徐宁毕业设计论文.doc

目 录摘要1Abstract1引言11概述11.1系统概述11.2设计要求22总体设计22.1设计方案选取22.2编译码芯片PT2262/PT2272功能简介33硬件设计及各单元电路原理63.1多路遥控开关的电源部分63.2多路遥控开关的发射部分73.3多路遥控开关的接收部分73.4多路遥控开关的译码控制部分73.5系统工作原理94制作与调试10结 论10参考文献11多路遥控开关 学生姓名：徐宁 学号：20065042041 单位：物理电子工程学院 专业：电子信息工程专业 指导教师：余大庆 职称：讲师摘要：本设计采用无线电编译码方式，即以编译码芯片PT2262/PT2272为核心，由PT2262组成的发射电路发出四路控制信号，其中两路各自通过控制由PT2272组成的译码控制电路中的两个继电器，进而实现对电动机的正反转的控制。本控制系统由发射电路、接收电路和译码控制电路三部分组成，不受方向性限制，直线控制距离100m。关键词：编码；译码；控制；PT2262；PT2272；继电器；电动机Multiple Remote Controlling SwitchAbstract：This design adopts radio coding and translating way, namely takes coding and translating chip PT2262/PT2272 as cores, Transmitter circuit which is mainly made up by PT2262 sends out four control signals, two of which control Motors turning and reversing by controlling two Relays of Control circuit which is mainly made up by PT2272. The Control System is made up by Transmitter circuit, Receiver circuit and Control circuit, and the system is completely free of directional restrictions. And linear control range can reach 100 meters.Key Words: code；translating code；control；PT2262；PT2272；Relay；Motor引言无线电技术的出现给生活带来的极大的方便，对社会生产有着重大的意义。现在遥控技术广泛应用于工业生产与科技探索中，更安全，方便；更能适用于一些比较恶劣的环境。目前，自动化正向家庭使用方向发展。最常见的就是电视上常用的遥控器了，还有现在的车辆防盗遥控报警器等等。本文介绍的室内遥控控制系统控制电机的运动，具有成本低廉，操作方便的特点。本设计中主要以包含PT2262/2272-IR的发射与接收模块的遥控和控制电路，控制继电器以作为开关，控制一个直流电动机的运转，达成遥控开关的目的。1. 概述1.1 系统概述本设计采用无线电编译码方式，以编译码芯片PT2262/PT2272为核心，由遥控控制器发出的四路控制信号，来控制两路继电器，进而实现多路遥控开关对用户终端的控制。将控制电机动作的遥控操作通过编码芯片编码、调制并向外发射；接收部分接收发射电路发射的信号，经过解码送控制电路进行处理，从而实现遥控电机的启停和方向的功能 。1.2 设计要求(1)电源部分的稳定输出1。在设计中一个稳定的电源显得尤为重要，本电路中的交直流转换电源的输出能稳定驱动负载，并且不至于对负载电路造成损害，。该部分电路在实测中，带上负载后输出电压稳定的控制在12V左右，偏差很小，也给后续电路功能的实现提供了极大的便利。(2)发射与接收部分的匹配2。本电路中使用的发射与接受模块，主要有PT2262/2272-IR芯片构成，该芯片可实行4路控制，通过编码后可实现更多路的控制。其引脚的地址输入端可实现选片控制。同一个控制系统中的两个芯片，要求两者的地址输入端完全一致。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。(3)控制部分的电路。该部分电路要求驱动电压输入稳定，以便于继电器的顺利工作。2. 总体设计2.1 设计方案选取本设计选取的方案思路如图1：接收模块（高频接收）译码控制模块（PT2272、继电器、电动机）辅助电源（电容降压电路和集成稳压芯片）发射模块（PT2262）图1 设计方案思路图控制信号由红外发射设备发出，接收模块接收，控制继电器开关动作，实现对电动机的控制，思路简单，可行性强。电源部分对各个部分供电，选用合理的芯片，获取合理稳定的所需电压，如通过电容降压思路获取12V电源，芯片7805的使用，以获取5V的稳定电压，以便其他模块的顺利工作。2.2 编译码芯片PT2262/PT2272的功能简介3PT2262/2272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，PT2262/2272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脚为低电平期间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。