【正文】 SK調(diào)制的原理將脈沖信號調(diào)制在 315M高頻載波上通過天線發(fā)送出去。接收端從天空中接收到由發(fā)射端所發(fā)出的帶有控制信息的高頻微弱信號后通過選頻、高頻放大，檢波、低頻放大、整形等解調(diào)出帶有地址編碼的低頻脈沖信號在通過解碼芯片還原出原有的控制信息，由這些信息來控制解碼電路 高頻放大 繼電器開關(guān)電路 輸入回路 超再生檢波 低頻放大 整 形 555 門鈴 LED 燈 地址與編碼振蕩與定時 調(diào)制發(fā)射電路 電源開關(guān)電路 西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 5 繼電器的通斷從而控制了發(fā)光二極管的亮滅。 無線電遙控的分類及本設(shè)計的選擇論證 從無線電遙控的定義上看，所有能夠?qū)崿F(xiàn)無線遙控的控制系統(tǒng)，都應(yīng)視 為無線電遙控裝置，為此我們按其發(fā)射和接收 波譜頻率上分，有音頻聲控、可見光控、紅外線控、射頻電磁波控和載頻電磁波控等；按發(fā)射和接收的傳輸方式上分，有再生式、超再 生 式、外差式、超外差式、等幅、調(diào)幅式和調(diào)頻式等等；如果按發(fā)射和接收的載體性質(zhì)上分，有單音頻式遙控、雙單音頻式遙控、脈沖數(shù)字式遙控等等；如果我們按發(fā)射和接收的動作類型上分，有開關(guān)式、占空比式、脈寬式、脈位式、復(fù)合式、時分比例式和混合比例式等等；如果按發(fā)射和接收的通道數(shù)量上分，有單通道、雙通道、四通道、八通道和十通道以上的多通道等等；如果再按發(fā)射和接收頻率波長上分，有長波、中波、短波或低頻、高頻 和甚高頻等等；從發(fā)射和接收的電路組成上看，有分立元件、集成電路、模擬電路、數(shù)字電路、混合電路等等?？梢哉f從廣義上看無線電遙控技術(shù)的種類和方式多種多樣 。本設(shè)計的 發(fā)射系統(tǒng) 采用的是 4 通道 315M 晶振穩(wěn)頻的ASK 調(diào)制， 接收控制系統(tǒng) 采用的是超再生檢波電路 。 調(diào)制與解調(diào)方式的選擇論證 調(diào)制電路與解調(diào)電路是通信系統(tǒng)中的重要組成部分。調(diào)制是在發(fā)射端將調(diào)制信號從低頻段變換到高頻段，便于天線發(fā)送以及實現(xiàn)不同信號源、不同系統(tǒng)的頻分復(fù)用；解調(diào)在接收端將已調(diào)波信號從高頻段變換到低頻段，恢復(fù)原調(diào)制信號。調(diào)制總體上可分 為模擬信號調(diào)制和數(shù)字信號調(diào)制；在模擬系統(tǒng)中，按照載波波型的不同，可分為脈沖調(diào)制和正弦波調(diào)制兩種方式。因為本設(shè)計采用的是數(shù)字調(diào)制所以在這里詳細介紹一下數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的方式和原理。 采用數(shù)字信號對載波進行調(diào)制，稱為數(shù)字調(diào)制。由于數(shù)字信號僅有高、低電平兩個離散狀態(tài)，因此可以用正弦載波的某些離散狀態(tài)來表示相應(yīng)的數(shù)字信息“ 1”或“ 0”。數(shù)字調(diào)制的三種基本類型是振幅調(diào)制（ ASK）、頻率調(diào)制（ FSK）和相位調(diào)制（ PSK），而每種類型又包括多種實現(xiàn)方式。本系統(tǒng)采用的是 ASK 調(diào)制方式。 設(shè)載波信號為 uc（ t） =cosω ct， ω c=2π fc，數(shù)字基帶信號為單極性隨機矩形脈沖信號序列 s(t)=Σang(tnTs), 以下， 其中 w1 為傳號載頻； w2 為空號載頻； θ1和 θ2分別為傳號與空號載波的初相，在 [π , π ]均勻分布； w0=(w1+ w2)/2為載波頻率； nTs≤t≤(n+1) Ts；其中 g（ t）是碼元寬度為 Ts，高度為 1的非歸零碼矩形脈沖， an 為二進制隨機變量，且有 g（ t） = 1 0≤ t≤ Ts 0 其他 an = 0 出現(xiàn)概率為 P 1 出現(xiàn)概率為 1P 則頻移鍵控（ FSK） 信號為： 西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 FSK(t)= A0∑[ang1(tnTs)cos(w1t+θ1)+(1an) g2(tnTs)cos(w2t+θ2)] 相移鍵控（ PSK）信號為： PSK(t)=A0∑[ang1(tnTs)cos(w1t+θ1)+(1an) g2(tnTs)cos(w1t+θ2+π )] 幅移鍵控（ ASK）信號為： ASK(t)= s(t) uc(t)= s(t)A0cos(w0t+θ0)= A0∑ang (tnTs)cos(w0t+θ0) 若給定二進制數(shù)字序列 S（ t）為 10110，二進制的 幅移鍵控（ ASK） 、 頻移鍵控 （ FSK） 和 相移鍵控（ PSK） 。 常見的 ASK 調(diào)制方法有兩種：相乘法和通斷鍵控法（ OOK）。示意圖為圖 22 所示。 相乘法的原理與模擬振幅調(diào)制的相乘法原理相同，就是將調(diào)制信號 S（ t）和載波信號 uc（ t）通過乘法器進行線性疊加后產(chǎn)生調(diào)幅波。 