數(shù)字開關(guān)量的短距離無線傳輸

1、廣西民族大學(xué) 本科論文（設(shè)計） 論文題目： 數(shù)字開關(guān)量的短距離無線傳送 學(xué)院（系）： 物理與電子工程學(xué)院 專 業(yè) ： 電氣信息類 年級班級 ： 學(xué) 號 ： 學(xué)生姓名 ： 指導(dǎo)教師 ： 職稱 2009年7月9號 目錄一.主要內(nèi)容概括(3)二.設(shè)計方案的選擇(4)三.無線發(fā)射模塊和接收模塊(5-6)四.編碼部分 (7-9)五.解碼部分 (10-12)六.電源部分的設(shè)計 (12)七.數(shù)字開關(guān)量的短距離無線傳送的完整電路圖 (13)八. 制作過程與調(diào)試 (14)九.具體調(diào)試過程與結(jié)果 (15)十.設(shè)計總結(jié) (15)十一.附錄 (16-17)內(nèi)容摘要：無線編碼遙控器由編解碼部分電路（主要由PT2262、

2、PT2272芯片組成），外加無線收發(fā)模塊315MHZ現(xiàn)成模塊組成。在編碼電路中，采用了三端穩(wěn)壓器件L7805，濾波電容，防諧振的二極管，電解電容，八位地址撥碼開關(guān)和四位數(shù)據(jù)撥碼開關(guān)，還有用于電源指示，信號指示，數(shù)據(jù)開關(guān)量指示的發(fā)光二極管等。在解碼電路上，同時也采用了三端穩(wěn)壓器件L7805，濾波電容，防諧振二極管，電解電容，八位地址撥碼開關(guān)，還有用于電源，信號，接收數(shù)據(jù)顯示的發(fā)光二極管等。本次設(shè)計采用無線傳輸數(shù)據(jù)的方式，利用編碼電路發(fā)出任意一個四位數(shù)據(jù)開關(guān)量，用四個發(fā)光二極管指示，同時用地址撥碼開關(guān)固定一地址，經(jīng)過發(fā)射模塊，把數(shù)據(jù)傳到接有接收模塊的解碼電路，地址與編碼電路的一致，也用發(fā)光二極管顯

3、示，當(dāng)兩個電路中的數(shù)據(jù)顯示指示燈發(fā)光二極管顯示一致時，說明調(diào)試成功。然后用地址撥碼開關(guān)改變編碼電路的地址，檢測在解碼電路中是否能接收到信號。只有當(dāng)兩個電路的地址一致的時候，在解碼電路中才能接收到由編碼電路發(fā)出的信號。該遙控器的設(shè)計原理比較簡單，具有一定得實用性。關(guān)鍵詞：編碼芯片PT2262，解碼芯片PT2272，315MHz無線收發(fā)模塊。1. 方案選擇有無線電傳輸方案、有開關(guān)方案、通過電臺發(fā)射傳送方案等。在這里選用開關(guān)方案。通過使用四位開關(guān)量的形成和還原來對傳送的數(shù)據(jù)進行編碼和解碼。選擇開關(guān)方案的好處就是能夠和可靠地傳遞信息，而且成本不高。1.1 四位開關(guān)量的形成和還原。使用開關(guān)連接上發(fā)光二極

4、管來提示是否發(fā)送數(shù)據(jù)和是否接收數(shù)據(jù)。如圖所示：四位開關(guān)量的形成 四位開關(guān)量的還原2. 無線發(fā)射模塊和接收模塊2.1 無線發(fā)射模塊 DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在2585度之間變化時，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動也很難保證已調(diào)好的頻點不會發(fā)生偏移。其原理圖如下圖所示：圖2.1發(fā)射電路原理圖  DF發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和

5、其它固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。比如用PT2262或者SM5262等編碼集成電路配接時，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至DF數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。 DF數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍312V，當(dāng)電壓變化時發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為3V時，空曠地傳輸距離約2050米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓5V時約100200米，當(dāng)電壓9V時約300500米，當(dāng)發(fā)射電壓為12V時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果。當(dāng)電壓大于l2V時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。不同的電路參數(shù)，有不同的發(fā)射

6、功率及發(fā)射距離，要想獲得較好的發(fā)射效果，必須接上天線，天線最好選用25厘米長的導(dǎo)線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時受很多因素的影響，所以一般實用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少，這點需要開發(fā)時注意。  DF數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號停止時發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號與DF發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則DF發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近DF數(shù)據(jù)模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。  DF發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應(yīng)離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影晌。DF模塊的傳輸距離與調(diào)制信號頻

