簡易電子教鞭的設計與制作__畢業(yè)設計

1、信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)設計題目: 簡易電子教鞭的設計與制作 專 業(yè): 通 信 技 術 班 級: 通技07-1 學 號: 姓 名: 指導教師: 二九年十二月十五日四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）任務書學 生姓 名學號班級通技07-1專業(yè)通信技術設計（或論文）題目簡易電子教鞭的設計與制作指導教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注助教高級工程師司設計（論文）內(nèi)容：1. 設計一款簡易使用的電子教鞭，可用于多媒體教室授課時的PPT演示控制器，功能要求如下：1 可越過物理屏障，通過遠距離（不小于10m）遙控進行操作；2 多個教鞭同時使用時需具備防沖突機制；3 接收部分電源從P

2、C的串口接電，不能外加電源，并盡量減低系統(tǒng)功耗。2. 備選器件： PT2262/2272編碼解碼的收發(fā)模塊、MA161B等。學生需完成系統(tǒng)方案制定與工作原理分析、硬件設計、電路仿真或?qū)嵨镏谱?、設計報告撰寫等工作。設計可按如下步驟進行：1.收集有關資料并消化吸收；2.制定設計方案；3.完成硬件設計，仿真測試成功后完成實物制作；4.撰寫設計報告（不少于4000字）。進度安排：1. 收集有關資料并消化吸收-第46周； 2. 制定設計方案-第7周；3. 硬件設計-第78周； 4. 系統(tǒng)仿真測試或硬件制作-第912周； 5. 撰寫設計報告-第1314周；6. 準備畢業(yè)答辯-第15周。主要參考文獻、資料(

3、寫清楚參考文獻名稱、作者、出版單位)：1童詩白.華成英.模擬電子技術基礎.北京:北京高等教育出版社.20032閻石.數(shù)字電子技術基礎.北京:北京高等教育出版社.20053徐以榮.冷增祥.電力電子技術基礎.南京:南京東南大學出版社.20044高吉祥.電力技術基礎實驗與課程設計.北京:北京電子工業(yè)出版社.2005審批意見教研室負責人：年 月 日備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，指導教師一份。 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)目錄摘要I第一章方案設計2第二章單元電路設計32.1主要元器件簡介32.2發(fā)射部分電路設計62.3接收部分電路設計7第三章電路制作與調(diào)試93.1電路

4、制作93.2整機調(diào)試9總結10致謝11參考文獻12附錄整體電路原理圖13摘要隨著多媒體教學方式的普及，電腦已經(jīng)是老師教學過程中不可或缺的設備。很多時候，上課的老師都在電腦前通過鼠標控制著上課的進度。但是，鼠標一般通過RS-232或USB接口直接與計算機進行有線連接，老師需長時間停留在電腦旁，肢體語言難以發(fā)揮，課堂氣氛不容調(diào)動，令教學質(zhì)量大打折扣。為了擺脫連線束縛，需要鼠標具有越過物理屏障、遠距離、遙控操作功能，無線教鞭讓老師能通過一個遙控器，即使沒有在電腦旁也可以輕松地控制電腦，從而解除束縛，提高教學質(zhì)量。本課題以PT2262/2272為核心，設計了一款集多媒體演示控制、激光筆等功能于一體的無

5、線教鞭。該無線教鞭包括發(fā)射和接收兩個部分，發(fā)射部分為一個遙控器，上面的按鍵分別控制課件上下翻頁和紅外激光筆，采用3.6V電池供電。接收部分采用USB口供電，接收天線內(nèi)置。只要接收部分接上電腦的USB接口，就可以通過發(fā)射搖控器實現(xiàn)對電腦的無線控制功能了。關鍵詞紅外激光筆；無線控制 ；優(yōu)盤外 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第一章方案設計實現(xiàn)無線教鞭手動遙控的方式有紅外線和無線電兩種方式。其中，紅外線方式的方向性和抗干擾能力差；而無線電方式既可擺脫連線和方向性的束縛，又無須將鼠標對準接收器就可輕松操作，是目前流行的方案。無線電子教鞭分發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分為一個遙控器，利用按鍵分別