2.2.1 PT2262/ PT2272的特点4(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：2.6-15v；(5) 数据最多可达6位；(6) 地址码最多可达531441种。2.2.2 PT2262/ PT2272的外型和参数说明5PT2262/ PT2272的典型封装是双列直插的DIP18，也可以封装成表面贴装的SOP20。其外型和引脚如图2所示，其引脚说明如表1、表2所示， PT2262与PT2272振荡电阻的选配如表3所示，PT2262与 PT2272工作的极限参数如表4（Ta=25）所示，PT2262与PT2272工作的电气参数如表5（除非特殊说明Tamb=25 VDD=12.0V）所示。 a) b)图2 芯片外型和引脚图a) 编码电路PT2262外型和引脚图 b) 解码电路PT227外型和引脚图表1 PT2262引脚说明名称管脚说 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）表2 PT2272引脚说明名称管脚说 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,锁存型只有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）表3 PT2262/ PT2272与振荡电阻的选配PT22624.7M3.3M1.2MPT2272820K680K200K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慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。表4 PT2262/ PT2272工作的极限参数（Ta=25）参数符号参数范围单位电源电压215.0V输入电压Vi-0.3Vcc+0.3V输出电压Vo-0.3Vcc+0.3V最大功耗（Vcc=12V）Pa300mW工作温度Topr-20+70贮存温度Tstg-40+125表5 PT2262/ PT2272工作的电气参数（除非特殊说明Tamb=25 VDD=12.0V）参数符号测试条件最小值典型值最大值单位电源电压Vcc212V电源电流IccVcc=12V 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=12V, VOH=6V-10mADout输出陷电流IOLVcc=5V, VOL=3V2mAVcc=8V, VOL=4V5mAVcc=12V, VOL=6V9mA输出高电平VIH0.7VccV输出低电平VIL00.3VccVPT2272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-L4)，对应的地址编码应该是8位，如果采用6路并行数据时(PT2272-L6)，对应的地址编码应该是6位，本设计采用的是PT2272-L4。3 硬件设计及各单元电路原理根据以上分析，系统控制包括电容降压型直流稳压电源、遥控信号发射部分、接收和译码控制部分。3.1 多路遥控开关的电源部分6普通的线性直流稳压电源电路效率比较低，电源的变压器体积大，重量重，成本较高。开关电源电路结构较复杂，成本高，电源纹波大，RFI和EMI干扰是难以解决的。而本电源是一种新颖的电容降压型直流稳压电源电路。这种电路无电源变压器，结构非常简单，具体有：体积小、重量轻、成本低廉、动态响应快、稳定可靠、高效（可达90%以上）等特点。但电容降压式电源是一种非隔离电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。多路遥控开关的电源部分电路原理图如图3所示。本电路采用电容降压式电源将交流电转换为低压直流，其工作原理为：利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流，从而控制负载两段的电压，达到降压的目的，然后通过整流堆、电容、稳压管分别进行整流、滤波、稳压7，输出稳定的直流电。在合上电源的瞬间，电压会出现峰-峰值，此时瞬间电流会很大，因此在回路中需串联一个限流电阻，以保证电路的安全，R2为限流电阻。R1为关断电源后C1的电荷泄放电阻8。 图3 电容降压型直流稳压电源电路原理图3.2 多路遥控开关的发射部分多路遥控开关的发射部分电路原理图如图49所示。其工作原理为：PT2262-IR发射芯片地址编码输入有三种状态：“1”、“0”和“开路”；数据输入有两种状态：“1”和“0”。当接通12V电源，按下操作键（如S1），则在PT2262-IR发射芯片内经编码、振荡、定时、逻辑控制，由各地址、数据的不同状态而决定的各位编码从输出端（17引脚）串行输出。RC选频网络与VT1、GDX315组成高频振荡电路（即载波发生电路），编码信号调制高频振荡电路形成调制信号，调制信号通过L1发射出去，红外发射二极管D1发射出红外线10。