单片机的定时实验.docx

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单片机的定时实验

新疆农业大学

专业论文

题目：

通信系统中模拟调制的实现

姓名:

张学云

学院:

计算机与信息工程学院

专业:

电子信息科学与技术

班级:

062

学号:

064633243

指导教师:

古丽米拉职称:

副教授

2010年5月17日

新疆农业大学教务处制

目录

摘要2

前言3

1通信系统3

1.1通信系统3

1.2无线通信系统4

2通信系统在其领域的应用技术4

2.1通信系统的主要应用技术4

2.2红外线技术5

2.2.1红外线的特征5

2.2.2红外线的应用5

2.2.3红外线技术及产品5

3红外无线收发机5

3.1发射机简介5

3.2红外无线发射机方案6

3.3红外无线接收机方案及主要芯片6

3.3.1LM386引脚简介6

3.3.2LM386特性7

3.4红外无线收发机的设计要求7

3.5红外无线发射机的主要芯片7

3.5.1芯片LM5677

3.5.2芯片VT19014及VT280508

3.5.3芯片PH3029

4红外无线发射机9

4.1电路的介绍9

4.2调制信号及调制电路10

4.3频率调制电路11

5电路的制作11

5.1元器件的具体安装11

5.2焊接电路11

5.3电路的确认12

6无线收发机的调试12

6.1无线收发机的调试问题12

6.2检测发射信号12

6.3影响无线发射机的因素12

7FM无线收发机的设计前景13

8结论13

谢辞14

参考文献15

附录I16

附录II17

通信系统中模拟调制的实现

张学云

摘要：

本文介绍了红外无线收发机的一种制作方法与其工作原理。

它是由发射和接受两部分组成，在红外线发射机中，话筒将语音信号转化为音频信号，音频信号经过放大后对载波进行调制，由音频编译码集成电路LM567进行调制，产生调频波，最终通过红外线向外发射。

本论文研究设计了的这款红外无线收发机，通过频率调制实现的。

这款收发机操作简单，通话成本也比较低而且令沟通更自由。

关键词：

红外线技术；频率调制；无线收发机

TheRealizationofModulationintheCommunicationSystemImitate

ZHANGXue-yun

Abstract:

：

Thispaperhasintroduceditsworkingprincipleandakindofmethodofproducethewirelessdispatchermachineofinfraredray.Itisfromprojectandaccepttwopartialgroups,wheninfraredrayprojects,machinein,microphonewillthesignaltransformationofspeechsoundisthesignalofaudiofrequency,afterthesignalprocessofaudiofrequencyisenlarged,assignalcarrierismade,byaudiofrequency,compilesyardLM567ofintegratedcircuittocarryoutmodulation,producesthewaveoffrequencymodulation,projectseventuallyoutwardthroughinfraredray.Paperresearchthisinfraredwirelessdispatchermachinethatdesigned,throughfrequencymodulation,modulationrealizes.Thisdispatchermachineoperationissimple;itisalsolowertomakelinkupfreeralsoconversationcost.

