高频课设9.docx
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高频课设9
课程设计任务书
学生姓名：
谭家伟专业班级：
通信0706
指导教师：
周建新工作单位：
信息工程学院
题目:
无线防盗报警器的设计
初始条件：
利用本学期所学的高频电子线路、通信原理等知识，自主设计一个简易无线防盗报警器。
要求完成的主要任务:
设计一个简易家用门磁防盗报警器：
要求报警器可以人工关闭，在报警器工作期间，实时监控房门的开闭情况，当房门被开启时，报警器能及时发出警报，提醒屋主有人入侵。
时间安排：
1、理论讲解，老师布置课程设计题目，学生根据选题开始查找资料；
2、课程设计时间为1周。
（1）确定技术方案、电路，并进行分析计算，时间1天；
（2）选择元器件、安装与调试，或仿真设计与分析，时间2天；
（3）总结结果，写出课程设计报告，时间2天。
地点：
鉴主15楼通信实验室一
指导教师签名：
2010年1月29日
系主任（或责任教师）签名：
2010年月日
摘要
介绍了一个防盗报警器的设计方案，采用集成编码调制及解码解调功能模块实现无线通信，用触发开关控制解码模块的电源开启和关断，由解码模块的有效输出口控制声光报警电路，发出报警信号。
编码采用编码芯片PT2262，将它与声表面波谐振器（相当于晶振）及晶体管混频器相连接，输出信号送到天线进行发射，构成调频发射模块。
谐振频率一致性好，稳定度极高，工作频率频率稳定度高，使用中无需调整频点，且发射距离长。
解码采用解码芯片PT2272，天线回路谐振将接收到的信号送到三极管放大，变频等处理，送入解码芯片的数据输入口进行解码，当解码芯片与编码芯片的地址完全相同时，能够正常解码。
关键词：
编码解码调制解调
Abstract
Haveintroducedadesignplanstealingalarm,hasadoptintegratedcodemodulationanddecodingtodecodethefunctionmodulerealizingwirelesscommunication,haveusedthepowersourcetriggeringtheon-offcontroldecodingmoduletoopenandcutoff,losethealarmsignaloutlet.
Controllingacousto-opticalarmcircuits,makingfromdeciphermoduleeffective.Codeadoptcode.chipPT2262,thesurfacewaveresonator（becommensuratetoYuJingZhen）andthetransistormixerlinkupeachotherwithitandsound,theoutputsignaldeliverstoairwirecarryoutalaunch,composefrequencyadjustmentlaunchingamodule.Syntonyfrequencycompatibilityisgood,thepolestabilizingdegreeishigh,theworkingbandstabilizesdegreeheight,thepointadjustingfrequencyunnecessarilyinusage,launchesandfromwhenlong.
DecodingadoptdecipherchipPT2272,airwirecircuitsyntonydeliverstoreceivingthesignalarrivingattotreatmentsuchasaudionamplification,frequencyconversion,sendinthedecipherchipdataentrymouthcarryingoutdecoding,thinkthatthedecipherchipandcodechipaddressarecompletelyeachothersimultaneous,beabletodecipherregularly.
