八路遥控开关的设计

沈阳航空航天大学课程设计(说明书)八路遥控开关的设计班级 / 学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称院（系）专业班级学号姓名课程设计题目八路遥控开关的设计课程设计时间: 2012 年1 月2 日至2012 年 1 月15 日课程设计的内容及要求：一、设计说明遥控装置带给家用电器、工业生产及控制等很多的场合带来便利，它多种的实现形式，例如电视机、空调等家用电器普遍采用红外的方式进行遥控；在较大数据进行无线传输时通常选用射频方式；在飞机及玩具车等场合通常采用315MHz，433MHz的频带。

本设计要求采用315MHz无线模块，实现1km范围内8路开关的无线远程控制。

二、技术指标1.实现8个开关无线遥控；2.在空旷场所，控制距离不小于1km；三、设计要求1. 在选择器件及模块时时，应考虑成本。

2. 根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3. 画出电路原理图。

四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案，验证所设计的电路；2．进行实验数据处理和分析。

五、推荐参考资料1. 李万臣，谢红编著. 模拟电子技术基础实验与课程设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，20012. 张咏梅，陈凌霄编著. 电子测量与电子电路实验. 北京：北京邮电大学出版社，20003. 谢嘉奎，电子线路（非线性部分）.高等教育出版社，1984六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表一、概述遥控装置带给家用电器、工业生产及控制等很多的场合带来便利，它多种的实现形式，例如电视机、空调等家用电器普遍采用红外的方式进行遥控；在较大数据进行无线传输时通常选用射频方式。

本设计要求采用315MHz无线模块，实现1km范围内8路开关的无线远程控制。

在电路设计好的基础上将原理图用相应软件画出来，并做出相应的仿真，得出仿真结果。

二、方案论证实现八路遥控开关控制电路有很多种方案，在这里，我列出比较简单的两种，并以其中一种作为此次模拟电子电路和数字电子电路的课程设计方案。

方案一：现在正是单片机盛行的时候，我们的很多家用电器其中都有用一块或者多块单片机组成的不同功能的电路模块，单片机的使用，方便了电路的开发者，将原本需要很大空间和时间搭建的电路图集成起来，只需往其中烧入程序，就能控制整个电路。

而在实现本次课程设计中八路遥控开关控制电路中，也可以用到单片机，那就变得简单易行了，而且这样的电路需要的单片机不会太复杂，例如初学者用的80C51单片机就能都够实现。

将每一个开关编好地址，再控制其地址就可以了；其中遥控部分采用常用的315兆赫兹频率发射器，通过PT2262芯片将其编码发射，接收端采用PT2272芯片接收译码，实现控制功能。

方案二：第二种方案是采用实际单独硬件整合搭配后实现功能。

其中，把八个开关的闭合状态分别编码，通过PT2262芯片编码之后发射出去，由PT2272芯片接收后译码，最终实现控制八个开关的功能。

在实际电路的设计过程中，由于每一片PT2262都只有六个输入端口，只能将六组数据进行编码，所以可以使用两片PT2262芯片进行数据的编码和发送以及两片PT2272芯片进行数据的译码与接收；将第一片PT2262芯片用来控制前四个开关，第二片PT2262芯片控制后四个开关，第一、二片PT2272芯片分别接收第一、二片PT2262发送的编码数据并进行译码；但是如果前四个开关和后四个开关都有按键按下的话，就会造成数据发送时的交叉，使电路发生发送矛盾，此时，就要考虑到数据传输的优先级别问题；在出现上述的情况时，可以将第二片PT2262芯片上的数据进行一段时间的延时，并用寄存器将数据保存下来，待第一片上的数据已经发送以后，再将第二片芯片上编码好的数据发送出去，这样，就避免了数据交叉等的矛盾的发生。

总体的设计框图如下：图1、方案二原理框图三、电路设计1．延时电路部分延时部分用的是555定时器构成的延时电路，接入方式是555定时器接成的单稳态触发器，它用来延时当两片PT2262芯片上同时有输入信号的情况，因为延时时间T=1.1*R*C，当接入电容不变时，延时时间由接入电阻的值不同而不同。

在电路中，555定时器的输出端与锁存器74LS373的数据锁存控制端G端（11端）相连接，当G端为高电平时，锁存器上输出等于输入，锁存器不起锁存作用，当G端为低电平时，数据将被锁存器锁住，也就是用555定时器控制寄存器的工作状态，达到控制功能。

以下是延时部分的电路连接图：图2. 555结成的延时电路图2．数据锁存部分数据的锁存部分用的是74LS373芯片，74LS373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74LS373芯片，它有八个输入和八个输出，他的内部机构图如下：图3. 74LS373内部结构图其中，1D~8D为8个输入端。

1Q~8Q为8个输出端。

G是数据锁存控制端；当G=1时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。

OE为输出允许端；当OE=“0”时，三态门打开；当OE=“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。

