課程設(shè)計-紅外發(fā)射接收器

1、 本科實驗報告實驗名稱： 紅外遙控發(fā)射/接收器的設(shè)計 課程名稱：課程設(shè)計（通信電路）實驗時間：任課教師：實驗地點：實驗教師：實驗類型： 原理驗證 綜合設(shè)計 自主創(chuàng)新學(xué)生姓名：學(xué)號/班級：組 號：學(xué) 院：信息與電子學(xué)院同組搭檔：專 業(yè)：成 績：一、設(shè)計任務(wù)和主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計一個八路紅外遙控器電路，主要技術(shù)指標(biāo)為：1碼元速率：400bit/S2調(diào)制方式：幅度鍵控，載頻40kHz。二、設(shè)計方案選擇利用MCMC、NE555和CX10206A等芯片設(shè)計制作一個八路紅外遙控器?？傮w設(shè)計框圖如下：電子系統(tǒng)A信號源編碼紅外傳輸幅度鍵控電子系統(tǒng)B檢波器解碼控制和顯示三、電路原理與設(shè)計1、MC編碼器MC由時鐘振蕩

2、器、分頻器、地址編碼/數(shù)據(jù)編碼輸入電路以及數(shù)據(jù)選擇與緩沖器等幾部分組成。時鐘振蕩器和分頻器向編碼電路提供基準(zhǔn)時鐘。地址編碼/數(shù)據(jù)編碼輸入電路，將不同的地址和控制數(shù)據(jù)碼編為相應(yīng)的信號。編碼方式是以不同的脈沖寬度組合，表征不同的地址碼和控制數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)選擇與緩沖電路將編碼電路的并行碼變?yōu)榇写a輸出。MC共有9條地址線A1A9，最多有512個不同地址；其中4條與地址復(fù)用的數(shù)據(jù)線D6D9，使用4位編碼輸入，16種編碼狀態(tài)。編碼以串行方式由Dout腳(引腳15)輸出。如果MC與譯碼器MC配對使用，則只能采用“5位地址線及4位數(shù)據(jù)線”的固定編碼傳送模式。1位編碼間隔 編碼器內(nèi)部時鐘CK編碼“1”波形編碼“0

3、”波形1 2 3 4 5 6 7 8編碼“開路”波形圖1 編碼器工作波形Dout腳串行輸出Dout腳串行輸出Dout腳串行輸出該器件的地址線和數(shù)據(jù)線采用并行編碼復(fù)用輸入，碼狀態(tài)為1、0和開路三種狀態(tài)，通常僅使用前兩種編碼狀態(tài)，每個編碼的碼元寬度對應(yīng)編碼器內(nèi)部的8個時鐘周期，主要靠脈沖占空比大小區(qū)分編碼狀態(tài)，三種狀態(tài)編碼波形如圖1所示。MC內(nèi)部振蕩頻率的典型運用范圍一般選擇為：4kHz9kHz。外接阻容元件RS、RTC、CTC的參數(shù)值決定了內(nèi)部時鐘頻率，原則上要求內(nèi)部振蕩頻率范圍為：1kHzfosc400kHz。其中應(yīng)滿足RS =2 5RTC，一般情況當(dāng)RS20k、RTC10k、400pFCTC

4、15F時，通常遵循以下原則確定內(nèi)部振蕩頻率：，式中，。MC編碼器電路原理圖和參數(shù)設(shè)計如下：2、MC譯碼器MC由地址編碼輸入電路、數(shù)據(jù)分離電路、邏輯控制電路、移位寄存器、數(shù)據(jù)鎖存與緩沖器等幾部分組成。解調(diào)后的BCD碼信號由Di輸入，經(jīng)數(shù)據(jù)分離電路，將地址碼與數(shù)據(jù)碼分離。當(dāng)接收到MC發(fā)送的第一串編碼脈沖時，若與MC設(shè)定的地址碼一致，則將數(shù)據(jù)碼送入寄存器，并由串行碼變?yōu)椴⑿写a，待第二次接收編碼中的地址碼再次吻合，并將兩次數(shù)據(jù)編碼進行對照，若數(shù)據(jù)相同，才有輸出地址和數(shù)據(jù)編碼。也就是說，只有連續(xù)兩次收到完全相同的地址和數(shù)據(jù)編碼后才將編碼推進輸出鎖存器。同時VT引腳在2次接收到有效傳輸編碼后電平由低變高，

