【正文】 在一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)中，有時(shí)輸入信號(hào)往往受干擾等原因而含有 一些不必要的成分，應(yīng)當(dāng)把它衰減到足夠小的程度。要解決這些問(wèn)題都需要采用有源濾波器。 濾波電路 圖 RC 低通濾波器 圖 是本次設(shè)計(jì)使用的濾波電路，由一個(gè)電阻和電容組成，所謂濾波器上面我們已經(jīng)介紹過(guò)了，它的作用就是過(guò)濾掉 我們不需要的信號(hào)， 在這里設(shè)定的截止頻率就是人耳所能聽(tīng)到的最大頻率，我們?cè)O(shè)定的截止頻率為 20210hz。 紅外線(xiàn)發(fā)射與接收電路 外線(xiàn)發(fā)射管或 著說(shuō) 紅外發(fā)光二極管， 他們 屬于 同一 類(lèi)。它主要用于光電開(kāi)關(guān)，觸摸屏和遙控發(fā)射機(jī)。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵 （ 砷化鎵 ） 、砷化鋁鎵 （ GaAlAs） 等材料，并且一 般都使用全透明或淡藍(lán)色、黑色樹(shù)脂。在設(shè)計(jì)中，我使用是電容麥克風(fēng)的聲音。電容麥克風(fēng)沒(méi)有聲音線(xiàn)圈，由于沒(méi)有音圈，隔膜和非常薄，所以即使是很弱的聲音也會(huì)感應(yīng)非常敏感，可以轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。我們?cè)谡n堂上所做過(guò)的三極管實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的目的是在實(shí)現(xiàn)放大電路的兩種類(lèi)型的晶體管。針對(duì)實(shí)驗(yàn)電路大致確定晶體管模型和放大的大致范圍，分別實(shí)現(xiàn)三極管管式的判斷，判斷原理，電源電路設(shè)計(jì)功能等等。因?yàn)榘l(fā)射是極為常見(jiàn)的地面 ，所以稱(chēng)為共發(fā)射極放大電路。 （ 2）元器件的作用，電路模塊的作用，以及電壓放大的系數(shù)，還有語(yǔ)音信號(hào)的輸入和輸出的信號(hào) 電壓和相位關(guān)系，交流和直流等效電路圖等等。 紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 14 圖 接收端電壓放大電路 如圖 所示，在接收端使用的電壓放大電路，與在發(fā)射端的電壓放大電路是相同的原理。所以使用的電路的設(shè)計(jì)模式是相同 的。濾波器是這樣一種裝置，它能使最終需要的頻率信號(hào)通過(guò)但同時(shí)濾掉（或衰減）不需要用到的的頻率信號(hào)的電子電路裝置。以往濾波器主要采用 無(wú)源元件 R、 L、和 C 組成，目前一般用 集成運(yùn)放 R、C 組成，稱(chēng)為 有源濾波器 。而在另一些 場(chǎng)合，有時(shí)我們需要的信號(hào)和別的信號(hào)混在一起，應(yīng)當(dāng)設(shè)法把我們需要的信號(hào)過(guò)濾出來(lái)。 與 無(wú)源濾波器 相比， AFP 的高度可控性和 快速響應(yīng) 性，能補(bǔ)償各次 諧波 ，紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 15 可抑制 閃變 、補(bǔ)償無(wú)功，有抑制多能的特點(diǎn)將會(huì)啟到很好的作用；它本身的濾波特性不會(huì)被系統(tǒng)阻抗的影響，并且可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生 諧振 的危險(xiǎn)情況 [2]；還有一個(gè)更好的作用就是可以 自動(dòng)跟蹤 補(bǔ)償變化著的諧波。 濾波是信號(hào)處理中的一個(gè)重要概念。經(jīng)典濾波的概念，根據(jù)工程分析，提出傅立葉轉(zhuǎn)換的概念。換句話(huà)說(shuō)，它是工程信號(hào)的不同頻率正弦波疊加在一起，從而形成一個(gè)信號(hào)不同， 頻率不同的的正弦波，這個(gè)波就叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。 