可调遥控电源开关的设计

泰山学院本科毕业论文可调遥控电源开关的设计所在学院物理与电子工程学院专业名称电子信息科学与技术申请学士学位所属学科理学年级二八级学生姓名、学号王琳琳2008080063指导教师姓名、职称封百涛讲师完成日期二一二年五月三十日摘要I摘要随着经济的发展和人们生活水平的提高，电子信息技术越来越广泛的应用的人们的日常生活当中，其中无线遥控开关技术在我们周围已经变得随处可见。电源开关技术是一项非常基础的技术，其中可调遥控电源开关正在逐步地替换传统的手工机械电源开关，现在这门技术已经变得非常成熟。可调遥控电源开关是指用发射器发射无线电或者红外线来控制电源开关，无线电和红外线各有优缺点，无线电的优势是可以穿透障碍物，如墙壁、混凝土建筑，遥控距离比较远，缺点是由于遥控距离比较远导致相同频率的无线电信号相互干扰。红外线的优势是由于无法穿越障碍物从而使相同频率红外线信号不易相互干扰，可以大规模批量生产（如电视机、空调遥控器），缺点是遥控距离比较近。红外线遥控和无线电遥控原理基本相同，二者区别主要在于遥控信号频段不同，并且应用领域也不同，无线电适用于远距离遥控，红外线则侧重于近距离遥控。红外遥控是应用波长为07615UM之间的红外线传递信号信息，无线电遥控常用的载波频率为315MHZ或433MHZ。本系统介绍的可调遥控电源开关的设计，是主要基于PT2262和SC2272设计的无线电遥控系统，由采用PT2262设计的无线电遥控发射电路发射一定频率的无线电信号，采用SC2272设计的无线电接收电路接收到信号并进行滤波放大等一系列的处理，之后控制两个继电器的开关闭合，从而达到电源开关有选择的选择5V还是12V。关键词无线电，遥控，PT2262，SC2272，继电器ABSTRACTIIABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFECONOMYANDIMPROVEMENTOFPEOPLESLIVINGSTANDARD,THEELECTRONICINFORMATIONTECHNOLOGYISUSEDMOREANDMOREWIDELYINPEOPLESDAILYLIFE,INCLUDINGWIRELESSREMOTECONTROLSWITCHTECHNOLOGYAROUNDUSHAVEBECOMEVISIBLEPOWERSWITCHTECHNOLOGYISAVERYBASICTECHNIQUES,ANDTHEADJUSTABLEREMOTECONTROLPOWERSWITCHISGRADUALLYREPLACINGTHETRADITIONALMECHANICALSWITCH,NOWTHISTECHNOLOGYHASBECOMEVERYMATUREADJUSTABLEREMOTECONTROLLEDPOWERSWITCHISATRANSMITTERFORTRANSMITTINGARADIOORINFRAREDTOCONTROLTHEPOWERSWITCH,RADIOANDINFRAREDEACHHAVEADVANTAGESANDDISADVANTAGES,RADIOISTHEADVANTAGECANPENETRATEOBSTRUCTIONS,SUCHASWALLS,CONCRETECONSTRUCTION,THEREMOTECONTROLDISTANCEISFAR,FARMOREDISADVANTAGEISDUETOTHEDISTANCEOFREMOTECONTROLTOTHESAMEFREQUENCYINTERFERENCEOFRADIOSIGNALSINFRAREDEDGEISUNABLETOCROSSTHEOBSTACLESSOTHATTHESAMEFREQUENCYINFRAREDSIGNALISNOTEASYTOINTERFEREWITHEACHOTHER,CANBEMASSPRODUCTIONSUCHASTV,AIRCONDITIONINGREMOTECONTROL,DISADVANTAGEISTHEREMOTECONTROLDISTANCECLOSERINFRAREDREMOTECONTROLANDWIRELESSREMOTECONTROLPRINCIPLEISBASICALLYTHESAME,THETWOMAJORDIFFERENCELIESINTHEDIFFERENTREMOTECONTROLSIGNALFREQUENCYBAND,ANDAPPLICATIONFIELDSAREALSODIFFERENT,RADIOFORLONGDISTANCEREMOTECONTROL,INFRAREDREMOTECONTROLISFOCUSEDONTHESHORTDISTANCEINFRAREDREMOTECONTROLISTHEAPPLICATIONOFWAVELENGTHBETWEEN07615UMFORINFRAREDSIGNALTRANSMISSIONOFRADIOREMOTECONTROLINFORMATION,COMMONCARRIERFREQUENCYFORTHE315MHZOR433MHZTHESYSTEMINTRODUCEDBYTHEADJUSTABLEREMOTECONTROLPOWERSWITCHDESIGN,ISMAINLYBASEDONTHEPT2262ANDSC2272DESIGNOFRADIOREMOTECONTROLSYSTEM,BYUSINGPT2262DESIGNOFRADIOREMOTECONTROLTRANSMITTINGCIRCUITTRANSMITSACERTAINFREQUENCYRADIOSIGNALS,DESIGNEDBYSC2272RADIORECEIVINGCIRCUITRECEIVESTHESIGNALANDFILTERAMPLIFIERANDASERIESOFPROCESSING,AFTERCONTROLLINGFORTWORELAYSWITCHISCLOSED,SOASTOACHIEVETHEPOWERSWITCHTOSELECTIVELYCHOOSE5VOR12VKEYWORDSRADIO，REMOTECONTROL，PT2262，SC2272，RELAY目录III目录1引言12整体设计方案及分析221设计思路分析222系统方框图23系统硬件设计与实现331无线电遥控发射模块3311主要组件介绍3312无线电遥控发射电路以及工作原理5321主要组件介绍6322无线接收电路及其工作原理833桥式整流滤波电路94总结11参考文献12致谢13泰山学院本科毕业论文11引言随着科技的进步，远程遥控在人们的日常生活中、工业中、军事中应用的越来越广泛，在日常生活中可以提升人们的生活水平，在工业应用中的高温恶劣环境中提高了可操作性，降低了工人在恶劣环境当中对身体的危害，在军事中则可以增加士兵的安全性。本文主要介绍了利用无线电进行遥控电源选择不同的电压值。无线电是一种在自由空间传播的电磁波，国际上普遍规定其频率为3KHZ300GHZ。无线电技术的工作原理是电流的强弱变化会产生电磁波，利用这一原理，可以将要发射的信号通过变化的电流调制到无线电上，远方的无线电接收器接收到无线电信号后，再对其解调将这些无线电信号转变成电流信号从而提取出来。无线电遥控广泛应用与生活当中，如汽车遥控门，仓库遥控门，遥控玩具车等等，但是由于无线电频段资源非常有限，并且相同频率的无线电会相互干扰造成不便，所以国际上对无线电的频段进行了非常详细的划分，我国的无线电频段划分为电视台频率范围是485958MHZ，民用开放无线电频率范围是315MHZ450MHZ，使用这个频段范围内的无线电无需申请，所以本系统使用的无线电频率即为315MHZ。本系统主要介绍了基于PT2262和SC2272设计的无线电信号发射器和无线电信号接受器，PT2262和SC2272可以组成上万种编码组合，减少了非法对编码进行扫描来配对的可行性，增加了安全性。无线电信号发射电路发射无线电信号，之后无线电接收电路接收到信号后滤波、放大后再通过解码从而控制两个继电器的闭合，从而达到有选择的控制不同电源的开关目的。泰山学院本科毕业论文22整体设计方案及分析21设计思路分析本系统通过基于PT2262设计出的无线电发射电路，PT2262编码后调制出相应的脉冲信号，再通过无线发射电路发射出无线电信号。基于SC2272设计出无线电接收电路，天线接收到信号后再经过滤波、放大后把信号传送给SC2272的接收管脚，SC2272成功接收到信号后，数据端管脚再得到不同的高低电平从而控制两个继电器的闭合，最后达到是接5V电源还是接12V电源的目的。22系统方框图图1无线电遥控发射图2无线电遥控接收天线接收无线电信号解调电路把无线电信号解调成电流信号执行电路控制继电器的闭合编码芯片PT2262编码调制电路对编码信号调制无线电发射泰山学院本科毕业论文33系统硬件设计与实现本系统由三大模块组成，即无线电遥控发射模块、无线电遥控接收模块和为其提供5V直流电源的桥式整流滤波电路。无线电遥控发射模块是由PT2262以及相应的电阻电容等组成的无线电发射电路，无线遥控接收接收模块则主要由SC2272、无线接收头以及相应的电阻电容组成，桥式整流滤波电路由变压器、整流二极管、滤波电容和电阻组成。