为它提供静态偏置，只要使它处于放大状态即可，分别取10k和1m，r2、c7、c9是检波网络，只要保证c7主要起耦合作用，c9能把载波滤掉即可，保留调制信号，所以分别取1uf、470pf； （）c1、c4、c5起到滤波作用，取2.2nf； （）lm311是一电压比较器，起到整形作用，把不平整的脉冲整理的陡峭平整。r11、c10起到阻高频作用，使3脚得到的是交流电压的平均值，rc只要大，故取r11为100k，c10为1uf；2脚直接输入检波后的波形；这样可以让大小信号都得到整形；r9为上拉电阻，一般取几十k，这里用20k；1、4脚接地，8脚接正电源； 最后把整形的波形送到pt2272进行识别，它的振荡频率要比对应的2262频率高，所以r12取1m为好；1到8脚为地址端，各可接高电平，低电平和悬空，共种状态；发射接收地址一样才能识别，当识别出编码时，7脚高电平，q3截止，反之q3导通，驱动蜂鸣器ls1，r10为限流电阻。 2.3 编解码电路模块设计 本电子防丢器采用的编解码电路以pt2262/2272集成电路为核心。该芯片在315v内能正常工作，静态电流极小，约为10ua，采用串行数据传输，并行数据输入输出。电路的预置脚有12个，其中a0a7为三态地址端，d0d3为数据端。 2.3.1 编码电路工作原理 编码器pt2262采用的是连续4帧串行编码信号。当发码允许端te为“0”电平时，编码器输出4帧串行编码信号。当发码允许端te为“1”电平时，编码器停止编码输出。当允许端te一直保持“0”电平时，编码器输出端一直保持串行输出状态，直到当电路检测到te端为“1”电平，编码器将在发送完最后一个字节后停止编码输出。加入电源准备发送允许键有效吗?发送4个字节的地址/数据允许键仍有效吗?nonoyesyes编码器的硬件逻辑流程 2.3.2 解码电路工作原理解码器pt2272采用三帧校验制，对输入的串行码进行校验，如果校验结果与预置地址一致，解码器其首先从vt端输出一个高电平“1”表示解码成功，接着解码器将串行码中的数据转换成并行数据，并送到解码器的响应输出端输出，完成解码过程。由于信号在传输过程中会受到干扰，因此为使解码器能够准确解码，需要将信号通过滤波整形后在送到解码器进行解码。加入电源接收准备有码输入？地址对吗？地址位 相匹配？地址位仍匹配？开启vt端输出no禁止vt输出nononoyesyesyesyes 解码器硬件逻辑流程 2.3.3 编解码模块设计与参数计算 编解码电路由于采用数字集成芯片，因此实现起来非常简单，其主要是确定好其振荡频率与电阻的关系。整体电路图如下： 编解码模块电路原理需要重点说明的是，解码电路为了能够及时可靠地捕捉到串行码的同步头，它的时钟频率必须高于编码器时钟。在本设计中选编码器电阻4m，频率约为6khz；解码器电阻1m，频率约为12khz。而对于编解码间的信道传输，可以是红外，无线，有线等通讯方均可。 2.4 总体电路图 系统总体电路图 2.5 通讯协议和工作模式设计 2.5.1通讯协议 编码器pt2262采用的是连续4帧串行编码信号。当发码允许端te为“0”电平时，编码器输出4帧串行编码信号。当发码允许端te为“1”电平时，编码器停止编码输出。当允许端te一直保持“0”电平时，编码器输出端一直保持串行输出状态，直到当电路检测到te端为“1”电平，编码器将在发送完最后一个字节后停止编码输出。由于三态的开关比较难找，想到用三行排针加跳线帽来进行地址编码。如下图， 地址编码接口第一行排针是高电平vcc，第二行是地址编码脚a0a7，第三行是低电平gnd。使用跳线帽可以将地址置为高电平或者低电平，不插跳线帽，地址输入就是第三态（悬空）。由此对地址进行编码。解码部分同样采用同编码部分一样的方法，用三行排针加跳线帽编址。当接收到有规律的信号时，解码电路立刻对接收信号的头三个字节进行校验，如果前三个字节地址码的校验与预置地址码相同，则说明对码成功，达到同步传输的目的。 2.5.2