毕业设计（论文）-基于多路数字无线遥控电路的设计.doc

商丘学院本科毕业设计(论文)2014届毕业设计（论文）基于多路数字无线遥控电路的设计分 院电子信息工程学院专 业通信工程班 级1002学 号姓 名指导教师完成时间2014年05月iii摘 要随着电子科学技术迅速发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。为了给消费者提供更多的方便，本论文设计了一款无线遥控节能灯，可以实现中远程控制。当按下遥控a键时一盏灯亮，再按一次灯灭，当按下遥控b键时两盏灯亮，再按一次灯灭，以此类推。通过本次的设计使学生能够全面的巩固和应用数字电路和模拟电路的基本理论知识，来解决生活中的实际问题。根据提出的问题，探索不一样的设计方案。优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题解决问题起到启蒙作用。通过查找资料使学生了解了电子技术发展的动向，并启迪了思维，开拓了视野。关键词：编码;译码;脉冲调制abstractwith the rapid development of electronic science and technology,a variety of new devices, intelligent appliances and products in all aspects of national tight economy and peoples lives in various fields have been increasingly widely used.the design of the multi-channel wireless remote control at89c2051-based energy-saving light controller separately from the power section, the transmitter, receiver,control section and drive components. circuit has a high degree of confidentiality remote stable and reliable performance from employees and static low power consumption, to achieve multi-channel switches and other controls remote cheap price, stable and reliable,and the space is small, beautiful appearance, there are four buttons. through this design enables students to fully consolidate the basic theoretical knowledge and application of digital and analog circuits, and power electronic control devices designed to be simple to use and solve real-life problems.students can think independently to solve problems and analyze problems.according to the issues raised, to explore different design. find information by electronic technology to enable students to understand the trends in the development of enlightened thinking, broaden their horizons.keywords: coding;decoding;pulse modulation目 录1 绪论12 现代无线遥控技术22.1 无线电遥控22.2 红外无线遥控32.3 声波触发遥控33 遥控系统设计33.1 系统构架的设计33.2 发射编码模块53.3 发射系统模块73.4 接收解码模块94 控制系统设计114.1 控制芯片系统114.2 软件控制的编程实现125 电源系统设计145.1 降压整流电路145.3 稳压电路176 驱动系统设计186.1 继电器选用186.2 整机原理207 系统调试21总 结21参考文献23致 谢241 绪论 随着电子科学技术蓬勃发展，各种新型器件，智能化电器及应用产品在国民经济各个领域和人民生活中的各个方面应用日益广泛。