徐寧畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.docVIP

目 錄摘要1Abstract1引言11概述11.1系統(tǒng)概述11.2設(shè)計(jì)要求22總體設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)方案選取22.2編譯碼芯片PT2262/PT2272功能簡介33硬件設(shè)計(jì)及各單元電路原理63.1多路遙控開關(guān)的電源部分63.2多路遙控開關(guān)的發(fā)射部分73.3多路遙控開關(guān)的接收部分73.4多路遙控開關(guān)的譯碼控制部分73.5系統(tǒng)工作原理94制作與調(diào)試10結(jié) 論10參考文獻(xiàn)11多路遙控開關(guān) 學(xué)生姓名：徐寧 學(xué)號：20065042041 單位：物理電子工程學(xué)院 專業(yè)：電子信息工程專業(yè) 指導(dǎo)教師：余大慶 職稱：講師摘要：本設(shè)計(jì)采用無線電編譯碼方式，即以編譯碼芯片PT2262/PT2272為核心，由PT2262組成的發(fā)射電路發(fā)出四路控制信號，其中兩路各自通過控制由PT2272組成的譯碼控制電路中的兩個(gè)繼電器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)的控制。本控制系統(tǒng)由發(fā)射電路、接收電路和譯碼控制電路三部分組成，不受方向性限制，直線控制距離100m。關(guān)鍵詞：編碼；譯碼；控制；PT2262；PT2272；繼電器；電動(dòng)機(jī)Multiple Remote Controlling SwitchAbstract：This design adopts radio coding and translating way, namely takes coding and translating chip PT2262/PT2272 as cores, Transmitter circuit which is mainly made up by PT2262 sends out four control signals, two of which control Motors turning and reversing by controlling two Relays of Control circuit which is mainly made up by PT2272. The Control System is made up by Transmitter circuit, Receiver circuit and Control circuit, and the system is completely free of directional restrictions. And linear control range can reach 100 meters.Key Words: code；translating code；control；PT2262；PT2272；Relay；Motor引言無線電技術(shù)的出現(xiàn)給生活帶來的極大的方便，對社會生產(chǎn)有著重大的意義?，F(xiàn)在遙控技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)與科技探索中，更安全，方便；更能適用于一些比較惡劣的環(huán)境。目前，自動(dòng)化正向家庭使用方向發(fā)展。最常見的就是電視上常用的遙控器了，還有現(xiàn)在的車輛防盜遙控報(bào)警器等等。本文介紹的室內(nèi)遙控控制系統(tǒng)控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，具有成本低廉，操作方便的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中主要以包含PT2262/2272-IR的發(fā)射與接收模塊的遙控和控制電路，控制繼電器以作為開關(guān)，控制一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)成遙控開關(guān)的目的。1. 概述1.1 系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)采用無線電編譯碼方式，以編譯碼芯片PT2262/PT2272為核心，由遙控控制器發(fā)出的四路控制信號，來控制兩路繼電器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多路遙控開關(guān)對用戶終端的控制。將控制電機(jī)動(dòng)作的遙控操作通過編碼芯片編碼、調(diào)制并向外發(fā)射；接收部分接收發(fā)射電路發(fā)射的信號，經(jīng)過解碼送控制電路進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)遙控電機(jī)的啟停和方向的功能 。1.2 設(shè)計(jì)要求(1)電源部分的穩(wěn)定輸出1。在設(shè)計(jì)中一個(gè)穩(wěn)定的電源顯得尤為重要，本電路中的交直流轉(zhuǎn)換電源的輸出能穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并且不至于對負(fù)載電路造成損害，。該部分電路在實(shí)測中，帶上負(fù)載后輸出電壓穩(wěn)定的控制在12V左右，偏差很小，也給后續(xù)電路功能的實(shí)現(xiàn)提供了極大的便利。(2)發(fā)射與接收部分的匹配2。