基于单片机的电视信号接收器设计

1、目 录摘 要11 引言12 硬件设计62.1方案选择62.2电视接收器的功能简介62.3调谐器电路72.4音频电路102.5单片机及其外围电路112.6电源电路122.7遥控器电路132.8电路板设计152.8.1电视信号接收器PCB152.8.2遥控器PCB172.9元器件的选择173电路设计193.1电路制作193.2原理图库的设计203.2.1执行步骤203.2.2原理图绘制213.3封装元件库的设计263.4集成元件库绘制323.5 电路原理图绘制333.6印刷电路板设计344电路接收器的调试35结束语37参考文献38附录3941摘 要电视信号接收器正朝着数字化和多种视听信息综合处理的

2、方向发展。同时也正向着高集成度、数字化、高画质、多伴音、全制式、低功耗和多功能化方面发展。电视接收器采用小板型设计，是一款能让您高清晰度收看和录制电视节目的高性能电视卡。电视接收器采用独特的辅助智能芯片，内置多种智能程序，全面提升采集芯片的性能。运用软3D/YC梳状滤波器、硬件2D5线全场降噪等多项画质改善技术，成倍提高细节部分的锐利度和色彩分离度，确保电视画面清晰自然更富层次感和真实感 裴昌幸，电视原理与现代电视系统M，西安:西安电子科技大学出版社，2007。且通过电子技术及电视信号发射器、接收机等设备实现动态视觉图像及音频的传送，并利用视觉残留效应是观看的人形成连贯的画面，被广泛应用于信息

3、的广播及视频通讯工具，对于民生、医疗、军事等各领域均有重要意义。本文设计的接收器主要包括调谐器电路、音频电路、单片机及其外围电路、电源电路和遥控器电路。利用P89V51单片机对一体化频率合成高频头进行控制，可以实现电视广播节目(包括增补频道)的自动搜索、自动存储，可以存储127个台位；解调后输出的复合视频信号、伴音信号可提供给AV设备使用。当前的平板电视(液晶、等离子电视)、数字电视机顶盒均采用了频率合成高频头来接收电视节目。且可实现数字电视以及移动数字电视接收电视节目 曹永红.广播电视传输信号稳定性与准确性保障分析J.西部广播电视.2019(05)。本电视信号接收器特点在于内部结构简单，外部

4、直接利用了淘汰的电视信号接收器，材料来源广泛易得。关键词:电视接收器，单片机，电子技术，高频头基于单片机的电视信号接收器的硬件设计1 引言早在19世纪，各国科学家就开始了利用扫描方式顺序传输静止图像的研究，机械扫描和电子扫描的方案被先后提出。1925年，机械扫描式电视摄像机和接收机诞生；1936年，世界上第一家电视台第一家英国广播公司电视台在伦敦正式开始播放电视节目。此后的几十年里电视技术不断完善，电视在世界各国得到了蓬勃发展，电视也被视为20世纪人类最伟大的发明之一。今天，等离子电视机、液晶电视机、电视卡、电视盒等新产品纷纷走进千家万户，基于新一代电视广播技术的数字电视、高清晰度电视在我国各

5、地已经开播。可以说电视已经改变了人们的生活，它成为人们信息和娱乐的重要来源，电视机也成为一般家庭必备的家用电器。世界上第一台电视机雏形是由德国的电气工程师尼普柯夫于1883年发明的。之所以称作电视机雏形是因为人们通过这台机器的屏幕看到了屏幕后的一张静止图片，但显示的非常模糊，而且无法在线精细的画面。它的成像原理（如图1.1）所示是通过机械转动将图像分成不同的圆形区域依次进行显示，利用视觉残留效应又将分散显示的区域合并在一起从而完成了整张图片的显示，也就是光电机械扫描圆盘，也被称为尼普科夫圆盘 曹玉.浅析电视机发展史J.内蒙古教育，2013（8）。图1.1 尼普科夫圆盘英国发明家约翰贝德尔（如图

6、1.2）所示在尼普柯夫的研究基础上继续探索，终于在1925年发明出了（如图1.3）所示的第一台真正意义上的、有成套的信号发射机和接收器的电视机，虽然这台电视机的外壳只是一个废旧的搪瓷盆，但是它将静止图片传送了4英里。这时候的电视机还是利用光的成像等相关原理，还算不上电器。图1 2 英国发明家贝尔德图1 3 世界第一台电视1931年，俄裔美国科学家兹沃里金制造出了比较成熟的光电摄像管，由此电视机的投射原理才有了改变，图像的显示也有了质的飞跃，电视机才正式成为电子设备。1958年，天津无线电子厂制造出了中国第一台黑白电视机（如图1.4），取名“北京”，被人誉为：“华夏第一屏”。同一年，电视台开始试