多通道数字无线遥控电路采用专用解码器集成电路，使整个电路非常简单，他被广泛用于预防多种需求保安警报系统，医院的病人寻呼系统，餐厅客房到总台系统，大型停车场客户访问管理，教学等问题在很多场合。无线电遥控技术，结合了多项工业控制技术和无线通信技术等优势，可广泛应用于工程机械等领域，不但提高了工程机械的自动化能力和可操作性，还改善了操作人员的工作环境，降低了因视觉受限制而带来的误操作事故。在工程机械、采矿业等行业得到了广泛的应用，加速了国家工业化的发展进程。与有线遥控器相比，无线遥控器完全消除了拖缆式遥控装置给人们工作和生活带来的障碍。随着数字信号处理技术的飞速发展，无线数字通信技术已经成熟，它的抗干扰能力和执行各种数字信号处理能力，使无线遥控系统抗干扰水平大大提高。目前的无线遥控技术领域主要有超声波遥控、无线电遥控和无线遥控。数字遥控相对于超声波遥控和无线电遥控，该遥控是利用空气中的无线数字射频信号传播，控制无线电波的频率，进一步穿透障碍物，达到较远的传播距离。因此成为首选的无线遥控方式。在军事，科研，国防，以及日常工作和生活领域的应用越来越为广泛。特别是在多点应用的控制。例如：安装在病人的床边发射器，只要按下床边遥控器上的按钮，把它就会发出蜂鸣声音，信息就会通过电波提示值班室及时为病人提供服务。该装置在医院中使用的显著特点是安装无需布线，实用性较强，并在国内其它领域有广大的发展空间。无线遥控器由于控制距离远，抗干扰性强，已越来越多的出现在生活的各个方面。本论文介绍了一款通用的无线遥控器，采用at89c5l作为控制核心并采用专用编码解码电路，由于其体积小、价格低廉因此可非常方便的移植到遥控机器人、遥控小车上等，实现远距离控制。 系统将现有的单机定时控制器、网络通讯模块，以及无线遥控器融合在了一起，使系统将原来的“一对一”的单机定时控制方式改为“一对多”的(如一对五)定时方式，显著减少了控制模块的数量，从而有效地降低了系统的硬件成本；另外由于本系统中定时控制器和被控对象之间的通讯采用了rf无线方式，免去了布线麻烦，极大地有效提高了系统布置的简便性；本系统将网络技术应用于定时控制器，彻底地突破了控制距离的限制，而且还显著提高了系统控制的灵活性和实时性能；本系统基于单片机实现网络控制的功能，有效地使得低成本、低功耗成为可能，提高了系统的竞争优势。本系统的设计思想没有考虑信号编码方式，因为这些是由专门的芯片完成的。本设计仅利用单片机at89c52对4*4的矩阵键盘进行监控，当有按键发生时便将其相应的键值经单片机送与发射芯片，通过发射芯片将控制信号发射出去，由接收芯片完成信号的解调和放大。该设计中无线发射接受芯片采用的是szsaw系列的0733编码发射芯片和czs-7接收解码芯片，它的工作方式为频移键控fsk，因此发射信号比较稳定。0733发射芯片有四位数据端，czs-7接收芯片除了四位数据端外还有一端为判断位vt端，当vt为l时表明没接受到信号，反之则接收到信号。芯片数据端的默认状态均为低电平。 2 现代无线遥控技术 多路无线遥控灯节能控制器电路，主要应包括无线遥控收发，编码，解码，驱动以及电源电路等，采用什么方式来实现无线遥控收发，采用何种芯片来完成编码与解码就成了本次设计的核心。下面将列出几种无线遥控技术的比较，如表2.1所示。表2.1 几种无线遥控技术的比较遥控距离绕过障碍物能力控制可靠性多点控制能力红外线近不能较高近距离可以声波近近距离可以容易误控制不能无线电最远很高高可以2.1 无线电遥控 目前无线遥控技术已相对比较成熟，有专业人士把它分为：红外无线遥控、声波触发遥控和无线电遥控、无线网络远程遥控。无线电遥控它是通过数字信号来传递信号的，虽然它在复杂电磁环境中容易受到干扰，但是它不受空间环境、障碍物的影响，而且传输距离可近可远；在无线控制中具有很高的地位。由于无线网络遥控成本比较高，本次课程设计暂不做考虑，而课程设计任务书又对遥控的距离远近、和遥控环境没有做明确的要求，这就大大增加了我们的选择范围，同时也增大了我们的工作量。下面就让我们来分析一下其他两种遥控方式1。 2.2 红外无线遥控 红外无线遥控技术由于通过光信号传递数据，因而不易受到电磁干扰，其频率的使用也不像无线遥控技术那样不会受到许多的限制，而且通讯的可靠性高。因此在短距离遥控领域，红外遥控技术它广泛应用于各种家用电器设备；但是它容易受到障碍物的影响。