課程設(shè)計(jì)匯本~紅外發(fā)射接收器

1、 5/7 本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：紅外遙控發(fā)射/接收器的設(shè)計(jì)課程名稱：課程設(shè)計(jì)（通信電路）實(shí)驗(yàn)時(shí)間：任課教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)教師：實(shí)驗(yàn)類型：原理驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)/班級(jí)：組號(hào)：學(xué)院：信息與電子學(xué)院同組搭檔：專業(yè)：成績(jī)：一、設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)八路紅外遙控器電路，主要技術(shù)指標(biāo)為：1碼元速率：400bit/S2調(diào)制方式：幅度鍵控，載頻40kHz。二、設(shè)計(jì)方案選擇利用MC145026MC145027、NE555和CX10206A等芯片設(shè)計(jì)制作一個(gè)八路紅外遙控器。總體設(shè)計(jì)框圖如下：電子系統(tǒng)A信號(hào)源編碼紅外傳輸幅度鍵控電子系統(tǒng)B檢波器解碼控制和顯示三、電路原理與設(shè)計(jì)1、MC145

2、026編碼器MC145026由時(shí)鐘振蕩器、分頻器、地址編碼/數(shù)據(jù)編碼輸入電路以及數(shù)據(jù)選擇與緩沖器等幾部分組成。時(shí)鐘振蕩器和分頻器向編碼電路提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。地址編碼/數(shù)據(jù)編碼輸入電路，將不同的地址和控制數(shù)據(jù)碼編為相應(yīng)的信號(hào)。編碼方式是以不同的脈沖寬度組合，表征不同的地址碼和控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)選擇與緩沖電路將編碼電路的并行碼變?yōu)榇写a輸出。MC145026共有9條地址線A1A9，最多有512個(gè)不同地址；其中4條與地址復(fù)用的數(shù)據(jù)線D6D9，使用4位編碼輸入，16種編碼狀態(tài)。編碼以串行方式由Dout腳(引腳15)輸出。如果MC145026與譯碼器MC145027配對(duì)使用，則只能采用“5位地址線及4位數(shù)據(jù)線”

3、的固定編碼傳送模式。1位編碼間隔 編碼器內(nèi)部時(shí)鐘CK編碼“1”波形編碼“0”波形1 2 3 4 5 6 7 8編碼“開(kāi)路”波形圖1 編碼器工作波形Dout腳串行輸出Dout腳串行輸出Dout腳串行輸出該器件的地址線和數(shù)據(jù)線采用并行編碼復(fù)用輸入，碼狀態(tài)為1、0和開(kāi)路三種狀態(tài)，通常僅使用前兩種編碼狀態(tài)，每個(gè)編碼的碼元寬度對(duì)應(yīng)編碼器內(nèi)部的8個(gè)時(shí)鐘周期，主要靠脈沖占空比大小區(qū)分編碼狀態(tài)，三種狀態(tài)編碼波形如圖1所示。MC145026內(nèi)部振蕩頻率的典型運(yùn)用范圍一般選擇為：4kHz9kHz。外接阻容元件RS、RTC、CTC的參數(shù)值決定了內(nèi)部時(shí)鐘頻率，原則上要求內(nèi)部振蕩頻率范圍為：1kHzfosc400kHz

4、。其中應(yīng)滿足RS=2 5RTC，一般情況當(dāng)RS20k、RTC10k、400pFCTC15F時(shí)，通常遵循以下原則確定內(nèi)部振蕩頻率：，式中，。MC145026編碼器電路原理圖和參數(shù)設(shè)計(jì)如下：2、MC145027譯碼器MC145027由地址編碼輸入電路、數(shù)據(jù)分離電路、邏輯控制電路、移位寄存器、數(shù)據(jù)鎖存與緩沖器等幾部分組成。解調(diào)后的BCD碼信號(hào)由Di輸入，經(jīng)數(shù)據(jù)分離電路，將地址碼與數(shù)據(jù)碼分離。當(dāng)接收到MC145026發(fā)送的第一串編碼脈沖時(shí)，若與MC145026設(shè)定的地址碼一致，則將數(shù)據(jù)碼送入寄存器，并由串行碼變?yōu)椴⑿写a，待第二次接收編碼中的地址碼再次吻合，并將兩次數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行對(duì)照，若數(shù)據(jù)相同，才有輸出

