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机械毕业设计
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电子遥控系统设计,机械毕业设计
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毕业设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 37 页 1 引言 目前，人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样，就给人们的生活带来了很多不便。 而当前市场上供应的众多遥控器有许多都是采用红外线传输来达到遥控控制的目的，这种方法的弊端就是一种遥控器只能控制一种电器，从而带来了诸多的不便；还有一种是利用单片机控制的智能化遥控系统，它的传输方式也是利用红外遥控发射，它 可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一 个遥控器 可以 控制家中所有电器 ，但其设计复杂，成本高，性价比甚至超过了某些电器，不能为普通老百姓所接受。 为了解决这 些 问题，本文提出一个 简易无线电 遥控 系统 的设计方案：该遥控系统 可以通过 调节电容而改变发射频率 的 无线电 遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对众多遥控器的烦恼。 1 简易无线电遥控器的结构设计 本系统设计分两部分：一是无线电遥控发射机部分，它是通过键盘对开关方式编码的控制来调制信号的发送，再由功放外接天线进行无线电传输。二是无线电接收机部分，它是由外接天线接收无线电，经过功放放大后，进行解调 ，解码，从而控制被控设备。两部分均市直流供电，方便实用，但其不同的是，遥控发射机是采用电池，而接收机是外供直流稳压电源。 1.1 无线电遥控发射机 本系统信号发射部分，其系统框如图 1.1 所示 图 1.1 发射机系统框图 1.2 无线电接收机 本系统信号接收部分，其系统框如图 1.2 所示。 图 1.2 接收机系统框图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 37 页 2 2 简易无线电遥控系统设计要求 2.1 基本要求 （ 1）工作频率： f=6-10MHz中任选一个频率； （ 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。 2.2 发挥部分 （ 1） 8 路设备中一路为电灯，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），尽量增大接受距离； （ 3）增加信道抗干扰措施； （ 4）尽量降低电源功耗。 3 方案论证与比较 根据试题要部分，设计需有两部分组成：一是无线信号传输部分，二是控制部分，下面分别从这两方面阐述方案的设计思想。 3.1 无线信号传输部分 3.1.1 调制方式的选择 根据要求，控制对象是八盏灯，其中一盏亮度可调，亮度分为八级，用数码管显示级数，被控状态采用二进制编码。因试题对频带宽度没有限制，为了提高搞干扰能力，实现方法简单，载波传输采用 FSK调制方式。 3.1.2 发射机主振电路型式的选择 主振可采用晶体振荡或 LC振荡。试题要求载频为 610MHz.若采用普通晶体倍频方式，假设为三倍频，则晶体频率要低于 3.33MHz，在这种情况下难于获得足够的频偏。例如，用摩托罗拉的单片机集成 FM 调制芯片 MC2833 实现 2.5MHz电抗管晶体三倍频调频时，实测三倍频 后的最大频偏为 420MHz.若采用专用调频晶体，价格又太高。因此本设计选择了变容二极管直接调频的西勒电路，既可获得较大的频偏，又可保证一定的频率稳定度。 3.1.3 发射机功放电路的选择 功率放大器一般可由推动级、中间级和输出级组成，具体级数应由所要求的总功率增益而定。试题要求输出功率不大于 20mV，假设天线特性阻抗为 75，则在匹配良好条件下天线上电压峰值要小于 3.5V.一般西勒振荡器输出电压峰峰值为 1V 是可实现的，故用一级功率放大应能满足要求。考虑到前后级影响的问题，在振荡器与功放间加入了一级射随器， 起隔离和激励的作用。鉴于输nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 3 页 共 37 页 3 出功率低，兼顾效率，功放管工作状态选为甲乙类。 3.1.4 接收机高频放大器 为保证接收机具有较高的灵敏度，选用低噪声高频晶体管 2SC763.为获得一定的电压增益，采用共射级谐振放大电路。 3.1.5 接收机解调器 通过查阅资料，选择了摩托罗拉的单片集成窄带 FM解调芯片 MC3361 构成解调电路。 MC3361 的特点为低功耗、低电压和高灵敏度，在窄带语音和数据通信中有良好的镜频抑制能力。 3.2 控制部分 控制对象是八盏灯，其中一盏灯的亮度八级可调，其余七盏只有开关状态。