2.3 声波触发遥控 声波触发遥控常用于声控电路。电路简单，遥控距离近，且不能实现多点控制，在这里不做介绍。3 遥控系统设计3.1 系统构架的设计 本系统的设计思想没有考虑信号编码方式，因为这些是由专门的芯片完成的。本设计仅利用单片机at89c52对4*4的矩阵键盘进行监控，当有按键发生时便将其相应的键值经单片机送与发射芯片，通过发射芯片将控制信号发射出去，由接收芯片完成信号的解调和放大。 该设计中无线发射接受芯片采用的是szsaw系列的0733编码发射芯片和czs-7接收解码芯片，它的工作方式为频移键控fsk，因此发射信号比较稳定。0733发射芯片有四位数据端，czs-7接收芯片除了四位数据端外还有一端为判断位vt端，当vt为l时表明没接受到信号，反之则接收到信号。芯片数据端的默认状态均为低电平。 我们将系统划分为四大系统：单片机控制系统、遥控系统、驱动系统和电源系统，其总框架如图3.1所示。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案进行论证，以便选取较好方案来实现。遥控系统设计主要分为：发射部分设计、接收部分设计。在第一章课题分析中，我们已经决定采用无线电收发的方式来进行遥控，下面我们将针对无线电收发的方式来设计遥控系统。图3.1 系统构架总框图下面将介绍at89c2051的应用，其结构框图如图3.2所示。at89c2051是一个低电压，高性能cmos 8位单片机，片内含有2k字节的只读可反复擦写的flash程序存储器和128字节的随机存取数据存储器（ram）。atmel高密度器件公司的非挥发性记忆体技术和标准mcs-51指令集，内置通用8件中央处理器和flash存储单元共同组成了功能强大at89c2051单片机，可为您提供在许多场合许多高成本的兼容服务2。at89c2051是一个功能非常强大的单片机，它只有20个引脚和15个双向的输入/输出（i/ o）端口，其中p1是一个完整的8位双向i/o端口，两个外部中断口，2个16位可编程定时器计数器，两个全双工串行通信口，一个模拟比较放大器。同时该软件可以设置为睡眠和省电功能。将at89c2051的ram定时器/计数器的串行口的时钟频率设为零，则可唤醒系统，系统进入清醒状态。省电模式下，片内ram将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直到该系统的硬件复位再能继续运行。其at89c2051的主要功能特性如表3.1所示。图3.2 at89c2051结构框图表3.1 89c2051的要功能特性 mcs51兼容指令系统 可反复擦写(1000次）flash rom 15个双向i/o端口 6个中断源 时钟频率在0-24mhz 128x8bit的内部ram 拥有两个16位可编程的定时计数器 2.7-6.v工作电压 可用于直接驱动led拥有两级加密位 有低功耗待机的功能 两个外部中断源 两个串行的中断源 拥有多个可编程uarl通路 具有精巧的软件睡眠与唤醒功能3.2 发射编码模块发射部分采用编码芯片pt2262编码信号，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，经过两次比较核对，vt脚输出电平高于它前一时刻电平，则相应的数据脚输出高电平；如果发送端一直按住该按钮，该芯片将不断发射编码3。发射部分电路原理如图3.3所示。pt2262不接通电源时，则将变为17脚低电平输出，315mhz的高频发射电路将不工作。当按下一个按钮时，pt2262工作，其工作输出17针串行的调制信号。图3.3 发射部分电路原理编码芯片pt2262特点：（1）cmos工艺制造，功耗低；（2）外部元件少 ；（3）内用rc振荡电阻 ；（4）工作电压范围较宽：2.6-15v ；（5）数据段最多可达6位数 ；（6）地址码类别最多可达531441种。 编码器采用pt2262振荡，电阻取3.3m效果较好。当17脚无信号输出时，fo5b将不工作，发射端电流为零 ；当14脚为低电平时，17脚输出已设定的编码脉冲将对fo5b调制发射。测试模块的工作电流f05b很大程度上决定模块是否处于正常发射率f05b的工作状态中4。线和处理空码为6毫安的发射电流，从而调整r2，在特定应用程序中的发射电流时，外部振荡电阻可以根据需要适当调整。电流越大，则振荡频率越慢，编码中占用的较大的宽度来发送所数据帧。pt2262是台湾开普敦公司生产的一款低功耗cmos工艺的低成本通用编解码电路，pt2262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，如图3.4所示。