1、題號： E 武漢理工大學第四屆電工電子創新設計大賽設計報告項目滿分得分基本要求論文結構完整性10理論分析與計算20硬件電路設計與器件選擇45分析及結論20創新特色5總分摘 要一、 總體方案構想1無線電遙控發射機2無線電遙控接收機。二、 方案論證三、 電路設計與計算（1）調頻發射機 圖1 遙控發射機電路圖主振級由晶體管BG1與電容C2，C3，C4，C5，變容二級管和電感L1組成西勒振蕩器。振蕩信號由C7弱耦合至射隨器，然后送至功率放大器。功放的工作狀態為甲乙類，R8，R9給BG3提供偏壓，輸出匹配網絡采用簡單的型網絡，其中L4與C10和天線等效電容諧振于載頻，L3與L2起阻抗變換作用，以使得輸出

2、功率最大。調頻采用變容二極管電路。在本設計中，調制信號為二元單極性碼，即只有高低兩個電平，所以對調制線性度要求不高。因此本設計采用變容二極管部分接入以及對變容二極管不外加偏壓的電路結構，電路如圖2所示。圖2變容二極管的結電容Cj為變容二極管的結電容，可以求得Cj對主振電路的接入系數為P=C5/（C5+Cj）若調制信號引起的結電容變化為C，則引入主振回路的電容變化量為P·P·C，可以求得由于此引起的振蕩頻率的變化為 Fg-P·P·C·Fg/2C式子中CC5·Cj/（C5+Cj）+C4為主振回路的總電容。負號表示C與Fg的變化相反。本設計

3、中，C5=3pF，Cj=21pF，可得p1，即變容二極管參量的變化對振蕩頻率影響比較小，頻率穩定度大大提高。由此引入的問題是如何才能得到足夠的頻偏，也就是如何使變容二極管的結電容變化比較大。解決的辦法是對變容二極管不加反向偏壓。如圖3所示：圖3變容二極管結電容變化在不外加反偏壓時可以獲得最大電容變化量。由于無外加偏壓，避免了由偏壓變化引起的頻率漂移，同時簡化了電路。（2）接收機如圖所示，接收機的模擬部分可以分為三大模塊： 高頻放大電路采用典型電路。影響接收機靈敏度的主要因素是噪聲，表現為信噪比。信噪比越大，表明接收電路的噪聲越小，對靈敏度影響越小。為了提高接收機的靈敏度，使用了低噪聲的三極管2

4、SC763。 鑒頻電路采用MC3361。本振為8MHz，。與高放送來的信號進行混頻，產生500KHz的中頻信號。此信號通過窄帶陶瓷濾波器（FL）送回MC3361進行鑒頻。MC3361的外圍元件值的確定參考了MC3361的典型電路，省略了靜噪部分。 比較電路。碼型在傳輸過程中可能出現畸變，所以應該通過比較電路使得信號恢復成只有高低電平的數字信號。這樣，提高了接收機的抗干擾能力，并且與后級數字電路匹配。比較器門限電壓由鑒頻器輸出經過RC低通濾波獲得，其電壓相當于信號中的直流分量電壓。此方法有一定的自適應功能，在實際應用中表現出比較強的抗干擾能力。圖4 接收機模擬部分電路圖（1）編碼部分 如圖5部分

5、所示，控制開關為八個。八個按鍵開關對應八種控制狀態，再通過74HC148 8-3編碼器編碼成三路數據輸入，因為經過編碼器輸出為低電平有效，所以加了個反相器，便于后續的譯碼過程。利用MC145026和MC145027對控制信號進行編碼和解碼，以利于碼元在無線信道中傳輸。MC145026產生占空比隨傳0，傳1改變的單極性碼，一組編碼包括5位地址碼和4位數據碼。在本設計中MC145026有九位輸入端，其中五位是地址碼并且是設定的，即接低電平。另四位中低三位為數據輸入端。假如MC145026的地址碼是變化的，則可以用一片MC145026控制多片MC145027。圖5 編碼部分電路（2）解碼部分如圖6所