Keywords:
Codedecodingmodulatesdemodulation
目录
摘要I
AbstractII
1总体设计1
1.1方案选择1
1.1.1单片机控制红外电路1
1.1.2调幅电路2
1.1.3调频电路3
1.2单元电路设计4
1.2.1发射模块电路设计4
1.2.2接收模块电路设计7
1.2.3声光报警电路设计11
1.2.4整机电路设计12
1.3元件选择13
2硬件调试及分析14
2.1发射模块电路调试14
2.2接收模块电路调试14
2.3声光报警电路调试14
2.4整机调试14
3收获和体会15
4仿真与调试16
5实物图17
6元件清单18
7参考文献19
本科生课程设计成绩评定表20
无线防盗报警器的设计
1总体设计
无线防盗报警器是通过感应元件或轻触开关的动作产生一个触发电平，触发调频模块发出高频的信号，远处的接收模块接收到些信号后，会发出高电平，触发声光报警电路发出警告，从而实现防盗报警功能。
些系统设计的核心部分是无线通信模块，因此在设计的过程中应重点考虑发射模块和接收模块的工作性能。
1.1方案选择
无线通信可以通过很多方法来实现，可以通过调幅、调频、调相，也可以用红外来实现。
具体的方案的比较如下：
因电路中要涉及到发射和接收电路，而且通信距离不能太短，因此用太复杂的来实现。
1.1.1单片机控制红外电路
单片机控制红外电路较为简单，由单片机的两个单独的口分别连接红外发射管和接收
图1红外发射电路框图
管，由于红外接收管接收到红外和不接收时连接到单片机的电平不一样，因此可以通过编程控制另一个口发出电平的高低，从而控制声光报警电路发出报警信号。
例如：
当有人闯入时遮挡了红外线，接收管截止，反相器输入端为低电平，输出端为高电平。
当在一定时间内检测到位于不同位置的光束被遮挡时，则由I/O口输出报警信号（高低电平间隔1S的脉冲信号）。
驱动声光报警电路，进行声光报苦，但是红外传输的距离很短，而且只能直线传播，穿透能力及远距离传输受限制。
难以完全满足防盗报警系统的要求，因而没有选择。
1.1.2调幅电路
要组成无线防盗电路，必须要有发射和接收的装置。
若选用调幅的方法，必须要发射机和接收机都要用调幅的方法。
具体的发射和接收的原理框图为：
天线
本振1
功放
带通
中放
调制器
本振2
混频
话音放大
图2调幅发射机电路框图
图3调幅接收机电路框图
由以上的原理框图可以知道，如果将各个模块安装在一起，一个方面电路会很复杂，另一个方面调幅电路很容易受到干扰。
如果功率太大的话会对别的用户产生很强的影。
本设计也不采用调幅的工作模式。
1.1.3调频电路
调频电路的原理框图为：
调制信号
频率调制
高频功放
天线
缓冲隔离
高频振荡
倍频
图4调频发射机电路框图
中频放大
天线
高频放大
音频功放
本振频率
混频
限幅鉴频
图5调频接收机电路框图
由上图的调频电路的框图可知，如果用分立元件搭建调频电路是很麻烦的。
但是现在市面上有现成的调制解调模块，可以不用分立的元件来搭建，可以降低硬件电路的焊接与调试的难度。
而且集成好的调制解调模块安装便于安装和高度，价格也较为便宜，信号不容易受到干扰，是一种非常适合的方案。
因此，总体设计方案采用调频收发电路。
1.2单元电路设计
整体电路由触发电路、调频发射电路、调频接收电路、声光报警电路组成。
其中最核心的部分是调频发射和接收电路，在本设计中分别为调频调制和解调模块。
1.2.1发射模块电路设计
图六编码调频电路图
编码芯片PT2262芯片原理简介：
PT2262是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262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。
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，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时，PT2262不会接通电源，其17脚为低电平，315MHz的高频发射电路不工作。
当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅调频信号，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收控于PT2262的17脚输出的数字信号，如果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。
图7编码芯片PT2262引脚图
表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，用于多数据的编码发射，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）
表2PT2262参数表：
极限参数（Ta=25℃）
参数
符号
参数范围
单位
电源电压
Vcc
2～15.0
V
输入电压
Vi
-0.3～Vcc+0.3
V
输出电压
Vo
-0.3～Vcc+0.3
V
最大功耗（Vcc=12V）
Pa
300
MW
工作温度
Topr
-20～+70
℃
贮存温度
Tstg
-40～+125
℃
表3PT2262电气参数（除非特殊说明Tamb=25℃VDD=12.0V）
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
