毕多路遥控开关的设计与制作接收.doc

引言 本文介绍了一种无线遥控接收系统的设计方法。本设计采用了超外差接收模块和遥控专用的解码芯片VD5027，实现了对发射信号的接收、译码和对开关控制电路的控制。接收频率为315MHZ，接收距离达到500米以上。具有节能，成本低的优点，适合于各种家电设备中使用。随着经济和科学技术的发展，无线电技术应用已成为发展迅猛、应用广泛的高科技产业之一，利用无线电波进行信息传输的高科技手段，已普及到了社会生活和经济领域的各个方面。在高速发展的各个行业中，无线电通信是发展最快、影响最广泛的行业之一，已成为国民经济建设中一支重要的生力军，无线电事业的迅猛发展，极大地推动了我国经济建设的日益繁荣，为实现社会主义现代化发挥了重要的促进作用。本次设计的任务是设计一个多路遥控开关，要求由无线信号接收,通过发射机的按键开关来实现对接收端的十二路设备控制，在接收部分用灯泡和数码管来显示所被遥控的状态。当发射部分按下开关,无线信号被发射，接收部分对应的数码管将显示第几路，并且灯将亮，并保持该状态直到再按下该开关灯才会熄灭.由于无线电技术所用到的一般都是电压较低的弱电系统，所以接收控制端采用继电器。通过弱电系统控制继电器的吸合与断开，达到对家用电器等的控制.第一部分主要介绍了接收及解码电路的设计。主要采用RX3310A模块，对它的调制方式和工作特点做了相关的介绍。第二部分主要介绍了译码及控制电路的设计。我主要采用遥控专用的解码芯片VD5027。译码扩展部分是由74LS138组成。开关控制电路由边沿触发器CD4013和继电器组成。第三部分介绍了电源部分的制作。1绪论1.1无线遥控的发展信息传输是人类社会的重要内容。从古代的烽火通信到近代的旗语，都是人们寻求远距离通信的手段。直到19世纪电磁学的理论与实践已有坚实的基础后，人们开始寻求用电磁能量传送信息的方法。1837年莫尔斯发明了电报，创造了莫尔斯电码，开创了通信的新纪元。1876年贝尔发明了电话，能够直接将语音信号变为电能沿导线传送。电话、电报的发明，为迅速准确的传递信息提供了新手段，使通信技术的重大突破。能否不用导线在空间传送信号？这就是无线通信。1873年麦克斯韦尔建立了电磁场理论。1887年赫兹验证了电磁波的存在。1895年马克尼发明了无线电，开创了无线电波的实际应用价值。马克尼最初的实验是在较低的频率上进行的。 在马克尼向英国邮政局的官员演示他发明的无线电报后不久，1896年，在船和海岸之间实现了第一次无线电通信，开创了无线电通信的新纪元。电磁波在日常生活中无时不在无刻不在，从物理学的角度看， 电磁波是电磁场的一种运动形态。电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，所以电磁波也常称为电波。无线遥控就是利用电波在远距离上按照人们的意志实现对物体对象的无线操纵和控制，无线遥控技术的诞生，起源于无线电通讯技术，真空电子管的发明使得无线电技术很快应用和普及到民用和军用的各个领域.近年来，随着经济的迅猛发展和科学技术的突飞猛进，人们的生活水平得到了极大的提高。空调、电视机、电冰箱、洗衣机、微波炉等作为普通的家用电器早已铺天盖地地进入了寻常百姓家。这些家电随着技术的进步，其质量和性能的提高从没有停止过。然而，人们对家电的要求并不仅限于此，简单方便易操作是人们追求的另一目标。因此，为了使用方便，这些家电在销售时通常会附带有相应的遥控器，如空调遥控器、电视遥控器等等,目前的遥控器普遍采用的是红外遥控技术以及无线电和声控技术，当然还有最新的蓝牙技术。这些技术都有各自的优点和缺点，比如红外线遥控器所发出的红外光传送的距离近、且受方向性限制；声控遥控器的缺陷就更加显而易见，它通常所需要接收的声音都比较尖锐，使人感觉很不舒服，而且，这种遥控器很容易接收到其他声源所发出的声音，从而引起误操作；而蓝牙技术则是一种短距离的无线通信技术，再加上这种技术目前还不是十分的成熟，所以很难运用到民用中。 无线电遥控是使用无线电射频为载体来载送遥控信息,它具有遥控距离远、抗干扰性强并且不受建筑物隔挡等优点，可使一切接受无线遥控信号的家用设备产生动作,因此它在遥控技术中确立了主导地位。 1.2 无线遥控的现状遥控技术在现代工农业生产、科研、国防等领域有非常广泛的应用,随着现代科技的发展,它们的应用也越来越普遍。