简易无线遥控系统设计报告.doc

简易无线遥控系统报告 徐金辉 张磊 喻玮 摘要该系统为简易无线遥控系统，实现无线遥控八个对象，七个LED和一个小灯泡，控制状态有15种，分别为七个LED的开关状态和小灯泡对应的八个亮度等级。本设计发射接收电路暂用模块代替，发射频率和接收频率均为315MHZ。用MC145026/MC145027实现编码和解码功能。要求1基本要求（1）工作频率：fo=610MHz中任选一种频率。（2）调制方式：AM、FM或FSK任选一种。（3）输出功率：不大于20mW（在标准75假负载上）。（4）遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。（5）接收机距离发射机不小于10m。2发挥部分（1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。（2）在一定发射功率下（不大于20mW），尽量增大接收距离。（3）增加信道抗干扰措施。（4）尽量降低电源功耗。注：不能采用现成的收、发信机整机。一 系统方框图 功率放大阻抗匹配 发射端 锁相环高速分频器压控振荡器 编码器环路滤波器开关 发射部分方框图接受端解码器解调器接受机高频放大器 LED显示译码七段显示译码七段数码管显示 接受部分方框图二 单元电路论证方案 一、压控振荡器电路(VCO)（1）VCO主要由压控振荡器芯片MC1648、变容二极管V149以及LC并联谐振回路构成。电源采用+5V的电压。MC1648需要外接一个由电感和电容组成的并联谐振回路,电容采用一对串联变容二极管,背靠背与电感相连,调节加在变容二极管上的电压值,使VCO的输出频率稳定在8MHz。在工作频率时,为达到最佳工作性能,要求LC并联谐振回路的QL100。VCO产生的振荡频率范围和变容二极管的压容特性有关。变容二极管的CVD的大小受所加偏置电压U控制。对于fc=8MHz,CVD=20pF,利用公式计算可得L值。MC1648引脚端3为缓冲输出,一路供锁项环,一路经功率放大后输出。该芯片的引脚端5是自动增益控制电路(AGC)的反馈端,由于本设计的频率固定在8MHz,且其反馈幅度不大,因此引脚端5经电容接地。(2)采用由晶体管9018及变容二极管和电感组成的西勒振荡器电路，振荡信号通过电容耦合到射极跟随器，然后送往功率放大器，这种电路的特点是：振荡频率由C3、C4决定，但反馈系数由C1、C2决定，解决了基本三点式振荡设计中存在的改变振荡频率必改变反馈系数的矛盾。综合考虑稳幅输出和调谐方便，电路选用变容二极管取代C4实现系统的核心模块。 方案一有闭环控制幅值功能，电路简易，控制较方便，本系统选择方案一。 二、锁相环电路VCO的输出频率受自身参数、控制电压的稳定性、温度外界电磁干扰等因素的影响,往往是不够稳定的。因此可以加入自相位控制环节,即锁相环,来稳定发射频率。发射频率经反馈,与晶振产生的标准信号做比较,在锁相环的跟踪下,发射频率始终向标准信号逼近,最终被锁定在标准频率上,达到与参考晶振同样的稳定度。方案一：锁相环电路采用MC145152芯片,MC145152芯片集鉴相器、可编程分频器、参考分频器于一体,分频器的分频系数可由并行输入的数据控制。参考晶振接入MC145152的OSCin、OSCout引脚端,芯片内部的R参考分频器提供8种不同的分频系数,对参考信号进行分频。R值由其引脚端RA0、RA1和RA2设定,RA0RA1RA2设定范围为000111,对应的分频系数为82048。本设计中,参考晶振为10.24MHz,所以取RA0RA1RA2=101时,即R=1024,对参考晶振频率进行1024分频。为使分频系数连续可调,可编程分频电路采用是吞咽脉冲计数器,由ECL的高速分频器MC12022及MC145152内部的A减法计数器,N减法计数构成。 采用的鉴相器集成在MC145152中,是一种新型数字式鉴频/鉴相集成电路,具有鉴频和鉴相功能,不需要辅助捕捉电路就能实现宽带捕捉和保持。可编程分频器鉴相器压控振荡器环路滤波器晶振参考分频器 由MC145152构成的锁相环原理方框图方案二：数字电压合成方式。由单片机系统通过D/A将需要频率对应的控制电压加在变容二极管上，改变回路电容值，改变输出频率。由于是开环调节，且变容二极管CV特性的非线性，使输出频率难以精确控制。 方案三：采用集成度更高的专用锁相集成芯片BU2614。BU2614是用在数字调谐收音机中的锁相集成芯片。其内部集成了前置分频、可变程序分频器、参考分频器和鉴相器。工作频率范围10130MHz频率步进为1kHz，满足本系统的需求，电路较简单，控制方便。