DTMF遥控器设计.docx
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DTMF遥控器设计
1摘要，关键字……………………………………2
2设计题目及要求…………………………………3
2．1设计题目……………………………………4
2．2设计要求……………………………………4
3电路选择………………………………………4
3.1方案一：
无线遥控电路…………………………4
3.1.1实验原理……………………………………4
3.1.2电路原理图…………………………………4
3.2方案二：
实用DTMF编译码无线遥控电路……5
3.2.1实验原理……………………………………5
3.2.2电路原理图…………………………………6
3.3方案比较：
……………………………………8
4单元电路设计…………………………………8
4.1并联谐振回路………………………………8
4.2集电极调谐…………………………………9
4.3互感耦合振荡器……………………………10
4.4晶体振荡器的选用…………………………11
4.5基极调幅……………………………………12
5焊接与调试过程……………………………13
6元件清单表……………………………………14
7心得体会……………………………………15
8参考文献……………………………………16
1摘要
编码发射电路原理。
VT1和晶体X1等组成载频振荡器，振荡频率有X1固有频率决定。
R1R2为偏置电阻，用来设置VT1的直流工作点，T1初级电感与C1组成并联谐振电路，当谐振频率等于X1固有频率时，发射机可获得最大输出功率。
接收译码电路VT4等组成的自熄式超再生检波电路。
C10为天线偶合电容。
R8决定VT4工作点，并与C11共同决定超再生检波的熄灭功率，调整C11使熄灭功率固定在某一固定的数值上，使超再生检波的灵敏度和稳定性均处于最佳状态。
将发射机和接收机的距离逐渐接远，再逐一调R8，C12，C13，L3，使声音响。
由于调节时，一起动了上述几个元件因此老接收不到信号。
上述元件一次只能调整一个，每调整完一个元件，要微调一下L2磁芯，以保证接收频率与载频频率相同。
关键字DTMF接收电路发射电路晶体
2设计题目及设计要求
2.1设计题目
DTMF遥控器
2.2设计要求
设计一双容多频无线电遥控装置
（1）选用DTMF编码器芯片构成一DTMF发射编码器，具有0~9，A~F16个按键；
（2）选用DTMF译码器芯片构成一DTMF接收器，应具有16进制四位数据输出；
（3）采用无线收发电路或红外电路构成无线DTMF遥控器；
3．电路选择
3.1方案一：
无线遥控电路（用DTMF做射频遥控）
3.1.1实验原理
它是利用电话机中的DTMF信号做控制代码，用来调制100MHZ左右的载频，在用天线送出。
接受电路用调频收音机将信号解调成DTMF信号，此信号又连接至DTMF变换器变换成BCD输出，用来控制4路电路的接通和关断。
遥控发射器（见图1）有DTMF发生器和调频发送电路组成。
这里采用一块UM91214B电话机专用IC产生DTMF信号，其3V电源电压由9V电池经3V齐纳管D1供给。
电路采用3.58MHZ晶体制作基电路，IC1的脚分别为第一列脚和第一行脚，它们通过开关S1短路连通，这是输出的信号相当于电话机1号键送出的双音多频信号。
同理，分别用S2，S3，S4短路时，来控制信号相当于电话机2号，4号呵号键送出的双音多频信号。
发送器电路由晶体管T1及外围电路组成，其中调谐电路L1和VC1调谐在100MHZ载频附近，天线用鞭状天线，长10厘米到15厘米。
DTMF信号由IC1的脚送至T1的基极，在用天线发射。
接收部分（电路图2）唷FM接受机的DTMF变换芯片IC2以及一组4个触发锁存电路IC3IC4组成。
