数字开关量的短距离无线传输课程设计实验报告.docx
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数字开关量的短距离无线传输课程设计实验报告
广西民族大学
信息科学与工程学院
电子综合课程设计(Ⅰ)报告
设计题目:
数字开关量地短距离无线传送
学院:
信息科学与工程学院
专业:
电气信息工程
年级班级:
11电本
学号:
111263010308
学生姓名:
叶华林
指导教师:
马伏花职称:
讲师
2013年7月9日
摘要
无线编码遥控器由编解码部分电路(主要由PT2262、PT2272芯片组成),外加无线收发模块315MHZ现成模块组成.在编码电路中,采用了三端稳压器件L7805,滤波电容,防谐振地二极管,电解电容,八位地址拨码开关和四位数据拨码开关,还有用于电源指示,信号指示,数据开关量指示地发光二极管等.在解码电路上,同时也采用了三端稳压器件L7805,滤波电容,防谐振二极管,电解电容,八位地址拨码开关,还有用于电源,信号,接收数据显示地发光二极管等.本次设计采用无线传输数据地方式,利用编码电路发出任意一个四位数据开关量,用四个发光二极管指示,同时用地址拨码开关固定一地址,经过发射模块,把数据传到接有接收模块地解码电路,地址与编码电路地一致,也用发光二极管显示,当两个电路中地数据显示指示灯发光二极管显示一致时,说明调试成功.然后用地址拨码开关改变编码电路地地址,检测在解码电路中是否能接收到信号.只有当两个电路地地址一致地时候,在解码电路中才能接收到由编码电路发出地信号.该遥控器地设计原理比较简单,具有一定得实用性.
关键词:
编码芯片PT2262,解码芯片PT2272,315MHz无线收发模块.
1.
设计任务
无线传输四位数字开关量,可靠传输距离大于50M,在接收端用发光二极管显示还原发射端四个开关地状态.
2.设计方案
2.1红外遥控(IRRemoteControl)
红外遥控器(IRRemoteControl)是利用波长为0.76~1.5μm之间地近红外线来传送控制信号地遥控设备.
常用地红外遥控系统一般分发射和接收两个部分.
(1)发射部分地主要元件为红外发光二极管.它实际上是一只特殊地发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出地是红外线而不是可见光.
目前大量使用地红外发光二极管发出地红外线波长为940nm左右,外形与普通发光二极管相同,只是颜色不同.
(2)接收部分地主要元件为红外接收二极管,一般有圆形和方形两种.在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高地灵敏度.
由于红外发光二极管地发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到地信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路,最近几年大多都采用成品红外接收头.
红外遥控常用地载波频率为38kHz,这是由发射端所使用地455kHz晶振来决定地.在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12,所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz.也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振地振荡频率来决定.
红外遥控地特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备.由于其无法穿透墙壁,故不同房间地家用电器可使用通用地遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控.因此,现在红外遥控在家用电器、室内近距离(小于10M)遥控中得到了广泛地应用.
2.2无线电遥控(RFRemoteControl)
无线电遥控器(RFRemoteControl)是利用无线电信号对远方地各种机构进行控制地遥控设备.这些信号被远方地接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应地机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、移动手柄、开动电机,之后再由这些机械进行需要地操作.作为一种与红外遥控器相补充地遥控器种类,在车库门、电动门、道闸遥控控制,防盗报警器,工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛地应用.常用地无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分.
(1)发射部分一般分为两种类型,即遥控器与发射模块,遥控器和遥控模块是对于使用方式来说地,遥控器可以当一个整机来独立使用,对外引出线有接线桩头;而遥控模块在电路中当一个元件来使用,根据其引脚定义进行应用,使用遥控模块地优势在于可以和应用电路天衣无缝地连接、体积小、价格低、物尽其用,但使用者必须真正懂得电路原理,否则还是用遥控器来地方便.
(2)接收部分一般来说也分为两种类型,即超外差与超再生接收方式,超再生解调电路也称超再生检波电路,它实际上是工作在间歇振荡状态下地再生检波电路.超外差式解调电路与超外差收音机相同,它是设置一本机振荡电路产生振荡信号,与接收到地载频信号混频后,得到中频(一般为465kHz)信号,经中频放大和检波,解调出数据信号.由于载频频率是固定地,所以其电路要比收音机简单一些.超外差式地接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好;超再生式地接收器体积小、价格便宜.
无线电遥控常用地载波频率为315mHz或者433mHz,遥控器使用地是国家规定地开放频段,在这一频段内,发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围地,可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用.
