紅外通信收發(fā)系統(tǒng)實驗報告

電子電路設計實驗報告--紅外通信收發(fā)系統(tǒng) 班級:學號: 序號: 姓名:摘要:設計紅外通信收發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由信號產(chǎn)生模塊、紅外光發(fā)送模塊和紅外光接收模塊三部分構成，實現(xiàn)對信號的產(chǎn)生、發(fā)送、接收以及實現(xiàn)對信號的濾波消除干擾和功率放大。掌握系統(tǒng)的原理，用DXP軟件繪制原理圖并生成PCB板，然后實際操作搭建電路板。關鍵詞： 發(fā)送系統(tǒng)、接收系統(tǒng)、消除失真、功率放大設計任務要求：1.設計一個正弦波振蕩器，f>=1kHz,Uopp>=3V；2.所設計的正弦波振蕩器的輸出信號作為紅外光通信收發(fā)系統(tǒng)發(fā)射端的輸入信號，在接收端可以接收到無明顯失真的輸入信號。3.要求接受端LM386增益設計G=200；4.設計該電路的電源電路，運用Protel軟件繪制完整的電路原理圖及印制電路板圖。5.利用音樂芯片產(chǎn)生樂曲，調(diào)制LED后發(fā)出，接收端接收信號利用喇叭將發(fā)送的樂曲無失真的播放出來。設計思路、總體結構框圖：系統(tǒng)主要由信號產(chǎn)生電路，紅外光發(fā)射系統(tǒng)，紅外光接收系統(tǒng)三個模塊構成，由音樂芯片構成的信號產(chǎn)生電路發(fā)出電信號，通過發(fā)送系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)送，通過接收系統(tǒng)接受光信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，再通過喇叭將其重新轉(zhuǎn)化為語音信號，實現(xiàn)紅外光通信的全過程。首先主要用KD-9300芯片構成音樂產(chǎn)生電路，發(fā)出電信號，由于發(fā)出的信號比較微弱，所以需要再經(jīng)過一個分壓式共射電路適當放大信號，并通過LED紅外發(fā)送管轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)送。信號經(jīng)接收管接收后，通過運放電路得到較高的輸出功率，驅(qū)動喇叭發(fā)出音樂芯片的音樂。利用放大器LM386，可以得到100左右的增益，驅(qū)動喇叭得到所需功率?？傮w設計電路結構框圖為：信號產(chǎn)生系統(tǒng)：利用音樂芯片信號產(chǎn)生系統(tǒng)：利用音樂芯片紅外光發(fā)送系統(tǒng)：共射電路和LED發(fā)送管發(fā)送信號紅外光接收系統(tǒng),同時實現(xiàn)濾波和信號的放大四.分塊電路和總體電路的設計 1.紅外光發(fā)送模塊實際搭建的電路中輸入信號為音樂芯片電路產(chǎn)生的輸出信號,該發(fā)送電路主要為分壓式的共射放大電路,由穩(wěn)定直流電源和Rb1.Rb2構成分壓式電路,給放大電路提供穩(wěn)定的直流工作點,而NPN則對輸入信號實現(xiàn)放大，并通過發(fā)光二極管LED將電信號轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)送到接受端。 2紅外光接收模塊： 通過紅外接受管接受從發(fā)送端傳來的信號，并轉(zhuǎn)化為電信號接入電路中，然后經(jīng)0.01uF的電容濾除直流信號后由電位器和LM386運放共同作用實現(xiàn)信號的放大，調(diào)節(jié)電位器的大小可以實現(xiàn)對增益大小的調(diào)節(jié)，最后再經(jīng)過喇叭將電信號轉(zhuǎn)化為聲信號，播放出音樂信號的音樂。 3總體電路設計總體系統(tǒng)由信號產(chǎn)生電路、紅外光發(fā)射系統(tǒng)、紅外光接收系統(tǒng)三個模塊構成，由音樂芯片構成的信號產(chǎn)生電路發(fā)出電信號，通過發(fā)送系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)送，通過接收系統(tǒng)接受光信號并將其轉(zhuǎn)化為電信號，再通過喇叭將其重新轉(zhuǎn)化為語音信號，實現(xiàn)紅外光通信的全過程。