遥控技术一般应用于操作者不能或难以到达受控对象的场合。而对于移动式的受控对象，则更不得不使用遥控技术。例如在恶劣环境下作业的机器，人难以到现场操纵，就必须使用遥控技术进行远距离操纵。又如工厂里的行车、模型飞机、模型舰艇，乃至当代的无人驾驶飞机、宇宙飞船、无线电制造导弹等，这些移动式设施就更缺不了遥控技术了。 现代遥控技术也是十分普遍地应用于各类家用电器中，如电视遥控、电灯遥控、电风扇遥控、空调器遥控等，这类应用提高了家用电器的功能和档次，更重要的是给使用者带来极大的方便。设有遥控功能的电视机，使用者不用离开座位，只需使用手持红外遥控器旧可以进行节目切换，以及对音量、对比度、亮度等的调节。在这些应用中，操作者与受控者之间并非“遥”，也非“难以到达”，仅为方便而已，无线遥控技术的应用，不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。 遥控的种类有很多,若以遥控信息传送方式区别，可以分为有线遥控和无线遥控两大类.而无线遥控又包含了红外线遥控、超声波遥控和无线电遥控之类，有线遥控和无线电遥控可以达到很远的距离，而红外线和超声波遥控只能在十几米之内，因此多用于家用电器方面。无线电遥控是使用无线电射频为载体来栽送遥控信息,所谓射频，就是具有较强辐射能力的无线电频率，一般在几百兆赫兹左右，通常也称为“高频”。使用无线电射频传送遥控命令与红外或超声遥控有所不同，后二者遥控距离较近，而且具有方向性。无线电遥控技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术.无线电遥控技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。无线电遥控技术最早应用于航海中，使用摩尔斯电报在船与陆地间传递信息。现在，它有着多种应用形式,被广泛的运用于民营、工业和军事的各个领域。现今的研究遥控热门-无人驾驶机又称无人航空器或遥控驾驶航空器，就是一种由无线电遥控设备控制的非载人飞行器，拥有众多有人驾驶飞机所不具有的优点，可遂行各种作战和训练保障等任务，具有广阔的军事应用前景。 1.3 本课题的主要任务 本次设计的任务是设计一个多路遥控开关，要求由无线信号接收,通过发射机的按键开关来实现对接收端的十二路设备控制，在接收部分用灯泡和数码管来显示所被遥控的状态。当发射部分按下开关,无线信号被发射，接收部分对应的数码管将显示第几路，并且灯将亮，并保持该状态直到再按下该开关灯才会熄灭.由于无线电技术所用到的一般都是电压较低的弱电系统，所以接收控制端采用继电器。通过弱电系统控制继电器的吸合与断开，达到对家用电器等的控制.另外，通过对无线发送和接收装置的研究学习，进一步巩固所学专业知识, 扩大所学的基本理论知识，并使之系统化。增强我们的工程意识，促使我们向工程技术人员转变。2无线电遥控的基本原理无线电遥控的一般模型如下图2.1为： 图2.1 无线电遥控模型典型的无线遥控设备主要由发射机、接收机及执行机构三部分组成。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操纵器(操纵开关或电位器等)控制，操纵者通过操纵器，使编码电路产生所需要的控制指令，这些控制指令是具有某些特征的、相互间易于区分的电信号除了可利用频率特征外，还可用正弦信号的幅度及相位特征、脉冲信号的幅度、宽度及相位特征以及码组特征等表示各种指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目标上去，还要将指令信号送到发射电路，使它载在高频信号(载波)上，才能由发射天线发送出去。指令信号载到载波上去的过程即是调制，调制作用由发射电路的调制器完成。发射电路的主要作用是产生载波，并由调制器将指令信号调制在载波上，经天线将已调载波发送出去。接收机由接收电路及译码电路组成，接收电路又包括高频部分及解调器部分。由接收天线送来的微弱信号经接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上“卸”下指令信号。由于“卸”下来的各种指令信号是混杂在一起的，还要送到译码电路译码。译码电路的工能是对各种指令信号进行签别，送到相应的执行放大电路。执行放大电路把指令信号放大到具有一定的功率，用以驱动执行机构。