简易电子教鞭的设计与制作.docx
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简易电子教鞭的设计与制作
信息职业技术学院
毕业设计说明书（论文）
设计题目:
简易电子教鞭的设计与制作
专业:
通信技术
班级:
通技07-1
学号:
姓名:
指导教师:
二〇〇九年十二月十五日
四川信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书
学生
姓名
学号
班级
通技07-1
专业
通信技术
设计（或论文）题目
简易电子教鞭的设计与制作
指导教师姓名
职称
工作单位及所从事专业
联系方式
备注
助教
高级工程师
司
设计（论文）内容：
1.设计一款简易使用的电子教鞭，可用于多媒体教室授课时的PPT演示控制器，功能要求如下：
[1]可越过物理屏障，通过远距离（不小于10m）遥控进行操作；
[2]多个教鞭同时使用时需具备防冲突机制；
[3]接收部分电源从PC的串口接电，不能外加电源，并尽量减低系统功耗。
2.备选器件：
PT2262/2272编码解码的收发模块、MA161B等。
学生需完成系统方案制定与工作原理分析、硬件设计、电路仿真或实物制作、设计报告撰写等工作。
设计可按如下步骤进行：
1.收集有关资料并消化吸收；2.制定设计方案；3.完成硬件设计，仿真测试成功后完成实物制作；4.撰写设计报告（不少于4000字）。
进度安排：
1.收集有关资料并消化吸收------第4~6周；
2.制定设计方案---------------------第7周；
3.硬件设计---------------------------第7~8周；
4.系统仿真测试或硬件制作------第9~12周；
5.撰写设计报告---------------------第13~14周；
6.准备毕业答辩---------------------第15周。
主要参考文献、资料（写清楚参考文献名称、作者、出版单位）：
[1] 童诗白.华成英.模拟电子技术基础.北京:
北京高等教育出版社.2003
[2] 阎石.数字电子技术基础.北京:
北京高等教育出版社.2005
[3] 徐以荣.冷增祥.电力电子技术基础.南京:
南京东南大学出版社.2004
[4] 高吉祥.电力技术基础实验与课程设计.北京:
北京电子工业出版社.2005
审
批
意
见
教研室负责人：
年月日
备注：
任务书由指导教师填写，一式二份。
其中学生一份，指导教师一份。
目 录
摘 要
随着多媒体教学方式的普及，电脑已经是老师教学过程中不可或缺的设备。
很多时候，上课的老师都在电脑前通过鼠标控制着上课的进度。
但是，鼠标一般通过RS-232或USB接口直接与计算机进行有线连接，老师需长时间停留在电脑旁，肢体语言难以发挥，课堂气氛不容调动，令教学质量大打折扣。
为了摆脱连线束缚，需要鼠标具有越过物理屏障、远距离、遥控操作功能，无线教鞭让老师能通过一个遥控器，即使没有在电脑旁也可以轻松地控制电脑，从而解除束缚，提高教学质量。
本课题以PT2262/2272为核心，设计了一款集多媒体演示控制、激光笔等功能于一体的无线教鞭。
该无线教鞭包括发射和接收两个部分，发射部分为一个遥控器，上面的按键分别控制课件上下翻页和红外激光笔，采用3.6V电池供电。
接收部分采用USB口供电，接收天线内置。
只要接收部分接上电脑的USB接口，就可以通过发射摇控器实现对电脑的无线控制功能了。
关键词 红外激光笔；无线控制；优盘外
第一章 方案设计
实现无线教鞭手动遥控的方式有红外线和无线电两种方式。
其中，红外线方式的方向性和抗干扰能力差；而无线电方式既可摆脱连线和方向性的束缚，又无须将鼠标对准接收器就可轻松操作，是目前流行的方案。
无线电子教鞭分发射部分和接收部分，发射部分为一个遥控器，利用按键分别控制课件上下翻页和红外激光笔，采用3.6V电池供电。
接收部分采用USB口供电，内置天线，外观和U盘相似，使用时将接收器插入电脑USB接口，就可通过发射遥控器实现对电脑的无线控制功能了。