因此将其用数字信号 来表示是合理的。可以这样认为，要调亮度的灯和其余只有开关状态的七盏灯（某一时刻只有一盏灯亮或全灭）是两个有八种状态的控制对象。采用四位二进制码表示各控制码表示各控制状态。其中，一位码表示控制对象是其中一盏灯的亮度还是其余七盏灯的开头，另三位码对应表示八级亮度或被点亮的灯号。为了便于码元的传输，需要对码元进行再编码（一是进行并串转换，二是加入一定冗余信息提高可靠性）。经查阅资料， MC145026 和 MC145027 是专门设计用于遥控电路中的编解码器。 MC145026 可以接收四位并行数据，再编码后串行输出，在每一 个编码周期中，发送再次数据，以提高可靠性。 MC145027解码器接收串行数据，前五位二元码是地址码，剩下的为四比特的二元数据码，当接收到地址码与本地地址码相等时，并行输出数据码。用 MC145026和 MC145027可以满足控制信号的再编码与解码。 四 主要应用芯片及器件介绍 本设计的无线电发射机部分主要用到了 CD40147 和 MC145026 两个芯片，而接收机则应用到了 MC3361、 MC145027、 MC14511B、 74LS138和 LM311 等芯片，下面将对这些主要芯片和器件的主要资料一一介绍如下： 4.1 无线电遥控发射机 4.1.1 CD40147 CD40147 编码器具有对输入信号进行优先编码的功能，可保证仅有最高级数据线编码。 10 条数据输入线（ 0 9），编码为四条线（ AD）（ BCD 输出）。最高优先线为第九线。当所有输入线为逻辑 0时，所有输出线为逻辑 1，所有输入和输出都经过缓冲，且每个输出可驱动一个 TTL 低功耗肖特基负载。 （ 1） 引出端符号： 0 9 数据输入端 VDD 正电源 Vss 地 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 4 页 共 37 页 4 A D 编码输出端 （ 2） 推荐工作条件： 电源电压范围 3V 15V 输入电压范围 0V VDD 工作温度范围 M类 55 125 E 类 . 40 85 （ 3） 极限值： 电源电压 . 0.5V 18V 输入电压 0.5V VDD+0.5V 输入电流 .10mA 储存稳定 65 150 （ 4） 引出端排列，其芯片管脚如图 4.1所示 图 4.1 CD40147引脚图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 5 页 共 37 页 5 （ 5）真值表如图 4.2所示 0=High level,1=Low level,X=Don t care 图 4.2 CD40147真值表 4.1.2 MC145026 MC145026 通常用作编码器，下面主要介绍一下其各引脚功能， 集成编码器CM145026 的引脚功能和外部电路如图 4.3 所示。 A1 A9 是地址或数据输入端 ,当作地址使用时有三个状态 (高电平、开路、低电平 )，当作数据使用时有两种状态（高电平、低电平）； 、 的数值决定 MC145026 内部时钟振荡器的工作频率 ； TE是内部时钟振荡器的工作控制端，当 TE 为低电平时，振 荡器工作； 的输出编码信号如图 4.4 所示，两个连续的宽脉冲（占空比 7：1）表示 “1” ，两个连续的窄脉冲（占空比 1： 7）表示 “0” ，一宽一窄两个脉冲表示 “ 开路 ” 。发送时，先发送 17.5个时钟周期的低电平 ,接着依次发送 A1A2 的状态编码，如果 A1 A9 的状态编码发送完毕后 TE 依然是低电平 ,经过 24个时钟周期后再依次发送 A1 A9的状态编码。其编码的发送工作不管 TE在何时由低电平变为高电平，均必须等到当前发送周期结束以后才能停止 。 图 4.3 MC145026引脚图 图 4.4 MC145026编码信号图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 6 页 共 37 页 6 4.2 接收机 4.2.1 MC145027 MC145027是与 MC145026配套使用的解码器（ MC145027/145028）的一种，具有 4位数据输出和 5位地址编码，根据其地址的不同组合可以产生 种不同的地址编码。根据其地址的不同组合可以产生 种不同的地址编码。 MC145027的引脚功能和外部电路如图 4.3所示，其功能框 图如图 4.5和图4.6所示 图 4.5 MC14027引脚功能图 MC145027通过 RC积分电路来完成宽窄脉冲的识别，图 5中，定时元件 R1、C1决定对宽窄脉冲的识别 。 R2、 C2是整个发送周期的辨别定时元件，用以确定各个有效单字 。当编码信号从数据输入端（ 9脚）输入时， 6 脚将出现与 9脚相同的信号，该信号经 R1、 C1积分电路积分后由 7脚送至数据提取电路，数据提取电路在输入信号的每一个上升沿通过检测7脚的状态来判断输入的是宽脉冲还是窄脉冲。 