7、播。图1 4华夏第一屏第一台电视机主持设计师，天津无线电厂专家黄仕机回忆道:为尽快攻下电视机的研制任务，填补国家空白，厂里成立了专门课题组，共8人，都是厂里的顶级技术人员和工人。说是“顶级”人物，可都没见过电视机，更谈不上深入了解和掌握电视机的有关知识了。在资料极其匮乏的情况下，大家一时感到无从下手。但立志开创祖国电视机的8人小组，决心迎难而上，边干边学，变外行为内行，为我国电视机工业写下浓墨重彩的第一笔。1970年，中国第一台彩色电视机（如图1.5）也在天津诞生。当时的天津可以说是技术人员的集结地。而世界上第一台彩电（如图1.6）是美国无线电公司的CT-100。12英寸屏幕，时间为1954年

8、，比中国早16年。图1 5 中国第一台彩色电视（牡丹牌）图1 6 世界第一台彩电1981年，日本索尼公司研制出袖珍黑白电视机，使用液晶屏幕仅2.5英寸，由电池供电。1988年，中国成功发射同步卫星。两年后，给卫星转播了亚洲卫星一号发射实况，从这一刻起拉开了中国卫星电视的序幕 张首君，马金耀，种兰祥，卫星电视单体多功能接收技术J，2009西北大学学报:自然科学版.。1990年 全国第一家省级有线电视湖南有线广播电视台开始试播。有线台的成立，打破了无线电视一统天下的局面，也意味着有线电视机（如图1.7）正式走入人们的生活。图1 7 有线电视机随后显示技术由彩色电视发展成等离子电视（如图1.8）、液

9、晶电视（如图1.9）。图1 8 等离子电视 图1 9 液晶电视经过大量的生产实践以及长期的完善，电视机可谓是最成熟的家用电器了。随着电子器件集成度的不断提高以及微控制器技术的发展，电视机的整体性能也随之提高，同时电视机在制造上变得更加简单，成本也进一步降低，这也使电子爱好者在业余条件下制作“电视机”成为可能。本文主要设计了一款电视信号接收器，由于采用淘汰通信配套设备外壳，节省的模具开发成本。该电视信号接收器能够接收图像载波频率在49.75 863.25 MHz范围内所有频道(包括57个标准频道和38个有线电视增补频道)的电视节目信号，输出标准的复合视频信号(CVBS)和音频信号，与相应的显示设

10、备连接即成为完整的电视机。此外还自带扬声器，具有音频输人接口，当不连接显示设备单独使用时，也可以作为电视伴音接收机或有源音箱。2 硬件设计2.1方案选择作为电视接收器来说，一般有电视无线接收器和电视软件红外接收器两种。由于两种转发器采用不同的工作波段，一个为无线电波波段，一个为红外波段，仅从工作波段来看，红外线作为信号载波具有很多优点:成本低、传播范围和方向及距离可以控制(不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响)、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等，因此红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波，被广泛应用于家用电器行业。鉴于此，本课题选择了以红外线作为信号载波，制作一种单片机控制的电视接收器

11、徐宏伟.常用传感器技术及应用M.北京:电子工业出版社，2017.6。 2.2电视接收器的功能简介本电视信号接收器的功能设计以简单实用为原则，保留了一般电视机常用的功能，同时功能设计也与外壳相结合，充分利用原外壳上器件及接口的安装孔，尽量减少外壳加工的工作量。功能操作包括面板操作和遥控器操作，面板操作主要是进人设置状态、可用频道搜索、电视频道保存等非常用功能的操作，而本电视信号接收器所有常用功能如频道选择、音量调节等操作则均通过遥控器来完成。本电视信号接收器（如图2.1）由前面板和后面板构成，前面板上装有4个状态指示LED和1个编码器，后面板上装有5个插座和1个按键。电源指示LED在电路正常工作