pt2262管脚功能如表3.2所示。 图3.4 pt2262引脚图表3.2 pt2262管脚功能说明名称管脚说 明 a0-a11 1-8、10-13 地址管脚，用来进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”或(悬空) d0-d5 7-8、10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码输出，内部下拉 vss 9 电源负端 v cc 18 电源正端 te 14 编码启动端，多用于据的编码的发射，在低电平时才有效 osc2 17 振荡电阻振荡器输出端 osc1 19 osc2接收电阻决定振荡的输出频率3.3 发射系统模块 该电路的发射部分主要由无线电数据传输模块f05b和编码芯片pt2262构成。接收单元的主要技术参数满足下具有以下优点的要求：（1）更好的一致性的频率，并免费检测；（2）具有较宽的工作电压范围和低功耗；（3）具有发射了良好的效果，发射电流约为5-8毫安。发射系统主要由按键编址电路、编码电路、遥控发射电路组成。完成按键编址电路的主要元器件是优先编码器cd74hc147.cd74hc147 有九个输入端，四个输出端，输入输出均是低电平有效，并且编码带有优先级限制，即当有大于或者等于2 个输入时，仅有优先级高的那个输入有效；完成编码电路的主要元器件是pt2262，它是基于cmos 工艺制造的一种低功耗低价位通用编码电路，有l2 位三态地址端管脚，任意组合可提供531441 种地址码，最多可有6 位数据端管脚，设定的地址码和数据码从l7 脚串行输出， 用于无线遥控发射电路； 遥控发射电路采用315mhz 的无线发射模块，它有3 个引脚：电源正极脚、接地脚和串行信号输入脚。此模块具有较宽的工作电压范围3v12v，因此当电压变化时发射频率基本不变，和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。这套模块的特点是发射功率比较大，传输距离比较远，适合恶劣条件下进行通讯。发射系统电路示意图如图2。编码电路发射电路 按键编址电路图3.5 发射系统电路示意图 发射模块f05b模块性能参数如表3.3所示。表3.3 发射模块f05b模块性能参数 发射频率：315m 300m 433m 工作电压：3-12v 发射电流：2-10ma 频率稳定度：10-5(声表稳频) 工作温度：-4060 体 积 ：8326mm（高宽厚) 采用saw谐振振荡器频率稳定，用smt塑料封装fo5b模块，具有比较好一致性的频率。而一般的lc振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，振动和温度的变化是很难保证该调谐频率发生偏移不。f05b模块具有很宽的工作电压范围且功耗低，当传输电压为3v，大约为2ma，发射电流，发射功率最小。当2v的工作电压时最佳的，具有更好的发射结果，发射电流约5-8毫安。当超过l2v的直流时，功耗会增加，有效辐射功率将不再显著改善5。fo5b模块可以调节对am调制的操作功率，当数据信号被停止时，发射电流将下降到零。fo5b模块数据信号输出端由电阻稳压，而不是使用耦合电容，否则fo5b将无法正常工作。f05b模块的数据只有接近工作电压才能更好实现高调制效果的实际水平。fo5b模块的调制信号过宽，可导致调制效率下降，从而使收发距离变近。当高电平脉冲宽度为0.08-1ms时发射效果会很好，若更高的效率则要求接近到1ms ；当脉冲点位大于10mv时，第一接收机到的数据将严重地被破坏（即“零平干扰”），并导致无法解码。如果cpu的编解码器在零电平之下，则需要在数据识别位添加一些防失真、抑制干扰的参考码元。也可以通用编解码使每个区域的低层代码小于10ms，来实现抗干扰性能。fo5b模块输入电平应该是保持在低的状态，输入数据信号应为正逻辑电平，最高速度不应超过fo5b模块的工作电压。f05b模块的天线长度可从0-250mm来选用，也可用无天线发射，但发射效率将会下降。fo5b模块应垂直安装在印刷板的边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数干扰而停止振荡。fo5b模块发射距离与调制信号频率的幅度、发射电压及电池的容量、发射天线、接收机的灵敏度，以及收发环境的不同有关。fo5b模块用pt2262编码器加240mm小拉杆天线在开阔的室外地区最大发射距离约250米，而在障碍区要相对近些，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会引起不同的收发距离限制。