简易无线电遥控系统设计_毕业设计论文

学科分类号电子课程设计论文题目：简易无线电遥控系统设计院（系）山西煤炭职业技术学院计算机信息系专业、年级 10级电子信息工程技术2013年5月20日简易无线电遥控系统设计一、设计目的1、巩固模拟电子技术基本知识，综合运用所学知识；2、掌握模拟电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力；3、掌握数字电子系统控制的方法。

二、设计要求1、任务采用专用遥控编解码芯片设计并制作一四路无线遥控系统，通过发射和接收装置控制四路电灯的开关（电灯可用发光二极管代替）。

2、要求工作频率：f0＝27MHz。

调制方式：AM、FM、FSK方式任选一种。

控制距离：接收机距离发射机不少于10M。

3、参考方框图发射机方框图接收机方框图三、设计时间设计准备阶段时间：2013年5月设计准备阶段任务：完成电路的设计和仿真调试（用EDA或Multisim8或Protel或Pspice完成仿真调试；若无仿真调试结果不能进入实际调试阶段）实际调试阶段时间：2013年暑假（1）2013年上学期16周开始自行采购元器件。

（2）焊接电路及调试时间：二周（3）演示时间：一天设计报告撰写时间：设计调试结束——2013年9月30日前四、设计报告要求及注意事项1、写出设计过程计算电路参数、画原理图、列出元件的明细表；2、拟定调试步骤和选定仪器名称；3、记录测量数据，整理实验结果，并与设计值进行比较；4、课程设计报告见附件。

目录第一章绪论 (1)1.1简易无线电遥控系统的发展现状 (1)1.2无线电遥控技术的现状 (2)1.3选题意义 (5)1.4本设计的工作 (5)第二章硬件部分设计 (6)2.1具体方案论证与设计 (6)2.2主控芯片的简介 (10)第三章简易无线电遥控系统的原理 (13)3.1无线电遥控发射部分 (13)3.2编码部分 (14)3.3无线电遥控接收部分 (15)3.4解码电路和驱动电路部分 (16)3.5发射机省电装置 (16)第四章总结 (17)参考文献 (19)致谢 (20)第1章绪论1.1 简易无线电遥控系统的发展现状现在大家使用遥控器可以对一些家用电器进行遥控如电视、空调、冰箱等的遥控，无线技术可能更复杂它是对整个家居的控制系统。

现在还没有一个大家都认可的无线技术标准，但通过看一些有关无线技术介绍的文章，感觉它的技术比较复杂，一时很难在中国推广使用。

通过网络搜索知道一种无线技术应用的代表产品，是高频电力载波类家居控制系统。

这种技术是利用发射器发出的信号传到接收器来实现智能控制的，信号传送技术是将编码信号加载到特定的电线，由发射设备将信号送给接收器，每个接收设备都需要预先设定地址码，地址码即使房间码和单元码，可以有200多种组合。

采用这套系统不需要额外布线，一切都用遥控器控制，但造价很贵。

很多无线发射技术应用比较普遍，大家通过电视天线接收到的电视信号就是由发射台发射的信号，过去的无线发报技术也是这种原理。

大家比较关心的是无线上网技术的使用和发展情况，笔记本电脑使用的无线网络技术我们都了解，最关心的是在家里的台式电脑这么能够摆脱那些线路的影响，如果使用无线上网，把主机和显示屏往屋里一摆就能上网了，一切都使用遥控设备，会感到特别方便。

