【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)射部分信號發(fā)生在上面給出555定時器和利用單片機(jī)產(chǎn)生兩種方式，本設(shè)計中采用單片機(jī)產(chǎn)生頻率不同的方波，由于之前的課程設(shè)計中單片機(jī)已經(jīng)焊接完成，燒入程序后即可直接使用，若利用555定時器，可能在電路焊接與調(diào)試部分出現(xiàn)問題，所以采用51單片機(jī)作為信號發(fā)生裝置。調(diào)制部分由于本設(shè)計功能較為簡單，外部環(huán)境干擾較小，因此采用ASK方式。圖217 ASK調(diào)制仿真電路以上電路參考了全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽“無線環(huán)境監(jiān)測模擬裝置”中的調(diào)制電路的設(shè)計，由于其采用的有源正弦波晶振無法直接利用proteus進(jìn)行仿真，因此將其內(nèi)部原理畫在電路中。但經(jīng)過仿真，該電路沒有出現(xiàn)相應(yīng)的調(diào)制波形，因此決定去掉調(diào)制解調(diào)部分，將經(jīng)過功率放大的信號直接發(fā)射。功率放大部分，采用LM386作為功率放大，因其電路較為簡單，且放大倍數(shù)可調(diào)，便于電路調(diào)試。 接收部分耦合通信部分采用并聯(lián)諧振，不會產(chǎn)生危害設(shè)備安全的諧振過電壓，通過LC振蕩電路接收信號，并傳給后級電路。前置放大部分運(yùn)用LM358，其適用于單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。LM324也符合電路要求，但由于放大倍數(shù)過大后失真嚴(yán)重，因此需采用兩級放大。電路如下：圖218 LM324放大電路采用兩級放大后，設(shè)定放大倍數(shù)共100倍，仿真結(jié)果如下：圖219 LM324放大電路仿真結(jié)果由仿真結(jié)果可知，電路存在部分失真，焊接電路完成后，通過示波器測量發(fā)生了嚴(yán)重的半波失真，導(dǎo)致電路無法使用，因此放棄了LM324，應(yīng)用LM358作為前置放大電路。(注：在后期實(shí)驗(yàn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)雖然放大電路產(chǎn)生失真，但后級LM393電路輸出電壓并不受放大電壓影響，因此即使出現(xiàn)失真也可能不會影響最終結(jié)果，但由于初次實(shí)驗(yàn)未完全弄清原理，因此放棄了該種方案，選用了LM358)正弦波轉(zhuǎn)方波電路，由參考方案可以看出，LM393電路簡單，易于實(shí)現(xiàn)，因此采用lm393將正弦波轉(zhuǎn)化為方波。顯示電路采用51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，雖然stm32精度更高，但小組成員對于stm32應(yīng)用都不太了解，因此編程難度較大。故仍采用51單片機(jī)結(jié)合數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)字的顯示。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 發(fā)射部分 接收部分 具體電路設(shè)計 發(fā)射部分圖220 發(fā)射部分電路圖221 發(fā)射部分仿真結(jié)果 接收部分圖222 接收部分電路圖223 接收部分仿真結(jié)果 單片機(jī)軟件算法流程 發(fā)射部分 接收部分以上為發(fā)射部分和接收部分算法流程圖，具體程序見附錄。由于在本次課程設(shè)計中我不負(fù)責(zé)軟件程序部分，因此不對程序具體設(shè)計與調(diào)試情況作詳細(xì)說明。3 制作及調(diào)試過程 制作與調(diào)試流程 資料查閱在明確設(shè)計任務(wù)后，進(jìn)行了大量的資料查閱，通過借閱全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的相關(guān)書籍，初步了解電子系統(tǒng)的設(shè)計流程與思路方法。