执行机构将电能转变为机械动作，例如电机的转动、电磁铁的吸动等，带动被控的调节机构，从而实现对被控目标的控制2。现代的无线遥控电路基本上都采用编译码电路来实现，这些电路通常都是数字化的, 不仅控制的路数多而且保密性强，且难于破密而复制。随着集成电路电子设计自动化的不断推陈出新，使集成电路设计向着更广（产品种类越多）、更快（设计周期越来越短）、更准（一次成功率越来越高）、更精（设计尺寸越来越细）、更强（工艺适应性越来越强）的方向发展，编/解码电路有着多种类型的专业集成芯片，功能强，性能好。对于多用户的无线遥控电路，必须满足两个条件，一是收发双方的频率必须相同，二是编译码的地址码必须相同，因此芯片须成对使用，无线收/发的频率也得匹配.对于高可靠性遥控电路来讲，除了采用复杂的编译码技术外，高稳度的遥控频率也是关键之一。目前市场上无线收发模块主要有超载声和超外差式两种，通常超再生接收机所用器件多，稳定性差，加工复杂，而超外差接收机外围元件少，集成化程度高，适合大规模生产。超外差接收机有声表稳频和LC稳频的两种，采用LC稳频的灵敏度高，但是稳定性稍差，而声表稳频的灵敏度一般，但稳定性好极高。按键开关选用常开型，只有当手按下按键时才有高电平信号送出,接收模块收到一串脉冲信号，然后经过译码芯片VD5027转换成4位的BCD码。因为本次任务是要接12路，所以就得用416线的译码器扩展成12为的高低电平松开后即恢复常开态。译码显示电路的功能是同步显示出按键的路数，遥控专用译码集成电路是整个设计的核心部分，它将接收模块送入的脉冲信号经转换成4位BCD码输出。本次设计的整体电路框架如下图4.2开关控制部分扩展部分VD5027超外差接收模块显示部分图2.2 接收电路的基本框架本文介绍的无线多路遥控开关由十二键遥控器和带有十二只继电器的接收组件两部分组成。接收组件部分如图2.3所示，1为接收模块RX3310A；2为遥控专用解码集成电路，其18脚为位三态地址编码端，与配套使用时，要求发送接收的地址码必须一致，方可实现数据遥控；3为线译码器。当发射的高频载波信号经天线接收后，由RX3310A的天线输入，通过其内部的选频电路选出发射模块发出的有效信号，再经滤波、放大整形后由脚输出，进入的14脚，经内部比较电路确认与的地址码一致时，由17脚输出高电平到的脚启动开始工作，同时数据也从的10、11、12、13脚输出到的D0D1D2D3脚，经译码后，与发射键相对应的引脚就输出低电平，再经反相后触发74LS74，就锁存输出5高电平，从而继电器得电吸合，达到遥控电器开的目的。再按一次遥控器上的同一按键，继电器失电，关断电器电源。是六反相器，74LS74CD是双触发器。图2.3 多路无线遥控开关的电路图3. 接收与解码电路的设计 3.1无线数据接收模块的概述常用的典型的接收有超声，红外，无线电三种。需要说明的是发射头，接收头必须成对使用。红外发射，接收采用红外光电二极管，发射管进行电光转换，接收管进行光电转换。 红外和超声波的遥控距离在2m10m左右。无线电发射和接收头比较复杂，早期的无线电发射，接受都是用分立的元件搭制而成，后来厂商们先后推出各种模块化的无线电发射接收头，对外只有几个引脚，如输入，输出，电源，接地（有的模块还有外接震荡元件的端子），因此可作为标准件或部件使用，十分方便。无线发射头有调幅（AM），调频（FM），幅度偏移键控（ASK）等各种方式。工作频率有固定式（出厂时调好），有的则根据需要有外接振荡元件决定，从几十兆赫兹，遥控距离数百米到几十千米。简单的发射头内部只有一个载波振荡器，复杂的发射头内部有载波振荡，调制，高频功率放大等；简单的接收采用超再生式接收或直接放大式，复杂的接收头内部有载波振荡，调制，高频功率放大等；简单的接收头采用超再生式接收或直接放大式，复杂的接收头采用超外差式。还有的无线电发射接收内置编解码芯片，可实现多通道控制。我们采用的是超外差式接收头，是调幅的方式6。3.2无线数据接收模块的选用本次设计要求遥控距离达到50米，所以我采用了RX3310A，它是台湾HMARK公司生产的专门用于幅度键控ASK调制的无线遥控及数传信号的接收集成电路，内含低噪音高频放大、混频器、本机振荡、中频放大器、中频滤波器、比较器等，为一次变频超外差电路。超外差式解调电路是设置一本机振荡电路产生振荡信号，与接收到的载频信号混频后，得到中频(一般为465kHz)信号，经中频放大和检波，解调出数据信号。