四路彩灯进行16种组合的色彩变换并伴有名曲播放.docx
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四路彩灯进行16种组合的色彩变换并伴有名曲播放
目录
前言................................................................................................................................2
1.无线电遥控概述.......................................................................................................3
1.1无线电遥控的任务..........................................................................................3
1.2遥控系统及其分类..........................................................................................4
1.3无线电遥控与遥测..........................................................................................5
1.4无线电遥控设备的组成..................................................................................5
1.5无线电遥控发射电路......................................................................................6
1.6无线电遥控接收机..........................................................................................9
1.7无线电常用的调制方式................................................................................11
2.广告宣传灯的设计.................................................................................................13
2.1设计主要内容................................................................................................132.2设计组成框图................................................................................................13
3.发射部分.................................................................................................................14
3.1S2559F的介绍...............................................................................................15
3.2M303S的介绍................................................................................................16
4.接收部分.................................................................................................................16
4.1MT8870的介绍.............................................................................................18
4.2M303R的介绍...............................................................................................19
4.39013三极管介绍...........................................................................................19
4.4DTMF译码器输出与可控硅导通及各彩灯情况........................................20
5.总电路图.................................................................................................................22
6.个人总结.................................................................................................................24
参考文献......................................................................................................................25
广告宣传灯的设计
蒋涛
摘要:
随着电子技术的不断发展和广告灯的日益普及，各种新型电子原件层出不穷，无线电技术应用也越来越广泛。