五．功能說明：1.音樂信號產(chǎn)生電路：按照電路圖焊接并連接好芯片電路。先直接將芯片電路與小喇叭連接，看其能否正常發(fā)聲。而在整個電路測試中將音樂芯片電路中的輸出信號接入發(fā)送模塊的輸入端。2.發(fā)射部分為紅外管提供驅(qū)動電流，因此必須調(diào)試發(fā)射部分的靜態(tài)工作點。按照三極管放大電路的調(diào)試方法調(diào)試靜態(tài)工作點，保證紅外管得到足夠的驅(qū)動。然后進行交流調(diào)試，將信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號接入輸入端，用示波器同時監(jiān)測輸入輸出信號，保證輸出信號不失真無干擾，記錄輸出波形和紅外管中電流。3.接收部分主要的功能是放大功率，所以必須進行增益調(diào)節(jié)。去掉紅外接收管，加一個正弦小信號，喇叭用8歐左右的電阻等效替代，調(diào)節(jié)10K的可變電阻改變接收端的增益，G=200，確保不是自激信號或干擾信號。4.總體電路調(diào)試：在各模塊調(diào)試完成后進行整體調(diào)試。接好各電路的直流偏置電源，用由信號發(fā)生器產(chǎn)生的單一頻率（f≥1kHz）正弦小信號來測試。將正弦小信號接到發(fā)送模塊的輸入端，將光接收管朝向發(fā)光管的方向，用示波器監(jiān)測后級輸出端的信號，直到輸出信號無失真無干擾且有足夠的幅度。六．故障及問題分析：在這次實驗過程中，我遇到的最大的一個問題就是在接受模塊的調(diào)試中，存在著較大的干擾，輸出波形有著的嚴重的失真。最開始，我調(diào)節(jié)電位器，并用示波器檢測各處的波形來查找開始出現(xiàn)干擾的地方，可是都沒收到多大的效果，于是去查閱學習了有關干擾和消除干擾的資料后，采取了在穩(wěn)壓電源的輸出端和接地端加上了一個33uF的電解電容進行濾波，在檢測發(fā)現(xiàn)輸出波形的失真已經(jīng)完全消除。還有一個問題就是在音樂芯片電路中開始一直忽視了電鍵的作用，直接用一根導線等效連接，于是連好后的電路一直沒有音樂產(chǎn)生。我開始一直以為是電路板的問題，可能存在著接觸不良，于是不斷地檢測連接問題，在后來的一個檢測中，在直流電源接入的情況下，我將音樂芯片引出的一根導線拔出后在插入電路板中，卻突然有了音樂，于是我等音樂停下后再將空置的這跟導線去接觸電路板，音樂再次產(chǎn)生，這才知道電鍵是不可少的，分析后認為電鍵起的作用是使電路中產(chǎn)生一個沖擊信號，從而發(fā)出音樂。七．總結和結論 我這次選擇的實驗“紅外通信收發(fā)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)”原理相對比較簡單，但由于是第一次這樣實際操作，整個過程還是遇到了不少的困難，首先是對原理圖的理解還不夠徹底，對部分元器件也不是很熟悉，然后比較大的困難就是實際操作的經(jīng)驗不夠，對于常見的一些問題不能熟練地采取相對應的措施解決，需要請教老師和同學。當然，這次整個實驗也讓我收獲頗豐，讓我認識到理論知識和實踐操作之間存在著很大的不同，很多時候覺得理論上沒問題的地方卻存在很大的問題，往往需要根據(jù)實際情況的不同采取不同的措施進行改進，而自己在實際操作能力這方面還有很大的不足，對器件的運用不熟悉，常見的經(jīng)驗積累不夠等，這些能力自己在以后的學習中都應該加強培養(yǎng)，同時還應該虛心的請教老師和同學。同時，通過這次實驗，我也增加了一定了實際操作經(jīng)驗，對整個紅外通信系統(tǒng)收發(fā)電路的原理也理解得更加透徹。這些收獲都是寶貴的，相信對于我以后的學習生后都會起到良好的推動改進作用。八．PCB板發(fā)送模塊：接收模塊九．所用元器件及測試儀表清單A測試儀表：函數(shù)信號發(fā)生器示波器直流穩(wěn)壓電源萬用表B元器件列表：NPN12、紅外發(fā)送管30313、紅外接收管30214、LM38615、可變電阻器（10k，100k）各16、電阻（2k，2.7k，33k，10，20，51）各17、電解電容（100u，47u，220u，10u，10u）各18、電容（0.01u，0.047