由于载频频率是固定的，所以其电路要比收音机简单一些。超外差接收机灵敏度可达100104dbM，而且外围元件少，集成化程度高，适合大规模生产。超外差接收机有声表稳频和LC稳频的两种，采用LC稳频的灵敏度高可达104dbM，但是稳定性稍差，而声表稳频的灵敏度约100dbM，稳定性好。超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高，要求外接天线的阻抗必须是50欧姆的，否则对接收灵敏度有很大的影响，要尽可能减少天线根部到发射模块天线焊接处的引线长度，如果无法减小，可以用特性阻抗50欧姆的射频同轴电缆连接（天线焊点右侧有一个专门的接地焊点）,电路无特殊要求时,可不用超外差4。超再生式接收机具有电路简单、成本低廉的优点所以被广泛采用，而超外差接收机价格较高，温度适应性强，接收灵敏度更高，而且工作稳定可靠，抗干扰能力强，产品的一致性好，接收机本振辐射低，无二次辐射，性能指标好，容易通过FCC或者CE等标准的检测，符合工业使用规范。它把由发射部分发射的高频载波信号经天线接收后，由RX3310A的ANT脚输入，通过其内部的选频电路选出发射模块发出的有效信号，再经滤波、放大整形后由脚输出RXD脚输出送给解码芯片VD5027的14脚。RX3310A的工作电压为2.76V，当电源电压为3V时，它的工作电流为2.6毫安。当传输数据速率为1K且天线匹配时，它的接收灵敏度为-105DBM。而它的最高数据传输率为9.6KBPS。RX3310A模块的图如下3.1。 图3.1 超外差接收模块的体积：35x13x8毫米 RX3310A是采用调幅AM的通信方式，其相应原理方框图如图3.2所示。ASK信号非相干解调过程的时间波形如图3.3 所示。其中二进制信号S(t)称为调制信号，为高频率载波信号。信号非相干解调过程的时间波形如图 3.3所示。图3.2 ASK信号解调原理框图（a）为包络检波法 (b)为同步检测法图3.3 ASK信号非相干解调过程的时间波形 (a)带通滤波器后的波形；(b)全波整流后的波形；(c)低通滤波器后的波形；(d)为通过抽样判决器后的输出波形RX3310A工作频率为315MHZ，频率稳定度为75KHZ。当工作电压为直流5V时，它的静态工作电流小于5MA。输出方式为TTL电平。由RX3310A其内部的选频电路选出发射模块发出的有效信号，再经滤波、放大整形后串行脉冲由脚输出RXD脚输出送给解码芯片VD5027的14脚。 4 译码及译码显示电路的设计4.1多路控制中的编/解码的概述多通道遥控需要用到专用的编解码芯片，在选编解码时必须明确几个重要的概念：（1）编解码芯片必须成对使用。一次厂商在开发这些芯片时，就为他们之间正常的通信制定了“协议”。（2）编解码器的地址码状态必须相同，才能进行正确的解码，如一把钥匙开一把锁那样。地址码越多，编码状态就越多。假设编解码器具有10位三态地址码，则最大寻址能力为310=59049。也就是说，一个编码器可以向59049个解码器发信号；或者一个解码器可接收59049个编码器送来的信息。由此可以体会到地址码的作用：一是系统加密，防止别人破解；二是地址码可以区分众多的用户，不同的用户可以设置不同的地址码，而发射端可以采用随机跳码和滚码跳码技术。地址码有二态的（0，1）也有三态的（0，1，高阻），视不同的芯片而异。（3）编解码器都有数据端子，通常有A，B，C，D 四位每位控制一路通道，如欲扩展通道，可以接四/十六线译码器。因此可以说数据码决定了控制通道，地址码决定了用户数，而地址码和数据码的组合则共同决定控制通道数和用户数。（4）编码器产生的数据输出，通常有地址码，数据码及同步码，这三部组成一个码字，或一帧。码是一组“密令”，它所表达的意思只有解码器才能破解。若解码的地址码与编码的相同时，编码器的数据置“1”时，解码器对应的数据码也置“1”（5）在数字电路中，通常都用高，低电平来定义“1”和“0”。但在编码遥控中，由于随距离的改变，信号电平是波动的。为此，有时用脉冲宽约定“1”，“0,如脉冲宽2ms为 “ 1” ，1ms为“0”；或脉宽占1/3T 为“1”，占2/3T 为“0”；占1/2T为开路，或由频率来约定“1”和“0”。（6）为了提高系统的可靠性，防止误差动作，有时发端要发出2帧信号，收端解码器只有进行两次识别无误后，才能执行。