DTMF遙控器設(shè)計(jì)

1、XX理工大學(xué)通信電子線路課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1摘要，關(guān)鍵字22設(shè)計(jì)題目及要求3 21設(shè)計(jì)題目 4 22設(shè)計(jì)要求 43 電路選擇 4 3.1方案一：無(wú)線遙控電路43.1.1 實(shí)驗(yàn)原理43.1.2電路原理圖 43.2方案二：實(shí)用DTMF編譯碼無(wú)線遙控電路 53.2.1實(shí)驗(yàn)原理 53.2.2電路原理圖 63.3方案比較：84 單元電路設(shè)計(jì)84.1并聯(lián)諧振回路 84.2集電極調(diào)諧 94.3 互感耦合振蕩器104.4晶體振蕩器的選用 114.5基極調(diào)幅125焊接與調(diào)試過(guò)程 136元件清單表147心得體會(huì) 158參考文獻(xiàn) 161 摘要編碼發(fā)射電路原理。VT1和晶體X1等組成載頻振蕩器，振蕩頻率有X1固有頻率

2、決定。R1 R2為偏置電阻，用來(lái)設(shè)置VT1的直流工作點(diǎn)，T1初級(jí)電感與C1組成并聯(lián)諧振電路，當(dāng)諧振頻率等于X1固有頻率時(shí)，發(fā)射機(jī)可獲得最大輸出功率。接收譯碼電路VT4等組成的自熄式超再生檢波電路。C10為天線偶合電容。R8決定VT4 工作點(diǎn)，并與C11共同決定超再生檢波的熄滅功率，調(diào)整C11使熄滅功率固定在某一固定的數(shù)值上，使超再生檢波的靈敏度和穩(wěn)定性均處于最佳狀態(tài)。 將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的距離逐漸接遠(yuǎn)，再逐一調(diào)R8，C12，C13，L3，使聲音響。由于調(diào)節(jié)時(shí)，一起動(dòng)了上述幾個(gè)元件因此老接收不到信號(hào)。上述元件一次只能調(diào)整一個(gè)，每調(diào)整完一個(gè)元件，要微調(diào)一下L2磁芯，以保證接收頻率與載頻頻率相同。關(guān)鍵

3、字 DTMF 接收電路 發(fā)射電路 晶體 2設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)題目DTMF遙控器2.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一雙容多頻無(wú)線電遙控裝置（1）選用DTMF編碼器芯片構(gòu)成一DTMF發(fā)射編碼器，具有09，AF 16個(gè)按鍵；（2）選用DTMF譯碼器芯片構(gòu)成一DTMF接收器，應(yīng)具有16進(jìn)制四位數(shù)據(jù)輸出；(3)采用無(wú)線收發(fā)電路或紅外電路構(gòu)成無(wú)線DTMF遙控器；3電路選擇3.1方案一：無(wú)線遙控電路（用DTMF做射頻遙控）3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理 它是利用電話機(jī)中的DTMF信號(hào)做控制代碼，用來(lái)調(diào)制100MHZ左右的載頻，在用天線送出。接受電路用調(diào)頻收音機(jī)將信號(hào)解調(diào)成DTMF信號(hào)，此信號(hào)又連接至DTMF變換器變換成BC

4、D輸出，用來(lái)控制4路電路的接通和關(guān)斷。遙控發(fā)射器（見(jiàn)圖1）有DTMF發(fā)生器和調(diào)頻發(fā)送電路組成。這里采用一塊UM91214B電話機(jī)專(zhuān)用IC產(chǎn)生DTMF信號(hào)，其3V電源電壓由9V電池經(jīng)3V齊納管D1供給。電路采用3.58MHZ晶體制作基電路，IC1的腳分別為第一列腳和第一行腳，它們通過(guò)開(kāi)關(guān)S1短路連通，這是輸出的信號(hào)相當(dāng)于電話機(jī)1號(hào)鍵送出的雙音多頻信號(hào)。同理，分別用S2，S3，S4短路時(shí)，來(lái) 控制信號(hào)相當(dāng)于電話機(jī)2號(hào)，4號(hào)呵號(hào)鍵送出的雙音多頻信號(hào)。發(fā)送器電路由晶體管T1及外圍電路組成，其中調(diào)諧電路L1和VC1調(diào)諧在100MHZ載頻附近，天線用鞭狀天線，長(zhǎng)10厘米到15厘米。DTMF信號(hào)由IC1的腳