调频信号现在FM接收机解调后IC2变换成BCD信号，此时数码1为0001，4为0100等，IC2也有3.58MHZ晶体工作。
BCD信号送至4个触发锁存器。
当任意按1，2，4，8好键中的一个，相当于该号键的一路D触发器芯片的时钟输入端便有信号输入，使该触发器的输出状态反转，从而驱动相关晶体管和继电路做吸合和释放工作，从而使该继电器控制的电路接通或者断开。
由于UM91214B工可产生12种信号，因此只可将简单的增加发送器中的控制按键数目以及在接受部分IC2和触发器之间增加一块4/16线路变换器，同时将触发器增加到12只，又可以控制12种电路的工作。
3.1.2电路原理图
遥控器发射部分：
遥控器接收部分
3.2方案二：
实用DTMF编译码无线遥控电路
3.2.1实验原理
编码发射电路原理。
电路图见后面。
VT1和晶体X1等组成载频振荡器，振荡频率有X1固有频率决定。
R1R2为偏置电阻，用来设置VT1的直流工作点，T1初级电感与C1组成并联谐振电路，当谐振频率等于X1固有频率时，发射机可获得最大输出功率。
T1次级将载频信号偶合到VT2进行放大，由C4，C5和T2初级电感组成的电路进行选频，通过T2次级加到电感线圈L1，由天线向外发射电磁波。
VT3为调制管，双音频编码信号加至VT3基极，由集电极输出，对载频信号进行调制。
D1为电话机中双音频发生电路CIC9187，R1到R4端为行线，C1——C3为列线，外接4*4标准键盘。
OCSI和OCSO为振荡输入，输出端。
外接晶体X2形成的时钟振荡，ST1为输出控制端。
TONE为双音频信号输出端，VBB和VSS为正，负电源端，正常工作电压为2.5——15V，MUTE为静态输出端。
XMUTE为信号输出开关，可做发射指示。
/
用来构成双音频信号的低音组（597，770，8582，941HZ）和高音组（1209，1336，1477，1633）各四个音频信号，双音频编码信号采用8中取2的方式，从高，低音组中各取一个信号组合而成，用来代表1——9十个数子和其他功能。
其编码和译码关系见附表。
当按下键盘某键时，对应选用的某行和某列，也就确定了哪两种音频进行组合，经D1内部高，低音组各自的数模转换器换成正弦波信号，再由加法器相加，从TDNE端输出。
经R5，C7偶合至VT3，对载频信号进行调制，并通过天线向外发射电磁波。
接收译码电路（电路图见后面）VT4等组成的自熄式超再生检波电路。
在短波段灵敏度很高，而对选择性和讯噪比要求不高的建议无线电路中经常应用。
C10为天线偶合电容。
R8决定VT4工作点，并与C11共同决定超再生检波的熄灭功率，调整C11使熄灭功率固定在某一固定的数值上，使超再生检波的灵敏度和稳定性均处于最佳状态。
L2决定接受频率，C12为反馈电容，L3为高频阻流圈，C12和L3的取值对检波输出大小有一定的影响，检波信号有VT4的S极输出，经C14，C15，R10滤波后，通过C16送高频译码电路的信号输入端。
D2为DTMF双频译码器YN9101，工作电压为正负5V，XIN和XOUT为振荡输入，输出端，外接晶体X3形成时钟振荡。
XEN为时钟信号输出控制端，XEN=1，时钟电路工作。
AIN为音频信号输入端，GT为定时控制端。
EN为译码输出控制端，Q1——Q4输出译码后得到8421码，DV为译码有效输出端，当D2收到有效DTMF信号时，Q1——Q4输出译码信号的同时，DV输出一正脉冲。
D3使用4——16线锁存译码器CD4514，EN非为输出控制端，A1——A4为输入控制端，Y1——Y6依次输出高电平，DT为锁存控制端，当ST=1或者加正弦脉冲时，A1——A4输入数据被锁存，直至新数据的到来，。
ST接D2的DV端，当Q1——Q4输出数据时，DV输出的正脉冲使这些数据被DV3锁存，这样当发射电路停止发射时，Y1——Y16仍可保持前一段的输出状态不变。