(7)通过上述说明我们是否能体会到这样一种情况：利用无线电编码遥控多路用户必须满足两个条件：一是收发双方的频率必须是相同的；二是编解码的地址码必须相同。这两者是“与”的关系，任何一条不满足都不能实现遥控。从广义上讲，无线遥控是频率和地址码相互作用的结果。在发收双方的频率相同的情况下，仅用地址编码就可以实现一点对单用户多通道控制；一点对多用户多通道的控制；多点对单用户多通道的控制；多点对多用户多通道的控制5。 4.2 数据译码电路的设计 本次设计采用遥控专用的解码芯片VD5027它将由接收模块RX3301A经过其内部的选频电路选出发射模块发出的有效信号，再经滤波、放大整形后的一串串行脉冲送至VD5027的14脚输入。经内部比较电路确认与的地址码一致时，由对应的脚输出高电平到的脚启动开始工作。 VD5027的工作电压为2-6V，在它静态是功耗更低。在其芯片上置有振荡器, 因此无需晶体振荡器。它的第1-8脚是编码输入端，每个输入端可以有3种状态，即“0”、“1”或“开路”，其中“0”表示为低电平，“1”表示为高电平，因此8个脚可以组成38=6561个不同的编码。如果需要更多的编码，可将输入端改为4态连接方式，这时第1脚是第4种状态的公共连接脚，第2脚-第8脚与第1脚连接时为第4种状态。所以第2脚-第8脚都可以有4种状态，即“0”、“1”、“开路”、“接1脚”。在这种情况下可以组成47=16384个编码。第10脚-第13脚也可作为编码地址线,与第1-第8脚联合起来组成12位编码地址线，这时编码数可高达411=4194304个。它外接零件少，而且很容易与RF, 超音波或红外线等传送媒体连接。VD5026的第10-第13脚用作数据输入线，根据需要这几个脚可以置“0”或置“1”。第14脚是发射指令端，当此脚接地时，VD5026输出端则发出一组编码脉冲。第15脚、第16脚是一个内置振荡器，外接几十到几百千欧的电阻即可产生振荡，振荡频率为fosc=1600/R（KHz），式中R为外接电阻，单位为千欧。第17脚是编码输出端，18脚是电源端4。下表4.1是它的电器参数: 表4.1 Vd5027的电器参数特性工作电压静态电流流出电流流入电流输入电流符号VDDIstbIoHIoLIin单位VUamAmAuA最小值2-2.02.0-典型值51-最大值610-25VD5027接收解码器有相应于VD5026的12位信息。第1脚第8脚是地址线。当VD5026发出的地址编码与VD5027预置的编码相同时，则在VD5027的第10脚13脚有数据输出，该输出信息与VD5026的第10第13脚所置的数据相同。第14脚为输入端，第15脚、第16脚是振荡器，外接电阻值应与VD5026完全相同。第17脚是输出端。编码器VD5027反射时，如果密码相同，VD5027就会输出高电平。VD5027的管脚排列见图4.1。图4.1 vd5026/5027的管脚图 该编译码集成电路工作电压范围较宽，可以在2-6V范围内正常工作，而且耗电极小，静态电流仅有1uA。集成电路内部含有振荡电路，不用再外加晶振。它的外围电路也很简单，也容易与红外线、超声等方式结合起来，组成遥控发射、接收系统。因此这种电路应用非常广泛。如保安、消防、有线对讲、BP机等多用户系统。4.3通道扩展电路的设计 由于本次设计要求开关控制部分大于8，遥控编解码芯片VD5027的数据端只有四位，这意味着发射端只能接A，B，C，D，四个按键，接收端只能控制四个通道，因此必须进行通道扩展。我门采用的是由两片74ls138组成的4线-16线译码器。它将VD5027输出四位并行的脉冲D0D1D2D3译码后变成并行的16位的BCD，此时与按键相对应的引脚就输出低电平，再经过反向器后变成高电平，这样就可以控制开关电路。 本次设计采用的是两片74ls138组成的4线-16线译码器，将4位由VD5027输出的4位二进制代码D3 D2 D1 D0 译成的16位单独的低电平信号。 用与非门组成的3线-8线译码器74LS138，见图4.2。图4.2与非门组成的3线-8线译码器74LS138 无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚，任何时刻要么全为高电平1。芯片处于不工作状态，要么只有一个为低电平0，其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况，说明该芯片已经损坏。