图 4.6 MC145027译码结构功能框图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 7 页 共 37 页 7 图 4.7给出了 6脚和 7脚信号的波形，假定数据输入端输入的是 “ 开路 ” 编码（即一个宽脉冲和一个 窄脉冲），宽脉冲开始于 t0时刻，结束于 t1时刻，窄脉冲开始于 t2时刻，结束于 t3时刻，整个编码于 t4时刻结束。那么，在 t1时刻， 7脚的电压为： 在 t2时刻 7脚的电压为： 图 4.7 MC145027的 6、 7脚波形图 在此时刻，数据提取电路检测到的 7脚电平为高电平，说明上一个脉冲为宽脉冲；此后窄脉冲通过 R1 给 C1 充电，在窄脉冲结束时的 t3 时刻， 7 脚的电压为 0.74Vcc，在此后的一段时间里 C1 通过 R1 放电，在编码结束的 t4 时刻， 7脚的电压为 0.1Vcc。此时数据提取电路检测到 7 脚的电平为低电平，说 明上一个脉冲为窄脉冲。由此可见 MC145027并不是对接收到的脉冲信号直接进行解码，而是将输入信号积分后进行解码，由于积分电路能滤除瞬间的尖脉冲干扰，因此MC145027 接收的编码信号即使受到某种程序的干扰， MC145027 依然能够进行正确的解码 。 4.2.2 MC3361 MC3361 是 单片窄带调频接收电路 ，它 MC3361 是美国 MOTOROLA 公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关电路。主要应 用在二次变频的通讯接收设备。其主要特性如下： 低功耗（在 Vcc=4.0V，耗电典型值仅为 3.9mA）极限灵敏度： 2.6uV(-3bB)（典型值） ， 少量的外接元件 ， 工作电压： 2.0 8.0V， DIP16和 SO-16两种封装形式 ， 工作频率： 60MHz(max)，如下图 4.8，图 4.9，图 4.10，都给了详细的标注。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 8 页 共 37 页 8 图 4.8 MC3361引脚功能图 图 4.9 MC3361内部功能图 （ 1） MC3361单片窄带调频接收电路工作原理： （参看其典型电路图） MC3361 的内部振荡电路与 Pin1 和 Pin2 的外接 元件组成第二本振级，第一中频 IF输入信号 10.7MHz从 MC3361的 Pin16输入，在内部第二混频级进行混频，其差频为： 10.700-10.245=0.455MHz，也即 455kHz 第二中频信号。第二中频信号由 Pin3输出，由 455kHz陶瓷滤波器选频，再经 Pin5送入 MC3361 的限幅放大器进行高增益放大，限幅放大级是整个电路的主要增益级。 Pin8 的外接元件组成 455kHz 鉴频谐振回路，经放大后的第二中频信号在内部进行鉴频解调，并经一级音频电压放大后由 Pin9输出音频信号。 图 4.10 MC3361典型电路图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 9 页 共 37 页 9 Pin12 Pin15 为载频检测和电子开关电路，通过外接少量的元件即可构成载频检测电路，用于调频接收机的静噪控制。 MC3361 内部还置有一级滤波信号放大级，加上少量的外接元件可组成有源选频电路，为载频检测电路提供信号，该滤波器 Pin10 为输入端， Pin11 为输出端。 Pin6 和 Pin7 为第二中放级的退耦电容。 （ 2） MC3361的极限参数 MC3361的极限参数 如表 4.1所示 表 4.1 MC3361 极限参数表 4.2.3 LED 数码管 LED 数码管显示器内部由发光二极管组成。如图 4.11，这种显示器又称发光数管。根据内部二极管连接方式，数码管结构又分为共阳极型和共阴极型。共阳极型，内部发光二极管阳极连在一起接高电平。数码管内部共有 8 只发光二极管、 7只为字段，可组成字型，另一个为小数点。故数码管有人称为七段数码显示，也有人称为八段显示。数码管引脚及内部结构如图 3.3.1所示。 图 4.11 数码管外引脚图 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 10 页 共 37 页 10 （ a）共阳极 （ b）共阴极 图 4.12 数码管引脚及结构图 由 图 4.12可见 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g分别为七个发光段引脚， dp引脚为小数点。中间两脚接电源或地端，共 10个引脚。 图 4.12（ a）为共阳极内部电路，图 4.12（ b）为共阴极内部电路。所接电阻为限流电阻，限流电阻要用外接。 注：外接限流电阻要每段串一个，不能用一个电阻放在共阳极或共阴极端，否则易引起某段过流而烧坏数码管。另外电阻值只要保证管子正常发光即可，一般各管电流在 6-10mA 较合适。电流太大，耗电量大；电流太小，发光度不够。 点亮显示器分为静态和动态两种，即静态显示和动态显示。静态显示亮度为动态显示亮度 的 N 倍， N约为显示器位数。