输出信号由P1引出，可直接控制光偶和气，固态继电器或者出发双向可控等，由于CD4514输出负载能力有限，如带动继电器工作时，应增加一级晶体管驱动电路。
3.2.2电路原理图
发射机原理
接收机原理
3.3方案比较：
在方案一中，是利用电话机中的DTMF信号做控制代码，用来调制100MHZ左右的载频，在用天线送出。
接受电路用调频收音机将信号解调成DTMF信号，此信号又连接至DTMF变换器变换成BCD输出，用来控制4路电路的接通和关断。
当然由于UM91214B工可产生12种信号，因此只可将简单的增加发送器中的控制按键数目以及在接受部分IC2和触发器之间增加一块4/16线路变换器，同时将触发器增加到12只，又可以控制12种电路的工作。
在方案二中，选用DTMF编译码无线遥控电路，DTMF编译码无线遥控电路是一种无线遥控电路，采用采用程控电话系统中使用的DTMF（双音频）编译电路，通过键盘向接收电路发出16种遥控指令，控制距离不少于300m，利用石英晶体稳频，采用超再生电路作信号接收及检波，电路简单，灵敏度高。
又由于在方案二中的元件便于够买，基于上述原因，我们采用了方案二。
4单元电路设计
4．1并联谐振回路
谐振回路在高频电路中即为选频网络，它能选出我们需要的频率分量和滤除不需要的频率量。
在高频电子线路中应用的选频网络分为两大类：
第一类是由电感和电容元件组成的振荡回路（也称谐振回路），它又可分为单谐振回路和耦合谐振回路；第二类是各种滤波器，如LC集中参数滤波器，石英晶体滤波器，陶瓷滤波器和声表面波滤波等。
并联谐振回路是与串联谐振回路对偶的电路，其等效电路见下图：
由下图可见，回路Q值越高，曲线越尖锐。
所以在电子线路中常用谐振回路从同频率的各种信号中选择所需要的信号，谐振回路的这种性质称为选择性。
回路Q值越高，选择性越好。
当失谐不大时，即离开谐振频率不太远时，f+f0≈2f0于是相对失谐。
由图可见
当ε<0（即f当ε>0（即f>f0）时，即电压滞后电流回路呈容性；
当ε=0（即f=f0）时，即电压同相位回路呈纯阻性。
同时还可以看出，Q越高，在f0附近，相位频率特性越陡。
4．2集电极调谐
谐型互感耦合振荡器（或变压器反馈振荡器）又称为调谐型振荡器，根据回路（选频网络）的三极管不同电极的连接点又可分为集电极调谐型、发射极调谐型和基极调谐型。
如图所示。
这里我们只讨论集电极调谐型，而集电极调谐又可分为共射和共基两种类型，均得到广泛应用。
两者相比，共基电路的功率增益较小，输入阻抗较低，所以难于起振，但截止频率较高。
4．3互感耦合振荡器
为了使网络具有矩形选频特性，或者完成阻抗变换的需要，需要采用耦合振荡回路。
耦合回路由两个或者两个以上的单振荡回路通过各种不同的耦合方式组成。
互感M的单位与自感L相同，高频电路中M的量级一般是μH，耦合系数k的量级约是百分之几。
由耦合系数的定义可知，任何电路的耦合系数不但都是无量纲的常数，而且永远是个小于1的正数。
现以下图所示的互感耦合串联回路为例来分析耦合回路的阻抗特性。
在初级回路接入一个角频率为的正弦电压V1，初、次级回路中的电流分别以i1和i2表示，并标明了各电流和电压的正方向以及线圈的同名端关系
式中Z11为初级回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11,Z22为次级回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22。
从而可得到：
4．4晶体振荡器的选用
等效电感Lq特别大、等效电容Cq特别小，因此，石英晶体的Q值
很大，一般为几万到几百万。
这是普通LC电路无法比拟的。
石英谐振器的等效电抗（阻抗特性）
石英晶体有两个谐振角频率。
一个是LCR支路的串联谐振角频率q，即石英片本身的自然角频率。
当工作频率高于q时，LCR支路与电容C0发生并联谐振，即石英谐振器的并联谐振角频率p。
串联谐振频率