在眾多的競賽作品中篩選與本次課程設(shè)計任務(wù)要求類似的作品，例如“單工無線呼叫系統(tǒng)設(shè)計”、“無線識別裝置”和“無線環(huán)境監(jiān)測模擬裝置”等。參考其發(fā)射與接收電路設(shè)計的整體思路，學(xué)習(xí)其電路中運(yùn)用的功率放大、運(yùn)算放大等模塊，并運(yùn)用到我們的電子系統(tǒng)設(shè)計中來。 設(shè)計電路，確定方案 在查閱相關(guān)資料后，了解了各模塊的備選方案，進(jìn)行了各模塊電路的設(shè)計和仿真。在確定各模塊的設(shè)計方案后，將電路連成整體，再通過軟件進(jìn)行仿真，調(diào)整相應(yīng)參數(shù)，使仿真結(jié)果滿足實(shí)驗(yàn)要求。 電路焊接整體電路設(shè)計完成并通過仿真后，開始進(jìn)行電路的焊接工作。焊接首先分模塊進(jìn)行，將不同部分的電路分別焊接，留出輸入輸出接口，便于后續(xù)的分模塊調(diào)試與電路的修改完善。焊接時充分考慮電路整體性，合理安排和設(shè)計，盡量使用拖焊，避免飛線的使用對電路穩(wěn)定性造成影響。同時在焊接過程中及時用萬用表對焊接情況進(jìn)行檢查，保證焊接質(zhì)量。 分模塊調(diào)試將焊接好的不同模塊電路進(jìn)行分別的調(diào)試。利用信號發(fā)生源作輸入，輸出接入示波器中顯示。將發(fā)射用單片機(jī)做信號發(fā)生裝置，通過不同按鍵產(chǎn)生不同頻率的方波，將輸出直接連入示波器中，177。根據(jù)程序設(shè)計。保證常態(tài)頻率正確后，按下按鍵1，；按下按鍵2，；按下按鍵3。若按鍵后均能保證頻率正確且方波穩(wěn)定，則單片機(jī)輸出方波正確，可以使用。將接收用單片機(jī)做信號顯示裝置，用信號發(fā)生源產(chǎn)生不同頻率的方波并輸入單片機(jī)中，單片機(jī)指示燈亮（本設(shè)計中為單片機(jī)中的第四個二極管，且數(shù)碼管顯示6）；方波頻率為 ，數(shù)碼管顯示1；方波頻率為 ，數(shù)碼管顯示2；方波頻率為 ，數(shù)碼管顯示3。若指示燈及數(shù)碼管顯示均正常，則用于顯示的單片機(jī)能夠正常工作。根據(jù)示波器的顯示情況了解電路的性能，對于電路檢查無誤但始終無法出現(xiàn)正確結(jié)果的電路，可能是使用的元器件出現(xiàn)問題，對于此種情況進(jìn)行重新焊接；對于能夠出現(xiàn)電路要求的結(jié)果，但實(shí)現(xiàn)效果不理想的電路進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整，直到滿足條件為止?？紤]電路的前后級匹配，前一級用示波器輸出的電壓值等參數(shù)應(yīng)作為后一級的輸入?yún)?shù)，這樣才能保證電路在組合連接時前后匹配，便于調(diào)試。 各模塊組合調(diào)試將單獨(dú)調(diào)試沒有問題的各模塊進(jìn)行組合連接。按照電路整體設(shè)計的模塊順序分別連接進(jìn)行調(diào)試。先對電路部分進(jìn)行調(diào)試，最后加入單片機(jī)進(jìn)行整體調(diào)試。用信號源輸入不同頻率的方波，（，因此用信號發(fā)生器輸入信號與其匹配），通過功率放大電路，輸出接入示波器中，觀察示波器中是否為與輸入頻率相同且穩(wěn)定的方波（由于電路主要功能為功率放大，因此對于電壓的放大不用太多關(guān)注，只需輸出相對應(yīng)頻率方波即可）。利用單片機(jī)做信號發(fā)生裝置，通過不同按鍵產(chǎn)生不同頻率的方波。將單片機(jī)的輸出信號作為功率放大電路的輸入信號。檢測經(jīng)過功率放大電路的信號是否仍為頻率正確的方波。若方波穩(wěn)定，頻率正確，且電壓有部分放大，則發(fā)射部分工作正常，將輸出加入導(dǎo)軌后即可進(jìn)行后續(xù)測試。接收部分先進(jìn)行耦合測試。將調(diào)試完成的發(fā)射端用作信號發(fā)生裝置，并聯(lián)的電容電阻做耦合裝置，輸出信號接入示波器中。觀察導(dǎo)軌接近耦合裝置時示波器是否能檢測到感應(yīng)信號。若能感應(yīng)發(fā)射端信號，則繼續(xù)測量能感應(yīng)的距離。將導(dǎo)軌由近及遠(yuǎn)，每厘米測試一次。分別將導(dǎo)軌放在不同距離的位置，觀察示波器是否能顯