OOK 的原理從 ASK 信號的時域波形可以很容易理解，即 s(t)=1 時控制開關(guān)閉合，輸出載波信號； s(t)=0 時控制開關(guān)斷開 ,輸出信號為 0。 相乘法 通斷鍵控法 圖 22 （ 調(diào)制原理 ） ASK 解調(diào)也有兩種方法：包絡(luò)檢波和相干解調(diào)。由于被傳輸?shù)氖菙?shù)字信號 1 和 0，因此，在每個碼元持續(xù)期間要用抽樣判決電路對低通濾波器的輸出作一次判決以確定信號取值。相干解調(diào)需要在接受端產(chǎn)生一個本地的相干載波。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)的特點在于抗干擾和噪聲的能力強，可以同時傳輸各種不同的速率和帶寬的信號，易于采用加密的方式傳送信息。但是，由于數(shù)字基帶信號的頻譜較寬，因此如何充分有效地利用有限的頻帶是數(shù)字調(diào)制中重要的研究課題，這也是許 多調(diào)制方式產(chǎn)生的原因。 編解碼芯片的選擇 PT2262/2272的介紹 PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 最多可有 12 位 (A0A11)三態(tài)地址端管腳 (懸空 ,接高電平 ,接低電平 ),任意組合可提供 531441地址碼 ,PT2262 最多可有 6位 (D0D5)數(shù)據(jù)端管腳 ,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路 編碼電路采用編解碼芯片 PT2262。該芯片內(nèi)部有振蕩器、系統(tǒng)定時器、 地址解碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路。 PT2262的 A0~A7端 （第 1~8腳） 是芯片的地址碼設(shè)置端口，每一端口可以編為 “0”( 接地 )、 “1”( 接 VCC)和 “ 開路 ” 三種狀態(tài)，利用 A0~A7這 8位地址線可提供 38＝ 6561種不同尋址。 D0~D3 端 （第 10~13 腳） 是數(shù)據(jù)碼輸入端，分別和 4 個二極管、按鍵 相連。編碼芯片ХΑ、＼ S（ t） uAK(t) uc（ t） uc（ t） S(t) uAK(t) 西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 7 PT2262 數(shù)據(jù)碼輸入端可以是高電平 1或者是低電平 0，一共有 4 個通道，數(shù)據(jù)碼在無線電遙控開關(guān)系統(tǒng)中的主要作用是區(qū)別不同的 受控 電路。當編碼芯片 PT2262的發(fā)送控制端（ 第 14腳 ）有效時，數(shù)據(jù)輸出端 （第 17腳） 輸出帶有地址編碼信息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號。 如下分別為 PT2262內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（圖 23）及各管腳說明（表 1）。 圖 23（ PT2262 發(fā)射模塊結(jié)構(gòu)圖 ） PT2262 管腳說明（表 1） 名稱 管腳 說 明 A0A11 1 1013 地址管腳 ,用于進行地址編碼 ,可置為 “0”,“1”,“f”(懸空 ), D0D5 7 1013 數(shù)據(jù)輸入端，有一個為 “1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc 18 電源正端（＋） Vss 9 電源負端（－） TE 14 編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效； OSC1 16 振蕩電阻輸入端，與 OSC2 所接電阻決定振蕩頻率； OSC2 15 振蕩電阻振蕩器輸出端； Dout 17 編碼輸出端（正常時為低電平） 編碼解碼原理 編碼芯片 PT2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后， VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射 ， 在具體的應(yīng)用中，外接振蕩 電地址振蕩與定時控制邏輯編碼發(fā)生器=1 1 1OSC1 OSC2A0A1A10A11TEDoutPT22 62內(nèi) 部原理圖西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 8 阻可根據(jù)需要進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長 。 圖 24（ PT2262 工作時序圖 ） 圖 25（ PT2262 調(diào)制信號波形 ） 地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個窄脈沖表示 “0” ；兩個寬脈沖表示 “1” ；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示 “F” 也就是地址碼的 “ 懸空 ” 。 