本電路中使用的發(fā)射與接受模塊，主要有PT2262/2272-IR芯片構(gòu)成，該芯片可實(shí)行4路控制，通過編碼后可實(shí)現(xiàn)更多路的控制。其引腳的地址輸入端可實(shí)現(xiàn)選片控制。同一個(gè)控制系統(tǒng)中的兩個(gè)芯片，要求兩者的地址輸入端完全一致。PT2262和PT2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會變近甚至無法接收。(3)控制部分的電路。該部分電路要求驅(qū)動(dòng)電壓輸入穩(wěn)定，以便于繼電器的順利工作。2. 總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案選取本設(shè)計(jì)選取的方案思路如圖1：接收模塊（高頻接收）譯碼控制模塊（PT2272、繼電器、電動(dòng)機(jī)）輔助電源（電容降壓電路和集成穩(wěn)壓芯片）發(fā)射模塊（PT2262）圖1 設(shè)計(jì)方案思路圖控制信號由紅外發(fā)射設(shè)備發(fā)出，接收模塊接收，控制繼電器開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的控制，思路簡單，可行性強(qiáng)。電源部分對各個(gè)部分供電，選用合理的芯片，獲取合理穩(wěn)定的所需電壓，如通過電容降壓思路獲取12V電源，芯片7805的使用，以獲取5V的穩(wěn)定電壓，以便其他模塊的順利工作。2.2 編譯碼芯片PT2262/PT2272的功能簡介3PT2262/2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)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(gè)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腳才輸出高電平，與此同時(shí)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(jī)沒有按鍵按下時(shí)，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(shí)，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)射電路完全受控于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。2.2.1 PT2262/ PT2272的特點(diǎn)4(1) CMOS工藝制造，低功耗 ；(2) 外部元器件少；(3) RC振蕩電阻；(4) 工作電壓范圍寬：2.6-15v；(5) 數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位；(6) 地址碼最多可達(dá)531441種。2.2.2 PT2262/ PT2272的外型和參數(shù)說明5PT2262/ PT2272的典型封裝是雙列直插的DIP18，也可以封裝成表面貼裝的SOP20。其外型和引腳如圖2所示，其引腳說明如表1、表2所示， PT2262與PT2272振蕩電阻的選配如表3所示，PT2262與 PT2272工作的極限參數(shù)如表4（Ta=25）所示，PT2262與PT2272工作的電氣參數(shù)如表5（除非特殊說明Tamb=25 VDD=12.0V）所示。 a) b)圖2 芯片外型和引腳圖a) 編碼電路PT2262外型和引腳圖 b) 解碼電路PT227外型和引腳圖表1 PT2262引腳說明名稱管腳說 明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)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(gè)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(dòng)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Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）表2 PT2272引腳說明名稱管腳說 明 A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)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(shí),只有在地址碼與2262一致,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)）表3 PT2262/ PT2272與振蕩電阻的選配PT22624.7M3.3M1.2MPT2272820K680K200K在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)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(shí)間越長。