Keywords：

thetechnologyofinfraredray;frequencymodulation;wirelessdispatchermachine

前言

目前，人们之间通过各种方式进行交换信息，通过电缆连接可以，但如果利用无线的连接，则会更加方便。

现代通信技术正在飞速发展，给人们的生活带来了深刻的变化。

通信系统的应用技术有传感技术、液晶技术、红外线技术、射频技术、ATM技术以及Mesh技术。

其中红外线技术应用已经相当成熟了，如“遥控手机”等。

此次设计的这款红外无线收发机就是利用LM567这种音频锁相环译码器对语音信号进行调制与解调，并通过红外线二极管进行发射与接收，操作简单，成本较低。

1通信系统

1.1通信系统

通信是人类社会生活的重要组成部分，通信就是由一个地方想另一个地方传递消息。

通信系统是指通信过程的全部设备和传输介质。

在模拟通信系统中，发信机简化为调制器，收信机简化为解调器，主要是强调调制在模拟通信系统中的重要作用。

调制在通信系统中主要用来变换信号。

凡是在发信者和收信者之间，以任何方式进行消息的传递，都称为通信。

通信系统的基本组成如图1-1所示，它包括信息源、发送设备、信道、接收设备、噪声源和受信者。

信息源的主要任务是将发信者提供的非电量消息变换为电信号。

发送设备主要完成调制和放大。

信道是用于传输信号的通道，它是由有线或无线线路为信号传输提供的一条通道。

不同的信道有不同的传输特性，相同媒介对不同频率的信号传输特性也是不同的。

图1-1通信系统模型

1.2无线通信系统

无线通信通常指利用无线电波进行通信。

无线通信经历从电子管到半导体再到集成电路，从第一代模拟通信到第二代数字通信再到第三代多媒体通信，从短波通信、长波通信到卫星通信、微波通信，从地面通信到航空航天通信，从点对点到点对多，无线通信正以飞快的速度向前发展。

随着社会的发展，人们对通信的需求也日益迫切，对通信的要求也越来越高。

理想的目标是能在任何时候、在任何地方、与任何人都能够及时沟通和联系、交流信息。

显然，没有无线通信，这种愿望是无法实现的。

2通信系统在其领域的应用技术

2.1通信系统的主要应用技术

通信系统的应用技术广泛，有传感技术、液晶技术、红外线技术、射频技术、ATM技术以及Mesh技术。

传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器（又称换能器）。

随着光通信的不断高速发展，系统对光器件的性能要求越来越趋于多样化，液晶以本身特有的特点在众多新技术中存活下来并不断的成熟，目前，国外很多公司基于液晶的技术平台开发推出了一系列的动态可调的商用新产品。

液晶技术有着自身很明显的优点：

小体积的阵列集成，大的电光系数，很低的电压驱动，低功耗，现有技术成熟，制作成本低，无运动部件的实现动态调节。

从目前较成熟的技术应用上分类，液晶器件主要可以分为波长无关的光功率控制器件、波长相关的光功率控制器件及偏振控制器件三大类。

射频技术在无线通信领域具有广泛用处,如蓝牙。

ATM技术在军事通信中的有许多优势；Mesh技术在消防抢险救援无线通信领域应用广泛；红外线技术可以广泛应用于医学、生物学、电子、通讯等各个行业。

在现代电子工程应用中，红外通讯技术低廉的成本和广泛的兼容性的优势。

手机变成电视遥控器并不稀奇，早在两年前，就有手机厂商瞄准这一卖点推出了“遥控手机”，如诺基亚的6708和唯开去的VK900。

我们知道，现在家里的电视基本上都带有红外遥控功能，而手机遥控电视就是利用红外信号实现的，厂家只不过在出厂时预装应用软件而已。

因此，要把手机变为电视遥控器要满足两个前提条件：

首先，手机必须带红外功能；其次，要求必须是智能手机（非智能机如果自带厂家开发的遥控软件也行）。

2.2红外线技术

2.2.1红外线的特征

红外线IrDA，简称IR，是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。

自1974年发明以来，得到很普遍的应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等等。

红外线的特征：

红外传输是一种点对点的传输方式，无线，不能离的太远，要对准方向，且中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，几乎无法控制信息传输的进度。

2.2.2红外线的应用

红外线的应用：

红外线的应用极其广泛，可以广泛应用于医学、生物学、电子、通讯等各个行业。

在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波，最典型的应用就是电视机的遥控器。

使用红外线做信号载波的优点很多：

成本低、传播范围和方向及距离可以控制（不会穿过墙壁，对隔壁家的电视造成影响）、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。

随着红外线技术的日益成熟，标准的日益规范，红外线在通讯上的应用也就日益增多，用红外线来组建一个小型域网络也日益普遍。

红外通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75

至25

之间。

2.2.3红外线技术及产品

红外线技术及产品：

红外线技术及产品有着很多的优点，安装比较简单、兼容性好、用途广泛,、简单易用和结构紧凑，其最大的优势是低廉的成本。

因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。

像笔记本计算机、掌上计算机、机顶盒、游戏机、移动电话、计算器、寻呼机、仪器仪表、MP3播放机、数码相机以及打印机之类的计算机外设设备等等。

随着移动计算和移动通讯设备的日益普及，红外数据通讯也进入了一个快速发展的时期。

尽管现在有了同样是近距离无线通讯的蓝牙技术，但以红外通讯技术低廉的成本和广泛的兼容性的优势，红外数据通讯势必会在将来很长的一段时间内在短距离的无线数据通讯领域扮演重要的角色。