我們從超再生接收模塊信號輸出腳上截獲的一段波形，可以明顯看到，圖上半部分是一組一組的字碼，每組字碼之間有同步碼隔開，如果我們用單片機 軟件解碼時，程序只要判斷出同步碼，然西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 后對后面的字碼進行沖寬度識別即可。圖下部分是放大的一組字碼：一個字碼由 12 位 AD碼（地址碼加數(shù)據(jù)碼，比如 8位地址碼加 4位數(shù)據(jù)碼）組成，每個 AD位用兩個脈沖來代表：兩個窄脈沖表示“0” ；兩個寬脈沖表示 “1” ；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示 “F” 也就是地址碼的 “ 懸空 ” 2262每次發(fā)射時至少發(fā)射 4組字碼， 2272只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會把數(shù)據(jù)碼中的 “1” 驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動 VT端同步為高電平。因為無線發(fā)射的特點，第一組字碼非常容易受零電平干擾， 往往會產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。 圖 26（圖名寫清楚） 圖 26（ PT2272 接收模塊工作時序圖 ） PT2272 解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有 L4/M4/L6/M6 之分，其中 L 表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。 M 表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點動的控制。后綴的 6 和 4 表示有幾路并行的控制通道，當采用 4路 并行數(shù)據(jù)時（ PT2272M4)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 8位，如果采用 6路的并行數(shù)據(jù)時 (PT2272M6)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是 6位 。 設(shè)置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分 。 PT2262和 PT2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會變近 或者不法接收。 315M高頻載波的產(chǎn)生與選擇論證振蕩器是一種在沒有外加信號的情況下，本身能產(chǎn)生具有一定頻率和一定振幅的交流信號的電路。它是將直流電源供給的能量自行轉(zhuǎn)換為交流振蕩信號的能量。常用的有 LC振 蕩器和晶振穩(wěn)頻振蕩器。 LC振蕩器同時也包括三點式 LC振蕩器和改進型 LC振蕩器。 LC自激型振蕩器，它的標志性和振蕩回路的品質(zhì)因數(shù)（ Q值）較低，是限制穩(wěn)定度的關(guān)鍵因素。LC并聯(lián)諧振回路 Q值大都在 100和 300之間，加載后回路的標準性將進一步降低，因此即使采取多種措施，其頻率穩(wěn)定度也就在 104~105 之間。而石英晶體片的固有品質(zhì)因數(shù)很高，將它裝在支架上，引出接線，就構(gòu)成了高品質(zhì)因數(shù)的石英諧振器。用石英諧振器作為有源電路的振蕩回路元件構(gòu)成的石英晶體振蕩器，也可稱為晶振穩(wěn)頻振蕩器，它的頻率穩(wěn)定度很容易就做到 105~107，在采取一些措施后，其頻率穩(wěn)定度可達到 1010 量級。因此，這里我們采用了晶振穩(wěn)頻振蕩器來產(chǎn)生交流信號。 石英晶體片之所以能作為諧振器，就基于它的“壓電效應(yīng)”。其中，一種是正壓電效應(yīng)，即在晶體片兩面施以機械力時，晶體片兩面便產(chǎn)生相應(yīng)的電場（電荷）；另一種是負壓電效應(yīng)，即在晶片兩西安 歐亞 學(xué) 院本科 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 10 面加意電場（電壓）時，晶片將產(chǎn)生機械變形。 當高頻交流電壓加于晶片兩端，晶片將隨交流信號的變化而產(chǎn)生機械振動。晶片的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)一定時，它本身有一個固有的機械振動頻率。當外加高頻信號的頻率與晶片固有的振動頻率相等時，其 機械振動最強，產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。 石英晶體諧振器在接入振蕩電路時，常用一個集中參數(shù)等效電抗進行模擬，以便于分析。晶片可等效為圖 4中右支路所示的串聯(lián)諧振回路， Lq、 Cq、 Rq分別稱為等效電感、等效電容和等效串聯(lián)電阻；左邊的 C0時晶片兩電極之間的靜態(tài)電容。它們的數(shù)值取決于石英晶體的切片形式、幾何尺寸及振蕩模式等因素，這些參數(shù)一般可用實驗方法來測定。 圖 27（ 振蕩等效電路 ） 一般石英諧振器的 Cq 值為 ~， Lq 值為幾毫亨（ Mh）至幾十亨， Q 值為 105~107， C0為 2~5pF。 由圖可知，它有兩個諧振頻率。當 Lq、 Cq支路諧振，即串聯(lián)諧振時，其諧振頻率 fq為