一般來(lái)說(shuō)無(wú)源濾波器的電路結(jié)構(gòu)比較笨簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但它的通帶放大倍數(shù)和截止頻率根據(jù)負(fù)載的變化，所以說(shuō)對(duì)電路的要求高，所以通常不適用于信號(hào)處理。 負(fù)荷不影響有源濾波電路的濾波特性，因此常用于信號(hào)處理要求高的場(chǎng)合。但電路組成和設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜。 根據(jù)特性的濾波器，其幅頻特性的電壓放大倍數(shù)可以精確地描述電路的低通、高通部分、帶通或帶阻濾波器，所以，如果你能判斷哪里是通帶和阻帶帶寬的定性分析，可以確定濾波器的類(lèi)型。 LM386 功率放大電路 概述 LM386 是一種集成音頻功率放大器，因?yàn)槠涞凸暮秃?jiǎn)單的電壓增益可以調(diào)整，電源電壓范圍寬，外部組件和總諧波失真等，廣泛用于收音機(jī)和磁帶錄音機(jī)。為了使最小數(shù)量的外部組件，內(nèi)置的電壓增益是 20。參考位置的輸入，輸出端自動(dòng)偏置電源電壓的一半，在電源電壓 6V，其靜態(tài)功耗只有 24mW， LM386 尤其適用于電池供電的。靜態(tài)功耗很低，大約 4 毫安，可用于電池供電。一些外圍組件。 LM386 引腳圖如下圖所示。 通過(guò)查找資料，可以了解到盡管 LM386 的應(yīng)用非常簡(jiǎn)單，但是操作過(guò)程中也要特別注意，尤其在器件上電、斷電的瞬間，都要小心謹(jǐn)慎，甚至在 LM386工作穩(wěn)定后，以下一些操作都會(huì)帶來(lái)的瞬態(tài)沖擊例如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕，在輸出端的接收語(yǔ)音的喇叭上會(huì)產(chǎn)生刺耳的噪聲。因此 用不到大的增益，電容就不要接了，不光省了成本，還會(huì)帶來(lái)好處 — 噪音減少。 紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 17 （ 3） 調(diào)節(jié)音量的電位器選擇也很重要。 （ 4） 在使用 LM386 的電路中盡量采用雙音頻輸入輸出的電路。 （ 5） 在引腳 7 腳（ BYPASS）旁邊的旁路電容不可缺少！在實(shí)際電路應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中， BYPASS 端必須外接一個(gè)電解電容到地，啟到一個(gè)濾除噪聲的作用。想要有效的過(guò)濾掉無(wú)用的噪聲，可以通過(guò)增大旁路電容的容值，減緩直流基準(zhǔn)電壓的上升、下降速度來(lái)做到。 （ 6） 最后一個(gè)重要的點(diǎn)就是要減少輸出耦合電容。 隔斷直流電壓，直流電壓過(guò)大有可能會(huì)損壞喇叭線(xiàn)圈；耦合音頻的交流信號(hào)。減小該電容值，可使噪聲能量沖擊的幅度變小、寬度變窄；太低還會(huì)使截止頻率 （ fc=1/（ 2π*RL*Cout）） 提高 [3]。 V o u tG A I N I N P U T+ I N P U TG N DG A I NB Y P A S SVs1234 5678 圖 LM368 引腳圖 紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 18 功率放大的電路圖 圖 功率放大電路圖 揚(yáng)聲器和耳機(jī) 揚(yáng)聲器我們?nèi)粘Ｉ钪卸挤Q(chēng)之為喇叭，是一種把電 信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)的器件。揚(yáng)聲器在音響設(shè)備中是一個(gè)最薄弱 的 器件 ，而 對(duì)于 音響效果 而言，它又是一個(gè)最重要的部件。 音頻 電能通過(guò) 電磁 ，壓電或 靜電效應(yīng) ，使其 紙盆 或膜片振動(dòng)并與周?chē)?空氣 產(chǎn)生共振（共 鳴）而發(fā)出聲音。我們?cè)谶@里使用揚(yáng)聲器是為了使作品在演示的時(shí)候更加的方便的但是為了避免壞境因素產(chǎn)生的共鳴，我又多加了一個(gè)耳機(jī)，我們接受紅外的電路板上有一個(gè)開(kāi)關(guān)我們可以通過(guò)切換開(kāi)關(guān)來(lái)選擇使用哪一種方式來(lái)判斷接受到的語(yǔ)音信號(hào)是否完好、清晰。 （ 1） 按鍵指令測(cè)試：在我們實(shí)際的按鍵調(diào)試過(guò)程中，按鍵指令測(cè)試可以先通過(guò)觀(guān)察在控制端逐一按鍵時(shí)紅外發(fā)射二極管發(fā)光的亮滅情況來(lái)判斷，每按下一鍵后，發(fā)射二極管閃爍著亮，說(shuō)明按鍵信息有用，發(fā)射管有編碼信號(hào)輸出。 這樣，通過(guò)檢測(cè)用戶(hù)的按鍵輸入，與實(shí)際中返回的指示狀態(tài)可以用來(lái)判斷發(fā)射模塊的通信是否成功。 圖 電壓放大的輸入輸出特性 （ 2） 載波輸出信號(hào)的測(cè)試：載波信號(hào)的測(cè)試可以通過(guò)邊改變載波電路中精密可調(diào)變阻器 RP1 的阻值大小邊用示波器觀(guān)察電路輸出端的頻率來(lái)進(jìn)行調(diào)試，紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 20 務(wù)必要調(diào)到使輸出端輸出的頻率為 38KHz 的載波信號(hào)。 發(fā)送端濾波電路分析的幅 頻特性和相頻特性如圖 所示。 圖 電壓放大的輸入輸出特性 接收端無(wú)源低通濾波幅頻特性和相頻特性如圖 所示。 圖 有源低通濾波幅頻特性和相頻特性 在調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中我們進(jìn)行完模擬調(diào)試后還需要進(jìn)行實(shí)物調(diào)試，紅外接收模塊我們可以通過(guò)開(kāi)關(guān)的選擇來(lái)切換到我們想的聽(tīng)取方式，在調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中我們需要不斷的去調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器和聲音的大小，以及兩個(gè)模塊之間的距離，來(lái)使我們輸入到的語(yǔ)音信號(hào)更加清楚完整的接收到。在細(xì)節(jié)電路的測(cè)試方面，需要注意的是要檢查一下紅外接收頭的三個(gè)管腳的接法是否正確，哪個(gè)是接電源的，哪個(gè)是接地的，哪個(gè)是數(shù)據(jù)輸出的，一定要分清。切記！否則很容易就會(huì)燒壞接收頭。單片機(jī)紅外接收模塊調(diào)試確認(rèn)無(wú)誤后，可以確定接收模塊的接收解碼通信已經(jīng)成功，可以完成單片機(jī)紅外接收模塊的通信調(diào)試與測(cè)試了。 測(cè)試 及仿真的環(huán)境 這次有關(guān)仿真的電路和測(cè)試的結(jié)果，都是在 軟件上實(shí)現(xiàn)的，目前而言在教學(xué)當(dāng)中使用比較普遍的就是這個(gè)版本， Multisim 最早以 Windows作為基礎(chǔ)的由美國(guó)的一家叫做 NI 的公司推出的，適用于一般的模電和數(shù)電的電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，它的功能包括電路原理圖的圖形的繪制，電路硬件的輸入方式，有很強(qiáng)大的仿真和分析電路的能力。 使用Multisim，可以 及時(shí)的對(duì) 具有完整組件庫(kù)的電路圖 進(jìn)行高度仿真 ， 另外一點(diǎn)就是它可以根據(jù) 利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE 模擬器 為 電路行為 進(jìn)行模擬演示 。 Multisim 與 Labview 以及SignalExpress 軟件的集成 相比 ， Multisim 進(jìn)一步 完善了 仿真 技術(shù)的設(shè)計(jì)流程，可 以實(shí)現(xiàn)模擬電路的測(cè)試仿真過(guò)程 。 對(duì)于 Multisim 這個(gè)仿真軟件在上課過(guò)程當(dāng)中也接觸到過(guò)，使用的次數(shù)不是很多，想要畫(huà)出比較好的電路圖需要對(duì) Multisim的組成有很熟悉的了解 Multisim提供了多種工具欄，這些工具欄的管理模都在同一層次當(dāng)中，使用者可以通過(guò)菜單中的選項(xiàng)打開(kāi)工具欄，在工 具欄中可以很直觀(guān)的看到 Multisim 軟件的各種功能，可以很快捷的選取需要的工具。 一般在畫(huà)電路的過(guò)程中需要先找到我們所要 元器件的方法有兩種：從 工具欄 處查 找 或從 菜單 處查找 。 （ 1） 從 工具欄 處查找 紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 24 Design 工具欄 amp。