表4 PT2262/ PT2272工作的極限參數(shù)（Ta=25）參數(shù)符號參數(shù)范圍單位電源電壓215.0V輸入電壓Vi-0.3Vcc+0.3V輸出電壓Vo-0.3Vcc+0.3V最大功耗（Vcc=12V）Pa300mW工作溫度Topr-20+70貯存溫度Tstg-40+125表5 PT2262/ PT2272工作的電氣參數(shù)（除非特殊說明Tamb=25 VDD=12.0V）參數(shù)符號測試條件最小值典型值最大值單位電源電壓Vcc212V電源電流IccVcc=12V 振蕩器停振 A0A11開路0.020.3ADout輸出驅(qū)動(dòng)電流IOHVcc=5V, VOH=3V-3mAVcc=8V, VOH=4V-6mAVcc=12V, VOH=6V-10mADout輸出陷電流IOLVcc=5V, VOL=3V2mAVcc=8V, VOL=4V5mAVcc=12V, VOL=6V9mA輸出高電平VIH0.7VccV輸出低電平VIL00.3VccVPT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272-L4)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-L6)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位，本設(shè)計(jì)采用的是PT2272-L4。3 硬件設(shè)計(jì)及各單元電路原理根據(jù)以上分析，系統(tǒng)控制包括電容降壓型直流穩(wěn)壓電源、遙控信號發(fā)射部分、接收和譯碼控制部分。3.1 多路遙控開關(guān)的電源部分6普通的線性直流穩(wěn)壓電源電路效率比較低，電源的變壓器體積大，重量重，成本較高。開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，電源紋波大，RFI和EMI干擾是難以解決的。而本電源是一種新穎的電容降壓型直流穩(wěn)壓電源電路。這種電路無電源變壓器，結(jié)構(gòu)非常簡單，具體有：體積小、重量輕、成本低廉、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)定可靠、高效（可達(dá)90%以上）等特點(diǎn)。但電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。多路遙控開關(guān)的電源部分電路原理圖如圖3所示。本電路采用電容降壓式電源將交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流，其工作原理為：利用電容在一定的交流信號頻率下產(chǎn)生的容抗來限制最大工作電流，從而控制負(fù)載兩段的電壓，達(dá)到降壓的目的，然后通過整流堆、電容、穩(wěn)壓管分別進(jìn)行整流、濾波、穩(wěn)壓7，輸出穩(wěn)定的直流電。在合上電源的瞬間，電壓會出現(xiàn)峰-峰值，此時(shí)瞬間電流會很大，因此在回路中需串聯(lián)一個(gè)限流電阻，以保證電路的安全，R2為限流電阻。R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻8。 圖3 電容降壓型直流穩(wěn)壓電源電路原理圖3.2 多路遙控開關(guān)的發(fā)射部分多路遙控開關(guān)的發(fā)射部分電路原理圖如圖49所示。其工作原理為：PT2262-IR發(fā)射芯片地址編碼輸入有三種狀態(tài)：“1”、“0”和“開路”；數(shù)據(jù)輸入有兩種狀態(tài)：“1”和“0”。當(dāng)接通12V電源，按下操作鍵（如S1），則在PT2262-IR發(fā)射芯片內(nèi)經(jīng)編碼、振蕩、定時(shí)、邏輯控制，由各地址、數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)而決定的各位編碼從輸出端（17引腳）串行輸出。RC選頻網(wǎng)絡(luò)與VT1、GDX315組成高頻振蕩電路（即載波發(fā)生電路），編碼信號調(diào)制高頻振蕩電路形成調(diào)制信號，調(diào)制信號通過L1發(fā)射出去，紅外發(fā)射二極管D1發(fā)射出紅外線10。3.3 多路遙控開關(guān)的接收部分多路遙控開關(guān)的超再生接收部分電路原理圖如圖5所示。其工作原理為：接收部分的天線接收到信號后，經(jīng)過選頻，選出與發(fā)射器載波頻率相同的信號11，然后經(jīng)過濾波、放大、再濾波、電容耦合和檢波電路（由晶體管組成的檢波電路），解調(diào)出編碼信號經(jīng)LM358放大后送入PT2272的14引腳進(jìn)行譯碼。3.4 多路遙控開關(guān)的譯碼控制部分12多路遙控開關(guān)的譯碼控制部分電路原理圖如圖613所示。其工作原理為：接收電路接收解調(diào)的編碼信號從PT2272的14引腳輸入，解碼輸出控制信號，控制繼電器的狀態(tài)，最終控制電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。 圖4 遙控信號發(fā)射部分電路原理圖 圖5 超再生接收部分原理圖 圖6 遙控信號譯碼控制部分原理圖3.5 系統(tǒng)工作原理本系統(tǒng)的工作原理為：圖4為遙控發(fā)射器電路。采用CMOS技術(shù)的低功耗編碼發(fā)射芯片PT2262，18腳是8位3態(tài)地址設(shè)定腳，每個(gè)引腳可以接高電平、低電平和懸空三種狀態(tài)，從而可提供6561個(gè)地址碼，可有效地避免重碼，本設(shè)計(jì)選擇全部懸空。另外，-13腳為4位數(shù)據(jù)引腳，可產(chǎn)生四路控制信號14。當(dāng)任一按鍵按下時(shí)，由PT2262形成的與按鍵對應(yīng)的編碼脈沖串便從17腳輸出，去調(diào)制高頻振蕩電路，Y1為高頻諧振器，它與VTl、C2、C3、R5組成穩(wěn)定的高頻振蕩電路。另外，VTl還兼作高頻發(fā)射，信號通過Ll發(fā)射出去。圖5圖6分別為高頻接收與譯碼控制電路。PT2272是與PT2262配套使用的譯碼集成電路，它也有8位3態(tài)地址引腳，只有與PT2262的地址引腳設(shè)置相同時(shí)，才能正確譯出數(shù)據(jù)信號，在PT2272的對應(yīng)輸出端輸出高電平15。