静态显示时，每段 LED流过恒定的电流，段驱动电流约为 6-10mA；动态显示时，每段 LED 流过随时间变化的脉冲电流，段驱动脉冲电流的大小与显示位数有关，如果显示器的位数为 6，要达到静态显示的亮度时，则脉冲电流约需要 36-60mA。位驱动电流为 6段驱动电流之和。 一般 I/O接口芯片的驱动能力是很有限的。在 LED显示接口电路中，若输出口所能提供的驱动电流尚未能满足要求时，就需要增加 LED驱动电路，特别是多段 LED显示器更是如此。驱动电路有两种形式，即低电平有效驱动电路和高电平有效驱动电路 ，分别如图 图 4.13（ a）和 图 4.13（ b）所示，在低电平有效驱动电路中，当驱动管截止而使集电极处于高电平时， LED正向导通而发光。在高电平有效驱动电路中，当驱动管导通而使集电极处于低电平时， LED导通而发光。驱动电路中的 R为限流电阻，通常取数百欧姆。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 11 页 共 37 页 11 LEDLEDRRV C C V C C(a) (b) 图 4.13 LED基本驱动电路 （ 1) 静态显示接口 数码管工作在静态显示方式时，共阴极或共阳极点连接在一起接地或接高电平。每位的段选线与一个 8位并行口相连。只要在该位的段选线上保持段选码电平，该位就能保持相应 的显示字符。这里的 8 位并行口可以直接采用并行 I/O接口（例如 P1 端口），也可以采用串入 /并出的移位寄存器。考虑到若采用并行I/O 接口，占用 I/O 资源较多，因而静态显示方式常采用串行口方式 0，外接74LS164移位寄存器构成显示电路 . 静态显示的特点是每个数码管必须接一个 8位锁存器，用来锁存待显示的字段码。送入一次字段码，显示字形一直保持，直到送入新字段码为止。其优点是占机时少，显示亮度大，便于检测和控制；缺点是硬件电路较复杂，成本高。 （ 2) 动态显示接口 LED动态显示的基本做法在于分时轮流选通数码管的公 共端，使得各数码管轮流导通，在选通相应 LED后，即在显示字段上得到显示字形码。这种方式不但能提高数码管的发光效率，并且由于各个数码管的字段线是并联使用的，从而大大简化了硬件线路。 动态扫描的频率有一定的要求，频率太低， LED 将出现闪烁现象。如频率太高，由于每个 LED 点亮的时间太短， LED的亮度太低，肉眼无法看清，所以一般均取几个 ms 左右为宜，这就要求在编写程序时，选通某一位 LED 使其点亮并保持一定的时间，程序上常采用的是调用延时子程序。在 C51指令中，延时子程序是相当简单的，并且延时时间也很容易更改。 动态显示的特点是所有位的段选线并联在一起，由位选线控制哪一位接收字段码。动态显示的亮度比静态显示差些，为了保证显示效果，动态显示位数不能太多，一般不超过 8位。 （ 3）动态显示还应注意以下几点 1 点亮时要让 LED 得到最大的顺向电流，通常一个 LED需要 10mA。在做六位数nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 12 页 共 37 页 12 扫描时，每一个 LED 的平均电流值只有 1/6 的最高电流值，因此扫描时要得到适当的亮度最好有 50mA 以上的瞬间电流，即将 LED的限流电阻降低到 20-100 。 2 在切换至下一个显示器时，应把上一个先关闭一段时间（约 50us），再将下一个显示 扫描信号送出，以避免上一个显示数据显示到下一个显示，即避免重影（ TBLANK）的产生， 图 4.14为显示器切换时间差示意图。 50us D1 D2 图 4.14 显示器切换时间差 3 扫描频率必须高于视觉暂留频率 16HZ 以上（即 62ms 以上），避免产生闪烁现象。 4.2.4 MC14511 MC14511是将锁存、译码、驱动三种功能集于一身的 “ 三合一 ” 器件。锁存器的作用是避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录。用译码器将 BCD码转换成 7段码，再经过大电流反相器，驱动共阴极 LED数码管。译码器属于非时序电路，其输出状态与时钟无关，仅取决于输入的 BCD码。 MC14511 是译码驱动集成电路，其 、 、 、 脚输入码， 15脚输出段驱动信号，可直接推动共阴极数码管。 MC14511 为七段 LED显示器的锁存、译码和驱动器。 MC14511的 LE 为高电平时， MC14511 的输出保持不变；当 LE 为低电平时，MC14511的输出状态由输入端决定。译码和驱动功 能是把输入的 BCD 码转换为七段显示码再驱动 LED 显示器。输出端是高电平有效，所以使用共阴极的 LED显示器。 图 4.15 MC14511 芯片结构 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 13 页 共 37 页 13 4.2.4 陶瓷电容 （ 1） COG/NPO 属 1类陶介质，电气性能最稳定，基本上不随温度、时间、电压的改变而改变，适用于稳定性、可靠性要求比较严格的场合，由于电气性能稳定，高频特性好，可很好的工作在高频、特高频、甚高频频段。 （ 2） X7R 属 2 类陶介质，电气性能较稳定，随温度、时间、电压的变化，其特性变化并不明显，适用于要求较高的耦合、旁路、滤波电路及 10MHZ 的中频场合。 （ 3） Y5V 属 3 类陶介质，具有很高的介电系数，常用于生产小体积、大容量的电容，其容量随温度改变比较明显，抗恶劣环境能力差，仍用于要求不高的滤波、旁路等电路场合。 表 4.2 介质特性表 项 目 COG/NPO X7R Y5V 温度特性 0+_30PPM/ +_15% +30% 82% 环境温度 -55 -+125 -55 -+125 -30 -+85 精度范围 C、 D、 F、 G、 J、 K K、 M Z 绝缘电阻 IR 10G 4G 4G 损耗高校正切 30PF： 1/100000 30PF： Q=400+20*C 50V 2.5%； 25 3% 16V 3.5%； 10V 5% 50V 3.5%； 25 5% 16V 7%； 10V 10% 抗电强度 2.5倍 VDCW 2.5倍 VDCW 2.5倍 VDCW 测试条件 25、 1MHZ、 1V 25、 1KHZ、 1V 25、 1KHZ、 03V 表 4.3 不同品牌适用的标准 TDK片状电容器 KYOCERA片状电容器 TAIYO片状电容器 AVX片状电容器 EIAJ标准 /日本 EIAJ标准 /日本 JIS标准 /日本 EIA标准 /美国 片状电容器品牌选型说明 （ 1）指标类别 品牌类型 尺寸 材质 电容量 电容误差 额定电压 端接 包装 （ 2）不同品牌的指标类别说明、比较 品牌及产品类型 如表 4.4 所示。 表 4.4 品牌类型 电容是无处不在的 电容的用途非常多，主要有如下几种： 1隔直流：作用是阻止直流通过而让交流通过。 2旁路（去耦）：为交流电路中某些并联的组件提供低阻抗通路。 3耦合：作为两个电路之间的连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路 4滤波：这个对 DIY 而言很重要，显卡上的电容基本都是这个作用。 5温度补偿：针对其它组件对温度的适应性不够带来的影响，而进行补偿，改善电路的稳定性。 AVX KYOCERA TAIYO TDK 无 CM MK C nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 14 页 共 37 页 14 6计时：电容器与电阻器配合使用，确定电路的时间常数。 7调谐：对与频率相关的电路进行系统调谐，比如手机、收音机、电视机。 8整流：在预定的时 间开或者关半闭导体开关组件。 9储能：储存电能，用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯，加热设备等等。（如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准，一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。 小地总结：看完这章，大家可能开始对电容感兴趣了。认知电容的种类 小地：看完上一章之后我们对电容已有了基本的了解，那现在我们再深入一点，请介绍一下如今电容的种类好吗？我们常听说什么铝电容，钽电容 ，能不能为我们系统地介绍一下电容的分类呢？ 万鹏：刚才我们说过，电容就是两块导体（阴极和阳极）中间夹着一块绝缘体（介质）构成 的电子组件。电容的种类首先要按照介质种类来分。这当中可分为无机介质电容器、有机介质电容器和电解电容器三大类。不同介质的电容，在结构、成本、特性、用途方面都大不相同。 表 4.2 对于电容的介质特性有了更深的分析，表 4.3 对于不同的电容品牌要求也有详细的介绍，表 4.4对于电容品牌的类型也用图标的形式进行了比对，而表 4.5对于电容的规格尺寸表也用表格的形式进行了详细的列举 。 规格尺寸 规格尺寸如表 4.5 所示。 表 4.5 规格尺寸表 AVX KYOCERA TAIYO TDK L M T 0402 0603 0805 1206 1210 1808 1812 2208 2220 1005 1608 2012 3216 3225 4520 4532 5720 5750 105 107 211 316 325 420 432 520 550 1005 1608 2012 3216 3225 4520 4532 5720 5750 1.0 0.1 1.6 0.15 2.0 0.2 3.2 0.2 3.2 0.2 0.5 0.1 0.8 0.15 1.25 0.2 1.6 0.2 2.5 0.2 0.6max 0.9max 1.3max 1.5max 1. 7max nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 15 页 共 37 页 15 材质（温度系数） 各种温度系数如表 4.6 所示。 