3.3 多路遥控开关的接收部分多路遥控开关的超再生接收部分电路原理图如图5所示。其工作原理为：接收部分的天线接收到信号后，经过选频，选出与发射器载波频率相同的信号11，然后经过滤波、放大、再滤波、电容耦合和检波电路（由晶体管组成的检波电路），解调出编码信号经LM358放大后送入PT2272的14引脚进行译码。3.4 多路遥控开关的译码控制部分12多路遥控开关的译码控制部分电路原理图如图613所示。其工作原理为：接收电路接收解调的编码信号从PT2272的14引脚输入，解码输出控制信号，控制继电器的状态，最终控制电动机的状态。 图4 遥控信号发射部分电路原理图 图5 超再生接收部分原理图 图6 遥控信号译码控制部分原理图3.5 系统工作原理本系统的工作原理为：图4为遥控发射器电路。采用CMOS技术的低功耗编码发射芯片PT2262，18脚是8位3态地址设定脚，每个引脚可以接高电平、低电平和悬空三种状态，从而可提供6561个地址码，可有效地避免重码，本设计选择全部悬空。另外，-13脚为4位数据引脚，可产生四路控制信号14。当任一按键按下时，由PT2262形成的与按键对应的编码脉冲串便从17脚输出，去调制高频振荡电路，Y1为高频谐振器，它与VTl、C2、C3、R5组成稳定的高频振荡电路。另外，VTl还兼作高频发射，信号通过Ll发射出去。图5图6分别为高频接收与译码控制电路。PT2272是与PT2262配套使用的译码集成电路，它也有8位3态地址引脚，只有与PT2262的地址引脚设置相同时，才能正确译出数据信号，在PT2272的对应输出端输出高电平15。图5中接收到的信号经超再生接收电路选出与发射器载波频率相同的信号解调，送人图6中的PT2272的14脚进行解码,若图4的S1按下，则接收解码后，PT2272的10引脚为高电位，则继电器2吸合，电动机正（反）转；若图4的S2按下，则接收解码后，PT2272的11引脚为高电位，则继电器1吸合，电动机反（正）转；若图4的S3或S4按下，则接收解码后，PT2272的10、11引脚均为低电位，继电器均不吸合，电动机不转动即停止状态。整个系统的供电采用电容降压方式供电16，实现了整个电路的小型化。采用继电器控制可以减少噪音，同时整个电路的可靠性也得以提高。本套板全部调试好，不需作任何处理即可正常工作。整个操作过程很简单，性能稳定，且保密性强。4制作与调试采用Altium Designer6.9软件绘制单面板。制作流程为：画原理图生成PCB打印转印腐蚀打孔焊接。在焊接之前，首先要对元器件进行检测，在确保每一个元件都完好可用的情况下，才进行焊接。因为PT2262和PT2272是CMOS集成电路，最多的只有18个引脚，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再将PT2262和PT2272插入到相应的IC插座上即可。在调试时，开始进行校对，看电路是否有连接上的错误，若没有，即可对其进行信号测试。测试时，可分两步进行，首先，检查各元器件是否接错，其次在确保电路正确无误后，分别把发射、接收和译码控制部分上电。通电后，点击发射部分的控制按钮看接收是否有相应的动作，若没有，则分别对发射部分和接收部分的各个测试点进行测试看其输出的电压、电流以及波形图，看是符合预期的参数要求，然后调整可变电容、可变电感，直到其输出参数符合或接近要求，系统工作正常。结论本系统硬件部分采用Altium Designer进行辅助设计，已经制成PCB电路板，本设计具有以下特点：放大电路精度高，非线性误差小，保密性能高；且该装置造价低、制作简单、操作方便、可靠性强，可完成中远距离的准确控制。另外，只需外接电器或电气设备，即可实现对其的多路操作控制，具有一定的推广应用价值。实验表明，系统性能稳定，运行良好。由此证明，本系统具有一定的经济价值和实用价值。通过这次对遥控控制系统的设计与制作，让我了解了设计实际应用电路的程序，也让我了解了关于数字电路的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真，仿真成功之后才实际接线的，但是最后的成品却不一定与仿真时的实现功能完全一样，因为，在实际接线中有着各种各样的条件制约着，这就需要我们在实际操作中要认真，特别是焊接和调试环节。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。通过本设计，我学习到了很多东西，不仅提高了在实际工作中具有的严谨认真的态度，还坚定了我对未知的执着追求，而且更让我在制作的过程学到了实际工作中应该具有的品质，可以说是体会深刻，受益匪浅。通过这次毕业设计，使我把大学几年来所学的理论知识转化为实际应用，提高了自己的思考能力，动手能力，增强了自己的团队协作意识，激发了创新意识。参考文献：1 童诗白，华成英模拟电子技术基础(第四版)M北京：高等教育出版社，2001：4102 王俊峰，薛鸿德现代遥控技术及应用M北京：人民邮电出版社，2005：2132173 韩广兴电子元器件与实用电路基础M北京：电子工业出版社，2002：871004 H Schimpf，A WahlenHigh range res