5、地址和數(shù)據(jù)編碼。也就是說(shuō)，只有連續(xù)兩次收到完全相同的地址和數(shù)據(jù)編碼后才將編碼推進(jìn)輸出鎖存器。同時(shí)VT引腳在2次接收到有效傳輸編碼后電平由低變高，表示譯碼有效。雖然MC145026可以使用三種編碼狀態(tài)，但數(shù)據(jù)一般都是邏輯1、0狀態(tài)，MC145027會(huì)將三態(tài)中的“開(kāi)路”狀態(tài)譯碼成為邏輯1。MC145027同樣需要外接阻容元件，其第6、7腳接的是產(chǎn)生內(nèi)部接收判決時(shí)鐘需要的RC 元件，時(shí)間常數(shù)R1C1應(yīng)設(shè)置為1.72(編碼器MC145026時(shí)鐘周期)，即：。其中，R2C2為10腳到“地”并聯(lián)的一組元件，且時(shí)間常數(shù)R2C2=33.5(編碼器MC145026時(shí)鐘周期)，即：，RTCCTC為MC145026

6、的外接RC元件參數(shù)。MC145027譯碼器電路原理圖和參數(shù)設(shè)計(jì)如下：3、調(diào)制電路和發(fā)射電路在紅外遙控系統(tǒng)中，一般脈沖信號(hào)的編碼輸出頻率較低，為了提高抗干擾能力，應(yīng)進(jìn)行付載波調(diào)制，調(diào)制的方法可以選擇幅度鍵控調(diào)制(ASK)。付載頻頻率一般選在3550kHz。MC145026是脈沖編碼器，調(diào)制的方式應(yīng)為幅度鍵控調(diào)制。載波振蕩器如果采用NE555芯片作為幅度鍵控調(diào)制器，其輸出電流一般可以驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管。紅外發(fā)射管實(shí)際上是一種特殊的發(fā)光二極管，它的作用是完成“電光”轉(zhuǎn)換，紅外光一般也具有反射效應(yīng)，但不能直接遮擋。紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電流一般為50200mA。紅外接收管則完成“光電”轉(zhuǎn)換的作用，它的工作電流一

7、般只有幾十微安。實(shí)驗(yàn)用的紅外發(fā)射/接收二極管型號(hào)為PH301和PH302。NE555調(diào)制電路和發(fā)射電路原理圖和參數(shù)設(shè)計(jì)如下：4、接收電路和解調(diào)電路紅外接收管與紅外發(fā)射管的發(fā)射/接收波長(zhǎng)是相同的，如前所述。接收管完成“光電”轉(zhuǎn)換，其輸出的電信號(hào)就是幅度鍵控信號(hào)(如采用調(diào)制)，且十分微弱，一般需要放大到峰-峰值1.52V后進(jìn)行幅度檢波，然后進(jìn)行放大整形，將信號(hào)變成邏輯電平，作為MC145027的Din腳輸入。紅外接收前級(jí)電路如圖2所示。前 端小信號(hào)放大幅度檢波放大整形譯碼器MC145027紅外接收管譯碼輸出圖2 紅外接收器的原理框圖對(duì)于紅外接收管輸出的微弱信號(hào)，可采用23級(jí)晶體管放大，然后進(jìn)行二極

8、管包絡(luò)檢波和放大整形。也可采用紅外專用集成前置放大器進(jìn)行放大。CX20106A芯片內(nèi)由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。其中還有電平自動(dòng)控制電路(ABLC)，它可保證在輸入弱信號(hào)時(shí)，前置放大器有較高的增益(約為70dB)，輸入強(qiáng)信號(hào)時(shí)前置放大器不會(huì)過(guò)載，保證在一定的距離內(nèi)工作可靠。內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率由5腳外接電阻調(diào)節(jié)，范圍可從30KHz60KHz。CX20106芯片管腳中，2腳是電平自動(dòng)控制，改變2腳的電容和電阻，可以調(diào)整前級(jí)放大器的增益，3腳的電容為檢波電容，5腳為濾波器的中心頻率調(diào)整電阻，7腳電阻為輸出負(fù)載電阻，4腳接地，8腳是電源。它是集電極開(kāi)路輸出方式，因此7腳必須接上一個(gè)上拉電阻到電源端，沒(méi)有接受信號(hào)是該端輸出為高電平，有信號(hào)時(shí)則產(chǎn)生下降。同時(shí)，因?yàn)榻邮盏降男盘?hào)同發(fā)射端的發(fā)射信號(hào)相反，利用三極管8050設(shè)計(jì)反相電路。接收電路和解調(diào)電路原理圖和參數(shù)設(shè)計(jì)如下：5、控制和顯示電路譯碼器MC145027對(duì)前端接收電路輸出的串行編碼進(jìn)行譯碼，以并行輸出方式給出譯碼結(jié)果(MC145027為二進(jìn)制碼)，為滿足八路控制要求，對(duì)二進(jìn)制碼要進(jìn)行二次譯碼，將二進(jìn)制變?yōu)槭M(jìn)制，可用3-8譯碼器。74LS138為3-8譯碼器，當(dāng)一個(gè)選通端（）為高電平，