7、率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。2.2無線接收模塊2.2.1超再生檢波接收器超再生檢波電路實際上是一個受間歇振蕩控制的高頻振蕩器，這個高頻振蕩器采用電容三點式振蕩器，振蕩頻率和發(fā)射器的發(fā)射頻率相一致。而間歇振蕩又是在高頻振蕩的振蕩過程中產(chǎn)生的，反過來又控制著高頻振蕩器的振蕩與間歇。而間歇振蕩的頻率是由電路的參數(shù)決定的（一般為百到幾百千赫）。這個頻率選低了，電路的抗干擾性能較好，但接收靈敏度較低，

8、反之，頻率選高，接收靈敏度較好，但抗干擾性能變差。超再生檢波電路有很高的增益，在未收到控制信號時，由于受外界雜散信號的干擾和電路自身的熱騷動，產(chǎn)生一種特有的噪聲，叫超噪聲，這個噪聲的頻率范圍為0.35kHz之間，聽起來像流水似的“沙沙”聲。在無信號時，超噪聲電平很高，經(jīng)濾波放大后輸出噪聲電壓；當(dāng)有控制信號到來時，電路諧振，超噪聲被抑制，高頻振蕩器開始產(chǎn)生振蕩，輸出信號。下圖是常用的超再生接收模塊電路原理圖，圖中Q1等組成高放電路，Q2及相關(guān)元件組成超再生檢波電路，檢出的控制信號經(jīng)兩級運放進行放大處理后，從輸出端輸出接收到無線信號。圖2.2.1超再生檢波接收器原理圖3. 編碼部分3.1選擇PT2

9、262作為電路傳送數(shù)據(jù)的編碼方式使用PT2262作為無線發(fā)射電路的硬件編碼，其容量比較大，成本不高，價格實惠。3.2 編碼芯片PT2262的原理簡介圖3.2 PT2262的原理圖PT2262是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT227

10、2接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機沒有按鍵按下時，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng)17腳為低電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。PT2262特點CMO

11、S工藝制造，低功耗；外部元器件少；RC振蕩電阻；工作電壓范圍寬：2.6-15v；數(shù)據(jù)最多可達6位；地址碼最多可達531441種應(yīng)用范圍車輛防盜系統(tǒng)，家庭防盜系統(tǒng)，遙控玩具，其他電器遙控。PT2262 引腳圖管腳說明： 名稱 管腳說 明 A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）TE14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；

12、 Dout17編碼輸出端（正常時為低電平）    在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長.    振蕩電阻可按下表進行選配：PT22624.7M3.3M1.2MPT2272820K680K200KPT2262的相關(guān)參數(shù)表：3.3 編碼部分的原理圖編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送

13、端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。R1作為振蕩電阻，S1開關(guān)作為地址線的選擇。原理圖如下圖所示：圖3.3 編碼部分原理圖4. 解碼部分4.1 選擇PT2272作為電路傳送數(shù)據(jù)的解碼方式使用PT2272作為無線發(fā)射電路的硬件解碼，其容量比較大，成本低，價格實惠。4.2 解碼芯片PT2272的原理簡介 圖4.2 解碼芯片PT2272引腳圖4.2 PT2272的引腳功能：名稱 管腳說 明 A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼 D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時,只有在地址碼與226

14、2一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換 Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）DIN14數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端； VT17解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）PT2272的相關(guān)參數(shù)：4.3 解碼部分的原理圖當(dāng)解碼芯片PT2272的14引腳通過接收模塊接收到編碼芯片PT2262發(fā)出的由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的編碼信號，并與自身地址碼經(jīng)過兩次比較核對有效后，使17引腳輸出高電平，同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)

15、腳也輸出高電平，我們可以通過發(fā)光二極管來檢測設(shè)計是否成功。外接的振蕩電阻要選擇與發(fā)送部分的振蕩電阻（1.2M）相匹配，這里選擇200K的電阻作為接收部分的振蕩電阻。其電路原理如下圖4.3所示：圖4.3 解碼部分的原理圖注意：其中地址線的選取應(yīng)與發(fā)射部分的地址線的選取一樣，否則會出錯！5.電源部分的設(shè)計發(fā)射端和接收端的供電電源為不穩(wěn)定的14V左右直流電源，需要設(shè)計相應(yīng)的電路把電源降壓和穩(wěn)定到5V或9V，我們使用三端穩(wěn)壓器件7805和7809.接收電源和發(fā)射電源基本上相同，有所差別的是三端穩(wěn)壓電源使用的不一樣，發(fā)射部分用7809而接收部分用7805.為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而變化，所以