这一定是未来的发展方向。

无线电遥控技术在现代工农业生产、科研、国防等领域有非常广泛的应用，随着现代科技的发展，要求遥控技术越来越精细，需要设计者整体考虑，优化设计整个遥控系统。

自动控制技术、无线电技术的发展与各种设备的紧密结合，逐步促使设备向着自动化、智能化、信息化方向发展。

1.2 简易无线电遥控技术的现状当前无线遥控组件的应用已渗透到了车用防盗报警器、家用防盗报警器、车库门控器、遥控航模、遥控玩具、遥控家电及工业、农业、交通等众多的领域，极大地方便了用户的操作和使用，但随着各种具有无线遥控功能的电子产品和无线通信产品的大量普及和使用，也逐步暴露出来了一些急待解决的问题：一、同频干扰日趋严重据粗略的统计，目前国内带有无线遥控功能的产品（包括车用及家用防盗报警器、车库门控器、遥控开关、遥控玩具、航模等产品）正以每月数百万套（件）的速度渗透到社会的各个领域，而在这些产品中，无线遥控部分几乎都是采用标称频率为315.000 或433.920MHz 的载波频率,如此众多的遥控产品都工作在这两个频率上，而接收机又往往是宽带调幅(或ASK)制的，抗干扰能力极差，极易形成同频干扰，因受同频干扰而误控、失控或系统暂时失效的事件时有发生，特别是对可靠性和稳定性要求较高的各种防盗报警系统和工业遥控产品的安全性及可靠性构成了严重的威胁：1、系统失效2、系统失控3、系统误控4、抗干扰能力差：（1）发生同频干扰的概率极高遥控操作时灵时不能灵，遥控距离时远时近，有时根本就不能遥控。

这是因为社会上有大量的同频率的同类遥控器在使用，接收机只要在同一时间收到两个以上的发射机发出的信号时就会因数据冲突而不能解码，而一旦干扰信号消失了，就又可正常工作了。

（2）抗干扰能力差：这里所说的干扰是指由工作环境产生的电磁干扰；实际的应用系统中遥控接收机总是与一定的电气组件相连的，电机、节能灯、可控硅调压器、开关电源、单片机、电脑等电工电子产品均会产生一定的电磁干扰，而ASK 制式的接收机对幅度变化的信号很敏感，其接收带宽又很宽，只要这种干扰信号进入接收带宽内就会对接收机形成干扰，在实际中的具体表现是：接收模块单独工作时遥控距离很远，而一旦与用户系统相连后即变得很近，甚至完全不能遥控，其受影响的程度与接收机的接收带宽大小及有无AGC（自动增益控制）电路有关。

二、环境适应性差：在ASK 制接收机中，目前以超再生式接收机为主流产品，因为这种接收机成本最低（目前一个不带解码的超再生式接收模块的批量价仅RMB3元左右），接收灵敏度也较高，市场占有率也最高，但由于超再生式接收机的工作频率取决于LC回路的谐振频率，无稳频措施，当其天线或谐振回路靠近其它物体时会引起分布电容或分布电感的变化，从而导致工作频率发生漂移，遥控距离变近；另一方面，环境温度、湿度、电源电压的变化也会导致频率漂移、距离变近。

严格地说，超再生式接收机应属于玩具级的产品，一般用于低档无线遥控玩具中，但是在市场竟争日趋激烈的今天，一些厂家为了降低产品成本，把这种玩具级的组件也用到了民用、甚至是工业产品中的，从而对产品的稳定性和可靠性埋下了隐患；我们认为在民用产品和工业产品中使用超再生式接收机是不适合的。

普通遥控产品采用三态或四态地址编 /解码器也是导至环境适应性和抗干扰能力差的原因：在三态或四态地址码中有一个状态是悬空态，即高阻态，这个状态在遇到空气潮湿或受到强电磁干扰时就会在短时间内变成低电平或高电平，从而引起系统的错误判断，造成失控或误控。

三、在微功率条件下无线遥控距离达不到用户要求：现代无线通信设备正朝着超小、超轻、低电压和超省电的方向发展，其主要原因有两个方面：1、低电压、微功率条件下可大幅度减小设备的体积、重量和功耗，环保节能：随着超大规模集成电路和各种新型电子器件的广泛应用，无线通信产品中机芯部分的体积和重量都越来越小了，相比之下，电源(电池)部份的变化却不太大，特别是对移动(或便携式)无线通信产品，电池(组)所占据的空间及重量比例也更加突出，如果继续沿用过去的高电压供电，较大的功率发射，则对设备的体积、重量、连续待机时间的改善都极为不利，最为有效的改进措施就是采用低电压供电，并尽可能提高在微功率条件下的无线通信距离，只有这样才把产品做到超小、超轻、超省电；2、FCC、EN 等技术标准对发射功率有严格的限制：大家知道，在接收机一定的前题下，发射功率越大，无线通信距离就越远。