6、示，在接收端用一片MC145027對解調后的信號進行解碼。而作為被控對象的LED通過74HC138芯片 3-8譯碼器連接在MC145027的數據輸出管腳，同時將輸出的數據送入74LS48芯片，74LS48芯片是一種常用的七段數碼管譯碼器驅動器，用于數碼管顯示是哪一路的開關狀態。相應的MC145027也有5位地址碼，只有與MC145026地址碼相同的MC145027才會有解碼輸出。這樣，就可以用一片MC145026對應得控制一片MC145027。圖6解碼部分電路四、 系統性能分析無線通信的一個關鍵問題是數據傳輸的可靠性，這取決于諸多因素，比如頻率選擇，同頻率干擾，傳輸距離和天線的選擇等等。這些在

7、設計無線通信系統時候都必須認真考慮和比較。本系統是一個數字和模擬相結合的系統，無線射頻的發射和接收既有模擬電路部分又有數字電路部分。所以系統必須保證一定的可靠性。在適當提高成本的基礎上盡量選用高可靠性的元器件。MC145026和MC145027就是為了提高信號傳輸的可靠性而選用的。數字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數據流中產生誤碼，從而使接收端產生信號失真，不清晰等現象。所以通過信道編碼這一環節，對數碼流進行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，可極大地避免碼流傳送中誤碼的發生。在射頻接收機中，為了降低噪聲含量，減少波形失真度使用MC3361進行鑒頻。使得接收機能高比較

8、完整的清晰的接收信號。一個無線電系統，常見的干擾有:電臺干擾、工業干擾、天電干擾和宇宙干擾。電電臺干擾是指其他無線電發射設備所產生的干擾。工業干擾是指各種各樣的電器設備所產生的。天電干擾是指大氣中各種電磁現象所引起的干擾。宇宙干擾是指來自于宇宙間各種天體的輻射。為減少這些千擾，采取了如下措施:選擇合適的工作頻率，減少由于廣播電臺對系統造成的干擾。調制方式選用抗干擾強的FSK調制方式。用地線把數字區和模擬區隔離，數字地和模擬地要分離，最后并接到電源地。對于芯片閑置的引腳，在不影響系統的邏輯功能的情況下接地或接電源。布線時，電源線和地線盡量粗。這樣不但有利于減少壓降，更重要是的是降低耦合噪聲。還應

9、盡量減少回路環的面積，以減少感應噪聲。避免90度折線，減少高頻噪聲發射。3、系統可實現性系統模塊明確，LED開關狀態與開關控制一一對應，數碼管顯示對應哪一路的開關狀態，小燈泡亮度等級與開關控制一致。系統采用FSK調制方式；傳輸距離滿足要求，能在不同的房間進行遙控測試。但是發射和接收電路因元件限制，以上涉及的方案未能全部完成仿真。五、 其他方案簡單介紹 功率放大阻抗匹配 發射端 鎖相環高速分頻器壓控振蕩器 編碼器環路濾波器開關發射部分方框圖接受端解碼器解調器接受機高頻放大器 LED顯示譯碼七段顯示譯碼七段數碼管顯示接受部分方框圖1、壓控振蕩器電路(VCO)（1）VCO主要由壓控振蕩器芯片MC16

10、48、變容二極管V149以及LC并聯諧振回路構成。電源采用+5V的電壓。MC1648需要外接一個由電感和電容組成的并聯諧振回路,電容采用一對串聯變容二極管,背靠背與電感相連,調節加在變容二極管上的電壓值,使VCO的輸出頻率穩定在8MHz。在工作頻率時,為達到最佳工作性能,要求LC并聯諧振回路的QL100。VCO產生的振蕩頻率范圍和變容二極管的壓容特性有關。變容二極管的CVD的大小受所加偏置電壓U控制。對于fc=8MHz,CVD=20pF,利用公式計算可得L值。MC1648引腳端3為緩沖輸出,一路供鎖項環,一路經功率放大后輸出。該芯片的引腳端5是自動增益控制電路(AGC)的反饋端,由于本設計的頻

11、率固定在8MHz,且其反饋幅度不大,因此引腳端5經電容接地。(2)采用由晶體管9018及變容二極管和電感組成的西勒振蕩器電路，振蕩信號通過電容耦合到射極跟隨器，然后送往功率放大器，這種電路的特點是：振蕩頻率由C3、C4決定，但反饋系數由C1、C2決定，解決了基本三點式振蕩設計中存在的改變振蕩頻率必改變反饋系數的矛盾。綜合考慮穩幅輸出和調諧方便，電路選用變容二極管取代C4實現系統的核心模塊。 此方案有閉環控制幅值功能，電路簡易，控制較方便。2、鎖相環電路VCO的輸出頻率受自身參數、控制電壓的穩定性、溫度外界電磁干擾等因素的影響,往往是不夠穩定的。因此可以加入自相位控制環節,即鎖相環,來穩定發射頻