IRDA成立至今，红外资料协会的会员发展到今天，也越来越多了，当今在IT业和通讯业叱咤风云的大公司几乎都在其中，由此可见IRDA标准已经获得了业界的广泛认同和支持。

红外线的产品在市场上也随处可见，从此可以看出，红外线技术也得到了大众及市场的认可。

随着IRDA发布了通讯速率高达16

的VFIR技术，同时接收角度也由传统的30度扩展到120度。

红外线在技术及标准上都逐步完善，市场的逐步成熟，我们相信红外无线通讯在未来很长一段时间都会是无线设备连接的优秀方式之一。

3红外无线收发机

3.1发射机简介

发射机就是可以将信号按一定频率发射出去的装置。

发射机广泛应用于电视,广播，雷达等各种民用，军用设备。

主要可分为调频发射机，调幅发射机，光发射机，哈里斯发射机等多种类型。

红外无线发射机可产生一定频率的射频能量，然后红外线以波的形式发射出去。

为使发射机所发射的波能为人所用，需将信息附于此发射波上。

在发送方向，发射机送出等频率波，同时依照无线电码使等频率波时断时续，如此将所欲传出的信息加在所发射出的射频电波上。

无线发射机是借调频方式，将所欲送出的语音信号，加在发射机所发出的载波上。

3.2红外无线发射机方案

无线收发机的基本工作原理由发射部分和接收部分组成，以下分别介绍发射部分（发射机）和接收部分（接收机）的方案。

其工作原理如图3-1所示。

红外无线FM发射机的工作原理如图3-1所示，就是语音信号的输入，信号的调制，以及信号的发射。

FM调制电路是由LM567这个音频锁相环译码器集成电路完成的，信号的发射是由红外线发射二极管完成的。

图3-1红外无线FM发射机工作原理

发射机主要由一种含有一个光电转换装置，一个音频放大器和一个音量控制及功放电路的红外音频无线耳机，其特征在于所述的光电转换装置接收来自红外音频信号发射机发射的红外光并还原成为原来的音频信号，该音频信号经音频放大器初步放大和音量控制及功放电路作音量控制及功放后送入接收机的扬声器。

3.3红外无线接收机方案及主要芯片

接收机电路中如图3-1所示，红外线接收管将接收到的红外线信号转换成电信号，该信号经运算放大器uA741放大后送至译码器LM567的信号输入端3脚。

由于输入信号的中心频率与LM567的中心频率一致，其8脚输出为低电平，接受指示灯LED3点亮，同时电源控制管VT3导通，为音频功率放大器LM386提供电源。

由LM567的3脚输入的调频信号经内部电路处理，由2脚输出解调的音频信号，音频信号经LM386放大后推动耳机输出。

本电路只需调节接收电路中的RP，使LED3可靠点亮，电路即可正常工作。

接收机电路主要由LM567，uA741,LM386,VT38550以及PH302组成， LM567将在发射电路中的主要芯片介绍中进行详细介绍。

在此只对其他芯片进行介绍，首先介绍LM386。

3.3.1LM386引脚简介

LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。

为使外围组件最少,电压增益内置为20。

但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。

输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6

电源电压下,它的静态功耗仅为24

使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

如图3-2所示

图3-2LM386内部结构图

3.3.2LM386特性

●静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。

●工作电压范围宽,4-12

or5-18

。

●外围组件少。

●电压增益可调,20-200。

●低失真度。

其次，uA741通用高增益运算通用放大器。

应用非常广泛，双列直插8脚或圆筒8脚封装。

工作电压±22

，差分电压±30

，输入电压±18

，允许功耗500

。

其管脚与OP07（超低失调精密运放）完全一样，可以代换的其他运放有uA741，uA709，LM301，LM308，LF356，OP07，op37，max427等，说明一下uA741通用放大器，性能不是很好，但满足一般需求。