12、时常亮，设置指示LED在设置模式下闪烁。在一般模式下熄灭操作指示LED在每次按键、编码器或遥控器操作后闪烁-次；通信指示在每次串口发送完数据后闪烁一次 王子剑.“智能化”电子产品中单片机技术的应用J.电子技术与软件工程.2017(15)。编码器带有按键，能够完成多种操作。顺时针旋转编码器能够以31.25kHz的步长升高本振频率，当本振频率为最大值时則不再升高；逆时针旋转编码器则能够以同样的步长降低本振频率，当本振频率为最小值时则不再降低。短暂按下编码器按键可以进入或退出可用频道搜索状态，在搜索状态下F本振频率以31.25kHz的步长缓缓升高，当本振频率升至最大值时则退出搜索状态，按下编码器按键

13、超过2s后可以将当前的电视频道存储在所选择频道编号对应的位置。设置键的操作比较特殊，只有按住设置键上电才操作有效，可以进入设置模式，而在其他情况下按设置键则无效，这样可以避免误操作。图2 1 电视信号接收器电路2.3调谐器电路调谐器电路能够使得电视接收器选择并转换频道，并放大由天线接收的微弱全电视信号，同时把来自不同频道全电视信号换成一个固定频率的全电视中频信号IF，滤出来自空间的多种电磁波干扰和抑制本振辐射 魏子昂.电视机信号的接收和发射原理J.中国广播电视出版社.2019.2。为了保证性能稳定以及制造、调试方便，电视机等电视信号接收设备内部的调谐器电路一般都做成一个整体，通常称为高频头。高

14、频头是关键部件，它决定着电视机性能特别是接收性能的优劣。本电路中也采用了成品高频头，为了制作方便和减小体积，这里高频头选用一体化高频头。所谓“一体化商额头即包含了调谐电路和中放电路的高频头，可以直接输出电视视频信号和电视伴音信号，绝大多数电视卡、电视盒等产品都采用这种-体化高频头。PHILIPS先后推出多教FI12XX。FQ12XX和FM12XX等系列的一体化高频头，主要用于高档车载DVD播放机。电视盒或其他桌面视频产品。这3个系列的高频头均可以接收电视信号，FM12XX系列同时还具有FM广播接收功能。同系列中不同型号的高频头性能大致相同，但支持的电视制式有所不同。符合我国电视制式标准的PAL

15、-D/K制最常用的型号就是FI1256MK2，国内也有很多厂家生产与之性能相同的产品，本电视信号接收器也采用这种高频头。如图2.2所示，TUNER1为一体化高频头FI1256 MK2。FI1256内部（如图2.3）一般有3块主IC，分别为混频器/振荡器TDA5736、图像/伴音中频信号处理电路TDA9800和PLL频率合成器TSA5523，此外它内部还具有射频输人处理电路、调谐电压DC- DC变换器等电路。F11256 MK2为频率合成高频头，比早期电视机常用的电压合成高频头性能有了很大提高，它功耗很低，仅需要单一的5 V电源供电，所有操作均通过I2C总线完成，使用非常方便。F11256 MK

16、2为金属外壳，具有良好的屏蔽性能，它采用水平方式安装，外壳上用于固定器件的4个引脚同时也是电路中的接地引脚。F1256 MK2的外壳上安装有天线输人插座，来自于有线电视或天线的电视。射频信号由此插座输人。FI1256 MK2还有10个引脚用于电源输人及相关信号的输人和输出（如表2.1），其中6脚为空脚，没有和内部电路作任何连接，因此实际有用的引脚只有9个。1脚为内部调谐电压监视端，可以用于监视调谐电压的变化，本电路将之悬空；2脚和9脚分别为调谐电路和中频放大电路电源输人端，均与5v电源相连；3脚和4脚为I2C总线控制端，与单片机I/O口连接；5脚为I2C总线器件地址选择端，本电路中此引脚悬空，

17、地址设置为C2H；7脚为第二伴音中频输出，本电路不需要使用此信号，引脚悬空即可；8脚为复合视频信号输出，此输出直接作为本电视信号接收器的视频输出；10脚为伴音音频信号输出，本电路中此信号被送至音频切换电路。图2 2 调谐器电路图2 3 FI1256内部结构图表2.1 FI1256引脚功能引脚 符号引脚说明2 VS调谐电路电源输人端3 SCLI2C总线控制端4 SDAI2C总线控制端8 CVBS复合视频信号输出9 VIF中频放大电路电源输人端10 AF SOUND伴音音频信号输出2.4音频电路如图2.4所示，高顿头输出的电视伴音信号和通过CON13输人的外部音频信号经过信号继电器RY，切换后选出

