无线话筒.doc

武汉理工大学高频电子线路课程设计说明书1、仿真软件简介1、Proteus简介Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件，Proteus软件有近20年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，Proteus能够很容易的为用户建立了完备的电子设计开发环境。 Proteus 产品系列也包含了革命性的VSM技术，用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。不愧为一款非常优秀的单片机仿真软件。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被电子世界在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品“The Route to PCB CAD”。Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。其功能模块:个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真; ARES PCB设计. PROSPICE 仿真器的一个扩展PROTEUS VSM:便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮，LEDs甚至LCD显示CPU模型. 支持许多通用的微控制器,如PIC,*R,HC11以及8051. 交互的装置模型包括:LED和LCD显示,RS232终端,通用键盘,强大的调试工具,包括寄存器和存储器,断点和单步模式IAR C-SPY 和Keil uVision2等开发工具的源层调试应用特殊模型的DLL界面-提供有关元件库的全部文件 Proteus与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机CPU的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。2、无线话筒简介2、1什么是无线话筒？简单地说，它就是一种通过无线电波或其它的方式传输声音的设备。这种设备或电路就其原理而言，在很多产品中以各种形式或名称存在着，如双工的EarMark无线耳机HS-4系列型号就是其中之一。电路板上的电子元件话筒先将自然界的声音信号变成音频电信号，这个电信号会去调制电子振荡器产生的高频信号。最后，高频信号通过天线发射到空中。我们将发射频率设计在FM收音机波段，因此可以配合任何FM收音机接收到该高频信号，并从该高频信号还原出声音信号，从而完成各种用途。2、2. 无线话筒用途 1、无线话筒：用户在唱歌、讲话或者表演时可以360度的任意转动和移动，不会有电线绊脚、扯后腿。 2、无线广播：老师在讲课时进行现场转播，可以无数学生用收音机收叫讲课，大大的增加了听课人数。 3、无线叫卖器：在街上推销商品时，用无线话筒叫卖具有一定新颖性，会收到比普通话筒好的广告效果。 4、无线窃听器：具有比较好的隐蔽性和安全性，可在远处用收音机耳机收听，不用担心现场碰面而尴尬。 5、无线抱警器：实现一定距离的无人值守。例如在二楼监听一楼之门锁声音，起防盗报警器的作用。 6、无线电子门铃：由于可以无线传播声音，因此也可以无线传播门铃声音，配对还改装成无线对讲机。 7、无线电子乐器：将口琴、二胡、吉它等乐器声音用收音机接收，或者用功放扩大播出，可更好欣赏音乐。 8、电子助听器：通过调节收音机或者话筒的音量，将声音放大后再送入耳机，有效的改善老人听力。9、声控小彩灯：将大功率功放输出端的音箱改接成瓦数相当的6V、12V汽车电灯泡，调节音量合造位置。 10、读书记忆增强器：和助听器类似，将话筒对准自己，听自己的读书声来排除外界干扰，起集中注意力作用。 11、小型广播电台：适合学校、工厂等单位自行举办各种节目，可以播放音乐、新闻、通知等，用收音机听。 12、电视伴音转发器：看电视时用耳机听可以不影响别人睡觉，但受耳机线长控制。2.3 无线话筒分类2.3.1 依发射使用频率而区分a. FM 无线话筒：俗称FM是指FM 88-108MHz国际调频广播频段。