3.4红外无线收发机的设计要求

本次设计要求熟悉通信系统中调制技术的原理及作用；对通信系统中的数字调制及模拟调制进行做相应的对比说明；对通信系统中模拟调制的实现。

本电路由音频信号调制发射电路和接受解调放大电路两部分组成，巧妙地利用音频编译码集成电路LM567实现音频调频调制和信号的解调。

3.5红外无线发射机的主要芯片

3.5.1芯片LM567

发射机电路主要由LM567,VT19014,VT28050,以及PH302组成，首先介绍LM567。

LM567为通用锁相环电路音调译码器，LM567的内部电路及详细工作过程非常复杂，这里仅将其基本功能概述如下：

当LM567的③脚输入幅度≥25mV、频率在其带宽内的信号时，⑧脚由高电平变成低电平，②脚输出经频率/电压变换的调制信号；如果在器件的②脚输入音频信号，则在⑤脚输出受②脚输入调制信号调制的调频方波信号。

用外接组件独立设定中心频率带宽和输出延迟。

主要用于振荡、调制、解调、和遥控编、译码电路。

如电力线载波通信，对讲机亚音频解碼，遥控等。

●LM567管脚功能描述,如图3-3所示

①、②脚通常分别通过一个电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。

②脚所接电容决定锁相环路的捕捉带宽：

电容值越大，环路带宽越窄。

①脚所接电容的容量应至少是②脚电容的2倍。

③脚是输入端，要求输入信号≥25

。

④脚是电源正极⑦脚是电源负极。

⑤、⑥脚外接的电阻和电容决定了内部压控振荡器的中心频率f2，

。

⑧脚是逻辑输出端，其内部是一个集电极开路的三极管，允许最大灌电流为100

。

图3-3LM567内部结构图

●LM567电气参数:

LM567的工作电压为4.75～9

，工作频率从直流到500

，静态工作电流约8

。

3.5.2芯片VT19014及VT28050

VT19014,VT28050。

8050是一种低电压,大电流,小信号的NPN型三极管和8550（PNP）相对,主要用途：

常规应用音频放大。

这两个三极管均为NPN型管，如何判断这两个三极管的基极、发射机以及集电极至关重要。

㈠判定基极。

用万用表R×100或R×1k挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。

当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。

这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。

黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测管子为PNP型三极管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管

㈡判定三极管集电极c和发射极e。

将万用表置于R×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。

在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。

㈢不拆卸三极管判断其好坏的方法。

在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上，由于元件的安装密度大，拆卸比较麻烦，所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡，去测量被测管子各引脚的电压值，来推断其工作是否正常，进而判断三极管的好坏。