圖5中接收到的信號經(jīng)超再生接收電路選出與發(fā)射器載波頻率相同的信號解調(diào)，送人圖6中的PT2272的14腳進(jìn)行解碼,若圖4的S1按下，則接收解碼后，PT2272的10引腳為高電位，則繼電器2吸合，電動(dòng)機(jī)正（反）轉(zhuǎn)；若圖4的S2按下，則接收解碼后，PT2272的11引腳為高電位，則繼電器1吸合，電動(dòng)機(jī)反（正）轉(zhuǎn)；若圖4的S3或S4按下，則接收解碼后，PT2272的10、11引腳均為低電位，繼電器均不吸合，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)即停止?fàn)顟B(tài)。整個(gè)系統(tǒng)的供電采用電容降壓方式供電16，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電路的小型化。采用繼電器控制可以減少噪音，同時(shí)整個(gè)電路的可靠性也得以提高。本套板全部調(diào)試好，不需作任何處理即可正常工作。整個(gè)操作過程很簡單，性能穩(wěn)定，且保密性強(qiáng)。4制作與調(diào)試采用Altium Designer6.9軟件繪制單面板。制作流程為：畫原理圖生成PCB打印轉(zhuǎn)印腐蝕打孔焊接。在焊接之前，首先要對元器件進(jìn)行檢測，在確保每一個(gè)元件都完好可用的情況下，才進(jìn)行焊接。因?yàn)镻T2262和PT2272是CMOS集成電路，最多的只有18個(gè)引腳，所以宜使用IC插座。先焊接好IC插座和其他元器件后，再將PT2262和PT2272插入到相應(yīng)的IC插座上即可。在調(diào)試時(shí)，開始進(jìn)行校對，看電路是否有連接上的錯(cuò)誤，若沒有，即可對其進(jìn)行信號測試。測試時(shí)，可分兩步進(jìn)行，首先，檢查各元器件是否接錯(cuò)，其次在確保電路正確無誤后，分別把發(fā)射、接收和譯碼控制部分上電。通電后，點(diǎn)擊發(fā)射部分的控制按鈕看接收是否有相應(yīng)的動(dòng)作，若沒有，則分別對發(fā)射部分和接收部分的各個(gè)測試點(diǎn)進(jìn)行測試看其輸出的電壓、電流以及波形圖，看是符合預(yù)期的參數(shù)要求，然后調(diào)整可變電容、可變電感，直到其輸出參數(shù)符合或接近要求，系統(tǒng)工作正常。結(jié)論本系統(tǒng)硬件部分采用Altium Designer進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，已經(jīng)制成PCB電路板，本設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：放大電路精度高，非線性誤差小，保密性能高；且該裝置造價(jià)低、制作簡單、操作方便、可靠性強(qiáng)，可完成中遠(yuǎn)距離的準(zhǔn)確控制。另外，只需外接電器或電氣設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)對其的多路操作控制，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，運(yùn)行良好。由此證明，本系統(tǒng)具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。通過這次對遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)實(shí)際應(yīng)用電路的程序，也讓我了解了關(guān)于數(shù)字電路的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路總要先用仿真，仿真成功之后才實(shí)際接線的，但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)的實(shí)現(xiàn)功能完全一樣，因?yàn)?，在?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著，這就需要我們在實(shí)際操作中要認(rèn)真，特別是焊接和調(diào)試環(huán)節(jié)。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過本設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)到了很多東西，不僅提高了在實(shí)際工作中具有的嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，還堅(jiān)定了我對未知的執(zhí)著追求，而且更讓我在制作的過程學(xué)到了實(shí)際工作中應(yīng)該具有的品質(zhì)，可以說是體會深刻，受益匪淺。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我把大學(xué)幾年來所學(xué)的理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，提高了自己的思考能力，動(dòng)手能力，增強(qiáng)了自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，激發(fā)了創(chuàng)新意識。參考文獻(xiàn)：1 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