18、1路送人IC3。IC3为台湾普诚科技的音量控制电路PT2257，它具有低噪声、体积小、外围器件少等优点。PT2257为立体声设计，具有静音功能，能够以1 dB的步长在079 dB的范围内对输人的音频信号进行衰减，衰减值设置及静音控制均通过I2C总线完成。电视伴音和外部输人的音频信号均为单声道，因此电路中只使用了PT2257的其中1个声道，另1个声道各引脚悬空。本电路输出的音频信号将直接送人扬声器，因此这里也设计了音频功率放大电路。电路中选用的是National Semiconductor的LM4871，它是-款单声道桥接输出的音频功率放大IC，工作电压为2.05.5 V，在8负载下典型输出功率

19、为1.5 W。 LM4871具有失真小、功率大、体积小外围器件少等优点，适合于便携式计算机、桌面视听设备等产品。经IC3衰减后的音频信号通过输人耦合电容C10和反相输人电阻R，送入LM4871，C10和R同时也构成了高通泄波器，根据下图中的参数可以计算出这个滤波器的截止频率约17Hz，C10选得稍大些可以获得更好的低频特性。LM4871 内部有2个放大器且均为反相放大器，第1个放大器的输出接扬声器的一端同时也送人第2个放大器，经过反相后再接扬声器的另一端，由此构成桥接输出。其中，第2个放大器的增益固定为0 dB，第1个放大器的闭环增益则可以通过R，和R；设置，本电路在桥接方式下的电压放大倍数为

20、2(R5/R4)。 LM4871 的1脚SD接电源可以将放大器关闭，功耗降到最低，对功耗有较高要求的产品可以利用此引脚对功放电路进行控制，本电路中此引脚接地，功率放大器一直处于 工作状态。LM4871 采用单电源供电，内部通过2个100 k的电阻对电源电压VDD进行分压，得到的VDD/2电压作为偏置电压，即放大电路的静态工作点。C11为偏置电压的旁路电容，由于SD端是通过控制偏置电压来实现打开和关闭放大器的，而C11又决定着偏置电压上升的时间，所以C11的值对开机噪声的大小有较大影响，但本电路没有使用放大器开关控制功能，C11的选取则不用过多考虑，按数据表推荐选1F即可。图2 4 音频电路2.

21、5单片机及其外围电路如图2.5所示，IC为NXP半导体的80C51系列40脚低功耗单片机P89V51，IC1的P0.0用于检测后面板的设置键，P2.2、P2. 4和P2.7分别控制1个LED，P1.2P1.7通过插座CON10引出，但未接任何器件或电路，为将来功能扩展预留 胡汉才，单片机原理及接口技术，北京:清华大学出版社，2008，122-125.。EN1为带按键的旋转式编码器，它是人机接口设计中设置值增减控制常用的一种器件，具有控制方便快捷，便于与其他控制方式协调、成本低廉等优点，广泛应用于微波炉等电器产品。这种编码器外观与电位器相似，但旋转时与电位器不同，它通过手柄可以旋转任意角度和圈数

22、，在旋转时对应的引脚配合外围电路可以输出2路相位差为90的方波脉冲，通过对脉冲相位的检测可以判断出旋转的方向。手柄(轴)不仅可以旋转，而且还能够按下相当于1个按键。编码器按键和2路脉冲分别由IC1的P0.5P0.7来检测。IC1的P3.0和P3.1用于RS-232通信，IC5为常用的RS-232收发器MAX232，它通过内部电荷泵电路将5 V逻辑电平转换为符合RS- 232规范的电平。IC2为24C02 ，用于存储各个电视频道的相关设置值，它和IC3、TUNER1均通过IC1的P3.2和P3.3模拟I2C总线进行控制。IR1为红外遇控接收模块HS0038B，它内部包括红外接收二极管、放大器、带

23、通滤波器、解调器和相关控制电路，具有外围电路简单。接口方便、抗干扰性能好及功耗低等特点，适合于载波频率为38kHz的红外遇控系统中使用。解调后的遇控码脉冲送入IC1的P3. 6，R6和C20用于抑制通过电源引人的干扰。图2 5 单片机及其外围电路2.6电源电路本电路的电源部分比较简单，如图2.6所示，稳压电路IC6选用National Semiconductor的低压差稳压器LM2940CT -5.0，输出电压为5 V，输出电流可达1 A，能够满足本电路的要求。权衡考虑功耗及稳压性能，本电路推荐的输人电压范围为69 v。为了降低成本，IC6也可以采用常用的三端稳压器7805，但输人电压应在7