当附加控制门的输出为高电平（S1）时，可由逻辑图写出由上式可以看出，同时又是这三个变量的全部最小项的译码输出，所以也把这种译码器叫做最小项译码器.71LS138有三个附加的控制端和当时，输出为高电平（S1），译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。这三个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。取第（1）片74LS138的S2S3和作为它的第四个地址输入端（同时令），取第（2）片的S1作为它的第四个地址输入端（同时令），取两片的A0、A1、A3，并将第（1）片的S2S3接至S1，将第（2）片的S2S3接至地，如图3.3所示，于是得到两片74LS138的输出分别为Z0-Z15 用两片74LS138接成的4线16线译码器，见图4.3。图4.3由74LS138接成的4线16线译码器当D3=0时第（1）片74LS138工作而第（2）片74LS138禁止，将的00000111这8个代码译成8个低电平信号。而当D3 =1，第（2）片74LS138工作，第（1）片74LS138禁止，将的10001111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用两个3线8线译码器扩展成一个4线16线的译码器了。和74LS138相对应的编码期为74LS148是个优先编码芯片。目前经常使用的编码器有普通编码器和优先编码器两类，在普通编码器中，任何时刻只允许输入一个编码信号，否则输出将发生混乱。在优先编码器电路中，允许同时输入两个以上的信号。一般在设计优先编码器时已经将所有的输入信号按优先顺序排了对，当几个输入信号同时出现时，只对其中优先权最高的一个进行编码。图4.2 74 ls148 的功能表其中, =1时电路被锁存,输出均为高电平不变,在 =0电路正常工作状态下,允许当中同时有几个输入端为低电平,即有编码输入信号.的优先权最高,的优先权最低.当=0时,无论其它输入端有无输入信号(表中以X表示),输出端只给出的编码,即=000.当 =1、=0时,无论其余输入端有无输入信号,只对编码,输出为=001.当 =1、=1、=0时，无论其与输入端有无输入信号，只对 编码，输出为=010。4.4显示电路的设计为了能以十进制数码直观的显示VD5027的运行数据的工作情况显示出来，我在设计中又添加了译码显示部分。它把VD5027输出的D0D1D2D3输入到数码管驱动芯片。当有按键按下时，数码管就会显示按键的路数。 7段字符译码器本次设计使用了七段字符显示器，或称为七段数码管。这种字符显示器由七段可发光的线段拼合而成。这种数码管的每段都是一个发光二极管，因而有把它称为LED数码管或LED 七段显示器。LED数码管分共阳极与共阴极两种，我用的是共阳极数码管。当笔段电极接低电平，公共阳极接高电平时，相应笔段可以发光。常见管芯材料有磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN)等，其中氮化镓可发蓝光。发光颜色不仅与管芯材料有关，还与所掺杂质有关，因此用同一种管芯材料可以制成发出红、橙、黄、绿等不同颜色的数码管。我们用的是磷砷化镓发光二极管，它发出的波长与磷和砷的比例有关，含磷的比例越大波长越短，同时发光的频率也随之降低。它的工作电流一般选10mA左右段，既保证亮度适中，又不会损坏器件。（2）用于共阳数码管的译码电路74LS48 74LS4电路采用集电极开路输出，具有试灯输入、前/后沿灭灯控制、灯光调节能力和有效低电平输出。是灯测试端，=0数码管各段都亮，除试灯外=1。动态灭零输入端，当=0，同时ABCD信号为0，而=1时，所有各段都灭，同时输出0，该功能是灭0。灭灯输入/动态灭灯输出端，当作为输入端使用时，若=0，则不管其它输入信号，输出各段都灭。当作为输出端使用时，若输出0，表示各段已经熄灭。在本次电路中，我是把、都接VD5027的14脚，VD5027的14脚是解码有效端，当发射按下按键时，数码管显示相应的路数，并且马上就熄灭。如果要数码管一直都显示就把、都接5V电源，这样数码管就会一直显示该按键的路数，直到按下另一个按键。74LS48的管脚功能如下表4.2。