电源电压
Vcc
2
15
V
电源电流
Icc
Vcc=12V振荡器停振A0～A11开路
0.02
0.3
μA
Dout输出驱动电流
Vcc=5V,VOH=3V
-3
mA
Vcc=8V,VOH=4V
-6
mA
Vcc=12V,VOH=6V
-10
mA
Dout输出陷电流
Vcc=5V,VOL=3V
2
mA
Vcc=8V,VOL=4V
5
mA
Vcc=12V,VOL=6V
9
0.3Vcc
mA
输出高电平
0.7Vcc
Vcc
mA
输出低电平
0
0.3Vcc
V
发射模块内部采用编码芯片PT2262和声表面谐振器BXR315A，可以通过编码芯片的串行输出口控制高频发射电路的电源接通或关断，从而控制调频波的发射。
声表面波谐振器频率一致性非常好，稳定度极高，工作频率315MHZ频率稳定度优于10－5，使用中无需调整频点，相对LC振荡器及微调电容构成的发射电路来说，当温度变化或者震动时也很能保证已调试好的频点不会发生偏移，而不会造成发射距离缩短。
1.2.2接收模块电路设计
无线遥控接收模块工作特性介绍如下：
工作频率：
315MHZ
振荡电阻：
200K
解码芯片：
键控点动接收解码芯片PT2272。
工作方式：
超再生
图8解码解调电路原理图
接收模块采用SMD贴片工艺制造生产，为超再生接收方式，它内含放大整形及解码电路，使用极为方便。
1、天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线
2、接收电路自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。
3、接收机采用高精度带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。
可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。
可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。
另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化，而且由于采用贴片工艺，所以即使强烈震动也不必担心接收频点漂移，接收电路的接收带宽约500KHz，产品出厂时已经将中心频率调整在315MHz，接收芯片上的微调电感约有5MHz频率的可调范围，使用时不要轻易变动，以免影响性能。
超再生接收模块有七个引出端，分别为10、11、12、13、GND、VT、VCC，其中VCC为5V供电端，GND为接地端，VT端为解码有效输出端，10、11、12、13是解码芯片PT2294集成电路的输出脚,为四位数据点动输出端，接收到有效信号时能输出5V高电平，驱动电流约2mA，与发射器上的四为个按键一一相对应。
解码芯片PT2272简介:
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，从而控制声光报警电路发出声光报警信号。
图9解码芯片PT2272引脚图
表5PT2272参数表
参数
符号
参数范围
单位
电源电压
Vcc
-3～15.0
V
输入电压
Vi
-0.3～Vcc+0.3
V
输出电压
Vo
-0.3～Vcc+0.3
V
最大功耗（Vcc=12V）
Pa
300
MW
工作温度
Topr
-20～+70
℃
贮存温度
Tstg
-40～+125
℃
表4解码芯片PT2272引脚说明
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）,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数据端对应的高电平,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）
表6PT2272电气参数
参数
符号
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
电源电压
Vcc
2
15
V
电源电流
Icc
Vcc=10V振荡器停振A0～A11开路
0.02
0.3
μA
Dout输出驱动电流
Vcc=5V,VOH=3V
-3
mA
Vcc=8V,VOH=4V
-6
mA
Vcc=10V,VOH=6V
-10
mA
Dout输出陷电流
Vcc=5V,VOL=3V
2
mA
Vcc=8V,VOL=4V
5
mA
Vcc=10V,VOL=6V
9
0.3Vcc
mA
输出高电平
0.7Vcc
Vcc
mA
输出低电平
0
0.3Vcc
V
PT2262/2272芯片的地址编码设定和修改：
在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：
悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的1～8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。
当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。
可将这些信号加一级放大，便可驱动报警电路。
图10解码芯片PT2272地址选择
本设计中的接收模块采用焊锡搭焊的方式来选择：