31无线电遥控发射模块311主要组件介绍（1）晶振图3晶振图片及在电路图中的符号2晶振全称为“晶体振荡器”，作用是产生原始的振荡频率，它的作用就相当于一个由电感和电容组成的谐振回路，谐振回路就是将电场和磁场不断转化的的回路。晶振在电路中就相当于一个高Q值的电磁谐振回路，因为石英晶体的损耗非常小，所以Q值极高，可以产生非常稳定的振荡。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。（2）PT2262PT2262管脚说明A0A11地址管脚用于地址编码，可以置“0”、“1”或者“悬空”，编码必须与PT2272一致。D0D5地址或数据管脚，数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉。VCC电源端VSS接地端泰山学院本科毕业论文4TE编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC1振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC2振荡电阻振荡器输出端DOUT编码输出端（正常时为低电平）图4PT2262图片和管脚图2如图4，PT2262是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路芯片，外部元器件少，并且和用单片机相比减少了编写程序的麻烦，工作电压范围2615V，PT2262最多可有12位A0A11三态地址端管脚悬空,高电平,低电平,任意组合最多可提供531441（3的12次方）地址码,最多可有6位（D0D5）数据端管脚，但是一般使用8位地址码和4位数据码。设定的地址码和数据码组成的一个码字信号从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。编码芯片PT2262发出的编码信号有地址码、数据码组成的一个串行码，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脚输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出与PT2262的数据端相同的高低电平信号。泰山学院本科毕业论文53NPN三极管图5PNP三极管图片和引脚图2NPN三极管是一种半导体电子器件，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，三极管包括发射极、基极和集电极。三极管的作用有电流放大、开关等作用。电流放大作用即当基极有电流通过时，集电极和发射极的导通电流为基极的K倍。开关作用即当基极没有电流通过时，集电极和发射极不导通。312无线电遥控发射电路以及工作原理图6无线电遥控发射电路2无线电遥控发射电路由解码芯片PT2262、两个NPN三极管、三个开关按键、以及所需要的电容电阻组成。首先编码开关随机编一个地址码，考虑到操作方便，我们让地址码全部处于悬空状态，编码启动端TE端接低电平，OSC1和OSC2接适当的振荡电阻，本泰山学院本科毕业论文6系统选取电阻为270K使其达到所需要的振荡频率，数据端D0和D1分别接按键开关SW1和SW2，同时都接一个按键开关SW3，使开关按下时D0和D1都得到低电平，D2和D3悬空，DOUT输出地址码和数据码组成的串行信号，当开关SW1接通时，PT2262产生一个地址码和数据码组成的的串行码通过DOUT发送到三极管的基极，当这个信号的脉冲电平通过时，NPN三极管导通，同时315MHZ晶振产生315MHZ的载波信号，发射电路再把DOUT端发出的串行信号加载到载波信号上通过天线发送出去。32无线接收模块321主要组件介绍（1）SC2272L4解码芯片图7SC2272L4解码芯片图片和管脚图2图7所示SC2272L4是一款用以解码的芯片，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串行码，解码芯片SC2272L4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与PT2262数据端相同的高低电平信号。其中SC2272芯片上有M4M6L4L6不同的后缀，其中L表示锁存输出，即当DIN管脚成功接收到信号后，输出管脚VT电平状态就会一直保持下去，直到下一个信号的到来，M表示非锁存输出，即输出管脚VT发送的电平信号是瞬时的，DIN管脚成功接收信号VT则输出高电平，M和L后的数字则表示有几路并行的数据管脚，本系统使用的芯片型号是锁存四路并行数据解码芯片SC2272L4。