表4.2 74LS148管脚功能74LS48是OC输出，电源电压可以达到30 V，吸收电流40mA，对于一般的驱动是可以满足需求的，但是若数码管太大，就需要更高的电压和更大的电流，这就需要在译码器与数码管之间增加高电压、高电流驱动器。7448内部有限流电阻，故后接数码管时不需外接限流电阻。由于7448拉电流能力小（2mA）,灌电流能力大（6.4mA）, 所以一般都要外接电阻推动数码管。图4.4 按键显示电路4.5开关控制电路的设计开关控制电路可分为自锁，互锁，非所存几种方式。我采用的是自锁的方式。所谓的非所存电路(简称所存)是指按下发射机某键时，对应的电路某通道“开”，松开发射按键时即“关”。互锁存（简称互锁）为按下发射机A 键后松开手，接的部分A 路“开通”并保持，直至按下B 键时松开，A 路“关”并保持，同时B 路“开通”并保持。自锁存（简称为自锁），自锁的含义是按A键一次，A 路“开通”并保持，再按一下A 键，A通道“关断”并保。B，C，D 路也是如此，各通道的通断互不干扰，自锁也称双稳态工作方式1。开关电路如下图4.5。 图4.5 开关电路在开关电路中我用到了D触发器，它在该电路中起反向器的作用。经译码后，与发射键相对应的引脚就输出低电平，再经反相后触发触发器，就锁存输出5高电平，从而继电器得电吸合，达到遥控电器开的目的。再按一次遥控器上的同一按键，继电器失电，关断电器电源。我是用74LS74构成D触发器的。D触发器的D代表延迟或数据，它的输出是发生在早于一个时钟脉冲之前的D输入的函数。在时钟脉冲期间，在D输入提供“1”会导致输出变为1，否则输出变为0。其真值表(表4.2)表明这种关系，其中Qn+1是时钟脉冲以后的Q输出，它取决于D的输入状态。表4.2 D 触发器的真值DQn+1 0111在开关电路中我还用到了继电器。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。继电器的种类很多，有电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器等。在本次设计中，采用了电磁继电器。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。如下图4.6.当线圈两端的电压达到3V时，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，因此接有灯泡的回路导通，灯泡点亮。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）吸合灯泡熄灭。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断、弱电控制强电的目的。你采用的是哪种型号的继电器能控制多大功率的继电器？你是如何测试的？ 图4.6 电磁继电器的原理图 我采用的电磁继电器的型号是943-1C-5DS，为5V 的继电器，它的最小吸合电压为3V。它最大的工作电压为交流250V ，流过的电流为7A ，所以它能控制的最大功率为1.75KW。它共有5个管脚，一边3个，另一边2个管脚。其中3个管脚的最两边为线圈端，中间端为公共端。其余的两个管脚分别为常闭端和常开端。用万能表的电阻档，测量常闭触点与动点电阻，其阻值应为0；而常开触点与动点的阻值就为无穷大。由此可以区别出那个是常闭触点，那个是常开触点。在此电路中线圈端接控制电路，公共端和常开端接灯泡组成回路。5测试结果及分析1.电路连接及调试（1）根据设计原理图，在面包板上进行合理布局，将每个元件用导线连接好，仔细检查电路是否连接正确。（2）电路连接完全正确后，接入电源引线，然后进行通电测试，用万用表检测各元件是否工作。（3）仔细测量与分析，不断进行调试，保证电路各单元处于正常工作状态。并根据理论分析，测试各点的电压、电流。 从反相器流出的电压大约是3.2V，所以在开关控制电路前要添加一个三极管放大电流电压。我们在学校的501大楼测试遥控距离，大约为200-300米，工作正常，不受障碍物的影响。每发出一个信号时都能准确的进行控制，产生动作时间不超过1S。2.实验结果 （1）当发射部分按下第一个开关时，接收部分上的数码管显示1并且第一路灯泡亮并保持，再按一下一时，数码管显示1，然后熄灭。