5、送至T1的基極，在用天線發(fā)射。接收部分（電路圖2）唷FM接受機(jī)的DTMF變換芯片IC2以及一組4個(gè)觸發(fā)鎖存電路IC3 IC4 組成。調(diào)頻信號(hào)現(xiàn)在FM接收機(jī)解調(diào)后IC2變換成BCD信號(hào)，此時(shí)數(shù)碼1為0001，4為0100等，IC2也有3.58MHZ晶體工作。BCD信號(hào)送至4個(gè)觸發(fā)鎖存器。當(dāng)任意按1，2，4，8好鍵中的一個(gè)，相當(dāng)于該號(hào)鍵的一路D觸發(fā)器芯片的時(shí)鐘輸入端便有信號(hào)輸入，使該觸發(fā)器的輸出狀態(tài)反轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)相關(guān)晶體管和繼電路做吸合和釋放工作，從而使該繼電器控制的電路接通或者斷開(kāi)。 由于UM91214B工可產(chǎn)生12種信號(hào)，因此只可將簡(jiǎn)單的增加發(fā)送器中的控制按鍵數(shù)目以及在接受部分IC2和觸發(fā)器之

6、間增加一塊4/16線路變換器，同時(shí)將觸發(fā)器增加到12 只，又可以控制12種電路的工作。 3.1.2電路原理圖 遙控器發(fā)射部分：遙控器接收部分3.2方案二：實(shí)用DTMF編譯碼無(wú)線遙控電路 3.2.1實(shí)驗(yàn)原理編碼發(fā)射電路原理。電路圖見(jiàn)后面。VT1和晶體X1等組成載頻振蕩器，振蕩頻率有X1固有頻率決定。R1 R2為偏置電阻，用來(lái)設(shè)置VT1的直流工作點(diǎn)，T1初級(jí)電感與C1組成并聯(lián)諧振電路，當(dāng)諧振頻率等于X1固有頻率時(shí)，發(fā)射機(jī)可獲得最大輸出功率。T1次級(jí)將載頻信號(hào)偶合到VT2進(jìn)行放大，由C4，C5和T2初級(jí)電感組成的電路進(jìn)行選頻，通過(guò)T2次級(jí)加到電感線圈L1，由天線向外發(fā)射電磁波。VT3為調(diào)制管，雙音頻

7、編碼信號(hào)加至VT3基極，由集電極輸出，對(duì)載頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。D1為電話機(jī)中雙音頻發(fā)生電路CIC9187，R1到R4端為行線，C1C3為列線，外接4*4標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)。OCSI 和OCSO為振蕩輸入，輸出端。外接晶體X2形成的時(shí)鐘振蕩，ST1為輸出控制端。TONE為雙音頻信號(hào)輸出端，VBB 和VSS為正，負(fù)電源端，正常工作電壓為2.515V，MUTE為靜態(tài)輸出端。XMUTE為信號(hào)輸出開(kāi)關(guān)，可做發(fā)射指示。/ 用來(lái)構(gòu)成雙音頻信號(hào)的低音組（597，770，8582，941HZ）和高音組（1209，1336，1477，1633）各四個(gè)音頻信號(hào)，雙音頻編碼信號(hào)采用8中取2的方式，從高，低音組中各取一個(gè)信號(hào)組合而成

8、，用來(lái)代表19十個(gè)數(shù)子和其他功能。其編碼和譯碼關(guān)系見(jiàn)附表。當(dāng)按下鍵盤(pán)某鍵時(shí)，對(duì)應(yīng)選用的某行和某列，也就確定了哪兩種音頻進(jìn)行組合，經(jīng)D1內(nèi)部高，低音組各自的數(shù)模轉(zhuǎn)換器換成正弦波信號(hào)，再由加法器相加，從TDNE端輸出。經(jīng)R5，C7偶合至VT3，對(duì)載頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并通過(guò)天線向外發(fā)射電磁波。接收譯碼電路（電路圖見(jiàn)后面）VT4等組成的自熄式超再生檢波電路。在短波段靈敏度很高，而對(duì)選擇性和訊噪比要求不高的建議無(wú)線電路中經(jīng)常應(yīng)用。C10為天線偶合電容。R8決定VT4 工作點(diǎn)，并與C11共同決定超再生檢波的熄滅功率，調(diào)整C11使熄滅功率固定在某一固定的數(shù)值上，使超再生檢波的靈敏度和穩(wěn)定性均處于最佳狀態(tài)。L2