24、v以上。FUSE为自复保险丝，当电路出现故障时能够起到一定的保护作用。图2 6 电源电路2.7遥控器电路本电视信号接收器配套的遥控器为红外遥控器，电路如图2.7所示。IC1为PD6121或其兼容产品，PD6121是NEC在多年前推出的红外遥控发射专用电路，也是固定码红外遥控器产品中最常用的IC。由于种种原因，目前NEC将逐步停止生产此产品。但这款IC用量极大，很多半导体制造商都开发出了与PD6121功能和引脚相同的产品，如PT2221、HT6221、SC6121等，并且都沿用了PD6121遥控码的格式，这种格式的遥控码一般也称为“NEC码。PD6121内部由按键输人/输出扫描电路、振荡电路、时

25、序发生器、控制器、输出电路等组成，它具有低工作电压、低功耗、输出遥控码丰富以及使用灵活方便等特点。PD6121 输出的遥控码采用PPM( Pulse Position Modulation，脉冲位置调制)方式，当使用455 kHz的陶瓷振荡器工作时载波频率约为38 kHz。PD6121的1帧遥控码包括引导码、用户码、数据码和停止位4部分，它最多可以接32个按键，每个按键对应1种数据码，这些按键中有4个按键又可以组合成3种“复合按键”(2个按键同时按下)，各对应1种数据码。此外数据码的其中1位由7脚SEL的电平决定，改变SEL的电平能够实现类似于计算机键盘中Shift键的功能，使按键功能得到扩展

26、，在不增加按键的情况下数据码的种类增加了一倍，因此uPD6121总共有70种数据码，也意味着它能够发送70条不同的遥控命令。PD6121 能够通过各KI/O引脚接上拉电阻以及与20脚ccs间连接二极管来设置用户码，由此可避免不同产品间遥控的冲突。本电路只设计了24个按键，并采用最简单的接法，用户码不作特别设置即各KI/O引脚不接上拉电阻或二极管，SEL直接接地，已经能够满足一般应用的要求。电路中，R2为限流电阻，R2越小红外发射二极管LED1的工作电流和发射功率就越大，遇控距离越远，也更容易通过物体表面反射实现全方位控制，但耗电也随之增大。当R2很小时，在遥控码发射瞬间可能会使电源电压跌至PD

27、6121最低工作电压之下从而导致电路无法正常工作甚至出现死机”现象，此时电池将被迅速耗尽。因此R2的选择要权衡考虑遏控距离要求、红外发射二极管允许的最大电流、电池容量和寿命，一般可以在数欧姆到数十欧姆的范围内选择。R2选得较小时R1也应该适当减小，从而能够为Q1提供足够的基极电流。PD6121的最低工作电压为2 V，待机电流不到1 A，功耗极低，这就降低了对电池容量的要求，为了减小遏控器的体积，本电路采用1粒CR2032型3 V纽扣锂电池供电。PD6121 的11脚LMP可以接LED指示遥控器的发射状态，为了降低功耗本电路未使用此功能。PD6121数据表给出的应用电路中与陶瓷振荡器XTAL1，

28、连接的2个电容与电源VDD相连，而其他兼容产品则推荐将这2个电容接地，一般情况下这两种接法电路都可以工作，但在实际设计电路时最好还是依照所选器件数据表推荐的电路来连接。图2 7 遥控器电路2.8电路板设计印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布，内部电子元件的优化布局，金属连线和通孔的优化布局，电磁保护，热耗散等各种因素。本次使用的软件是Altium Designer 郭天祥.新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略（第2版）电子工业出版社.2018.1。本电视信号接收器的PCB分为电视信号接收器和遇控

29、器两部分，各PCB均采用1。6mm厚的FR-4板材自制，条件允许也可以委托PCB工厂加工。2.8.1电视信号接收器PCB本电路PCB面积比较大，尺寸为200 mmX140 mm，为了降低成本采用单面板布局，如图2.8所示。图2 8 电视信号接收器电路PCB图本电路中既有信号频率高达数百兆赫兹的超高频电路，也有信号频率为数兆赫兹的数字电路，还有信号频率相对较低的模拟电路，图像和声音的质量在很大程度上是由PCB的设计决定的，这一点要特别注意。 电路中的器件根据功能及信号频率分成上文提到的3部分进行布局，各部分电路之间尽量保持一定的距离。电源和地的走线也分割为3部分，各部分电源通过磁珠连接。电路中的