SC2272L4管脚说明A0A11地址管脚用于地址编码，可以置“0”、“1”或者“悬空”，编码必须与PT2262一致，否则不解码泰山学院本科毕业论文7D0D5地址或数据管脚，当作数据管脚时，只有在地址码与PT2262一致时数据管脚才能输出与PT2262数据端一致的高低电平VCC电源端VSS接地端DIN数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC1振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC2振荡电阻振荡器输出端VT解码有效确认输出端（一般为低电平，当解码成功后确认后为高电平）（2）继电器图8继电器图片和管脚图2继电器是一种电控制器件，实际上就是一种小电流控制大电流的一种元器件，所以在电路中常常发挥着自动调节、转换电路和安全保护等功能。1、2端常闭，1、3端常开，当4、5端有一个小电流通过时，4、5之间的电磁铁因电流通过而产生磁性，开关打向3端，从而1、3端导通。（3）无线接收模块图9超再生无线接收模块超再生无线接收模块是一种通过天线接收到无线电信号后，首先对信号进行滤波，滤除掉噪音信号，再对信号进行放大，得到所需要的无线信号的一种模块。泰山学院本科毕业论文8图10超再生无线接收模块电路图2LM358的3、5、7端及外围电路称为后比较器，4、6、8端及外围电路称为前放大器。首先Q1对无线信号进行选频放大，滤除无用噪声信号，Q2、C6、C7、L2组成超再生高频接收信号，送入前放大器放大，经后比较器输出送至解码芯片SC2272的DIN端。322无线接收电路及其工作原理图11无线接收电路2无线接收电路主要由SC2272L4、无线接收模块、NPN9013三极管、大功率继电器以及必要的电阻组成。泰山学院本科毕业论文9首先对SC2272L4地址码进行编码必须和PT2262相同，地址管脚A0A7均处于悬空状态，否则SC2272L4不解码，OSC1和OSC2接一个决定振荡频率的电阻，本系统设为270K，DIN接收从无线接收模块数据端3端的信号。当天线接收到无线电信号后，首先对无线电信号滤波，滤除噪声信号，再对信号进行放大，最后通过数据端输出传送给SC2272L4的DIN端，之后SC2272L4对接收到的信号进行解码，对接收到的数据码、地址码组成的串行码进行两次核对，如果地址码正确，则SC2272L4的数据端电平变化与PT2262的数据端相同，同时VT端输出高电平信号（本系统不使用此信号）。当无线电发送端按键SW1按下时，PT2262数据端D0电平状态是高电平，无线电接收电路收到信号后，SC2272L4的数据端D0电平状态亦为高电平，并且会一直锁存下去，此时继电器1闭合，工作电路接通5V电压，直到SW3按下时，数据端D0变为低电平，继电器断开。当无线电发送端按键SW2按下时同理。图12继电器工作原理2当无线电发射电路按键SW1按下时，无线电接收电路数据端D0为高电平，即此时继电器1闭合，所遥控的电源电压变为5V，工作电路改变电压前应先按下SW3，此时待工作电路没有电源电压接入。当无线电发射电路按键SW2按下时，同理可知待工作电路电源电压变为12V。33桥式整流滤波电路本系统需要5V直流电压，为此要得到5V直流电压我们必须通过将220V交流电压通过整流滤波得到。泰山学院本科毕业论文10图13简明桥式整流滤波电路图2整流电路中利用二极管的单向导电性将电源变压器副边交流电压变换成脉动的直流电压，之后滤波电容将整流电路输出的单向脉动电压中的交流成分滤掉，输出比较平滑的直流电压。负载电流较小的多采用电容滤波电路，负载电流较大的多采用电感滤波电路，对滤波效果要求较高的多采用电容、电感和电阻组成的复杂滤波电路。本系统采用电容滤波电路。整流滤波原理介绍图14整流滤波原理第一步变压器TR将220V的交流电压U1变为5V的交流电压U2。第二步整流电路将U2变为单向脉动的直流电压U2，此时的直流电压交流成分很大，无法使用。第三步滤波电路将U3变为比较平滑的直流电压U4，但是此时交流成分依然比较强，无法使用。第四步稳压电路将U4变为可以使用的稳定的直流电压U05V。泰山学院本科毕业论文114总结无可否认，纯机械手动操作的时代已经过去，无线操作的时代早已经到来，特别是无线电遥控操作在我们周围的应用比比皆是，无线电遥控电源开关只是其中最基础的一方面的应用，伴随着科学的发展和技术的进步，人们已不再满足于对一个简单的电源开关的无线遥控，小到对车库遥控门的无线电控制，大到对地外探索的飞船的无线电远程遥控，其中无线电都发挥着不可替代的作用。本系统可调遥控电源开关的设计着重于对无线电遥控原理