表 4.6 温度系数表 EIA AVX KYOCERA TAIYO TDK NPO（ -55至 125） A COG COG COG X7R（ -55至 125） C X7R BJ X7R Y5V（ -30至 85） G Y5V F Y5V 表 4.6也详细分析了温度系数对于各种型号的电容的影响。 表 4.7为电容值 表 4.8 电容误差通用参数如表所示 2位有效数 +0的个数 表 4.7 电容的通用形式和通用规格和表 4.8 电容的通用参数，在我门以后的学习工作中，能够起到指引的作用，使我们在进行各项电子研究，或是制作中，在计算上，给我们方向。表 4.9对于各种工作的额定电压也进行了详细的对比。 通用规格 0.5PF =0R5 1PF =1R0 10PF =100 100PF =101 1,000PF =102 22,000PF =223 220,000PF =224 1uF =105 代号 误差 适用容量范围 C 0.25PF 小于 10PF D 0.5PF J 5% 大于 10PF K 10% M 20% Z +80-20% nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 16 页 共 37 页 16 表 4.9为各种额定电压比对 电压 AVX KYOCERA TAIYO TDK 6.3V J 0J 10V Z 10 L 1A 16V Y 16 E 1C 25V 3 25 T 1E 50V 5 50 U 1H 100V 1 100 2A 250V 2 250 2E 500V 7 500 1000V A 1000 2000V G 2000 3000V H 4.2.5 电阻 电阻（ Resistor）电路缩写为 R，电阻单位欧姆，用希腊字母 “ ” 表示。电阻，顾名思义，对电荷有阻碍的能力。对于一个初学者来说，首先该对其外形有个感性认识。相信我们初学者对这一小小的东西感兴趣了吧！好！加油！我们一定会把它们搞明白。只知道形状是不够的，是不是要认识深一点呢？来，现在介绍一下它的作用。电阻的电路中的 作用：限流、缓冲、负载、分压、分流、保护等作用。知道以上的这些作用是还不行的，我们还要知道是什么材料制成才能更好的利用的作用。从材料来分：碳膜、金属、金属氧化膜。制法分有煅烧、陶瓷、水泥、薄膜、厚膜、玻璃釉。这些材料知道就行了，不用深究。使用电阻用在电路中好不好，就知道它的有优缺点和阻值。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 17 页 共 37 页 17 表 4.10 电阻的特性比对 名称 制作 优点 缺点 碳膜电阻 绝缘的物体上镀上一层碳材料 制作简单，成本低 体积大，稳定性差，噪音大、误差大 线绕电阻 漆包线或其他导线绕制而成 功率大 有 电感，体积大，不适宜作阻值较大的电阻 水泥电阻 导线在绝缘物体上绕制而成 功率大 有电感，体积大，不适宜作阻值较大的电阻 金属氧化膜电阻 在绝缘物体上镀一层金属氧化物 体积小、精度高、稳定性好、噪音小、电感量小 成本高 知道了这些优缺点我们在制作时就可以有选择地选取了。例如：要一个好的发射电路，当然选用金属膜啦！ 终于到读取阻值了。读阻值有几种方法： 1、有的直接标在电阻上。 2、借助仪器测量，如用万用表，选个适当量程（后面有讲） 3、看色环读数。说到色环当然有颜色的罗！看到实物就很容易理解。色环读数有 3环 和 5环，主要区别是读出的数值 3环与真实误差大一点， 5环与其数值误差小一点，一般 5 环指的是金属膜电阻。预备知识： 如表 4.10 对于电阻有了详细的比对，使我们更详细的了解各个电阻直接的优缺。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 18 页 共 37 页 18 表 4.11 为通过电阻颜色分辨大小 颜色 A 第 1位数 B第二位数 C倍乘数 D容许偏差 黑 0 0 1 棕 1 1 10 1% 红 2 2 100 2% 橙 3 3 1000 黄 4 4 10000 绿 5 5 100000 0.5% 蓝 6 6 1000000 0 .2% 紫 7 7 10000000 0.1% 灰 8 8 100000000 白 9 9 1000000000 金 0.1 5% 银 0.01 10% 无色 20% 例如 : 27000 5% 17.5 1%.了解以上一些重要的知识，现在介绍一些其他的的东西，知道就可以了，表 4.11 也通过了颜色的给我们详细的区分了电阻的大小。 1、电阻的功率，市面上买的普通固定电阻有 1/16w、 1/8w、 1/4w、 1/2w、 1w、2w还有更大的。功率 计算公式： P=UI=I*I*R。 2、稳定性（主要和温度有关，因为材料的电阻，随温度增高而增大的）。 3、躁声电动势，再弱信号系统中不可忽视，电热系统可忽略。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 19 页 共 37 页 19 4、高频特性电阻在高频中，有电感和电容的影响。会产生电感，一般电阻有0.01uH0.05uH，电容 0.55pF。 