并联谐振频率
接入系数p很小，一般为10-3数量级，所以p与q很接近。
4.5基极调幅
在小功率情况下，可采用基极调幅。
为了让Eb控制Ic1,放大器应工作在欠压状态。
电路简单，但效率低，用于小功率、失真度要求较低的发射机中。
基极调幅的波形如下图所示：
5．焊接与调试过程
（1）当购买完相应的元件后，对照电路原理图开始焊接。
（2）焊接完成后，先检查电路图与实际电路板之间有没有没有忽略的地方。
认真检查之后便开始调试了。
先断开原理图中的C16与D2的7脚连线，在C16与地间跨接一只耳机，使耳机中听到的超再生噪声既响亮，然后打开发射机，调整L2磁芯，收听发射机发出的双音频编码信号，至声音最大且不失真。
（3）调试完之后，可以将将发射机和接收机的距离逐渐接远，再逐一调R8，C12，C13，L3，使声音响。
由于调节时，一起动了上述几个元件因此老接收不到信号。
上述元件一次只能调整一个，每调整完一个元件，要微调一下L2磁芯，以保证接收频率与载频频率相同。
（4）调试完之后，便可以接着调试电路原理图中的R1，T1，T2，L1磁芯，并不断拉远发射距离，使耳机中双音频信号最响亮，且控制距离最远。
最后取下耳机，将C16与D2的7脚旱好，调试工作即告结束。
6元件清单表
序号
名称
规格
数量
序号
名称
规格
数量
1
R1
20K
1
18
X2X3
3.58M
2
2
R2
5.1K
1
19
D1
CIL9187
1
3
R3
100
1
20
D2
8070
1
4
R4
200
1
21
D3D4
4514
2
5
R5R6
10K
2
22
VT1VT2
9018
2
6
R7
2.2K
1
23
VT3
3AX31C
1
7
R8
1.5K
1
24
VT4
3DJ7G
1
8
R9
15K
1
25
VD1
1
9
R10
12K
1
26
电源
6V9V
2
10
C1
3.3p
1
27
导线
11
C2C6C15
0.01u
3
28
电路板
2
12
C3
200p.
1
29
基座
3
13
C4
33p
1
30
天线
自制
2
14
C5C12
20p
2
31
电感
自制
3
15
C7C16
0.47u
2
32
耦合电感
自制
2
16
C8C9
30p
2
33
C11C14
0.002u
2
17
C10C13
5p
2
34
X1
28.6M
1
7心得体会
本次设计一共用了为期一周的时间，在这一周的时间里，我们小组的成员都积极参与课程设计的各个环节，从电路原理图的选取和元件的购买以及后期的焊接，分析都包含了我们小组成员的心血和学习的热情。
同时在这次课程设计的过程中，使我明白无论是研究理论知识，还是在实践中锻炼，都应该有认真态度，踏实的作风。
虽然设计中的内容有些是我们从未接触过的，因此遇到很多难以处理的问题，在苏老师和同学的帮助下，特别是我们小组的熊奇同学作出了卓越的贡献。
使我清醒的认识到，遇到困难只要肯下功夫钻研，静下心去看，并不断的思考，就能将别人的东西转化为自己的，经消化吸收后，增长自己的学识，增强自己的能力。
众所周知，作为二十一世纪的电子信息工程专业的大学生来讲，掌握高频电子线路的理论和应用是十分重要的。
同时，我们也知道课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，高频电子电路的应用已经成为信息时代空前活跃的一部分，在生活中可以说得是无处不在。
这次课程设计在形式上是完成了，但是在未来的学习生活中，我们可能还会遇到比这些困难更大的问题需要我们去处理，所以我们要认真汲取这次课程设计的经验教训，认真干事，踏实为人。
同时我代表我们小组的全体成员向在这次课程设计的过程中帮助过我们的苏老师和其他同学表示衷心的感谢。
8参考文献
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