如需更远距离，更可靠的传输，可在fo5b的输出端来增加一级射频功率放大器。3.4 接收解码模块 接收系统主要由接收电路、解码电路、单片机电路、开关电路组成。接收系统主要完成的功能是首先对接收进来的信号解调后进行解码，解码后的数据送单片机，由单片机根据此数据去控制相应的开关进行动作。 无线电接收电路采用与射频发射模块f05c 相配套的射频接收模块j04e.j04e 具有较宽的接收带宽，极低功耗，可长期处于守机状态。j04e 输出端口直接与pt2272 的数据输入端口连接。 解码电路采用编解码芯片组pt2262/2272 中的解码芯片pt2272.该芯片内部有地址解码、振荡和系统定时、数据检测、同步检测、控制逻辑、译码逻辑电路。pt2272 的a0a7 端是芯片的地址码设置端口，只有接收端的地址码和发射端的地址码设置完全相同，输出端才有输出信号。解码芯片pt2272 将数据输入端接收到的信号，经内部电路解码辨识确认。如果所接收到的信号地址码与本机地址编码相同，d0d3 输出与无线电发射系统所发射的相对应的开关信息给单片机电路，由单片机控制相应的开关电路动作。否则，解码芯片不解码，单片机电路不响应，开关电路保持原有的工作状态不变。 单片机电路采用at89c2051 来实现对输入信号的处理和开关电路的控制。at89c2051 的p1.0p1.3 端作为数据输入端口，分别和解码芯片pt2272 的数据输出d3d0 端连接。pt2272 的有效输出端输出的信号作为单片机外部中断触发信号。当外部中断采样到有效触发信号时，它对p 1.0p1.3 脚的信号进行中断处理，实现对开关电路的状态进行控制。at89c2051 的p3.7 脚外接蜂鸣器，对有效的开关动作进行提示。 接收解码模块由数据传输模块f05b和解码模块pt2272组成。这是因为接收机的f05b模块只有与一个解码芯片pt2272和与码芯片pt2262一起结合才能使用。解码器pt2272的震荡器电阻取680k，编码器应为3.3m，17脚为解码有效指示端。解码时输出直流高电平，可驱动一支led发光指示，1013脚为五路数据输出，与pt2262对应。j05b有两种工作选择，以适应不同的解调数据率。3脚悬空（内部已经拉高）调节rf接收器宽的带宽，可适应更大的发射频率。引脚3接地，窄带宽的射频接收器带宽将会很大，但是需要配套的发射机才能具有较高的频率精度和稳定性6。j05b是也一个标准的解码器，微控制器的逻辑电平接口为+5v。在零状态时j05b输出信号将受到随机噪声的大小限制，虽然接收到的数据信号噪声被抑制，但在信号较弱，当这样的随机噪声很容易影响以不至于造成数据的起止位数据的错误解码。解决的办法是添加一些失真抑制零电平状态的干扰。如果标准的编解码器可调节抗振性，使每个组的代码以最小的干扰分布在零电平区域的之间，考虑到帐户j05b解调滤波器的带宽和发射效率，低的调制频率将降低收发信机的发射距离的效率和效果。 j05b天线应调节在1/4处，并在天线端口加上lc谐振电路来抑制射频干扰，提高接收器的灵敏度。jo5b电源纹波和电压范围的要求更严格，不使用开关电源，三端稳压器可以是7805，j05b若有随机噪声输出而无信号，应首先检查发射电路，如是传输单片机数据则应调整单片机数据速率，若收发距离很近，用示波器观察j05b输出的数据是否被干扰（即零电平干扰点）噪声干扰可以被信号抑制，但不合理的地线及部件引入的干扰很难被抑制，应逐步断开后级电路找到干扰源。 解码码芯片pt2272管脚功能如表3.4所示。表3.4 pt2272管脚功能名称管脚说 明 a0-a11 1-8、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-d5 7-8、10-13 地址或数据标签，因为数据引脚，只有地址代码2262是与数据输出引脚，以结束与对应于高的数据2262，否则输出为低一致，锁存型只有接收的下一个数据可以被转换 vcc 18 电源正端（） vss 9 电源负端（） din 17 数据信号输入端，从接收器模块的输出端 osc2 16 振荡电阻或振荡器的输出端4 控制系统设计4.1 控制芯片系统系统主要是通过编程实现单片机对开关电路的状态进行控制。充分利用其软硬件资源，可以实现对受控电路的多种状态进行控制，还可以实现单键控制多路电路，利用单片机控制电路对开关电路进行控制还使得控制电路扩展方便，控制灵活。基于单片机at89c2051 的软件解码主程序流程图与中断控制流程图。