做出口产品的厂商就常遇到这样的问题：一方面是产品的发射功率已经超出了FCC 或EN 等标准的限制了，必须减小，另一方面是在发射功率超标的情况下无线通信距离还不能满足用户的要求，如果再减小发射功率就更不能满足用户对通信距离的求要了；如果要妥善地解决好这一矛盾就必须做到产品在微功率发射的前题下就有足够的通信距离。

1.3 选题意义1、巩固模电、数电、高频电子线路基本知识，综合运用所学知识进行电路的设计。

2、掌握模拟电子线路、高频电子线路的调试方法，增强工程实践能力和综合分析问题的能力。

3、掌握简易无线电遥控系统的传输方法和原理。

4、了解现代无线电遥控系统的现状及发展趋势，运用一些先进的技术设计电路。

1.4 本设计的工作1.设计电路框图，画出原理图并确定元器件类型和参数。

2.进行仿真实验，购买元器件及所需的工具。

3.焊接电路板，确定好调试方案，选择测试仪器，记录测量数据，整理实验结果，与设计值进行比较并撰写设计报告。

第2章硬件部分简介2.1 具体方案论证与设计根据试题要求，系统从结构上考虑，有无线电遥控发射机和无线电接收机两大模块，从功能上讲有无线信号传输部分和控制部分。

下面分别从这两个方面阐述方案的设计思想。

1．无线信号传输部分1）调制方式的选择根据要求，控制对象是7盏灯，因试题对频率宽度没有限制，为了提高抗干扰能力，实现方法简单，载波传输采用FSK调制方式。

2）发射机主振电路型式的选择主振可采用晶体振荡或LC振荡。

试题要求载频为27MHz。

若采用普通晶体倍频方式，假设为三倍频，则晶体频率要低于3。

33MHz，在这种情况下难于获得足够的频偏。

例如，用摩托罗拉公司的单片集成FM调制芯片MC2833实现2.5MHz电抗管晶体三倍频调频时，实测三倍频后的最大频偏为420Hz。

若采用专用调频晶体，价格又太高。

因此本设计选择了变容二极管直接调频的西勒电路，既可获得较大的频偏，又可保证一定的频率稳定度。

3）发射机功放电路的选择功率放大器一般可由推动级、中间级和输出级组成，具体级数应由所要求的总功率增益而定。

考虑到前后级影响的问题，在振荡器与功放间加入了一级射随器，起隔离和激励作用。

鉴于输出功率低，兼顾效率，功放管工作状态选为甲乙类。

4）接收机高频放大器为保证接收机具有较高的灵敏度，选用低噪声高频晶体管2SC763。

为获得一定的电压增益，采用共射极谐振放大电路。

5）接收机解调器通过查阅资料，选择了摩托罗拉的单片集成窄带FM解调芯片MC3361构成解调电路。

MC3361的特点为低功耗、低电压和高灵敏度，在窄带语音和数据通信中有良好的镜频抑制能力。

2．控制部分控制的对象是7路设备，7路只有开关两种状态。

如下表所示，采用三位二进制码表示各控制状态。

经查阅资料，MC5026和MC5027是专门设计用于遥控电路中的编/解码器。

MC5026可以接收四位并行数据，再编码后串行输出，在每一个编码周期中，发送两次数据，以提高可靠性。

MC5027解码器接收串行数据，前五位二元码是地址码，剩下的为四比特的二元数据码，当接收到的地址码与本地地址码相等时，并行输出数据码。