30、去耦电容要尽量靠近相关电路的电源引脚，C20和R6要与IR1靠近。IC4和IC6在工作中会发热，特别是IC4本身没有散热器，与这些器件连接的走线要尽量宽-些，以利于器件通过PCB铜箔散热。为了布局方便，同时也为了避免干扰，从高频头输出的电视伴音音频信号没有通过PCB走线送人信号继电器，而是预留焊盘，在制作时通过屏蔽线连接，同样，高频头视频信号输出和外部音频信号输人也预留了焊盘，通过屏蔽线与相应的插座连接。电路中很多器件体积较大，而外壳内部空间狭小，PCB要结合装配来设计。PCB左侧的圆孔是为了容纳扬声器的磁体，顶部和底部凹进去的部分是为了容纳插座、编码器、LED等器件，这些都是为了避免在最后组

31、装时器件。连接线和外壳相互冲突而设计的。此外，PCB上各插座及红外遥控接收模块要与面板上相应的孔对正 刘宁创意电子设计与制作M，北京航空航天大学出版社，2010。2.8.2遥控器PCB 遥控器电路比较简单，整个电路布局在一块尺寸 为125 mmX50mm的单面板上，电路中除了按键和电池夹以外其他器件都布局在PCB的焊接面，如图2.9所示。按键布局时要注意位置不能太靠下，并且不要过分密集，以免不便操作，同时为了美观按键排列要整齐。图2 9 遥控器电路PCB图2.9元器件的选择电视信号接收器的器件清单如图2.10所列，大部分器件没有特殊要求。图2 10 电视机电路元件清单在选择高频头时了解。-些电

32、视制式的相关知识是非常必要的，我国大部分地区电视广播采用的制式为PAL-D/K制。其中PAL为彩色电视制式，它和NTSC。SECAM是目前世界上最主要的3种模拟彩色电视制式，这些制式规定了2个色差信号对副载波的调制方式即在黑白电视信号上叠加色彩信号的方法。D。K为黑白电视制式。它早在彩色电视出现前就已经制定，它规定了每帧图像扫描的行数、场频、消隐电平。视频带宽、伴音载频、射频频道带宽等，除了上述2种以外还有I、B、G、H、M、N等13种黑白电视制式，后来出现的彩色电视和黑白电视兼容与逆兼容 王坦，家用数字卫星电视接收与维修，上海:上海科学普及出版社，2010，101-130.。制作时选择的高频

33、头应符合所在地区电视广播的彩色制式及黑白制式，否则可能会造成无图像。无彩色、无伴音或图像伴音质量低劣。高频头除FI1256 MK2外还可以选用PHILIPS的FQ1216ME/P H、LG的TAPC系列以及国产的TCL2002、TDQ- 6B系列等性能相近的一体化高频头。PHILIPS 近几年新推出的FQ1216MEMK3和FQ1216ME MK5兼容多种电视制式，性能进一步提高，在制作时也可以考虑采用这2种高频头，但需要对电路和程序作一定的修改。电路中的很多IC都有备用型号，其中IC1还可以使用AT89S52。W78E52等性能相近、引脚排列相同且兼容MCS-51指令系统的单片机，IC2可以

34、选用任意一款256字节以上I2C总线控制的串行E2PROM，IC5可以用ICL232 。SP232等代换，IR也可以选用SHARP的GP1U系列及台湾亿光的IRM系列等同类产品。FUSE为自复保险丝，如果要求不高也可以用导线直接短路。编码器的种类很多，主要是体积、安装方式、手感和每圈输出的脉冲数有差别，根据自己的外壳和调节喜好选择即可。遥控器的器件清单如表2.11所列，其中IC1除了表中列出的PT2221外还可以使用HT6221、SC6121等IC，很多这类IC产品都有2个版本，后级分别为001和002，这两个版本的IC在使用上略有不同，选择器件时要注意。图表 2 11 遥控器电路元件清单3电

35、路设计3.1电路制作本电路器件比较多，焊接时要仔细对照原理图，尽量避免出错。IC4不要使用IC插座，直接焊在PCB上，利于热量通过器件引脚传递到PCB铜箱。IC6安装前要进行引脚成型加工，并且在散热器和器件间加少许导热硅脂以减小热阻。PCB 各器件焊接完毕后用1根单芯屏蔽线将P3、P4和P7、P8连接起来，P1、P2和P5、P6也分别焊1根屏蔽线，屏蔽线不宜过长，能够满足连接要求即可。之后把各插座。按键和编码器安装到相应的小PCB上，并且将P1、P2和P5、P6引出的2根屏蔽线与对应的插座焊好，在按键、编码器。前面板LED和扬声器上焊上相应的带插头连接线。为了调试方便，天线输人插座暂时不连接。