9、決定接受頻率，C12為反饋電容，L3為高頻阻流圈，C12和L3的取值對(duì)檢波輸出大小有一定的影響，檢波信號(hào)有VT4的S 極輸出，經(jīng)C14，C15，R10濾波后，通過(guò)C16送高頻譯碼電路的信號(hào)輸入端。D2為DTMF雙頻譯碼器YN9101，工作電壓為正負(fù)5V，XIN和XOUT為振蕩輸入，輸出端，外接晶體X3形成時(shí)鐘振蕩。XEN為時(shí)鐘信號(hào)輸出控制端，XEN=1，時(shí)鐘電路工作。AIN為音頻信號(hào)輸入端，GT為定時(shí)控制端。EN為譯碼輸出控制端，Q1Q4輸出譯碼后得到8421碼，DV為譯碼有效輸出端，當(dāng)D2收到有效DTMF信號(hào)時(shí)，Q1Q4輸出譯碼信號(hào)的同時(shí)，DV輸出一正脈沖。 D3使用416線鎖存譯碼器CD4

10、514，EN非為輸出控制端，A1A4為輸入控制端，Y1Y6依次輸出高電平，DT為鎖存控制端，當(dāng)ST=1或者加正弦脈沖時(shí)，A1A4輸入數(shù)據(jù)被鎖存，直至新數(shù)據(jù)的到來(lái)，。ST接D2的DV端，當(dāng)Q1Q4輸出數(shù)據(jù)時(shí)，DV輸出的正脈沖使這些數(shù)據(jù)被DV3鎖存，這樣當(dāng)發(fā)射電路停止發(fā)射時(shí)，Y1Y16仍可保持前一段的輸出狀態(tài)不變。輸出信號(hào)由P1引出，可直接控制光偶和氣，固態(tài)繼電器或者出發(fā)雙向可控等，由于CD4514輸出負(fù)載能力有限，如帶動(dòng)繼電器工作時(shí)，應(yīng)增加一級(jí)晶體管驅(qū)動(dòng)電路。3.2.2電路原理圖發(fā)射機(jī)原理接收機(jī)原理3.3方案比較：在方案一中，是利用電話機(jī)中的DTMF信號(hào)做控制代碼，用來(lái)調(diào)制100MHZ左右的載頻

11、，在用天線送出。接受電路用調(diào)頻收音機(jī)將信號(hào)解調(diào)成DTMF信號(hào)，此信號(hào)又連接至DTMF變換器變換成BCD輸出，用來(lái)控制4路電路的接通和關(guān)斷。當(dāng)然由于UM91214B工可產(chǎn)生12種信號(hào)，因此只可將簡(jiǎn)單的增加發(fā)送器中的控制按鍵數(shù)目以及在接受部分IC2和觸發(fā)器之間增加一塊4/16線路變換器，同時(shí)將觸發(fā)器增加到12 只，又可以控制12種電路的工作。在方案二中，選用DTMF編譯碼無(wú)線遙控電路，DTMF編譯碼無(wú)線遙控電路是一種無(wú)線遙控電路，采用采用程控電話系統(tǒng)中使用的DTMF（雙音頻）編譯電路，通過(guò)鍵盤(pán)向接收電路發(fā)出16種遙控指令，控制距離不少于300m，利用石英晶體穩(wěn)頻，采用超再生電路作信號(hào)接收及檢波，電