发射系统通过编码器对受控电路的开关进行编址，接收系统通过单片机对受控电路的开关状态进行控制，系统扩展比较方便，适用于含有较多受控电器的场合，可实现多路多功能控制（例如，可实现定时、延时等操作）。采用射频发射、接收模块，安装调试方便，电路简洁，可靠性好，稳定性高。采用专用编码、解码集成电路，电路内部的重复辨识确认提高了系统的可靠性，避免了多个同一结构的无线电遥控开关系统在有效距离内相互干扰问题。 控制芯片采用at89c2051，在课题分析中我们对at89c2051已经做了详尽的介绍，这里主要再关注一下它的主要性能。如表4.1所示。表4.1 at89c2051的主要功能 2kb可重编程flash存储器（1000次） 15条可编程i/o线 两个16位定时器/计数器 6个中断源 2级程序存储器保密锁定 高精度电压比较器（p1.0，p1.1，p3.6） 全静态工作：0hz-24khz芯片 at89c2051的p1口是一个内部带上拉电阻的准双向i/o口，输入口为p1.0p1.3，输出为p1.4p1.7，pt2272的输出管脚13脚接在p1.0口上。控制系统原理如图4.1所示。图4.1 控制系统原理图根据以下程序，p1.0=1，执行转移至l1，然后r1加1，若它= 1h，则向下执行，p1.4就会置1，p1.5p1.6p1.7就会置0，通过二极管，这时三极管饱和导通，继电器线圈带电，触点吸合，实现1个灯亮。若再按下a时，此时，r1的值变为#02，#01h，则执行main，此时灯灭。 按b时，pt2262得电17英尺高，使f05b模块的输出数据信号315mhz的问题。j05b收到该信号2脚输出信号送入pt2272的14脚进行解码，得到该解码信号为高点平，通过pt2272的12脚，根据程序，p1.1=1，执行转移至l2，然后r2加1，若它= 1h，则向下执行，p1.4p1.5就会置1，p1.6p1.7就会置0，通过二极管，这是三极管饱和导通，继电器线圈得电，触电吸合，实现2个灯亮。若再按下b键时，此时，r2的值变为02h01h，则执main，此时灯灭，c 键和d键依次类推。4.2 软件控制的编程实现无线遥控器的设计中软件的主要功能是查询按键发生时的键值，并将其送与0733数据端。而接收端软件的作用是读取接收解码后的信号并与储存在单片机里的数据进行匹配，控制单片机发出相应的控制信号。其发射、接收设计流程如图4.2所示。图4.2 无线发射、无线接收程序流程图编程主程序如下：clr r1clr r2clr r3clr r4loop: mov r， p1jb p1.0 , l1jb p1.0 , l2jb p1.0 , l3jb p1.0 , l4 sjmp loopl1: inc r1cjne r1, #01h, mainmov p1, 1fhclr r2clr r3clr r4sjmp loopl2:inc r2cjne r2, #01h, mainmov p1, 3fhclr r1clr r3clr r4sjmp loopl3:inc r3cjne r3, #01h, mainmov p1, 7fhclr r1clr r2clr r4sjmp loopl4:inc r2cjne r4, #01h, mainmov p1, 0fhclr r1clr r2clr r3sjmp loop end 5 电源系统设计5.1 降压整流电路由于pt2272需要38v直流电压，因此需要50hz，220v的交流电压降到所需要的电压，为了使后级的三端温压器能正常工作，在本电路中选用变压器降压初级为220v，次级为9v。降压整流电路如图5.1所示。图5.1 降压整流电路利用一个二极管将交流电压变换成脉动直流电压时，在该桥式整流电路中使用的测试电路。它由四个二极管作为整流元件，连接成电桥形式，vd1和vd2的阳极连接在一起，该处输出直流电压正极，同时，vd3和vd4的阳极接在一起,该处输出直流电压的负极7。电桥的另两端加入待整流的交流电压。电压的输出平均植是u0=0.9流过二极管，因为vd1，vd2，vd3和vd4的导通时间均为半个周期。故流过每个管子的负载电流的一半。5.2 滤波电路从电气工程上，所有的元件可以归纳为三类最基本的元件，即电阻，电感和电容。电阻的阻值与交流电的频率无关。电感的阻值(称为感抗)xl=2fl，即与交流电的频率成正比。频率越高，感抗越大。电容元件则与电感元件相反，它的容抗xc=1/2fc，即与交流电频率反比。 因此，电气工程上，常利用lc元件对不同频率交流电量的电抗不同，对交流电量进行分流,称为滤波.。 按不同功能，滤波器通常分三类：低通，高通，带通。