無線遙控系統(tǒng)的分析與應(yīng)用

無線遙控系統(tǒng)的分析與應(yīng)用孫培剛（綏化學(xué)院黑龍江綏化152061）摘要：無線遙控電路主要由發(fā)射電路和接收電路組成。發(fā)射電路是將控制信號經(jīng)過編碼、調(diào)制后以電磁波的形式通過天線發(fā)射出去，再由接收電路去接收電磁波，經(jīng)過解碼、檢波等電路還原出原控制信號去控制被控對象。關(guān)鍵詞：發(fā)射電路；接收電路；調(diào)制；檢波；PT2262編碼芯片；PT2272解碼芯片；F05V無線電發(fā)射頭；J05V無線電接收頭；L298驅(qū)動芯片作者簡介：孫培剛（1982—），男，綏化學(xué)院電子工程系，助教，本科學(xué)歷，從事電子技術(shù)、高頻電子線路、信號與系統(tǒng)的教學(xué)與研究工作基金項目：綏化學(xué)院青年基金項目聯(lián)系方式控是指對被控對象實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的控制，主要是利用電磁波、紅外線等作為控制信號的載體對被控對象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)已經(jīng)廣泛的滲透到了人們的生活當(dāng)中。如電視遙控器，遙控門鈴，遙控電燈、遙控玩具等。在這里主要給大家介紹一下遙控電路的基本組成和工作原理以及遙控電路的設(shè)計和應(yīng)用。一、無線遙控系統(tǒng)的基本工作原理無線遙控系統(tǒng)主要是由發(fā)射部分和接收部分組成，發(fā)射部分的作用是將發(fā)射信號以無線電（電磁波）的形式發(fā)射到空間，再由接收部分接收到此信號加以處理，并用它去控制受控電路。發(fā)射部分發(fā)射部分的基本框圖如圖1，主要是由輸入電路、編碼電路、調(diào)制電路、振蕩電路、放大電路和發(fā)射器組成。圖1輸入電路：輸入電路通常為開關(guān)或按鍵，也可以是聲音、文字等信息，并轉(zhuǎn)化為電信號，為后面的編碼電路提供觸發(fā)控制信號。編碼電路：編碼電路的主要作用是A/D作用（即模擬信號轉(zhuǎn)化數(shù)字信號），對輸入的電信號進(jìn)行數(shù)字編碼，并且與接收部分中的解碼電路相匹配，防止其它的發(fā)射信號或干擾信號對接收部分產(chǎn)生影響，提高了整個遙控系統(tǒng)的抗干擾能力，編碼電路的輸出一般為脈沖信號。振蕩電路：振蕩電路本身為正反饋電路，能夠產(chǎn)生自激振蕩，將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能。在遙控系統(tǒng)中，振蕩電路為高頻振蕩器，通常產(chǎn)生高頻載波信號，發(fā)射信號需要借助高頻載波信號進(jìn)行傳播，這樣傳播距離才會較遠(yuǎn)。高頻振蕩電路一般包括互感耦合型振蕩器、三點式振蕩器和晶體振蕩器。而在實用電路中常采用克拉潑電路和西勒電路，他們是改進(jìn)型電容三點式振蕩器，產(chǎn)生的波形較好，而且振蕩頻率可調(diào)；如果對振蕩信號頻率的穩(wěn)定度要求很高的話，可以采用晶體振蕩器。調(diào)制電路：調(diào)制電路用調(diào)制信號去控制載波信號的某一參量稱為調(diào)制，調(diào)制過程也就是將調(diào)制信號加載到高頻載波中的過程，通常分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)幅電路較為方便，屬于頻譜線性搬移電路，而且包絡(luò)檢波電路更為簡單實用，但這種調(diào)制方式容易受到空間各種噪聲信號的干擾，工作穩(wěn)定性較差；調(diào)頻電路屬于頻譜非線性變換電路，非線性較強(qiáng)，電路較復(fù)雜，但由于其抗干擾能力較強(qiáng)，工作較為穩(wěn)定，所以應(yīng)用的場合非常多；調(diào)相電路也是頻譜非線性變換電路，和調(diào)頻電路可以通過微積分電路相互轉(zhuǎn)化，主要應(yīng)用于數(shù)字調(diào)制領(lǐng)域的相位鍵控。本設(shè)計電路為調(diào)幅電路，一般有兩個輸入端，一路輸入調(diào)制信號，也就是編碼電路所輸出的脈沖信號；另一路輸入高頻載波信號，兩路信號在調(diào)制電路中完成幅度調(diào)制（脈沖調(diào)制）。調(diào)幅電路的核心一般為相乘器件，調(diào)制過程也就是完成兩路信號相乘的過程。調(diào)制電路的輸出信號稱為已調(diào)信號，本身為高頻信號，但與載波信號的區(qū)別是已調(diào)信號含有調(diào)制信號的信息。放大電路：這里包括電壓放大和功率放大。