他在接入电路中的实际情况为：图4.74LS373接入电路图图中，1端(OC)接地，3、4、7、8（1D、2D、3D、4D）端接来自后四个开关的信号，2、5、6、9（1Q、2Q、3Q、4Q）端接PT2262芯片的输入端，11端（ENG）接来自555定时器的延时信号，这个信号直接控制锁存器的工作与否。

3．编码部分编码部分由两片PT2262芯片组成，每一块芯片最多可有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，设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。

编码芯片PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。

当17 脚为高电平期间315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17 脚为低平期间315MHz 的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全受控于PT2262 的17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为100%的调幅。

其各个管脚及不同型号的图片为：图5.PT2262管脚图4.译码部分译码部分采用的是两片与PT2262芯片配套的PT2272芯片，这是一个可以接受到PT2262发出信号的芯片，经过介绍PT2262，可以知道A0-A7是地址端，如果要想让PT2272能接收到来自PT2262的信号，他们的地址端必须是一致的，PT2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6 之分，其中L 表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。

M 表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。

后缀的6 和4 表示有几路并行的控制通道，当采用4 路并行数据时（PT2272-M4)，对应的地址编码应该是8 位，如果采用6 路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6 位。

PT2272芯片与PT2262芯片管脚结构基本相同，但是在其14端为DIN端，数据信号输入端，来自输出模块接收端，其17端为VT端，解码确认有效，输出解码有效变成高电平，它的具体管脚如下图：图6. PT2272管脚图5.按键部分由于在电路中使用到555定时器，而555定时器必须是以脉冲形式的输入，而要在具体设计时是采用开关控制的555定时器，故在开关器件的选择上就要考虑到定时器的条件限制，所以，设计选用的是触发式开关，而不是常用的闸刀式开关，这个电路的确有它的局限性，但是仍然满足任务要求。

另外就是，这个电路目前只能实现让受控制的器件开启，如需关闭，还需做断电处理，这里也是本次设计的缺陷之一。

选用的开关以及具体接入电路方式如下图：22图7.具体开关选择与接入图6．多按键按下判断电路电路中开关的接入其实是用来提供电路的高电平，当开关按下时，电路给一个高电平，编码器编码发送一个高电平。

但是，如果两片PT2262同时有信号输入，就会在发送时发生数据的交叉混叠，故要将两片芯片的发送时间分开，也就是要设定一个优先级。

这里，设计中的优先级设计是根据数字电子电路的知识采用“门”来实现，根据或门和与非门的特点，可以判断前四个开关和后四个开关的开闭状态，如图所示：如果前四个开关中有一个或多个按下，则在“24”处应该为高电平，同样，如果后四个开关中有一个或多个按下，则在“25”出应该为高电平，再经过一个与非门，将信号传入锁存器的11管脚（ENG ），达到控制锁存器的工作状态，所以两块PT2262同时有信号时，锁存器进入锁存状态，将后四个开关的信息暂时锁存起来，延时时间过后，再将数据输出，这样就能根据控制锁存器的工作状态来控制两片PT2262的优先级，将数据分先后顺序输出，解决数据交叉矛盾的可能。

7.315M无线发送接收模块在使信号能通过无线传输时采用的是市场上可以买到的315MHz频率无线收发模块，当选取的天线长度为30cm时候，它的传输距离将达到800-1000m，满足课程设计所需要求，这个模块的内部结构是PT2262和PT2272芯片，他们分别一个发送一个接受。

但是在电路图制作过程中，由于在仿真软件里不能找到这种模块，故可以将其他元器件代替，不过这些器件不能参与仿真，也不能达到仿真的目的，但能增加视觉上的理解。

四、性能的测试1.延时部分的电路进行的测试结果记录如下：图8.延时部分电路仿真上面一条为开关触发信号，下面为555定时器输出信号，由图可以看出，当开关触发时，定时器将信号延时一段时间后才回到低电平，经过非门后，信号将是低电平一段时间后再回到高电平，而低电平这一段时间，就是锁存器锁住信号的时间，因为T=1.1*R*C,如果将电容值固定，则延时时间由改变电阻值就可以发生改变。

2.多按键按下判断电路仿真：根据前面按键部分的描述，当只有前四个开关或后四个开关有按下动作时，经过或门和与非门后，定时器接收到的信号是高电平，锁存器接收到的信号也是高电平，所以将不会有锁存状态，输出等于输入；但是当前后四个开关都有按下动作时，定时器将接收到低电平，相应的锁存器也接收到低电平，于是锁存器锁存信号，并在延时后输出，下图将按键状态和555定时器接收状态仿真如下：图9 图10其中，上面四条线表示前四个开关的状态，下面四条线表示后四个开关的状态，中间的一条表示555定时器接收到的信号状态，图9为前四个开关中一个闭合的状态，图10为前后四个开关中各有一个开关按下的状态，由图9得，当前后四个开关中只有一个闭合时，定时器接收到的信号是高电平，当前后四个开关中都有开关闭合时，定时器接收到的信号是低电平，对应的锁存器锁存数据；这样，就产生优先级将信号分批发送出去。