36、遥控器既有贴片器件又有直插器件，但电路比较简单，焊接难度不大。XTAL为塑料外壳，为了避免烫坏，可以留在最后来焊。LED焊接时位置要居中，并且要使引脚紧贴PCB，以保证具有一定的机械强度和理想的发射角度。3.2原理图库的设计3.2.1执行步骤自制原理图元件库的设计主要是绘制系统集成库里没有的元器件，或是需要改动的元器件，其主要操作为：1)新建原理图元件库。执行菜单命令【文件】【新建】【库】【原理图库】，系统会生成一个原理图库文件。2)绘制元件。使用放置菜单栏里的工具绘制元件大致框架以及管脚。3)元件属性编辑。元件都有其相关联的属性，如默认标识、PCB封装、仿真模块及各种变量等，如图3.1所示，

37、这些属性设置需要通过元件属性设置对话框来完成 彭远芳，张静，黄晓峰.Altium Designer 14电子线路板设计项目教程M.北京:清华大学出版社，2017.613 OBRIEN JA.Introduction to information systems M. 7th ed. Burr Ridge: Irwin，2009. 14 Sun Microsystems，The Java TM2 Enterpri se Edit ion Developer GuideEB，OL， 2009附 录1. 电视机信号接收器电路原理图和PCB图。电视机信号接收器电路原理图电视机信号接收器电路PCB图2.

38、 遥控器电路原理图和PCB图电视机信号接收器电路原理图电视机信号接收器电路PCB图。图3 1元件属性设置对话框4)元件设计规则检查。执行菜单命令【Reports】【Component Rule Check】，弹出如图3.2所示的元件设计规则检查对话框，点击OK进行检查，然后进行改正。图3 2库元件规则检测 5)生成元件报表。元件设计规则检查无误后可以生成元件报表，列出元件的详细信息，执行菜单命令【Reports】【Component】，系统会自动生成元件报表文件。3.2.2原理图绘制1) 绘制的MAX232原理图元件符号，如图3.3所示。图3 3 MAX232 2) 绘制的LM2940原理图元

39、件符号，如图3.4所示。图3 4 LM2940 3) 绘制的P89V51原理图元件符号，如图3.5所示。图3 5 P89V514) 绘制的LM4871原理图元件符号，如图3.6所示。图3 6 LM48715) 绘制的24C02原理图元件符号，如图3.7所示。图3 7 24C026) 绘制的FI1256原理图元件符号，如图3.8所示。图3 8 FI12567) 绘制的HS0038B原理图元件符号，如图3.9所示。图3 9 HS0038B8) 绘制PT2257原理图元件符号，如图3.10所示。图3 10 PT22579) 绘制的PT2221原理图元件符号，如图3.11所示。图3 11 PT2221

40、在绘制原理图元件时要注意把元件发在中心十字上，否则会出现找不到次元件这个错误。3.3封装元件库的设计元件封装形式是实际元件在印制电路板上焊接、安装服务的，必须保证在印制电路板上给元件预留的空间大小恰当、焊盘的大小形态合适、焊盘与元器件引脚一一对应、焊盘间距与原件引脚保持一致等。在Altium Designer 14中创建元件PCB封装，可以在已知元件具体尺寸的情况下手工绘制出元件的封装，如果所需绘制的元件封装为符合国际标准的芯片封装，也可以利用Altium Designer 14提供的IPC元件封装设计向导和元件封装设计向导，非常方便的设计出符合要求的芯片封装模型。所以，绘制元件封装库的方法可

41、分为以下三种：1)利用IPC元件封装设计向导（IPC Footpeint Wizard）绘制封装模型；2)利用元件封装向导（Component Wizard）绘制封装模型；3)手工绘制元件封装模型。绘制的LM4871元件封装模型，如图3.12所示。图3 12 LM4871元件封装模型绘制的HS0038B元件封装模型，如图3.13所示。图3 13 HS0038B元件封装模型绘制的FI1256元件封装模型，如图3.14所示。图3 14 FI1256元件封装模型绘制的MAX232元件封装模型，如图3.15所示。图3 15 MAX232元件封装模型绘制的LM2940元件封装模型，如图3.16所示。图3