在灯亮时，按其它开关对其它路的灯都没影响。设计中选用220V、25W照明灯接入控制端,通过按键开关能够准确的控制其亮、灭状态. （2）各开关都能独立稳定工作，互不干扰。 （3）实现了一个开关控制一个灯的任务。 （4）发射距离大于50米，不受障碍物的影响。 由于发射采用的是74LS148是一个优先编码器，当同时按下两个键时，它只对按键路数大的进行编码，因此也只对路数大的那路进行控制。比如同时按下第2路和第3路，接受部分只对第3路进行控制。总 结随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。下面我对整个毕业设计的过程做一下简单的总结。 第一，接到任务以后进行选题。选题是毕业设计的开端，选择恰当的、感兴趣的题目，这对于整个毕业设计是否能够顺利进行关系极大。好比走路，这开始的第一步是具有决定意义的，第一步迈向何方，需要慎重考虑。否则，就可能走许多弯路、费许多周折，甚至南辕北辙，难以到达目的地。因此，选；题时一定要考虑好了。 第二，题目确定后就是找资料了。查资料是做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当于成功了一半，到图书馆、书店、资料室去虽说是比较原始的方式，但也有可取之处的。总之，不管通过哪种方式查的资料都是有利用价值的，要一一记录下来以备后用。 第三，通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所选的题目也大概有了一些了解，这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。 第四，有了研究方向，就应该动手实现了。其实以前的三步都是为这一步作的铺垫。 我觉得做硬件最好的方法就是一个小模块就进行调试，这样可以避免设计的最后出现太多的错误而乱成一团糟。一步步地做下去之后，你会发现要做出来并不难，只不过每每做一会儿会发现一处错误要修改，就这样在不断的修改调试，再修改再调试。 我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我这样的机会锻炼。在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。致谢大学生活接近尾声，我的学生时代也将告一段落。一路走来，在我的学习、生活当中，出于有心或无意而给予我帮助人很多很多。有认识的，也有不认识的。有些我铭记心中，有些我已淡忘，但这些都是我人生历程中的宝贵财富。 养育之恩不必言谢。我的爸爸妈妈都是中国普通而伟大的农民。虽然家境一般，但从小就在父母和姐姐的呵护下长大，一直过着简单快乐的生活，全然不知生活的艰辛。天生愚钝，学业不精，成绩不优。我能有今天的成绩是因为他们一直在背后默默地支持着我，是他们从来没有放弃过我。他们永远是我不断前进的动力！教诲之劳应当永念。有幸认识各位老师是我大学期间最大的收获。我对指导老师郑老师的印象可以用四个词来概括：清平俭朴、关爱学生、严谨刻苦、孜孜不倦。老师向来身体力行地教导我们，是我永远学习的榜样。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。再者也要感谢电工电子实验室的饶老师、冯老师，是他们给我的各门课程打下了坚实的基础。感谢我的同组杨宝宴在我的毕业设计过程中给我的指导和帮助。感谢同窗各位舍友在生活中对我的帮助和关怀。在四年的朝夕相处中，我们结下了深厚的兄弟情谊。望宇宙之浩瀚，叹吾辈之渺小。即将离开校园走向社会的我，心里充满了激情与憧憬，但面对这纷繁复杂的社会也有几分胆怯。不敢说有何作为，惟有洁身自好、刻苦努力，以报父母养育之苦、师友教诲之劳。 参考文献1无线电制作精汇 M北京 人民邮电出版社，2001.356-3412朱锡仁 电路测试技术与仪器M北京 清华大学出版社，1989 120-1223钟常华等 电子技术选修实验M北京 清华大学出版社，1995 86-894谢嘉奎电子线路M北京 高等教育出版社，1984 123-125 5伍刚，孙静 基于放大器电路干扰的研究云南民族大学学报J 自然科学版， 2006,2(15)122-1256康华光，陈大钦 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