5、表示譯碼有效。雖然MC可以使用三種編碼狀態(tài)，但數(shù)據(jù)一般都是邏輯1、0狀態(tài)，MC會將三態(tài)中的“開路”狀態(tài)譯碼成為邏輯1。MC同樣需要外接阻容元件，其第6、7腳接的是產(chǎn)生內(nèi)部接收判決時鐘需要的RC 元件，時間常數(shù)R1C1應(yīng)設(shè)置為1.72(編碼器MC時鐘周期)，即：。其中，R2C2為10腳到“地”并聯(lián)的一組元件，且時間常數(shù)R2C2=33.5(編碼器MC時鐘周期)，即： ，RTCCTC為MC的外接RC元件參數(shù)。MC譯碼器電路原理圖和參數(shù)設(shè)計如下：3、調(diào)制電路和發(fā)射電路在紅外遙控系統(tǒng)中，一般脈沖信號的編碼輸出頻率較低，為了提高抗干擾能力，應(yīng)進行付載波調(diào)制，調(diào)制的方法可以選擇幅度鍵控調(diào)制(ASK)。付載頻

6、頻率一般選在3550kHz。MC是脈沖編碼器，調(diào)制的方式應(yīng)為幅度鍵控調(diào)制。載波振蕩器如果采用NE555芯片作為幅度鍵控調(diào)制器，其輸出電流一般可以驅(qū)動紅外發(fā)射管。紅外發(fā)射管實際上是一種特殊的發(fā)光二極管，它的作用是完成“電光”轉(zhuǎn)換，紅外光一般也具有反射效應(yīng)，但不能直接遮擋。紅外發(fā)射管的驅(qū)動電流一般為50200mA。紅外接收管則完成“光電”轉(zhuǎn)換的作用，它的工作電流一般只有幾十微安。實驗用的紅外發(fā)射/接收二極管型號為PH301和PH302。 NE555調(diào)制電路和發(fā)射電路原理圖和參數(shù)設(shè)計如下：4、接收電路和解調(diào)電路紅外接收管與紅外發(fā)射管的發(fā)射/接收波長是相同的，如前所述。接收管完成“光電”轉(zhuǎn)換，其輸出的

7、電信號就是幅度鍵控信號(如采用調(diào)制)，且十分微弱，一般需要放大到峰-峰值1.52V后進行幅度檢波，然后進行放大整形，將信號變成邏輯電平，作為MC的Din腳輸入。紅外接收前級電路如圖2所示。前 端小信號放大幅度檢波放大整形譯碼器MC紅外接收管譯碼輸出圖2 紅外接收器的原理框圖對于紅外接收管輸出的微弱信號，可采用23級晶體管放大，然后進行二極管包絡(luò)檢波和放大整形。也可采用紅外專用集成前置放大器進行放大。CX20106A芯片內(nèi)由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。其中還有電平自動控制電路(ABLC)，它可保證在輸入弱信號時，前置放大器有較高的增益(約為70dB)，輸入強

8、信號時前置放大器不會過載，保證在一定的距離內(nèi)工作可靠。內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率由5腳外接電阻調(diào)節(jié)，范圍可從30KHz60KHz。CX20106芯片管腳中，2腳是電平自動控制，改變2腳的電容和電阻，可以調(diào)整前級放大器的增益，3腳的電容為檢波電容，5腳為濾波器的中心頻率調(diào)整電阻，7腳電阻為輸出負載電阻，4腳接地，8腳是電源。它是集電極開路輸出方式，因此7腳必須接上一個上拉電阻到電源端，沒有接受信號是該端輸出為高電平，有信號時則產(chǎn)生下降。同時，因為接收到的信號同發(fā)射端的發(fā)射信號相反，利用三極管8050設(shè)計反相電路。接收電路和解調(diào)電路原理圖和參數(shù)設(shè)計如下：5、控制和顯示電路譯碼器MC對前端接收電路輸出的串行編碼進行譯碼，以并行輸出方式給出譯碼結(jié)果(MC為二進制碼)，為滿足八路控制要求，對二進制碼要進行二次譯碼，將二進制變?yōu)槭M制，可用3-8譯碼器。74LS138為3-8譯碼器，當(dāng)一個選通端（）為高電平，另兩個選通端（