本设计的实现方案如图1-1所示，各部分的作用分别是：
按键用于产生上下翻页、激光开启的控制信号；编码器用于对控制信号进行编码；发射机用于将编码信号调制导高频信号上并进行功率放大，使天线上获得满足要求的发射功率；接收机将接收到的信号放大并从中解调出编码信号；译码器用于奖编码信号译成控制信号，由控制器通过USB1.0或2.0接口传送到计算机，实现对计算机的实时控制。
图1-1 无线电子教鞭系统框图
该无线教鞭的工作过程是：
接通电源，按下按键，产生上下翻页、激光开启的控制信号；通过编码器对控制信号进行编码到发射机，经过天线的传输到接收机，然后将接收机接收到的信号放大并从中解调出编码信号；由控制器通过USB接口传送到计算机，实现对计算机的实时控制。
第二章 单元电路设计
本设计的电路以PT2262/2272编解码收发模块、F05P、J04V为核心，工作频率315MHz，采用ASK调制方式。
该模块工作稳定，有效距离达到50米，完全可以满足作为无线教鞭的要求。
同时该模块具有地址编码功能，可以让不同的教室间避免出现干扰的情况。
2.1 主要元器件简介
PT2262/2272是台湾普城公司生产的低功耗、低价位，带地址、数据编码功能的CMOS工艺通用无线遥控发射/接收芯片，其引脚图和内部结构图如图2-1所示。
（1）PT2262-IR引脚图
（2）PT2272引脚图（3）PT2262-IR内部结构图
图2-1 PT2262/2272编解码收发芯片
PT2262编码电路与PT2272解码电路一般配对使用，PT2262的特点是将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，在其内部已经把编码信号调制在了一个较高的载频上。
要把遥控编码信息用无线方式（红外线或无线电等）传送出去，必须有载体（载波），把编码信息“装载”在载体上（调制在载波上）才能传送出去，因此需要一个振荡电路和一个调制电路。
在PT2262内部，已包含了这些电路，从脚DOUT串行输出端送出的是调制好了的约38kHz的高频已调波，因此使用起来非常方便，适用于红外线和超声波遥控电路。
PT2262/2272工作电压范围宽是2.6～15V，实际应用时所需外部元器件少，可应用于车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具以及其他电器遥控。
发射芯片PT2262-IR的引脚功能如表2-1所示。
A0~A5共6根线只能作地址线，而A6~A11共6根线既可以作为地址线，也可以作为数据线，这要取决于所配合使用的解码器。
若解码器没有数据线，则A0~A11作为地址线使用，此时A0~A11共12根地址线，每线都可以设置成“l”、“0”、“开路”三种状态之一，因此共有312=531441种地址码；但若配对使用的解码器的A6~A11是数据线（例如PT2272），则此时PT2262的A6~A11也作为数据线用，并只可设置为“1”和“0”两种状态之一，而地址线只剩下A0~A5共6根，编码数降为36=729种。
发射芯片PT2262-IR的编码信号格式是：
用2个周期的占空比为1：
3（即高电平宽度为1，低电平宽度为2，周期为3）的波形来表示1个“0”，用2个周期的占空比为2：
3（即高电平宽度为2，低电平宽度为1，周期为3）的波形来表示1个“1”，用1个周期的占空比为1：
3的波形紧跟着1个周期的占空比为2：
3的波形来表示“开路”。
一个完整的码字一般包含地址码、数据码和同步码。
表2-1 PT2262-IR引脚功能
引脚编号
英文缩写
引脚功能
①～⑥
A0~A5
三态地址输入端（“0”、“1”、“开路”三种状态）
⑦⑧⑩～
A6/D0~A11/D5
地址或数据输人端，地址输人时用1~6，
作数据输入时只可编成“1、“0”两种状态
TE
发射使能端，低电平有效
OSC1OSC2
外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率