6、控制課件上下翻頁和紅外激光筆，采用3.6V電池供電。接收部分采用USB口供電，內(nèi)置天線，外觀和U盤相似，使用時將接收器插入電腦USB接口，就可通過發(fā)射遙控器實現(xiàn)對電腦的無線控制功能了。本設計的實現(xiàn)方案如圖1-1所示，各部分的作用分別是：按鍵用于產(chǎn)生上下翻頁、激光開啟的控制信號；編碼器用于對控制信號進行編碼；發(fā)射機用于將編碼信號調(diào)制導高頻信號上并進行功率放大，使天線上獲得滿足要求的發(fā)射功率；接收機將接收到的信號放大并從中解調(diào)出編碼信號；譯碼器用于獎編碼信號譯成控制信號，由控制器通過USB1.0或2.0接口傳送到計算機，實現(xiàn)對計算機的實時控制。圖1-1無線電子教鞭系統(tǒng)框圖該無線教鞭的工作過程是：接

7、通電源，按下按鍵，產(chǎn)生上下翻頁、激光開啟的控制信號；通過編碼器對控制信號進行編碼到發(fā)射機，經(jīng)過天線的傳輸?shù)浇邮諜C，然后將接收機接收到的信號放大并從中解調(diào)出編碼信號；由控制器通過USB接口傳送到計算機，實現(xiàn)對計算機的實時控制。第12頁 四川信息職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書(論文)第二章單元電路設計本設計的電路以PT2262/2272編解碼收發(fā)模塊、F05P、J04V為核心，工作頻率315MHz，采用ASK調(diào)制方式。該模塊工作穩(wěn)定，有效距離達到50米，完全可以滿足作為無線教鞭的要求。同時該模塊具有地址編碼功能，可以讓不同的教室間避免出現(xiàn)干擾的情況。2.1主要元器件簡介PT2262/2272是臺灣普城

8、公司生產(chǎn)的低功耗、低價位，帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的CMOS工藝通用無線遙控發(fā)射/接收芯片，其引腳圖和內(nèi)部結構圖如圖2-1所示。(1)PT2262-IR引腳圖 (2)PT2272引腳圖 (3)PT2262-IR內(nèi)部結構圖圖2-1PT2262/2272編解碼收發(fā)芯片PT2262編碼電路與PT2272解碼電路一般配對使用，PT2262的特點是將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，在其內(nèi)部已經(jīng)把編碼信號調(diào)制在了一個較高的載頻上。要把遙控編碼信息用無線方式(紅外線或無線電等)傳送出去，必須有載體(載波)，把編碼信息“裝載”在載體上(調(diào)制在載波上)才能傳送出去，因此需要一個振蕩電路和一個調(diào)制電路。在PT

9、2262內(nèi)部，已包含了這些電路，從 腳DOUT串行輸出端送出的是調(diào)制好了的約38kHz的高頻已調(diào)波，因此使用起來非常方便，適用于紅外線和超聲波遙控電路。PT2262/2272工作電壓范圍寬是2.615V，實際應用時所需外部元器件少，可應用于車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具以及其他電器遙控。發(fā)射芯片PT2262-IR的引腳功能如表2-1所示。A0A5共6根線只能作地址線，而A6A11共6根線既可以作為地址線，也可以作為數(shù)據(jù)線，這要取決于所配合使用的解碼器。若解碼器沒有數(shù)據(jù)線，則A0A11作為地址線使用，此時A0A11共12根地址線，每線都可以設置成“l(fā)”、“0”、“開路”三種狀態(tài)之一，因此共