12、路簡(jiǎn)單，靈敏度高。又由于在方案二中的元件便于夠買(mǎi)，基于上述原因，我們采用了方案二。4 單元電路設(shè)計(jì) 41并聯(lián)諧振回路 諧振回路在高頻電路中即為選頻網(wǎng)絡(luò)，它能選出我們需要的頻率分量和濾除不需要的頻率量。 在高頻電子線路中應(yīng)用的選頻網(wǎng)絡(luò)分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是由電感和電容元件組成的振蕩回路（也稱(chēng)諧振回路），它又可分為單諧振回路和耦合諧振回路；第二類(lèi)是各種濾波器，如LC集中參數(shù)濾波器，石英晶體濾波器，陶瓷濾波器和聲表面波濾波等。并聯(lián)諧振回路是與串聯(lián)諧振回路對(duì)偶的電路，其等效電路見(jiàn)下圖：由下圖可見(jiàn)，回路Q(chēng)值越高，曲線越尖銳。所以在電子線路中常用諧振回路從同頻率的各種信號(hào)中選擇所需要的信號(hào)，諧振回路的這種性

13、質(zhì)稱(chēng)為選擇性。回路Q(chēng)值越高，選擇性越好。當(dāng)失諧不大時(shí)，即離開(kāi)諧振頻率不太遠(yuǎn)時(shí)，f + f0 2f0 于是相對(duì)失諧。由圖可見(jiàn) 當(dāng)< 0( 即 f < f0 )時(shí)，即電壓超前電流，回路呈感性； 當(dāng)> 0( 即 f > f0 )時(shí)，即電壓滯后電流回路呈容性； 當(dāng) =0 ( 即f = f0 )時(shí)， 即電壓同相位回路呈純阻性。 同時(shí)還可以看出，Q越高，在 f0 附近，相位頻率特性越陡。42集電極調(diào)諧 諧型互感耦合振蕩器(或變壓器反饋振蕩器)又稱(chēng)為調(diào)諧型振蕩器，根據(jù)回路(選頻網(wǎng)絡(luò))的三極管不同電極的連接點(diǎn)又可分為集電極調(diào)諧型、發(fā)射極調(diào)諧型和基極調(diào)諧型。如圖所示。這里我們只討論集電極

14、調(diào)諧型，而集電極調(diào)諧又可分為共射和共基兩種類(lèi)型，均得到廣泛應(yīng)用。兩者相比，共基電路的功率增益較小，輸入阻抗較低，所以難于起振，但截止頻率較高。43 互感耦合振蕩器為了使網(wǎng)絡(luò)具有矩形選頻特性，或者完成阻抗變換的需要，需要采用耦合振蕩回路。耦合回路由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的單振蕩回路通過(guò)各種不同的耦合方式組成。互感M的單位與自感L相同，高頻電路中M的量級(jí)一般是H，耦合系數(shù)k的量級(jí)約是百分之幾。由耦合系數(shù)的定義可知，任何電路的耦合系數(shù)不但都是無(wú)量綱的常數(shù)，而且永遠(yuǎn)是個(gè)小于1的正數(shù)。 現(xiàn)以下圖所示的互感耦合串聯(lián)回路為例來(lái)分析耦合回路的阻抗特性。在初級(jí)回路接入一個(gè)角頻率為w的正弦電壓V1，初、次級(jí)回路中的電流

15、分別以i1和i2表示，并標(biāo)明了各電流和電壓的正方向以及線圈的同名端關(guān)系式中Z11為初級(jí)回路的自阻抗，即Z11=R11+jX11, Z22為次級(jí)回路的自阻抗，即Z22=R22+jX22。從而可得到： 44晶體振蕩器的選用等效電感Lq特別大、等效電容Cq特別小，因此，石英晶體的Q值 很大，一般為幾萬(wàn)到幾百萬(wàn)。這是普通LC電路無(wú)法比擬的。 石英諧振器的等效電抗（阻抗特性） 石英晶體有兩個(gè)諧振角頻率。一個(gè)是LCR支路的串聯(lián)諧振角頻率wq，即石英片本身的自然角頻率。當(dāng)工作頻率高于wq時(shí)，LCR支路與電容C0發(fā)生并聯(lián)諧振，即石英諧振器的并聯(lián)諧振角頻率wp。串聯(lián)諧振頻率并聯(lián)諧振頻率 接入系數(shù)p很小，一般為1