它们在电气电路及电子电路中都有着广泛的应用.最简单和最典型的一个例子就是我们常用的直流稳压电源中，整流电路后面接入的电容，就是为了减小交流脉动而设置的。它是一个低通滤波器。上面学习的整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分，只在一些特殊的场合使用，一般的直流电路都需要较理想的一条直线似的的直流电压，这就要平滑脉动的电压使其达到，这种措施就是滤波。滤波器一般由电感或电容以及电阻等元件组成.整流电路的输出电压是单向脉动电流，但因脉动较大，含有较多的交流成分，不能给电子设备供电，为了输出较为平滑的支流电压，需在整流电路后设有滤波电路。这里采用的是电容滤波。 电容滤波，简单的说，滤波是利用电容对特定频率的等效容抗小，近似短路来实现的（与谐振无关）。 容抗xc=1/(c)=1/(2fc)，滤高频用0.1uf陶瓷电容-它对1mhz信号的等效容抗只有1.6欧姆，而对50hz的工频信号等效容抗有近似32千欧，所以只能滤高频；而要滤工频，2000uf电容的等效容抗才能与0.1uf对1mhz信号的等效容抗相当。利用电容两端电压不能突变只能充放电的特性来达到平滑脉冲的电压的目的. 在正半周d导通时分两个电流:一是电流il向负载供电,二是ic向电容充电;如忽略d的压降则在电容上的电压等于u2,当u2达到最大的峰值后开始下降, 此时电容c上的电压uc也将由于放电而逐渐下降,当u2uc时二极管再导通,再次循环下去. 但半波整流滤波的输出的电压还是带有锯齿装的成分现在多用桥式整流滤波电路;原理同上. 根据上面的分析可知,采用电容滤波后,有如下特点: （1）负载电压中的脉动的成分降低了许多； （2）负载电压的平均值有所提高。在rl一定时滤波电容越大，ul越大。设计时可估算： ul=1-1.1u2(半波);ul=1.2u2(全波桥式整流) 滤波电容的确定: rl*c=(3-5)t(半波整流时);rl*c=(3-5)t/2(全波桥式整流时);t为交流电的周期. (220交流电的频率为50hz;即t=1/50) 从电容特性来看，由于电容两端的电压不能突变，因此，若将一大容量的电容与负载并联，则负载两端的电压也不会突变，使得输出的电压得以平滑，从而实现滤波的目的。滤波后不但脉动减小，且输出电压的平均值也有所提高，电容滤波简单波纹小，缺点是输出特性差，适合于电流小的电路中。5.3 稳压电路滤波以后虽然纹波因数大大减小，但输出电压还不够稳定，主要是当负载电流或电网波动时，输出电压会随之发生变化。为此还需要加稳压措施。滤波以后虽然纹波因数大大减小，但输出电压还不够稳定，主要是当负载电流或电网波动时，输出电压会随之发生变化。为此还需要加稳压措施。该集成稳压器内部，除包含有分立元件组成的串联型稳压电路的取样，比较放大，基准电压，调整等四个基本组成部分外，还有过流过热和安全区保护等。由三端稳压器和桥式蒸馏，电容滤波组成的直流稳压电源。输入电压为整流滤波后的电压，稳压管与负载并联，稳压管反向工作，使流过稳压管的电流不超过最大极限，同时当电网电压波动时，通过r上的压将调节，使输出电压基本不变。这里选用三端稳压器，如图5.2所示。 交流电经整流滤波能得到平滑的直流电压。但是输出电网电压波动和负载变化时，输出的电压也随之变化8。因此还需要一个稳压电路使输出电压的电网波动和负载变化基本稳定在某一值。电容c1在输入较长时抵消其电感效应，以防止产生自激震荡；c2是为了消除电路高频燥声，改善负载的瞬间响应。图5.2 三端稳压电路选用三端稳压器时应注意以下事项：(1)大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值；(2)小输入输出电压差即保证稳压器正常工作所需要的最小输入输出电压差；(3)大输入电流是指稳压器安全工作时允许的最大输出电流；(4)保证稳压器正常工作，最小输出的电压差至少为23v。6 驱动系统设计方案一：采用晶闸管直接进行驱动。其优点是体积小，电路简单，外围元器件少，但控制电流小，大电流晶闸管成本高，且隔离性能差。方案二：采用三极管驱动继电器。其体积大，外围元器件多，其优点是控制电流大，隔离性能好。根据实际情况采用方案二。图6.1 驱动系统电路 驱动系统采用控制三极管的导通状态来控制继电器的结合。驱动系统电路如图6.1所示。驱动系统是一种用较小的电流控制较大的电流的一种开关。因此，广泛应用于电子设备中。用三极管作为开关元件控制线圈通电时，三极管必须在开关状态。其饱和导通条件是：ucc = uces，ic = ics，ib = ibs，ics = (ucc-uces)/rc = ucc/rc。 