10、有312=531441種地址碼；但若配對使用的解碼器的A6A11是數(shù)據(jù)線（例如PT2272），則此時PT2262的A6A11也作為數(shù)據(jù)線用，并只可設置為“1”和“0”兩種狀態(tài)之一，而地址線只剩下A0A5共6根，編碼數(shù)降為36=729種。發(fā)射芯片PT2262-IR的編碼信號格式是：用2個周期的占空比為1：3(即高電平寬度為1，低電平寬度為2，周期為3)的波形來表示1個“0”，用2個周期的占空比為2：3(即高電平寬度為2，低電平寬度為1，周期為3)的波形來表示1個“1”，用1個周期的占空比為1：3的波形緊跟著1個周期的占空比為2：3的波形來表示“開路”。一個完整的碼字一般包含地址碼、數(shù)據(jù)碼和同步碼

11、。表2-1PT2262-IR引腳功能引腳編號英文縮寫引腳功能A0A5三態(tài)地址輸入端（“0”、“1”、“開路”三種狀態(tài)）A6/D0A11/D5地址或數(shù)據(jù)輸人端，地址輸人時用16，作數(shù)據(jù)輸入時只可編成“1、“0”兩種狀態(tài)TE發(fā)射使能端，低電平有效OSC1 OSC2外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率DOUT數(shù)據(jù)輸出端，編碼由此引腳串行輸出Vss電源“-”VDD電源“+”接收芯片PT2272是和PT2622配對使用的遙控接收專用集成電路，其引腳功能如表2-2所示。表2-2PT2272引腳功能引腳編號英文縮寫引腳功能A0A5三態(tài)地址輸入端（“0”、“1”、“開路”三種狀態(tài)），要求與PT2262的設定狀態(tài)一

12、致D0 D5數(shù)據(jù)輸出端，分暫存和鎖存兩種狀態(tài)DIN脈沖編碼信號輸入端OSC1 OSC2外接振蕩電阻，決定振蕩的時鐘頻率VT輸出端，接收有效信號是，該端口由低電平變?yōu)楦唠娖絍ss電源“-”VDD電源“+”接收芯片PT2272有6位地址碼輸入端A0A5，要求與發(fā)射芯片PT2262-lR的設定狀態(tài)完全一致。D0D5是6位數(shù)據(jù)輸出端。PT2272的數(shù)據(jù)輸出有“暫存”及“鎖存”兩種，“暫存”是當發(fā)射端信號消失時，PT2272對應的數(shù)據(jù)位輸出低電平；“鎖存”是當發(fā)射端信號消失時，PT2272數(shù)據(jù)位的輸出保持原來的狀態(tài)，直至有新的控制信號到來。PT2272產(chǎn)品的數(shù)據(jù)輸出有0、2、4、6位之分，以型號后的后綴

13、來區(qū)分。如PT2272-M6表示數(shù)據(jù)位輸出有6位，M代表暫存方式輸出；又如PT2272-L4表示數(shù)據(jù)位輸出有4位，L代表鎖存方式輸出。F05P安陽市新世紀電子研究所推出的一款特小體積、特低功耗、性能最穩(wěn)定的無線發(fā)射模塊；采用SMT工藝，樹脂環(huán)氧封裝，聲表諧振器穩(wěn)頻，內(nèi)部具有一級調(diào)制電路及限流電阻，特別適合各種短距離無線遙控報警及單片機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸。F05P具有較寬的工作電壓范圍及超低功耗特性，ASK方式調(diào)制，無數(shù)據(jù)時發(fā)射電流為零。FO5P應垂直安裝在印板邊部，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影響而停振。FO5P發(fā)射距離與輸入信號，發(fā)射電壓，電池容量，發(fā)射天線及發(fā)射環(huán)境有關。在障礙

14、區(qū)由于折射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，F(xiàn)05P最佳有效工作距離為100-200M左右。發(fā)射天線對發(fā)射距離起著很大的作用，天線能否匹配也是很關鍵，匹配良好的天線能增加幾倍的距離，匹配不好的天線效果很差甚至會引起頻率漂移。天線的長度應取發(fā)射頻率（315M）的1/4波長，可以用一根直徑0.51毫米，24厘米的漆包線代替，也可通過在印制電路板上腐刻環(huán)行銅環(huán)替代發(fā)射天線。調(diào)頻接收器J04V是一款特小體積、極低功耗超再生接收模塊，采用獨特的電路結構，SMT生產(chǎn)工藝、樹脂環(huán)氧封裝，內(nèi)含放大整形電路，輸出為數(shù)字信號可直接至解碼器，使用極為方便，是一款性價較好的超再生接收模