DOUT
数据输出端，编码由此引脚串行输出
Vss
电源“-”
VDD
电源“+”
接收芯片PT2272是和PT2622配对使用的遥控接收专用集成电路，其引脚功能如表2-2所示。
表2-2 PT2272引脚功能
引脚编号
英文缩写
引脚功能
～
A0~A5
三态地址输入端（“0”、“1”、“开路”三种状态），
要求与PT2262的设定状态一致
～
D0~D5
数据输出端，分暂存和锁存两种状态
DIN
脉冲编码信号输入端
OSC1OSC2
外接振荡电阻，决定振荡的时钟频率
VT
输出端，接收有效信号是，该端口由低电平变为高电平
Vss
电源“-”
VDD
电源“+”
接收芯片PT2272有6位地址码输入端A0~A5，要求与发射芯片PT2262-lR的设定状态完全一致。
D0~D5是6位数据输出端。
PT2272的数据输出有“暂存”及“锁存”两种，“暂存”是当发射端信号消失时，PT2272对应的数据位输出低电平；“锁存”是当发射端信号消失时，PT2272数据位的输出保持原来的状态，直至有新的控制信号到来。
PT2272产品的数据输出有0、2、4、6位之分，以型号后的后缀来区分。
如PT2272-M6表示数据位输出有6位，M代表暂存方式输出；又如PT2272-L4表示数据位输出有4位，L代表锁存方式输出。
F05P安阳市新世纪电子研究所推出的一款特小体积、特低功耗、性能最稳定的无线发射模块；采用SMT工艺，树脂环氧封装，声表谐振器稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻，特别适合各种短距离无线遥控报警及单片机短距离无线数据传输。
F05P具有较宽的工作电压范围及超低功耗特性，ASK方式调制，无数据时发射电流为零。
FO5P应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影响而停振。
FO5P发射距离与输入信号，发射电压，电池容量，发射天线及发射环境有关。
在障碍区由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离，F05P最佳有效工作距离为100-200M左右。
发射天线对发射距离起着很大的作用，天线能否匹配也是很关键，匹配良好的天线能增加几倍的距离，匹配不好的天线效果很差甚至会引起频率漂移。
天线的长度应取发射频率（315M）的1/4波长，可以用一根直径0.5~1毫米，24厘米的漆包线代替，也可通过在印制电路板上腐刻环行铜环替代发射天线。
调频接收器J04V是一款特小体积、极低功耗超再生接收模块，采用独特的电路结构，SMT生产工艺、树脂环氧封装，内含放大整形电路，输出为数字信号可直接至解码器，使用极为方便，是一款性价较好的超再生接收模块。
J04V无信号时输出为零电平状态（无噪声干扰）可与单片机输入端直接连接。
J04V采用条状镀银电感及优化电路，无需外接天线，接收灵敏度高，采用一定硬度的镀金电感调整接收频点比采用微调电容调频率的接收电路性能稳定，即使强烈振动也不用担心频点偏离，J04V具有较宽的接收带宽，出厂时已调在315MHZ或433MHZ，与F05P配套基本免调试。
可以广泛应用于需要长期处于接收状态的遥控报警及单片机数据传输系统。
2.2 发射部分电路设计
发射电路以PT2262为核心，由PT2262及外围电路、激光发射电路、F05P调频发射器等构成，如图2-2所示。
图2-2 发射电路
发射芯片PT2262的电压不能低于2.8V，如考虑二极管D1、D2的分压作用，电源电压应该在3.5V以上，这里选用+5V电源。
开关SW1、SW2用于产生PPT放映时的上下翻页控制信号，SW3则控制激光管的亮灭。
按下SW1或SW2时，PT2262得电工作，控制信号经PT2262编码生成38kHz脉冲编码信号，由DOUT输出送入后级315MHz调频发
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