42、 16 LM2940元件封装模型绘制的24C02元件封装模型，如图3.17所示。图3 17 24C02元件封装模型绘制的PT2257元件封装模型，如图3.18所示。图3 18 PT2257元件封装模型绘制的P89V51元件封装模型，如图3.19所示。图3 19 P89V51元件封装模型绘制的PT2221元件封装模型，如图3.20所示。图3 20 PT2221元件封装模型3.4集成元件库绘制集成元件库就是将元件的各种模型集成在一个元件库中。这些模型包括绘制原理图使用的原理图符号模型、制作PCB用的封装模型、进行电路仿真的SPICE模型、进行电路板信号分析的SI模型。Altium Designer

43、以独立的集成库支持设计，综合所有的相关模块，诸如单个库包中每个元件的封装和仿真子电路。用户可编译和部署完全可移植的、安全的独立库。创建集成元件库的主要步骤：（1）新建集成元件库：执行菜单命令【File】【New】【Project】【Integrated Library】，创建一个集成元件库并命名为Integrated_Library。（2）为原理图符号添加封装：把已经绘制好的原理图模型与PCB封装关联起来。（3）编译集成元件库：执行菜单命令【Project】【Compile Integrated Library Integrated_Library。LibPkg】，对整个集成元件库进行编译，倘

44、若编译错误的话会在【Message】面板中显示错误信息。编译无误后，会在项目文件中生成一个新的名为“Project Outputs for Integrated_Library”的文件，该文件夹的文件即为生成的集成库文件，用户可以像利用库文件一样加载该文件。（4）生成原理图模型元件库报表：当绘制完集成元件库的所有元件模型后可以生成元件库报表，报表里列出了所有元件模型的具体信息，在原理图库编辑环境中执行菜单命令【Reports】【Library Report。】。3.5 电路原理图绘制在Altium Designer中，大量的设计过程都集中在原理图阶段，作为PCB设计的起点，原理图是设计的符号化

45、表示。原理图用于定义网络表连接信息，网络表是用来描述众多元件是如何连接起来的。除了定义电路的连接性外，原理图也是设计师进行深入功能设计的一种原始机制。为达到这个目的，原理图将使用通用的规则来进行准确的信息沟通，还可以使用注释和标注提供更详细的设计信息。绘制一张完整的原理图的步骤如图下所示。（1） 原理图工作环境设置在绘制电路图前，首先要进行图纸设置，设置图纸的大小、方向、标题、网络参数等信息。（2）元件库加载与管理元件库采用两级分类的方法来对元件进行管理，调用相应的元件时只需找到相应公司的相应元器件种类就可方便的找到所需的元器件。本设计只需加载Miscellaneous Devices。Int

46、Lib、Miscellaneous Connectors。IntLib和手动绘制的硬件设计。IntLib两个集成元件库，如图3.21所示。图3 21元器件库（3）元件查找、放置与编辑绘制电路原理图首先得找到所需的所有元器件，然后放置元器件。元器件的放置可以通过在【库】面板中载入相应元件库，选中所需元器件，点击右上角的【Place AT89C51】按钮，即可在图纸上放置该元件。放置完成后，双击元器件即可打开元器件属性设置对话框进行元器件属性编辑。（4）绘制编辑电路模块布局时最好是一个模块一个模块的布置，将鼠标移到原件上，按住左键，移动鼠标可拖动元器件、同时按空格键则可以顺时针90旋转、按键盘【X

47、】键可以使元件水平镜像翻转、按键盘【Y】键可以使元件垂直镜像翻转。如果有一个元器件需要重复利用多次，则可以选中该元件复制粘贴。将鼠标移至图纸空白处，按住右键不放，移动鼠标，则可以拖动图纸。当鼠标在图纸上时，按住键盘【Shift】同时滚动鼠标滚轮，则可以放大或缩小图纸。布好局后，就可以用导线把各个元器件连接起来了。(5) 原理图的编译 在原理图的编译之前要确保每个元件都有封装。3.6印刷电路板设计印制电路板（Printed circuit board），即PCB，又称印刷电路板、印刷线路板、印制线路板，简称印制板。以绝缘板为基材，切成一定尺寸，上面至少附有一个导电图形，并布有孔或焊盘，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制成的，所以被称为印刷线路板。PCB电路板的设计其主要步骤如下所示：载入网络表：载入网络图就是把原理图的里的元器件更新到PCB板里，网络表是原理图与电路板设计之间的桥梁，在之前的电路板上执行菜单命令【Design】【Import PCB Document PCB_Project。PrjPcb】，加载元件封装和网络