早期消费性无线话筒是利用FM收音机来接收，系统简单，成本低廉，但因使用效果，有能满足专业品质的要求，目前只能成为小孩或学生的玩具。b. VHF无线话筒：又分为低频及高频段两类型，前者使用VHF50MHz的频段，因频率较低，使用天线长度太长，又最容易受到各种电器杂波的干扰，因此这一类型的产品，目前已经被高频段所取代而逐渐从市场上消失。后者使用VHF200MHz的频段，因频率较高，使用天线较短，甚至可以设计成隐藏式天线，方便，安全又美观，受电器的杂波干扰又大为减少，电路设计极为成熟，零件普及价格低廉，所以成为当今市场上的热门机种。2.3.2 依接收方式而区分a. 自动选讯接收无线话筒系统（True diversity receiving wireless system）：由于电波舆中会产生“死角”（Dead-point）的物理现象使接收机的声音输出，产生断断续续或不稳定的缺点，为了解决这种缺陷，专业用的机种必须采用双天线及双调谐器的“自动选讯接收”（AutomatIC switching diversity receiving）方式来改善。b. 非自动选讯无线话筒系统（Non-diversity receiving wireless system）：由于上述机型的电路设计复杂精密，装配较难，成本较高，一般低价的机型就没有采用自动选讯的设计，所以也无法消除无线话筒在使用中产生声音中断的缺点。这种机种当然不能符合专业场合使用的基本要求。2.3.3 依振荡方式而区分a. 石英锁定（Qualtz LOCked）机种：以石英振荡器产生发射与接收精确稳定的固定频率，电路简单，成本低廉，是当今无线话筒的标准电路设计。这种类型的话筒及接收机只固定单一个频率配对使用，无法改变或调整使用频率。b. 相位锁定频率合成（PLL Synthesized）机种：为了避免无线话筒在使用中遇到其他讯号的干扰而无法使用，或为了同时使用多支话筒的场合，需要随时方便又快速的改变频道，于是采用PLL的电路设计，来达到这种功能的要求。2.3.4 依接收机频道数而区分a. 单频道机种：在一个接收机的机箱内只装配一个频道的非自动选讯或自动选讯接收机，前者在台湾几乎没有市场，但是外销市场因价格最便宜，却是一项（大色货）。后者因使用简单，特性稳定，是适合专业场合多频道同时使用，避免讯号干扰的最佳机种。b. 双频道机种：在一个接收机的机箱内，装配两个频道的非自动选讯或自动选讯接收机，充分利用机箱的空间，降低成本。c. 多频道机种：在一个接收机的机箱内，装配四个频道以上的接收机，大都采用模组化接收模组的机构设计。2.4 无线话筒原理分析 下面就是一种调频无线话筒的电路图，电路非常简洁，没有多余的器件。高频三极管VT和电容C2、C3、C4组成一个电容三点式的振荡器。三极管集电极的负载C5、L组成一个谐振器，谐振频率就是调频话筒的发射频率，根据图中元件的参数发射频率可以在88108MHZ之间，正好覆盖调频收音机的接收频率，通过调整L的数值（拉伸或者压缩线圈L）可以方便地改变发射频率，避开调频电台。发射信号通过C6耦合到天线上再发射出去。R3是VT的基极偏置电阻，给三极管提供一定的基极电流，使VT工作在放大区。这种调频话筒的调频原理是通过改变三极管的基极和发射极之间电容来实现调频的，当声音电压信号加到三极管的基极上时，三极管的基极和发射极之间电容会随着声音电压信号大小发生同步的变化，同时使三极管的发射频率发生变化，实现频率调制。 图一 无线话筒电路图话筒MIC可以采集外界的声音信号，这里用的是驻极体小话筒，灵敏度非常高，可以采集微弱的声音，同时这种话筒工作时必须要有直流偏压才能工作，电阻R1可以提供一定的直流偏压，R1的阻值越大，话筒采集声音的灵敏度越弱。电阻越小话筒的灵敏度越高，话筒采集到的交流声音信号通过C1耦合和R2匹配后送到三极管的基极。3、Proteus仿真3.无线话筒电路的仿真过程如下： 图二 无线话筒电路的仿真图 上图为电路原理图的Proteus仿真，目的是验证电路可行性，得出的波形图如下 图三 无线话筒电路仿真波形4、制作过程4.1 制作过程现在将所有零件放在工作桌上,逐个零件分清楚其数值,然后分类按次序排列好,这佯做很有条理,避免焊错零件。