电子科学与技术专业课程设计Word格式.docx
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1.2发挥部分3
二、方案设计与理论计算4
2.1红外遥控发射机设计方案4
2.3解码及数码管显示方案6
三、系统整体设计7
3.1发射机电路7
3.1.1编码模块7
3.1.2调制发送模块7
3.2接收机电路8
3.2.1放大解调模块8
3.2.2解码接收电路8
四、测试方法、调试9
4.1NE555频率测试9
4.2有线连接测试编码译码的正确性9
4.3测试红外发送和接受端的波形9
4.4测试红外收发的距离9
五、功能实现与结果分析9
六、实验遇到的问题及实验总结10
附录:
元器件清单11
一、实验目的与要求
该系统为简易无线遥控系统,实现无线遥控八个LED和一个显示亮度等级的LED灯,并用七段数码管显示亮度等级。
本设计发射接收电路工作频率为38KHz。
用MC145026/MC145027实现编码和解码功能。
1.1设计要求及主要技术指标
(1)遥控对象:
8个,被控设备用LED分别代替,LED发光表示工作。
(2)8路设备中的一路为亮度等级指示灯,用指令遥控电灯亮度,亮度分为8级并用数码管显示级数。
(3)接收机距离发射机不小于2m。
1.2发挥部分
(1)在一定发射功率下,尽量增大接收距离。
(2)增加信道抗干扰措施。
二、方案设计与理论计算
2.1红外遥控发射机设计方案
图1发射机设计方案
共设置8个开关按键,8号开关为片选控制开关。
工作情况如下:
(1)当开关8断开(接地)时,开关1~7分别控制七个LED灯亮灭状态。
(2)当开关闭合(接电源)时,开关1~7控制第八个灯的亮度及数码管显示。
采用74LS147将并行输入转换为串行输出。
为便于码元传输,要对码元进行再编码。
用MC145026进行编码。
”1”编码输出两个宽脉冲,”0”编码输出两个窄脉冲。
对照74LS147的真值表,可知其为低电平有效。
当开关开关合上时,对应编码输入0,编码输出为低电平有效,故开关(1-7)对应连接到编码输入端(1-7)。
调制模块,运用NE555将频率调制到38KHz发送,需要选择NE555的外围电阻的阻值。
在该课题中NE555主要是用于产生一个载频信号,来调制经MC145026编码出来的串行信号。
2.2红外接收机设计方案
图2红外接收机设计方案图
直接使用CX20106红外线接收专用集成芯片进行红外的接受放大和解调。
CX20106由前置放大器、限幅放大器、带通滤波器、检波器、积分器及整形电路构成。
其中的电平自动控制电路ABLC可以保证在输入弱信号时前置放大器有较高增益,在输入强信号时前置放大器不会过载,可以保证在一定遥控距离(约10m)内工作可靠。
其内部设置的滤波器中心频率f0由其5脚外接电阻调节,范围可从30KHz-60KHz。
其接入电路图如下:
图3CX20106接入电路
2.3解码及数码管显示方案
采用两片MC145027对接收信号进行解码,两路解码输出分别控制1~7号LED灯和数码管及八号灯。
采用74LS138进行3-8译码,译码输出送给1~7号LED灯。
另一路采用三个三极管调节通过八号LED灯的电路从而控制其亮度。
方案图如下:
图4
图5
三极管的接法如下图:
图6三极管接入电路图
三、系统整体设计
3.1发射机电路
3.1.1编码模块
图7编码电路
3.1.2调制发送模块
图8调制发送电路图
3.2接收机电路
3.2.1放大解调模块
图9调制模块
3.2.2解码接收电路
图10解码接收模块
四、测试方法、调试
4.1NE555频率测试
断开MC145026的输入,用示波器测量NE555的Dout管脚的波形,观察到稳定的方波波形,频率在38KHz左右,占空比为1:
7。
这时在接收端的收到的红外信号经过解调后放大倍数最高,接受效果最好。
4.2有线连接测试编码译码的正确性
断开CX20106的输入将MC145026的输出和MC145027的输入用导线连接。
测试控制的结果,确定在有线情况下系统正常运行。
4.3测试红外发送和接受端的波形
接上红外收发部分,测量CX20106的输出的波形,观察信号放大的情况,同时观察MC145027的接受管脚和MC145026的输出管脚信号是不是一致。
4.4测试红外收发的距离
将系统调到正常工作的状态,然后逐渐增大收发模块之间的距离,一直到无法接受为止,测出最大距离。
五、功能实现与结果分析
(1)LED开关状态与开关控制一一对应
(2)小灯泡亮度等级与开关控制一致,数码显示亮度与开关控制一致。
(3)采用FSK调制方式
(4)传输距离基本满足要求。
六、实验遇到的问题及实验总结
从6月18号接到课程题目到28号验收完成,这段时间基本上每天待在实验室,早上八点半到晚上八点。
首先确定设计方案,然后给出电路图,接着便是搭电路。
两天时间把电路图设计出来了,搭电路也不费什么功夫,不出两天就搭完了。
只是在测试的时候无法达到预期的结果。
接下来便是NE555的频率的调节,要使频率达到38KHz,由于计算和实际电路有一定误差,所以就只好找一些相近的电阻放到电路中一个个的测出频率,最后当电阻分别为13K和10k时刚好频率38KHz。
反复检查电路,一遍一遍。
用万用表、示波器逐点测试电路的状态。
修改后,灯能够顺次令灭了,数码管也能够正常显示八级亮度了。
找刘老师验收。
老师说我的电路有问题,不能实现优先编码。
让我重新修改电路。
这个过程真的很痛苦,因为我只要改动一处,其他地方都会受到影响。
原本都看到希望了,现在又要改。
我稍改动了几个接线,灯也不亮了,数码管显示也不正确了。
一遍一遍去分析,最后我把两路MC145027的输出分别经过反向器,并修改拨码开关与74LS147的接入管脚,包括数码管的输入管脚,终于可以实现优先编码了,圆满的完成了题目的要求。
此次实验收获了很多有关模块的东西,相信会对我以后的学习有很大帮助。
非常感谢刘雯老师的悉心教导,谢谢!
元器件清单
拨码开关:
1个
74LS147:
1个
MC145026:
NE555:
CX20106:
CD4069:
2个
MC145027:
2个
74LS138:
MC14513:
三极管:
4个
发射管:
接收管:
LED灯:
8个
七段数码管:
1个
导线、电阻、电容若干