16、0-3數(shù)量級(jí)，所以wp與wq很接近。4.5基極調(diào)幅在小功率情況下，可采用基極調(diào)幅。為了讓Eb控制Ic1,放大器應(yīng)工作在欠壓狀態(tài)。電路簡(jiǎn)單，但效率低，用于小功率、失真度要求較低的發(fā)射機(jī)中。基極調(diào)幅的波形如下圖所示：5焊接與調(diào)試過(guò)程（1）當(dāng)購(gòu)買(mǎi)完相應(yīng)的元件后，對(duì)照電路原理圖開(kāi)始焊接。（2）焊接完成后，先檢查電路圖與實(shí)際電路板之間有沒(méi)有沒(méi)有忽略的地方。認(rèn)真檢查之后便開(kāi)始調(diào)試了。先斷開(kāi)原理圖中的C16與D2的7腳連線，在C16與地間跨接一只耳機(jī)，使耳機(jī)中聽(tīng)到的超再生噪聲既響亮，然后打開(kāi)發(fā)射機(jī)，調(diào)整L2磁芯，收聽(tīng)發(fā)射機(jī)發(fā)出的雙音頻編碼信號(hào)，至聲音最大且不失真。（3）調(diào)試完之后，可以將將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的距

17、離逐漸接遠(yuǎn)，再逐一調(diào)R8，C12，C13，L3，使聲音響。由于調(diào)節(jié)時(shí)，一起動(dòng)了上述幾個(gè)元件因此老接收不到信號(hào)。上述元件一次只能調(diào)整一個(gè)，每調(diào)整完一個(gè)元件，要微調(diào)一下L2磁芯，以保證接收頻率與載頻頻率相同。（4）調(diào)試完之后，便可以接著調(diào)試電路原理圖中的R1，T1，T2，L1磁芯，并不斷拉遠(yuǎn)發(fā)射距離，使耳機(jī)中雙音頻信號(hào)最響亮，且控制距離最遠(yuǎn)。最后取下耳機(jī)，將C16與D2的7腳旱好，調(diào)試工作即告結(jié)束。6元件清單表序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)規(guī)格數(shù)量1R120K118X2 X33.58M22R25.1K119D1CIL918713R3100120D2807014R4200121D3 D4451425R5

18、R610K222VT1 VT2901826R72.2K123VT33AX31C17R81.5K124VT43DJ7G18R915K125VD119R1012K126電源6V 9V210C13.3p127導(dǎo)線11C2 C6 C150.01u328電路板212C3200p.129基座313C433p130天線自制214C5 C1220p231電感自制315C7C160.47u232耦合電感自制216C8C930p233C11 C140.002u217C10 C135p234X128.6M17心得體會(huì)本次設(shè)計(jì)一共用了為期一周的時(shí)間，在這一周的時(shí)間里，我們小組的成員都積極參與課程設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從電路

19、原理圖的選取和元件的購(gòu)買(mǎi)以及后期的焊接，分析都包含了我們小組成員的心血和學(xué)習(xí)的熱情。同時(shí)在這次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使我明白無(wú)論是研究理論知識(shí)，還是在實(shí)踐中鍛煉，都應(yīng)該有認(rèn)真態(tài)度，踏實(shí)的作風(fēng)。雖然設(shè)計(jì)中的內(nèi)容有些是我們從未接觸過(guò)的，因此遇到很多難以處理的問(wèn)題，在蘇老師和同學(xué)的幫助下，特別是我們小組的熊奇同學(xué)作出了卓越的貢獻(xiàn)。使我清醒的認(rèn)識(shí)到，遇到困難只要肯下功夫鉆研，靜下心去看，并不斷的思考，就能將別人的東西轉(zhuǎn)化為自己的，經(jīng)消化吸收后，增長(zhǎng)自己的學(xué)識(shí)，增強(qiáng)自己的能力。眾所周知，作為二十一世紀(jì)的電子信息工程專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生來(lái)講，掌握高頻電子線路的理論和應(yīng)用是十分重要的。同時(shí)，我們也知道課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，高頻電子電路的應(yīng)用已經(jīng)成為信息時(shí)代空前活躍的一部分，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。 這次課程設(shè)計(jì)在形式上是完成了，但是在未來(lái)的學(xué)習(xí)生活中，我們可能還會(huì)遇到比這些困難更大的問(wèn)題需要我們?nèi)ヌ幚恚晕覀円J(rèn)真汲取這次課程