16、在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端接上電解電容，在其兩端并聯(lián)一個容量為0.1pF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾。電解電容由于有正負(fù)極，因此在電路中使用時不能反接。另外在電源之后接上一個二極管目的是為了防止負(fù)載電壓進入，在三端穩(wěn)壓器件上并聯(lián)一個二極管也是為了起到保護作用。發(fā)送電源原理圖如下圖所示：圖5 發(fā)射部分電源設(shè)計6.數(shù)字開關(guān)量的短距離無線傳送的完整電路圖圖6發(fā)射部分電路的原理圖圖7接收部分電路的原理圖7.制作過程與調(diào)試7.1 用protel畫出各電路的原理圖。對于發(fā)射模塊和接收模塊的插座的封裝在元件的封裝庫里并沒有，這就要找個替代品或是自己畫出來，需要注意的是發(fā)射模塊的是3個引腳的，接收模塊是

17、4個引腳的（其中兩個是連在一起的）。畫好原理圖，檢查無誤后，生成網(wǎng)絡(luò)報表。7.2在檢查原理圖的時候，應(yīng)注意每個元件的封裝是否正確，在電氣連接和封裝無誤的情況下，再進行PCB圖的制作。在制作PCB圖的時候，首先應(yīng)該對照原理圖來對各元件進行位置的布局與調(diào)整，可先用自動布線，然后再適當(dāng)?shù)氖褂檬謩硬季€進行進一步的完善。完成PCB圖的制作后，打印出原稿給老師檢查把關(guān)，經(jīng)老師檢查合格后再用熱轉(zhuǎn)印紙打印出來。7.3用電熨斗把熱轉(zhuǎn)印紙上的PCB圖轉(zhuǎn)印到實際的覆銅板上，檢查線條是否清晰，如果不清晰，要用碳素筆在缺失的地方補上。然后對覆銅板進行腐蝕，把板子放到適合比例的雙氧水和濃鹽酸的混合溶液中，注意混合液的濃度

18、不能太高，否則會損壞板子，如果發(fā)現(xiàn)濃度太高，則可以加適當(dāng)?shù)那逅?.4腐蝕完成后，就進行打孔，可用手動的，也可以用專用的打孔機進行打孔，但是要注意焊盤的大小，打出來的孔的直徑必須小于焊盤的直徑，否則在焊接的時候容易造成虛焊。7.5待板子全部弄好之后，經(jīng)過計算分析，選出合適參數(shù)的元件，裝在板子上。在此過程中，要注意發(fā)光二極管和電解電容的正負(fù)極。7.6安放好元件后，就可以進行焊接，在焊接的時候要注意電烙鐵焊頭與器件的引腳的接觸時間不能太長，否則容易由于溫度過高而損壞元器件。7.7焊接結(jié)束之后開始調(diào)試。首先不要接上芯片，先接上電源，觀察電源指示燈是否會發(fā)光，再用萬用表去測三端穩(wěn)壓器件的輸入端與地的電

19、壓是否在14V左右，輸出端與地的電壓是否為9V或5V，再檢測芯片的第9腳和第18腳間的電壓是否為9V或5V。若不是，則要重新檢查電路。7.8裝上芯片、撥碼開關(guān)、發(fā)射模塊和接收模塊，把編碼部分的地址和解碼部分的地址設(shè)為相同地址，可以先使編碼部分的四個二極管都亮，若能在編碼部分觀察到數(shù)據(jù)指示燈（發(fā)光二極管）也都亮，信號指示燈在每按一次四腳復(fù)位開關(guān)的時候都閃爍的亮一次，則說明初步成功；然后改變編碼部分?jǐn)?shù)據(jù)開關(guān)的輸入，即改變四位數(shù)據(jù)開關(guān)量的輸入，同時兩部分的地址也改為其它相同的地址形式，再次按動四腳開關(guān)，若能得到正確的顯示，則表明此次設(shè)計成功。8.具體調(diào)試過程7月8號下午在實驗樓602進行了具體的調(diào)試，基本上還是在同一個實驗室內(nèi)進行的，都可以正確的發(fā)送和接收。9. 最后來談?wù)勥@次課程設(shè)計的心得體會。在為期三周的課程設(shè)計中，確實感觸很深，雖然我們是學(xué)這