5、 使用电阻注意的问题 （ 1） 、电阻在安装时，不要从根部直接弯曲，要留有一定的距离，否则易断。（ 2） 、焊接时，不要长时间受热，否则引起阻值变化。 （ 3） 、大功率电阻，要注意散热。 （ 4） 、电阻接入电路前，一定要核对阻值。 电阻器 对于初学者来说是最简单，最易明的电子元器，相信大家看了以上的介绍，对电阻有了很大的认识 5 电路的设计与计算 5.1 无线信号传输部分 5.1.1 调频发射机 实验原理如图 5.1 所示。 图 5.1 西勒振荡器原理电路 Q5 及其周围的元件组成一个西勒振荡器，调整 RV3 可以改变振荡器的静态工作点，并且影响振荡波形，甚至频率。 Q6 及其周围的元件组成一个射随器，提高振荡器的带负载能力，减小负载对振荡器的影响。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 20 页 共 37 页 20 振荡器的交流通路如图 5.2 所示 。 图 5.2 西勒振荡器等效电路 振荡频率近似为 ： （ 5-1 ） 其中， L=L3 ， C=1/ （ 1/C29+1/ C30+1/C28 ） +C31 。一般情况下， C28C29 ， C21C30 ，此时， C C28+C31 。 电路如图 5.1（上半部）所示。主振级由晶体管 BG1与电容 C2、 C3、 C4、 C5、变容二级管和电感 L1组成西勒振荡器。振荡器 信号由 C7弱耦合至射随器，然后送至功放。功放的工作状态为甲乙类， R8、 R9级 BG3提供偏压，输出匹配网络采用简单的 T 型网络，其中 L4与 C10和天线等效电容谐振于载频， L3与 L2起阻抗变换作用，以使输出功率最大。 图 5.3 调制电路原理图 调频采用变容二极管电路。在本设计中，调制信号为二元单极性码，即只有高低两个电平，帮对调制线性度要求不高。因此本设计采用了变容二极管部分接入及对变容二极管不外加反偏压的电路结构，电路如图 5.3所示。 nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 21 页 共 37 页 21 图 5.4 变频原理图 Cj为变容二极管的结电容，可求得 Cj 对主振 回路的接入系数 p为 C5C5+Cjp 若调制信号引起的结电电容变化为 C，则引入主振回路的电容变化量为p2C, 可求得由此引起的振荡频率的变化为 p 2 C2fg fgC 式中 C 5 C j 4C 5 + C jCC g为主振回路总电容。负号表示 C与 fg 的变化相反。 本设计中 C5=3pF， Cj=21pF，可得 p1,即变容二极管参量的变化对振荡器频率影响较小，频率稳定度大大 提高。 由此引入的问题是如何能得到足够的频偏，也就是如何使变容二极管的结电容变化较大。解决的办法是对变容二极管不加反偏压。如图 IIC-1-3所示，在不加反偏压时可获得最大电容变化量。由于无外加偏压，避免了由偏压变化引起的频率漂移，同时简化了电路。 5.1.2 接收机 如图 5.3所示，接收机的模拟部分可以分为三大模块 （ 1）高频放大电路采用了典型电路，为一级共发射极谐振高放。为提高接收灵敏度使用了低噪声的三极管 2SC763。 （ 2）监频电路采用 MC3361。本振为 8MHz，与高放送来的信号进行混频，产生500kHz的中频信号，此信号通过窄带陶瓷滤波器（ FL）送回 MC3361 进行鉴频。MC3361 的外围元件植的确定参考了 MOTOROLATELECOMMUNICATIONS DEVICE DATA一书中所给出的 MC3361 的典型电路，省去了静噪部分。 （ 3）比较电路。码型在传输过程中可能出现畸变，所以应通过比较电路使信号恢复成只有高低电平的数字信号。这样，提高了接收机的抗干扰能力，并与后级数字电路匹配。比较器门限电压由监频器输出经 RC 低通滤波获得，其电压相当nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 22 页 共 37 页 22 于信号中的直流分量电压。此方法有一定的自适应功能，在实际 应用中表现出较强的搞干扰能力。 图 5.5表现出较强的搞干扰能力 5.2 数字系统部分 因为本遥控系统的重点在于无线信号传输部分，所以本着以下的原则来设计数字系统： 1.在无线发射机内的控制部分尽量简单，接收机部分的受控设备也以简单明了地体现遥控功能为目的。 2.能够实现规定的控制能力 5.2.1 编码部分 （如图 5.1 下半部）所示） 控制键包括八个常关按键和一个单刀双掷拨键K1，拨键用来选择被控对象，八个常关按键用来表示被选中对象的八种状态。采用 CD40147 10-4 线优先编码器，只对按键进行编码。目前 只用其中的 8-3 线部分，其余的可以留给以后扩展用。利用 MC145026 和 MC14527 对控制信号进行再编码和解码，以利于码元在无线信道中传输。 MC145026产生占空比随传 0、传 1改变的单极性码，一级编码包括 5位地址码和 4位数据码。在本设计中 MC145026的地址码四位是设定的，另一位由拨键控制，用来选择控制对象是要调亮度的灯还是其余的七盏灯。