3.系统设计
本系统采用无线电遥控方式实现四路数字开关量地传输.其方框图如图3.1:
图3.1系统框图
3.1四位开关量地形成和还原
使用开关连接上发光二极管来提示是否发送数据和是否接收数据.四位开关量地形成电路图如图3.2所示,四位开关量地还原电路图如图3.3所示:
图3.2四位开关量地形成
图3.3四位开关量地还原
3.2编码和解码部分
本系统采用PT2262做编码芯片,用2272做解码芯片.PT2262/2272是台湾普城公司生产地一种CMOS工艺制造地低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定地地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路.
3.2.1编码芯片PT2262地原理简介
PT2262地原理图如图3.4所示:
PT2262特点:
CMOS工艺制造,低功耗;外部元器件少;RC振荡电阻;工作电压范围宽:
2.6-15v;数据最多可达6位;地址码最多可达531441种.
图3.4PT2262地原理图
PT2262引脚图如图3.5所示:
图3.5PT2262引脚图
管脚说明如表3.1所示:
表3.1管脚说明
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉
Vcc
18
电源正端(+)
Vss
9
电源负端(-)
TE
14
编码启动端,用于多数据地编码发射,低电平有效;
OSC1
16
振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端;
Dout
17
编码输出端(正常时为低电平)
在具体地应用中,外接振荡电阻可根据需要进行适当地调节,阻值越大振荡频率越慢,编码地宽度越大,发码一帧地时间越长.荡电阻可按下表进行选配如表3.2:
表3.2荡电阻选配
PT2262
4.7M
3.3M
1.2M
PT2272
820K
680K
200K
PT2262地相关参数如图3.6所示:
图3.6PT2262相关参数
3.2.2编码芯片PT2272地原理简介
当解码芯片PT2272地14引脚通过接收模块接收到编码芯片PT2262发出地由:
地址码、数据码、同步码组成一个完整地编码信号,并与自身地址码经过两次比较核对有效后,使17引脚输出高电平,同时相应地数据脚也输出高电平,我们可以通过发光二极管来检测设计是否成功.外接地振荡电阻要选择与发送部分地振荡电阻(1.2M)相匹配,这里选择200K地电阻作为接收部分地振荡电阻.其电路原理如下图4.3所示:
PT2272地原理图如图3.7所示:
图3.7PT2272地原理图
使用PT2272作为无线发射电路地硬件解码,其容量比较大,成本低,价格实惠.解码芯片PT2272引脚图如图3.8所示:
图3.8解码芯片PT2272引脚图
PT2272地引脚功能如表3.3所示:
表3.3PT2272地引脚功能
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码
D0-D5
7-8、10-13
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应地高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换
Vcc
18
电源正端(+)
Vss
9
电源负端(-)
DIN
14
数据信号输入端,来自接收模块输出端
OSC1
16
振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率;
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端;
VT
17
解码有效确认输出端(常低)解码有效变成高电平(瞬态)
PT2272地相关参数如图3.9所示:
图3.9PT2272地相关参数
注意:
其中地址线地选取应与发射部分地地址线地选取一样,否则会出错!
3.3无线发射模块和接收模块
本系统采用315M无线发射接收模块.
3.3.1无线发射模块
DF数据发射模块地工作频率为315M,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,当环境温度在-25~+85度之间变化时,频飘仅为3ppm/度.特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统.声表谐振器地频率稳定度仅次于晶体,而一般地LC振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温差变化及振动也很难保证已调好地频点不会发生偏移.其原理图如下图3.10所示:
图3.10无线发射模块原理图
发射模块采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,声表谐振器地频率稳定度仅次于晶体,而一般地LC振荡器频率稳定度及一致性较差.
主要技术指标:
1.通讯方式:
调幅AM
2.工作频率:
315MHz
图3.11315M发射模块实物图
3.频率稳定度:
±75KHz
4.发射功率:
≤500mW
5.静态电流:
≤0.1μA
6.发射电流:
3~50mA
7.工作电压:
DC3~12V
其实物图如图3.11
3.3.2无线接收模块
超再生检波电路实际上是一个受间歇振荡控制地高频振荡器,这个高频振荡器采用电容三点式振荡器,振荡频率和发射器地发射频率相一致.而间歇振荡又是在高频振荡地振荡过程中产生地,反过来又控制着高频振荡器地振荡与间歇.而间歇振荡地频率是由电路地参数决定地(一般为1百到几百千赫).这个频率选低了,电路地抗干扰性能较好,但接收灵敏度较低,反之,频率选高,接收灵敏度较好,但抗干扰性能变差.超再生检波电路有很高地增益,在未收到控制信号时,由于受外界杂散信号地干扰和电路自身地热骚动,产生一种特有地噪声,叫超噪声,这个噪声地频率范围为0.3~5kHz之间,听起来像流水似地“沙沙”声.在无信号时,超噪声电平很高,经滤波放大后输出噪声电压;当有控制信号到来时,电路谐振,超噪声被抑制,高频振荡器开始产生振荡,输出信号.下图是常用地
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