原理方框图如下：参考分频器75KHZ晶振VCOLFPD fRfR1/N fDfos 锁项环原理方框图本系统选用方案一 三 编码解码电路 方案一： 采用MC145026/MC145027编码解码芯片，MC15026具有五位地址编码和四位数据输入，能将并行输入的数据转换成串行数字编码信号输出；MC145027是与MC145026配套的解码器，将接受到的串行数据转换为并行输出数据信号。是一种低压CMOS编译码器件,具有较强的抗干扰能力,广泛应用于遥控遥测电路。方案二：编码电路采用具有地址和数据编码功能的编码芯片PT2262,PT2262输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。PT2262发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态,数据输入有“1”和“0”两种状态,用加入到各引脚端的不同状态,来确定相应地址和数据的编码,从输出端Dout输出。数据位(D0D5)由单片机引脚端(P20P25)预置,同时6个地址码也由单片机引脚端(P00P05)预置。 方案二功能较强大，但本系统用方案一足够实现，综合考虑到功能可否实现性和资源利用充分性，选用方案一。 四 调制解调电路（1）用变容二极管和MC1648实现调制，编码信号通过VCO电路中的变容二极管上进行调制后发射出去。通过改变引脚端15(OSC1)和16(OSC2)之间所接的电阻值,可改变输出频率。解调电路由解调芯片MC3371构成，片内由振荡电路、混频电路、积分鉴频器、滤波器等构成。（2）由XR2206/XR2211构成调制解调电路，XR2206/XR2211是一组FSK调制解调芯片，其价格低,性能稳定,调制电平与TTL兼容，适合于远距离而又不宜有线传输的点对点的数据通信中使用。用它制作的调制解调器应用。方案一集振荡电路和调制电路于一体，功能比较完整，MC1648与功放电路可构成闭环控制系统控制输出信号幅值，本系统优先选择方案一。三 单元电路设计 一 编码电路 图一 编码部分 用七个开关分别对应控制七个LED和小灯泡的亮度，编码选择83优先编码器74LS148，由真值表可知，开关合上时，对应编码输入0，编码输出为低电平有效，故开关（17）对应连接到编码输入端（60）。真值表如图所示。单刀双掷开关用于选择对应控制的是小灯泡的亮度等级还是LED的开关状态。与解码电路相对应，开关接电源时，对应控制小灯泡的亮度等级及数码管等级显示；开关接地时，对应控制七个LED开关状态。 开关号编码输入端编 码 输 出 A2 A1 A0 1 /IN6 L L H 2 /IN5 L H L 3 /IN4 L H H 4 /IN3 H L L 5 /IN2 H L H 6 /IN1 H H L 7 /IN0 H H H 为便于码元传输，需要对码元进行再编码。MC145026实现这一功能，将74LS148并行输出量转换为串行输出，”1”编码输出两个宽脉冲，”0”编码输出两个窄脉冲,经发射模块调制后发射输出。MC145026振荡频率f由外部电容和电容决定： f=1/（2.3RTCCTC）取RTC51K，CTC5100pF，则f约为1.67K。 二 解码电路 图二 解码部分解码芯片为和编码芯片相配套的MC145027，只有接收到的地址码与本地地址码相同时，才能解码工作。与MC145026对应，A1A2A3A4A5为“01111”时，解码控制LED；A1A2A3A4A5为“11111”时，解码控制灯泡和数码管。 MC145026 和MC145027外接电容电阻值配套表f/KHZRTC/kCTC/pFRS/KR1/KC1/pFR2/KC2/pF362101202010470100910181102402010910100180088.71049020102000100390042.610100020103900100750021.510200020108200100150008.53105100201020000200200001.715051001005020000200100000 注：所有电阻和电容的误差为正负5，其中CTC=CTC+50Pf 如图所示，MC145026外接电阻电容对应取51K、100K和5100pF时，MC145027对应外围电阻电容取值为R1=51K，R2=200k,C1=20000Pf,C2=100000Pf。解码输入端连接接收模块解调输出，输出端分别连接七段数码管译码驱动CD4511和38集成译码器74LS138。电路如图所示。三 发射接受电路主要由T1000S和R03S模块构成，发射和接收频率为315MHZ，技术指标如下所示T1000S：工作电压：12V R03S：工作电压：5V 工作电流：22mA工作电流：小于5mA 发射频率：315MHZ接收频率：315MH