锡线方面最好采用特细0.6lmm的树脂(松香)锡线,因其身细,焊接起来很快并易上锡,用15至2Ow小型电烙铁已足够,使用前用海绵将烙铁咀抹干净,唯一须自制的是线圈,需用一段22号BS(0.5mm)或24号BS(m.71mm)的漆包铜线或者包锡铜线。在3mm直径的线圈架上绕5圈,如在中型螺丝起子上绕亦可,然后将圈与圈之间分隔开的5.5mm左右。到最后调整频率的时候,就要藉着将线圈前后压缩或者拉长,改变输出频率。如您的线圈用漆包线做的话,须把线的两头上的漆皮剥掉,然后上一点锡。现在可依照PCB图指示的零件安放位置焊接底板,先从电阻开始、跟着电容、晶体管、线圈和话简,电阻直立于底板上,但保持高度至最少限度。晶体管之管脚应尽插入底板,以使管的高度没有突出。电池利用开关焊接一起,再用导线把电地两极接至底板上。最后用一条10cm长的铜线接在底板开关上,作为天线,整个制造过程就算完毕,4.2 调试说明所有零件都焊接完毕后,最好先用肉眼检视一切焊接点,是否有假焊,或者焊料用得太多而造成与临近短路,彻底查清楚后,才可进行校准和测试性能,测试步骤是加一条短的天线(5至10cm长)于底板上,寻找该讯号。在FM接收机上不能接收到无线话筒发出来之载波，首先应假定频率低于正常88108MHzFM波段，这是最有可能的原因。最好令发射机与收音机保持一定距离,以防止检拾到任何谐波或者侧波。如收音机未能检到载波,表示频率可能太低,将振荡线圈稍为拉长,及再次尝试。如果采用包锡铜线绕制线圈,注意图与圈之间不应彼此碰到。如采用漆皮铜线,则须要知道圈的连通性,可用万用表之低阻挡去量度它,或者量度电路电流,应约4-6mA。一旦检到载波,将话筒摆放在一部时钟的侧近,检查电路之灵敏度,收音机应发出清楚而强大的滴嗒声,电路应比您的耳朵更为灵敏。话筒之负载电阻R1决定灵敏度,可将之减至10K或者加至47K,视所需求的灵敏度而定。音频放大管集极上有1.4V电压，表示晶体管导通，如低于0.8V，晶体管饱和，或者在某方面可能损坏，也可能表示晶体管有十分高之增益，并不适合。任何类别的话筒，如想提升其灵敏度，可加大负荷电阻之阻值，至于决定最终之数值就要看话筒的品质而定。以上都是用简单测试仪器所能做到的检查，如仍未能找出故障所在，就需要重新再来过。5、课程设计的心得体会这是这学期的最后一个课程设计了，也是自己感觉最难得一个，但还好我做的题目不是很难，设计的电路图也是最简单易行的，所以在仿真与制作调试过程中也没遇到太大的困难。本次课程设计我做的题目为无线话筒，无线话筒实际上就是一台小功率的调频无线电发射机。在本次设计中我采用的电路比较简单，制作的实物体积小、重量轻、，成本低，具有灵活广泛的应用。例如在舞台、教学等场合。该话筒采用1.5V电源供电，有效发射距离10米以上，频率88MHZ108MHZ之间可调，音质清晰，无明显失真。一直对电器设备比较感兴趣，尤其是这次的无线话筒更是生活中常用到的，所以这次的课程设计是我喜欢的就完成的很认真，我就是以此心态对待此次电子技术课程设计的，所谓“态度决定一切”，于是偶然又必然地收获了诸多，概而言之，大约以下几点： 一、温故而知新。课程设计刚开始时，一点思绪都没有，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。 二、实践出真知。因为在网上找到的电路图上，无线话筒不过是MIC、电阻、电容、电感组合而成，也便不以为然搭建电路图，结果电路出现诸多问题，譬如短路开路，不为则不知，无为则无知，实践出真知。 三、过而能改。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改”的知行观。这次的高频课程设计历时几个星期，因为前几个星期的考试和复习，所以并没有投入那么多的时间和精力，最后考试结束，在最后整整一个星期里，可以说是苦多于甜，因为高频课学的不是很好，所以课程设计做起来也比较吃力，但是可以学到一些东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多书本上没有学到的知识。通过这次课设，进一步加深了对proteus的了解，让我对它有了更加浓厚的兴趣。特别是仿真出来的时候心里都特