15、塊。J04V無信號時輸出為零電平狀態(tài)（無噪聲干擾）可與單片機輸入端直接連接。J04V采用條狀鍍銀電感及優(yōu)化電路，無需外接天線，接收靈敏度高，采用一定硬度的鍍金電感調(diào)整接收頻點比采用微調(diào)電容調(diào)頻率的接收電路性能穩(wěn)定，即使強烈振動也不用擔心頻點偏離，J04V具有較寬的接收帶寬，出廠時已調(diào)在315MHZ或433MHZ，與F05P配套基本免調(diào)試?？梢詮V泛應用于需要長期處于接收狀態(tài)的遙控報警及單片機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。2.2發(fā)射部分電路設計發(fā)射電路以PT2262為核心，由PT2262及外圍電路、激光發(fā)射電路、F05P調(diào)頻發(fā)射器等構成，如圖2-2所示。圖2-2發(fā)射電路發(fā)射芯片PT2262的電壓不能低于2.8V，

16、如考慮二極管D1、D2的分壓作用，電源電壓應該在3.5V以上，這里選用+5V電源。開關SW1、SW2用于產(chǎn)生PPT放映時的上下翻頁控制信號，SW3則控制激光管的亮滅。按下SW1或SW2時，PT2262得電工作，控制信號經(jīng)PT2262編碼生成38kHz脈沖編碼信號，由DOUT輸出送入后級315MHz調(diào)頻發(fā)射電路。按下SW3時，激光管點亮，用于操作人員指向相應目標。電阻R4為振蕩電阻，決定著發(fā)射芯片內(nèi)部的振蕩頻率，該頻率為載波頻率的兩倍（即76kHz，取值范圍為430470k）。其值可由 （2-1）近似計算而得。若取編碼輸出信號頻率為38kHz，可取R4=470k。電阻R1、R2為限流電阻，防止數(shù)

17、據(jù)端輸入電流過高燒毀芯片，取R1=R2=10k。紅外激光管選用ADL-65055TA1，工作波長655nm，額定工作電壓3V，工作電流30mA，功率5mW。R3起分壓作用，其值為（5-3）V/30mA=667，選用680標稱電阻。2.3接收部分電路設計以PT2272為核心的接收電路如圖2-3所示。J04V構成調(diào)頻接收部分；PT2272、R8、編碼線等構成解碼部分；MA161B為控制部分，通過USB接口連接被控計算機。圖2-3接收電路經(jīng)J04V解調(diào)后的38kHz脈沖編碼信號送入PT2272進行解碼，輸出的數(shù)據(jù)傳送到鼠標處理芯片MA161B的四個控制口，即可控制電腦的四個動作。MA161B實際上是

18、一個單片機芯片，它的時鐘頻率是6MHz，芯片直接和USB口相連。就整體而言，芯片的外圍元件是很少的，所以只要連接正確，基本不需要什么調(diào)試電路就可以工作了。由于接收模塊和鼠標處理芯片的體積都不大，外圍元件也少，所以接收部分可以做的比較小，采用USB接口后，接收部分的體積和U盤差不多。至于發(fā)射部分，仍然有可以改進的地方。如果把發(fā)射模塊的電路和開關控制等集成到一塊板子上，那么體積可以做的更小，厚度也可以做得更薄。第三章電路制作與調(diào)試3.1電路制作在Protel99Se環(huán)境下，按照“繪制電路原理圖電氣規(guī)則檢查生成網(wǎng)絡表規(guī)劃電路板導入網(wǎng)絡表元件布局與調(diào)整布線”等步驟設計印制電路板底圖。然后，用專門儀器或

