专业专业综合课程设计正文.docx

1、专业专业综合课程设计正文第1章 绪论1.1 课题来源随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。本课题就是基于此而设计了超声波对灯泡的控制。1.2 课题研究的目的意义科技的进步带动了超声波控制的发展，现代超声波控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，超声波控制技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计，其目的

2、在于：(1)掌握proteus的运用。(2)复习已学的模电和数电知识。(3)复习已学习的现代通行原理。(4)可以学会proteus调试方法。(5)把所学的知识窜起来。1.3 国内外现状及水平无线电遥控技术发展只有几十年的历史。本世纪20年代，才刚刚出现无线电遥控的雏形。那时，人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船上，但由于技术不够完善而未能成功。二次世界大战以后，无线电遥控技术发展迅速，并逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到广泛的应用。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐

3、步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在无线遥控领域，目前常用的遥控方式主要有超声波遥控、红外线遥控、无线电遥控等。由于无线电波是由发射点向四面八方传播，可以穿过阻挡物，而且可以传播到很远的距离，因此它的控制可以在很大区域和空间内实现，成为遥控的主要方式，在国防、军事、生产、建设和日常生活中有极广泛的应用。1.4 课题研究内容本设计研究的主要内容如下：（1）在广泛查阅多路超声波控制理论和方法、控制技术等资料的基础上，根据不同的控制要求及应用领域完成对系统方案的总体设计。本设计采用以555和LM567芯

4、片核心，来实现对超声波对电灯的控制。（2）研究比较各相关元器件的功能与特点，选择合适的元器件。（3）系统硬件设计。（4）系统调试设计，综合所学专业课程的知识。专业综合实验的编写。由于本人的能力和水平有限，论文中肯定会有不妥之处和错误，恳请老师和同学提出批评和改进意见，在此表示衷心的感谢。第2章 方案设计2.1 设计要求2.1.1 使用proteus软件实现超声波对电灯的控制的仿真2.1.2 采用555芯片和LM567芯片进行判决和控制，以晶振作为频率发生器并且以可控硅最为触发导通。2.1.3 出发后要求即时显示，即要求灯泡立即亮。2.1.4 要求在理论上提供多种可行性的方案。2.1.5 充分比

5、比较多种方案确定一种最合适的解决方案。2.2 方案1简易超声波遥控电路在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道超声波遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。超声波发射部分：产生震荡频率超声波发射图1 超声波发射部分考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过超声波二极管发射出去。超声波收收部分：受控电器超声波接收解调控制图2 超声波接收部分当超声波接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。2.3 方案2 超声波开关电路超声波发射/接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实用性

6、强。超声波发射部分：单片机遥控按钮超声波发射图3 超声波发射部分当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由超声波二极管发射出去。超声波收部分：超声波接收单片机受控电器控制方式选择开关图4 超声波接收部分当超声波接收器接收到控制脉冲后，由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制，再由单片机处理后，对相应的受控电器产生控制。2.4方案3 超声波遥控开关电路用单片机制作一个超声波电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关，和一个电灯开关，并且可以对电灯进行亮度的调光控制。超声波射部分：单片机超声波发射按键控制图5 超声波发射部分当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由超声波二极管发射出去

7、。超声波收部分：受控电器电源开关显示单片机电灯超声波接收收调光电路图6 超声波接收部分当超声波接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。2.5 方案比较综上所述通过比较三套方案，由于方案2和3较复杂且不服和简单的条件和造价的要求而且实验室的proteus软件元器件库很不完整。而且用分立元器件来进行课程设计可以更好的了解元器件的功能和结构为以后的学习做好基础。而且在高频段集成芯片有时候不可以满足要求。分立元器件在做模拟信号时有优势。作此课程设计可以更进一步的复习模电的知识。芯片的运用也对自己的数电也有

8、很好的帮助。而且就目前情况而言我的时间很紧。考虑到我本人现在的情况所以从实际出发选择了方案1作为专业综合实验的方案。第3章 系统硬件电路设计3.1发射电路555芯片接口电路设计3.1.1 555芯片介绍发射电路的核心部件是晶振和555芯片。晶振作用：给电路正常工作提供稳定的时钟信号。原理：在石英晶体的两个极板上加一个电场，晶片会产生机械变形，对极板施加机械力使其变形，又会在极板上产生相应的电荷，这叫压电效应。如果在两个极板上加上交变的电压，晶片便会产生机械变形震荡，同时这种机械震荡还会产生交变的电场（比较的微小），但是当外加交变的电压的频率与晶片固有的频率（由其形状和尺寸决定）相等时，机械振动

9、的幅度会加剧，产生交变电场也增大。叫做压电谐波。555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测

10、量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端

11、OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。3.1.2 555的引脚图：引脚1为地 GND引脚2为触发引脚3为输出引脚4为复位引脚5为控制电压引脚6为门限(阈值）引脚7为放电引脚8为电源电压Vcc图7 555芯片引脚图3.1.3 555芯片接口详细设计图8 555芯片接口详细设计3.2发射电路总体设计图9 发射电路总体设计3.3接收电路LM567接口电路设计设计3.3.1 LM567芯片介绍接收电路的核心部件是晶振，LM567芯片以及可控硅。由于前面已

12、经介绍了晶振的功能和作用，所以在这里重点说明LM567的作用和可控硅的功能。 567音调解码器内含锁相环，频率监视器等各种电路中。 音调解码器 LM 567是一种高稳定性的锁相环音频泽码器集成芯片，其内部由鉴相器、电流控制震荡器、直流放大器、低通滤波器等电路组成。采用8脚双列直插塑封。阵片的 、脚通常分别通过一电容器接地，形成输出滤波网络和环路单级低通滤波网络。脚所接电容决定锁相环的捕捉带宽，电容值越大，环路带宽越窄脚是输人端。、脚分别接电源和地线，电源电压范围为4.75一9Vo、脚和内部电流控制震荡器相连，外接电阻和电容，电阻和电容的大小决定LM567的中心频率f，如果外接电阻如图1所示为R

13、-、电容为C 则中心频率为:.f=I/1.I R7C,o 脚为输出端。I,M 567 的 内部电路及其下作过程非常复杂，这里不作详细介绍仅介绍其两种典型的应用情况:当 LM567的输人端脚输人频率在其带宽内的信号时，脚输出低电平，脚输出经频率/电压变换的调制信号;如果脚输人频率不在其带宽内的信号时，脚输出高电平。此种情况下脚输出频率为中亡频率的方波信号。当以 LM567的脚作为输人端输人音频信号时，脚输出受脚输人信号调制的调制方波信号围。图10 LM567引脚图3.3.2 双向可控硅的介绍双向可控硅:IAC(TRI-ELECTRODE AC SWITCH)为三极交流开关，亦称为双向晶闸管或双向可控硅。 TRIAC为三端元件，其三端分别为T1 (第二端子或第二阳极)，T 2(第一端子或第一阳极)和G(控制极)亦为一闸极控制开关，与SCR最大的不同点在于TRIAC无论于正向或反向电压时皆可导通，其符号构造及外型，如图1所示。因为它是双向元件，所以不管T1 ,T2的电压极性如何，若闸极有信号加入时，则T1 ,T2间呈导通状态；反之，加闸极触发信号，则T1 ,T2间有极高的阻抗。