3.5.3芯片PH302

PH302是一种红外线发送接收管，它发出的是红外线而不是可见光。

红外发光二极管发出的红外线波长为940

左右,外形与普通φ5

发光二极管相同,只是颜色不同。

一般有透明、黑色和深蓝色等三种。

PH302发射管为深蓝色的，接收管为透明的。

判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。

单只红外发光二极管的发射功率约100mW。

红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。

接收电路的PH302接收管是一种光敏二极管。

由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路。

红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。

所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。

4红外无线发射机

如图4-1所示的发射机电路图可以看出发射机工作流程为：

语音信号由话筒输入，将其转换为电信号，通过三极管VT9014进行放大，再由LM567进行调制，最后由红外线二极管SES303进行发射。

图4-1红外无线发射机电路图

4.1电路的介绍

发射电路中，音频信号经低噪声小功率管VT1放大后，送至锁相环译码器LM567的2脚。

LM567和外围的元器件R6、C4等元器件组成一个压控振荡器，振荡频率约为6

。

音频信号对LM567内部压控振荡器的控制电压进行控制，从而使压控振荡器的振荡频率随音频信号的频率的变化而变化，实现了对载波的调频。

从LM567的5脚输出地调频信号经VT2放大后驱动红外线发光二极管LED1、LED2发出红外线信号。

LM567是音频锁相环译码器集成电路，其内部原理框图如图4-2所示。

它采用8脚双列直插塑封结构，工作电压为4.76—9

，静态电流为8

，最高工作频率为500

。

其4脚为电源正端，7脚为电源负端。

3脚为信号输入端，5、6脚外接阻容元器件，可决定其内部压控振荡器的振荡频率，振荡频率为

。

1、2脚分别对地连接输出滤波电容和锁相环滤波电容，要求输出滤波电容量至少是锁相环滤波电容量的2倍。

其中2脚接入滤波电容的大小影响锁相环的捕捉带宽，带宽为

式中

的单位是

，C的单位是

。

是3脚输入信号的电压有效值，为了使电路能够正常工作，要求输入信号大于25

。

设置较窄的捕获带宽可以增强电压的抗干扰能力；而较宽的捕获带宽可扩大电路对输入信号频率的捕获范围，使电路调整变得容易，使抗干扰能力相应降低。

8脚为逻辑输出端，当3脚输入信号的频率与锁相环压控振荡器的中心频率一致时，8脚由高电平跳变为低电平输出，最大电流为100

，可直接驱动继电器动作。

LM567可用于选频以及信号的解调、调制。

常用于无线电、红外线遥控等电路中。

图4-2LM567内部结构电路图

4.2调制信号及调制电路

调制信号及调制电路：

人的话音通过麦克风转换成音频的电信号，音频信号通过放大电路，进入压控振荡器直接进行调制。

图4-3、4-4所示是LM567的不同工作状态电路。

图4-3所示电路用于输入信号的选频控制。

当3脚输入信号的频率落入内部压控振荡器的振荡频率附近时，其8脚由高电平跳变为低电平，实现了信号的选频控制。

图4-3LM567选频控制电路

4.3频率调制电路

图4-4所示是一个频率调制电路，从LM567的2脚输入音频信号，其内部的压控振荡器的振荡频率随输入信号的幅度变化，实现频率调制，已调信号从5脚输出，中心频率由5、6脚外接的阻容元件器确定。

图4-4LM567频率调制电路

5电路的制作

5.1元器件的具体安装

陶瓷电容器：

尽量简短陶瓷电容器的引线，然后焊接。

它无极性，所以对位置朝向无特别要求。

安装时仅需注意日后维护的方便和不影响其他元器件的安装，以及露出元器件的文字说明等等。

电解电容器：

安装时注意极性。

电阻：

如果将电阻直立起来使用，那么一般地要让热端（介入高频的一端，或非地线一端）位于下方，另外还要将表示电阻值的第一个文字朝上。

LED：

引线长的一端为+。

5.2焊接电路

将各元件按照原理图焊接在印制板上。

焊接时要注意以下几点：

首先注意区别三极管的三个电极。

将三极管平的一面朝上，圆弧一面朝下，电极引脚朝左，那么，由上至下，三个极依次是：

发射极、基极、集电极。

其次要注意电解电容的极性。

电容器塑料外壳上“…….”标志对应的是负极。

若引脚有长短之分，短引脚对应的负极。

此外，话筒外壳连接的一极必须接地，不可搞错。

焊接时，应尽量是原件贴近印制板；焊接后将所有元件引脚剪短，从而减轻分布参数的干扰。

5.3电路的确认

完成电路的连接后，还剩下一项工作，即确认配线正确无误。

在电路组装好了别急于检查电路板上的连线，一旦抱有自己制作的不会有问题的心态会无法准确无误的检查错误。

休整一下，回过头来再来检查连线。

应该抱有怀疑自己的态度来完成确认的工作。

如果发现错误当然要立即加以改正。

6无线收发机的调试

6.1无线收发机的调试问题

调制级的调整：

如果在接收机里听不到自己经过调制的声音，那么首先可以确认调制电路的工作是正常的。

否则，应该按照下面的步骤进行检查。

（1）首先仔细检查IC（LM386）的接线是否颠倒了（引脚1，5交替）？

（2）检测IC各引脚的电压值，列举正常值如下：

引脚1……1

、引脚2……0

、引脚3……0

、引脚4……10

、引脚5……

、引脚6……

、引脚7……3

、引脚8……1

。

（3）特别要注意的5，6两个引脚的电压，如果出现异常，应该采取措施。

（4）C7与L2连接的一侧断开，在该侧与地线之间连接扬声器，气候，如果电路无问题，那么向话筒讲话，就应该能从听到自己的声音。

（5）如果收听不到任何声音，用手触摸IC的引脚2，如果电路正常，应该发出与前面听到的相同的“啵——啵—”声。

6.2检测发射信号

一边对着话筒讲话，一边用测试笔（电笔）检测天线旁有无感应电场，即有无调频信号发射。

也可以用调频收音机接听信号。

若能听到类似噪音的咝咝声，则表明发射信号存在。

若无，则电路连接或调