悬空、接正电源、接地三种状态,出厂是一般都悬空，便于用户自己修改地址码。
如图是由三排焊盘组成,中间的8个焊盘是PT2272解码芯片的第1～8脚,最左边有1字样的是芯片的第一脚,最上面的一排焊盘上标有L字样,表示和电源地连通,如果用万用表测量会发现和PT2272的第9脚连同;最下面的一排焊盘上标有H字样,表示和正电源连通,如果用万用表测量会发现和PT2272的第18脚连同.所谓的设置地址码就是用焊锡将上下相邻的焊盘用焊锡桥搭短路起来，例如将第一脚和上面的焊盘L用焊锡短路后就相当于将PT2272芯片的第一脚设置为接地，同理将第一脚和下面的焊盘H用焊锡短路后就相当于将PT2272芯片的第一脚设置为接正电源，如果什么都不接就是表示悬空。
设置地址码的原则是：
同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分，至于设置什么样的地址码完全随用户喜欢。
1.2.3声光报警电路设计
声光报警电路:
由555定时器，扬声器，普通红色发光二极管等组成声光报警电路。
其中555定时器接成了一个低频多谐振荡器，其控制电压输入端与解码芯片PT2272的数据输出端相连，受数据输出端输出的高低电平的脉冲信号控制。
多谐振荡器原理图如图11所示，由多谐振荡器频率的计算公式，计算应得方波频率如一下：
图11声光报警电路原理图
当数据输出端为高电平时控制电压较高，阈值电压UT+和UT-也较高;当数据输出端为低电平时UT+和UT-也较低。
当UT+较高时，电容C充放电的电压幅度较大，因而振荡频率较低。
反之，当UT+较低时，电容C充、放电过程中电压变化幅度较小，充、放电过程完成得较快，故振荡频率较高。
即17脚为低时，555输出脉冲的振荡频率较低;当17脚为高时，555输出脉冲的振荡频率高。
该输出脉冲经一个隔直电容C加到扬声器上，扬声器将交替发出高、低不同的两种叫声。
同时，17脚输出的高低电平间隔1S的脉冲信号经电阻RS加到红色发光二极管VD13上，VO13将闪烁发光。
达到声光同时报警的效果。
1.2.4整机电路设计
图12接收电路整体
整机电路由发射电路和接收电路构成，发射模块要触发电路和编码调频电路组成，接收电路由解码解调电路及声光报警电路组成。
1.3元件选择
电路中的元件的选择也有讲究，包括了集成电路的选择问题，电容、电阻的选择问题，二极管、三极管的选择等。
PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变短甚至无法接收，随着技术的发展市场上出现一批兼容芯片，在实际使用中只要对振荡电阻稍做改动就能配套使用，根据我们网站的实际使用经验，下面的参数匹配效果较好：
表7芯片及元件匹配表
编码发射芯片
编码接收芯片
PT2262
PT2260
SC2260
SC2262
CS5211
PT2272/SC2272/CS5212
1.2M
无
3.3M
1.1M
1.3M
200K
1.5M
无
4.3M
1.4M
1.6M
270K
2.2M
无
6.2M
2M
2.4M
390K
3.3M
无
9.1M
3M
3.6M
680K
4.7M
1.2M
12M
4.3M
5.1M
820K
2硬件调试及分析
2.1发射模块电路调试
发射模块的调试，先将电源线和地线引出，用万用表检查接通情况，同时检查有无短路接线。
最重要的是要设定好地址码和数据码，我设定的地址码为11111111，8个地址管脚全部接高电平，而数据码由控制开关选择，用控制开关来模拟有盗贼闯入，当开关闭合时，数据码设计为0001，即D0～D2部为低电平，而D3为高电平。
此时测量输出管脚的高低电平来检测电路工作是否正常。
2.2接收模块电路调试
接收电路中含有天线谐振回路,LC谐振在315MHz，可以接受到发射机发射的信号。
然后进行小信号放大,经放大的信号再次送入集成运放LM386中进行再次放大，这一集实际起到了功率放大的作用，目的是放大后的信号能够进行处理，即可以送入解码芯片PT2272中进行解调，这时必须将解码芯片的地址设置与编码芯片一样，否则将接收不到信号。
故将解码芯片的地址值也设为11111111.用万用表测量PT2272有效输出管脚17脚的电平，当接收到信号时为高电平，以保证能驱动后面的声光报警电路。
2.3声光报警电路调试
当接收模块接收到发射的信号时，解码芯片的有效输出脚输出高电平，使声光报警电路发出声光报警信号。
当焊接完电路并检查没有接线错误后，接上电源调试，发现555定时器的输出端3引脚没有电平输出，于是先断电，用万用表检查是否有短路情况发生。
最终发现555的6脚和7脚短路，重新焊接后再上电高调试，用示波器观测得到3脚输出的方波波形如图所示，从中可以看出，
，
，
与理论计算基本一致，有一点偏差是因为实际电路的电阻与理论计算的代入值有一事实上偏差，是在误差允许的范围内。
通电时发光二极管也发出红光，与喇叭一起构成声光报警信号。
2.4整机调试
整机电路图如图12所示，当开关闭合时，能在输出产生一个音频信号。
驱动喇叭发声，说明调试成功。
3收获和体会
到现在已经过了不少课程设计，这一次是第一次做出实物，以前只是仿真。
使我锻炼了实际的动手能力，自己实际得来弄一个东西的时候才能真正体会到不容易。
下面我就我的课程设计来说一下我的体会：
仿真软件较容易能够实现电路的功能。
以我用的EWB来说，里面的很多东西都很好用，也很容易上手
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