相应的 MC145027也有 5位地址码，只有与 MC145026 地址相同的 MC145027才会有解码输出。这样，可以用一片 MC145026控制两片 MC145027. nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 23 页 共 37 页 23 5.2.2 解码部分 图 5.6 解码部分 （如图 5.4所示） 在接收端用两片 MC145027 对解调后的信号进行解码。一片 MC145027 对应一个控制对象。这在实际应用中是有好处的，被摇控设备可用独立的接收机来控制。 图 5.7 接收电路的选择部分 5.2.3 驱动部分 （如图 5.4 所示） LED 工作电流小，采用 74LS138 译码输出直接驱动。小电灯的亮度调节，通过三个能提供不同电流的射随器相加实现。数码管采用MC14511 驱动。 MC14511 是译码驱动集成电路，其 、 、 、 脚输入 码， 15脚输出段驱动信号，可直接推动共阴极数码管。 MC14511为七段 LED显示器的锁存、译码和驱动器。 MC14511 的 LE为高电平时， MC14511的输出保持不变；当 LE 为低电平时， MC14511 的输出状态由输入端决定。译码和驱动功能是把输入的 BCD码转换为七段显示码再驱动 LED显示器。输出端是高电平有效，所以使用共阴极的 LED显示器。 3 线 8线译码器 :138 为 3 线 8 线译码器，共有 54/74S138 和 54/74LS138 两种线路结构型式，其主要电特性的典型值如下： nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 24 页 共 37 页 24 当一个选通端（ G1）为高电平，另两个选通端（ /(G2A)和 /(G2B)）为低电平时，可将地址端（ A、 B、 C）的二进制编码在一个对应的输出端以低电平译出。 利用 G1、 /(G2A)和 /(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时， 138 还可作数据分配器 .而在驱动部分，用到三八译码器进行 LED显示。 5.3 发射机省电装置（如图 5.1 所示） 由于发射机功耗较小，工作电流小于 28mA，故可用一个三极管（ BG4）来作为整机的 电源开头。在按键未按下时， BG4 处于截止状态。按键按下时， BG4 饱和导通，电源接通。 6 电路制作以调试过程 6.1 电路制作的准备工作 Protel99SE是 Protel公司近 10年来致力于 Windows平台开发的最新结晶，能实现从电学概念设计到输出物理生产数据，以及这之间的所有分析、验证和设计数据管理。因而今天的 Protel 最新产品已不是单纯的 PCB（印制电路板）设计工具，而是一个系统工具，覆盖了以 PCB 为核心的整个物理设计。 最新版本的 Protel软件可以毫无障碍地读 Orcad、 Pads、 Accel(PCAD)等知名 EDA公司设计文件，以便用户顺利过渡到新的 EDA平台。 Protel99 SE 共分 5 个模块，分别是原理图设计、 PCB 设计（包含信号完整性分析）、自动布线器、原理图混合信号仿真、 PLD 设计。 以下介绍一些Protel99SE的部分最新功能： 1.可生成 30多种格式的电气连接网络表； 2.强大的全局编辑功能； 3.在原理图中选择一级器件， PCB中同样的器件也将被选中； 4.同时运行原理图和 PCB，在打开的原理图和 PCB图间允许双向交叉查找元器件、引脚、网络 5.既可以进行正向注释 元器件标号（由原理图到 PCB），也可以进行反向注释（由PCB到原理图），以保持电气原理图和 PCB在设计上的一致性； 6.满足国际化设计要求（包括国标标题栏输出， GB4728 国标库）； * 方便易用的数模混合仿真（兼容 SPICE 3f5）； 7.支持用 CUPL 语言和原理图设计 PLD，生成标准的 JED 下载文件； * PCB 可设计 32个信号层， 16 个电源 -地层和 16个机加工层； 8.强大的 “ 规则驱动 ” 设计环境，符合在线的和批处理的设计规则检查； 9.智能覆铜功能，覆铀可以自动重铺； 10.提供大 量的工业化标准电路板做为设计模版； 11.放置汉字功能； 12.可以输入和输出 DXF、 DWG格式文件，实现和 AutoCAD等软件的数据交换； 13.智能封装导航（对于建立复杂的 PGA、 BGA 封装很有用）； 14.方便的打印预览功能，不用修改 PCB文件就可以直接控制打印结果； 15.独特的 3D显示可以在制板之前看到装配事物的效果； 16.强大的 CAM 处理使您轻松实现输出光绘文件、材料清单、钻孔文件、贴片机文件、测试点报告等； nts 毕业设计（论文）报告用纸 第 25 页 共 37 页 25 17.经过充分验证的传输线特性和仿真精确计算 的算法，信号完整性分析
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