19、手工制作相應印制板。最后，根據(jù)所設計的印制電路板組裝電路。3.2整機調(diào)試任何一臺電子、電氣設備組裝完畢后，一般都要通過調(diào)試，才能達到規(guī)定的技術指標要求。另外，電子、電氣設備在長期運行中會發(fā)生故障，需要維修。這些技術工作均離不開電子電路的調(diào)試工作。因此掌握電子電路調(diào)試技術十分重要。調(diào)試包括測試和調(diào)整兩部分。調(diào)試又可以分為整機調(diào)試和電路調(diào)試。整機調(diào)試是對整機內(nèi)可調(diào)元器件及與電氣指標有關的機械傳動部分等其他非電氣部分進行調(diào)整，同時對整機電氣性能進行測試，使其性能參數(shù)達到規(guī)定值。電路調(diào)試也包括測試與調(diào)整兩個方面。測試是在安裝后對電路得參數(shù)進行測量。調(diào)整是在測試的基礎上，對電路參數(shù)進行修正，使之滿足設計

20、要求。調(diào)試的方法有以下兩種：第一種是采用邊安裝邊調(diào)試的方法。也就是把復雜電路按原理框圖上的功能分塊進行安裝和調(diào)試，在分塊調(diào)試的基礎上逐步擴大安裝和調(diào)試的范圍，最后完成整機調(diào)試。這種方法一般適用于新設計電路，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并給予解決，以利于調(diào)試工藝文件的編制或修訂。第二種方法是整個電路安裝完畢后，一次性調(diào)試。這種方法一般適用于定型產(chǎn)品和需要相互配合才能運行的產(chǎn)品。調(diào)試過程中，應先進行電路測試，再進行整機測試。在整機電路中包括模擬電路、數(shù)字電路和微機電路，一般不允許直接連用。因它們的輸出電壓和波形各異，且對輸入信號的要求也各不相同。如盲目連接在一起，可能會使電路產(chǎn)生不應有的故障，甚至造成元器件大

21、量損壞。因而，一般情況下要把這三部分分開，按設計指標對各部分分別予以調(diào)試，再加上信號及電平轉換電路即所謂接口電路后實現(xiàn)整機聯(lián)調(diào)。為使調(diào)試順利進行，設計時一般應標出關鍵節(jié)點電位值、相應的波形圖及其他數(shù)據(jù)。在工廠生產(chǎn)中，編制了調(diào)試說明或工藝文件，應嚴格按說明和工藝要求進行。如果是產(chǎn)品試制調(diào)試和產(chǎn)品試驗調(diào)試應先編制調(diào)試方案?？偨Y簡易電子教鞭的這一產(chǎn)品是各種學習生活中不可缺少的設備，在國內(nèi)外都是比較有用的，而它的發(fā)展也是比較快的。我所設計的簡易電子教鞭主要介紹了它的功能有那些，畫出了它的設計框圖。在第一章中介紹了它的基本組成框圖。第2章介紹了簡易電子教鞭的設計部分及其組成元件，其中主要介紹了發(fā)射電路設

22、計、接收電路設計部分。并在論文中有相應的電路圖，更能讓人們具有一目了然的效果。第3章是制作與調(diào)試部分，制作與調(diào)試是為了能很好的說明我設計思路的正確性。在這次設計中，讓我學會了很多的東西，我對無線教鞭的原理功能和應用領域有了更深刻的認識，對已學過的專業(yè)知識進行了鞏固和提高，達到理論聯(lián)系實際的效果。并且讓我知道社會在不斷的進步，科技產(chǎn)品也是在不斷的更新。所以我們只有不斷地學習才能適應社會的發(fā)展需要。致謝在這兩個多月的畢業(yè)設計中，我真誠地感謝曾老師和同學們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次畢業(yè)設計。首先我要衷心地感謝我的輔導老師曾寶國，在本次設計過程中他始終給予了我無私的熱情和幫助。在做系統(tǒng)設計這一過程中，給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。在寫畢業(yè)設計論文的過程中，