在工作中，如果三极管的基极电流ib临界饱和的数值ibs，则三极管一定饱和导通，即ibibsics/ ，ib = ubb/rb 对于硅管，饱和导通后：ube = 0.7v，uce = uces0.3v截止条件：ubeut=0.5v。ut:硅管发射结的死区电压，截止时，b=0，c=0。6.1 继电器选用它是由一个继电器线圈，铁心，一组或几组与弹簧片。有触电的动态工作行动固定点是能够移动的接触。电磁继电器的工作原理：当线圈带电后，铁芯带电，衔铁吸合，定触电和动触点吸合9。当线圈失电，电磁吸力消失，衔铁返回到原来位置，定触电和动触点又恢复到原来的状态。继电器是一种电控制器件。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器目前已广泛应用于计算机外围接口设备、恒温系统、调温、电炉加温控制、电机控制、数控机械，遥控系统、工业自动化装置；信号灯、调光、闪烁器、照明舞台灯光控制系统；仪器仪表、医疗器械、复印机、自动洗衣机；自动消防，保安系统，以及作为电网功率因素补偿的电力电容的切换开关等等，另外在化工、煤矿等需防爆、防潮、防腐蚀场合中都有大量使用。继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用：（1）扩大控制范围：例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。（2）放大：例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。（3）综合信号：例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。（4）自动、遥控、监测：例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。智研咨询资料显示：目前，我国继电器行业在发展中主要存在的问题：整体技术落后。主要生产超过专利保护期的继电器产品，且仿制多于创新，基本无突破性发展;产品发展不平衡。高技术、高附加值产品少，而普通的电磁、非密封产品多;投资类产品少，用于消费类的产品多;企业发展不平衡。总体技术实力强的企业，经济效益不高;而劳动密集型且无自主开发能力的装配型企业，由于低廉的劳动力成本和其他因素，依靠大规模生产，仍能赢得一定的效益;出口产品附加值低。出口量大但技术含量低，凭借廉价的劳动力成本，出口厂家竞相压价，挤占有限的市场，挣的是血汗钱。这些问题已经阻碍了继电器行业的发展。但有远见的继电器厂家已立足于企业实际，积极寻求突破，为国内企业的发展趟出了新的发展道路。在此处选用的是omron的继电器型号为：g2rl 1a dc 2v。6.2 整机原理我们将整个设计划分为四大系统：单片机控制系统、遥控系统、驱动系统和电源系统，来实现三大功能即发射、接受和控制。发射部分：首先，发射部分采用了编码器pt2262和无线电发射模块f05b模块，无线电发射部分采用的是新型的12v干电池提供的工作电压。当发射机没有按键按下时，pt2262不接通电源，其17个脚为低电平，发射电路不工作，当按下一个按钮时，pt2262工作，其第17脚为高电平输出经调制的串行信号。18英尺高时315mhz的高频发射电路将起振并发射高频信号，当低洼时315mhz的频率在变送器电路停止振荡，从而控制了高频发射电路pt2262的17个完全封闭的脚数字信号输出10。接收部分：接收部分采用了与发射部分配套的译码器pt2272与接收模块j05b。其电源由变压器220v转变为9v，通过整流桥整流，电容进行滤波，稳压管稳压得到直流的5v电压。当j05b接收到发射的高频信号时，第二管脚输出信号并直接送入pt2272解码器的14脚进行解码11。若pt2272地址端的电平高低与发射机的地址码相同时，其解码输出有效端的17脚就输出与发射机按键时间同步的高电平。按下a时，pt2262得电，17脚为高电平输出数据并使f05b模块发射315mhz的信号。j05收到该信号2脚输出信号送入pt2272的14脚进行解码，得到该解码信号的高电平。控制部分：在控制系统中已做了详细说明，这里就不再复述了。7 系统调试经过了硬件和软件的设计后，在理论上已经达到了设计的要求，可是要确保遥控性能的稳定，实现大批量生产，就需要我们对遥控的开关量功能和遥控的稳定性进行测试。系统正常运行可得出遥控输入输出对应关系，如表7.1所示。表7.1 遥控输入输出对应关系表按键序号次数对应发光二极管状态对应控制灯a 1 发光