12、率。發射頻率經反饋,與晶振產生的標準信號做比較,在鎖相環的跟蹤下,發射頻率始終向標準信號逼近,最終被鎖定在標準頻率上,達到與參考晶振同樣的穩定度。方案一：鎖相環電路采用MC145152芯片,MC145152芯片集鑒相器、可編程分頻器、參考分頻器于一體,分頻器的分頻系數可由并行輸入的數據控制。參考晶振接入MC145152的OSCin、OSCout引腳端,芯片內部的÷R參考分頻器提供8種不同的分頻系數,對參考信號進行分頻。R值由其引腳端RA0、RA1和RA2設定,RA0RA1RA2設定范圍為000111,對應的分頻系數為82048。本設計中,參考晶振為10.24MHz,所以取RA0RA1

13、RA2=101時,即R=1024,對參考晶振頻率進行1024分頻。為使分頻系數連續可調,可編程分頻電路采用是吞咽脈沖計數器,由ECL的高速分頻器MC12022及MC145152內部的÷A減法計數器,÷N減法計數構成。 采用的鑒相器集成在MC145152中,是一種新型數字式鑒頻/鑒相集成電路,具有鑒頻和鑒相功能,不需要輔助捕捉電路就能實現寬帶捕捉和保持。方案二：數字電壓合成方式。由單片機系統通過D/A將需要頻率對應的控制電壓加在變容二極管上，改變回路電容值，改變輸出頻率。由于是開環調節，且變容二極管CV特性的非線性，使輸出頻率難以精確控制。 方案三：采用集成度更高的專用鎖相集

14、成芯片BU2614。BU2614是用在數字調諧收音機中的鎖相集成芯片。其內部集成了前置分頻、可變程序分頻器、參考分頻器和鑒相器。工作頻率范圍10130MHz頻率步進為1kHz，滿足本系統的需求，電路較簡單，控制方便。 3、編碼解碼電路 方案一： 采用MC145026/MC145027編碼解碼芯片，MC15026具有五位地址編碼和四位數據輸入，能將并行輸入的數據轉換成串行數字編碼信號輸出；MC145027是與MC145026配套的解碼器，將接受到的串行數據轉換為并行輸出數據信號。是一種低壓CMOS編譯碼器件,具有較強的抗干擾能力,廣泛應用于遙控遙測電路。方案二：編碼電路采用具有地址和數據編碼功能

15、的編碼芯片PT2262,PT2262輸出的編碼信號由地址碼、數據碼、同步碼組成一個完整的碼字。PT2262發射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態,數據輸入有“1”和“0”兩種狀態,用加入到各引腳端的不同狀態,來確定相應地址和數據的編碼,從輸出端Dout輸出。數據位(D0D5)由單片機引腳端(P20P25)預置,同時6個地址碼也由單片機引腳端(P00P05)預置。 方案二功能較強大，但本系統用方案一足夠實現，綜合考慮到功能可否實現性和資源利用充分性，選用方案一。 4、調制解調電路（1）用變容二極管和MC1648實現調制，編碼信號通過VCO電路中的變容二極管上進行調制后發射出去。通

16、過改變引腳端15(OSC1)和16(OSC2)之間所接的電阻值,可改變輸出頻率。解調電路由解調芯片MC3371構成，片內由振蕩電路、混頻電路、積分鑒頻器、濾波器等構成。（2）由XR2206/XR2211構成調制解調電路，XR2206/XR2211是一組FSK調制解調芯片，其價格低,性能穩定,調制電平與TTL兼容，適合于遠距離而又不宜有線傳輸的點對點的數據通信中使用。用它制作的調制解調器應用。六、 總結本系統設計的最初要求是，通過按鍵操作，能夠實現近距離上的八路控制。被控設備用LED分別代替，LED發光表示被控對象工作。經過以上討論，本系統基本能夠實現這些功能，在發射機與接收機相距1020米的范圍內可以進行可靠控制。但是任何一個項目都不是十全十美的，本系統設計時只是出于一種簡易的遙控系統設計的思想出發，所以該項目也可以進一步完善。由于在系統開始設