電壓放大一般采用LC諧振放大器，對信號進(jìn)行電壓放大的同時，還對信號具有選頻和濾除干擾信號的作用，發(fā)生諧振的條件是調(diào)諧頻率與信號本身的頻率相同；功率放大一般采用丙類或丁類放大，這種功率放大器的顯著特點是輸出功率較大、效率較高，但負(fù)載必須含有選頻電路，能夠?qū)⒚}沖電流轉(zhuǎn)化為正弦電壓。發(fā)射器：其作用是將調(diào)制和放大后的已調(diào)信號通過天線發(fā)射出去，天線要盡量與前置電路阻抗匹配，尺寸一般不小于發(fā)射信號波長的十分之一。接收部分接收部分主要由接收器、放大電路、檢波電路、解碼電路和執(zhí)行電路組成，框圖如圖2所示。圖2接收器：一般為一條天線，是用來接收發(fā)射電路所發(fā)出的已調(diào)信號。放大電路：對接收到的微弱信號進(jìn)行放大，同時也具有選頻的功能，對干擾信號和噪聲進(jìn)行濾除。檢波電路：也稱解調(diào)電路，與調(diào)制過程正好相反，檢波過程主要是從已調(diào)信號當(dāng)中去除載波還原出原調(diào)制信號的過程。檢波電路一般分為包絡(luò)檢波電路和同圖8天線接收到發(fā)射電路發(fā)出的高頻信號后送入J05V接收模塊，在其內(nèi)部進(jìn)行選頻、檢波后，調(diào)制出原序列脈沖后送入到PT2272的14腳進(jìn)行解碼，解碼成功后，會在相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端輸出高電平，對后面的電路進(jìn)行控制。我們在這里是將數(shù)據(jù)輸出端連到了單片機(jī)的I/O引腳P1.0-P1.3上，對單片機(jī)進(jìn)行控制。電機(jī)驅(qū)動電路原理圖如圖9所示：圖9L298N為內(nèi)含兩個H橋的驅(qū)動器，可以驅(qū)動46V、2A以下的電機(jī)。接收標(biāo)準(zhǔn)TTL電平信號。5、7、10、12腳為L298N輸入控制電平端，外接單片機(jī)引腳P2.0-P2.3，由單片機(jī)控制邏輯電平。2、3、13、14引腳為L298N的輸出端，用來控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)向，6腳11腳為內(nèi)部H橋的使能端，可由單片機(jī)輸入PWM（脈寬調(diào)制）信號，可用來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。L298N邏輯功能表如下：左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)右電機(jī)小車運(yùn)行狀態(tài)IN1IN2IN3IN41010正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前進(jìn)0101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退0110反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1001正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)當(dāng)按下S1按鍵后，啟動PT2262工作，13腳送入高電平，編碼后由17腳輸出脈沖信號經(jīng)F05V調(diào)制后送入天線輻射，再由接收端接收到此信號，經(jīng)過放大、檢波、解碼，PT2272相應(yīng)的13腳變?yōu)楦唠娖?，送入單片機(jī)P1.0腳，經(jīng)過單片機(jī)控制，使其P2.0-P2.3引腳輸出電平為1010，送入L298驅(qū)動電路驅(qū)動小車的兩個電機(jī)，小車向前行進(jìn)；同理，由S2按鍵控制小車后退，S3控制小車左轉(zhuǎn)，S4控制小車右轉(zhuǎn)。通過單片機(jī)軟件編程控制輸出信號的占空比，能夠調(diào)節(jié)小車運(yùn)行速度。遙控系統(tǒng)的應(yīng)用性極強(qiáng)，種類繁多，本文主要闡述了遙控系統(tǒng)的基本工作原理，對系統(tǒng)的各個組成部分的原理和功能加以論述，并以遙控小車為例對上述原理和理論加以論證和實踐。由于本人知識水平有限，再者時間比較倉促，所作研究不夠深刻，所以有不當(dāng)之處，還望諒解。參考文獻(xiàn)：[1]胡宴如耿蘇燕.高頻電子線路[M].北京：高等教育出版社，2004[2]楊欣.實例解讀電子元器件與電路設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009[3]陳永甫