reg； LM 工具欄 amp。其中包含的字段有 Database name（元器件數(shù)據(jù)庫(kù)）， Component Family（元器件類(lèi)型 列表）， Component Name List（元器件名細(xì)表）， Manufacture Names（生產(chǎn)廠(chǎng)家）， Model LevelID（模型層次）等內(nèi)容。 （ 3） 選中相應(yīng)的元器件 在 Component Family Name 中選擇 LM358 系列，在 Component Name List中選擇 LM358。元 器件在電路圖中顯示的圖形 的大概樣子 ， 使用者 可以在上面的 Component Browser 中的 Symbol 選項(xiàng)框中預(yù)覽 看到 。 在電路需要的元器件放置在電路 后 窗口編輯 完成 后， 使用者可以使 用鼠標(biāo)選中電路的線(xiàn)條 將器件 按照設(shè)計(jì)的電路圖 連接起來(lái)。 要特別注意 在 Multisim 中連線(xiàn)的起點(diǎn)和終點(diǎn)不能懸空。為此， Multisim 為用戶(hù)提供了類(lèi)型豐富的虛擬儀器，可以從 Design 工具欄 amp。 紅外線(xiàn)語(yǔ)音通信系統(tǒng) 25 結(jié) 論 這是一個(gè)很考驗(yàn)人的過(guò)程，從上學(xué)期選挑選課題開(kāi)始，再一步步自己在心中構(gòu)想模型，期間查找了很多的資料。 經(jīng)過(guò) 半個(gè)學(xué) 期 的設(shè)計(jì)，有很多的感悟。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉了我獨(dú)立思考的能力，之前老是覺(jué)得自己什么都做不出來(lái)，很多東西，都是需要用到的時(shí)候現(xiàn)學(xué)的，通過(guò)不斷地嘗試，不斷的修改，一步步做出最后的成果， 就像之前對(duì)于這個(gè)課題我首先想到的是遙控器，但是隨著思想的深入，想要實(shí)現(xiàn)的功能難度的增大，導(dǎo)致構(gòu)想失敗，原因是什么呢，我想遙控器具有學(xué)習(xí)功能，但是又會(huì)用到解碼，這里涉及到的知識(shí)我都不懂，問(wèn)了一些同學(xué)和老師。也教會(huì)我以后的工作當(dāng)中要有獨(dú)立的思考能力，以及足夠的耐心與細(xì)心。它將作為我們?nèi)松?dāng)中的一次難忘的經(jīng)歷，是我們有能力不斷前行。雖然當(dāng)中在思路上有一些差異和一些小的爭(zhēng)論，但是在這中間我們共同成長(zhǎng)了，也讓我們之間的同窗情誼更深厚了。林序老師對(duì)待我們每一個(gè)同學(xué)都很認(rèn)真負(fù)責(zé)， 無(wú)論是作品上還是思想上，我能感受到他無(wú)私的關(guān)懷和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，我跟隨林序老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間學(xué)的東西，會(huì)激勵(lì)我以后不斷的學(xué)習(xí)，創(chuàng)新，其次，我要感謝在大學(xué)當(dāng)中所有傳授過(guò)我課程的老師們，是他們?cè)谇捌诮o我們傳授了那么多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使我們有能力，有足夠的知識(shí)，去挑戰(zhàn)我們學(xué)習(xí)當(dāng)中遇到的課程設(shè)計(jì)。在這里也懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)可以指出我不足的地方，我今后 一定加以改正。 Automation,2021. [14] 湯定元 .紅外物理與紅外技術(shù) [J].物理實(shí)驗(yàn) ,1992. [15] 陳永甫 .紅外探測(cè)與控制電路 [M].北京 :人民郵電出版社 ,2021. [16] 邱玉春 ,李文俊 .單片機(jī)系統(tǒng)中的紅外通信 接口 [J].電子產(chǎn)品世界 ,2021. [17] QIU Yuchun,LI Wenjun. Infrared munication interface inmicrocontroller system[J]. Electronic amp