本次设计主要包括发射电路的设计和接收电路的设计两大部分，采用DTMF编译码器S2559/MT8870和声表面波谐振器（SAW）稳频的无线发收模块M303S/M303R来实现，其操作方便，控制可靠，制作成本低，适于广告灯宣传等。
关键词：
无线电技术发射电路接收电路
前言
遥控，顾名思义，是对被遥控对象进行远距离控制，使被遥控对象按指令作。
无线电遥控，是将各种控制指令变成相应的电信号，再利用无线电波将电信号传送到接收端，对被控制对象或装置进行远距离控制。
无线电遥控的任务是利用无线电波将各种电信号由发送端传至远地的接收端，以传递信息并实施控制。
随着半导体技术的发展和各种各样的射频集成芯片的大量涌现，射频技术在现代生产和生活中的应用越来越广泛。
射频技术在无线监测、远程控制等领域有非常重要的应用。
与传统的有线传输方式相比，射频传输具有安装与维护方便，价格低廉，适用于复杂地理条件等优点。
总体来讲，无线射频技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。
对于无线电遥控器，它能遥控各种家用电器，使用方便，性能可靠，灵活性很大。
无线遥控由于非接触、远距离操控、控制及时、安装成本低等特点，使其在工业控制、航空航天、家电领域应用日益广泛。
本设计采用DTMF编译码器S2559F/MT8870的16通道无线电遥控电路。
使用DTMF专用集成编码、译码器完成多频道射频无线接收电路，提升了无线产品的性能，简化了无线产品的设计。
1.无线电遥控概述
1.1无线电遥控的任务
无线电遥控的任务是利用无线电波将各种电信号由发送端传送至远的接收端，以传递信息并实施控制。
实现遥控首先遇到三个问题:
一是什么是遥控指令，如何把遥控指令变成相应的电信号；二是如何把电信号“装载”到高频载波上；三是怎样把携带信息的高频载波变成电磁能，并以电磁波的形式对空发射出去。
遥控用的指令通常大都具有明显特征，并可转变成易于区分的电信号。
例如，用不同幅度、相位、脉宽、脉位或码组特征等表示各种指令信号，或用不同的频率信号代表不同的控制指令，也可用声音、视频图像、文字、符号、数据等作为遥控用的指令信号。
如上所述，手机中产生高频电振荡的部件叫做高频振荡器；把声音电信号“装载”到高频振荡器的过程叫做调制；高频率的振荡器称为载波，经过调制后的载波称为以调信号。
载有载波电流，使电磁能以电磁波形式向外发射的导体称为发射天线。
与传送声音相类似，若要传送一幅视频图像到远处，也只能将它变换成相应的电信号后再设法传出去。
将图像变为电信号的任务是有摄像机完成的，它的内部只有一只完成光电转换的摄像管，当摄像机开机并对准现场景像时，摄像管便自动实现光—电转换并输出相应电流，其电流变化规律与图像的变化规律相同，
如图1-1（b）所示。
（a）声音（b）视频信号
图1-1声音和图像的电信号
1.2遥控系统及其分类
一、按被遥控的对象及其特性分类
按被控对象及其特性分类，有固定式遥控和活动式遥控。
前者如对油井、机井、塔吊等装置的操纵，对靶机、起倒靶的控制，对固定电气设备或家用电器的控制等；后者如对运载火箭，导弹、飞机、人造卫星的遥控，对模型汽车、模型舰船等的控制。
二、按被控对象的控制特性或控制指令的特性分类
按被控对象的控制特性或控制指令的特性可分为两类：
一类是对被控对象状态进行单一的通断控制，如电气设备的加电、断电，主机和备用机的切换，故障火箭、导弹的炸毁等；另一类是被控对象的状态进行连续调整，如电机转速的控制、输油、输气管道的流量控制、同步卫星的同步控制等。
三、按遥控信号的多路复用及调制技术分类
（1）频分制无线电遥控系统
它是以不同频率区分个路遥控信号的。
频分制的主载波调制一般采用调频（FM）方式，也可采用调幅（AM）方式。
（2）时分制无线电遥控系统
时分制遥控是以时间作为信号分割的参数，使各路遥控信号各占一小段时间。
根据采样信号的不同，可将时分制遥控分为脉冲幅度调制（PAM）、脉冲宽度调制（PDM）、脉冲位置调制（PPM）和脉冲编码调制（PCM）。
目前，在无线电遥控装置中大多采用PCM方式。
（3）码分制无线电遥控系统
码分制遥控是以不同副载波波形结构划分遥控指令信号的。
码分制遥控大多应用于保密性较强的大型遥控系统中，民用或小型遥控装置一般不采用，其主要原因是技术比较复杂，实现较困难，且系统频带利用率低。
1.3无线电遥控与遥测
任何一个遥控系统或大型的遥控装置在实施遥控任务或遥控过程中，使用遥测系统进行实时监控是必不可少的。
监测系统的作用是测出被控对象的实际状态，并实时地由执行机构传送给控制端。
对于开关型指令遥控，通过监测系统查
看其遥控的效果；对于连续调控型遥控，控制端根据监测被控对象的实际动态，产生即时的相应的遥控指令，这些新的指令送到执行机构，使被控对象继续执行并最终达到预期的控制目标。
常用的监测系统有遥测、雷达和电视监控监控等。
从遥控系统的控制过程来看，一个完善的遥控系统应该包括一个对控制过程进行监测的无线电遥测和反馈系统。
如导弹、航天的测控过程就是通过遥测和控制不断消除被控目标现时实际状态和预定状态之间的偏差过程。
1.4无线电遥控设备的组成
任何一个无线电遥控装置，不管是复杂的还是简单的，它都有无线电发送端和无线电接收端两大部分，如图1-2所示。
图1-2无线电遥控装置的组成框图
无线电发送端包括指令产生器、编码或多路复用器、调制电路和高频功率放大电路等。
指令产生器视遥控设备的用途和控制程度的难易有很大的不同。
简易的可能只有一个控制电源通断的开关，如无调制式的单通道发射器；复杂的如频分多路（FDM）遥控设备，需配置一个内有输入控制逻辑控制电路的指令键盘；时分多路（DTM）的遥控设备要配置一个编码电路和操作码盘。
遥控接收端包括无线电高频放大电路、解调电路、分路或变换电路以及执行机构等。
接收机的类型很多，可按不同的接收或解调方式及用途等分类。
在无线电遥控中，常见的有高放式、来复再生式、超再生接收检波式和超外差式接收机等。
1.5无线电遥控发射电路
一、无线电遥控的发射频率
无线电遥控设备的工作频率除符合国际电信联盟的标准外，遥控、遥测设备的工作频率还应严格控制在国家规定的业余无线电波段范围内，以免影响广播、通信等部门的工作。
156MHZ、174~184MHZ、225~260MHZ、243MHZ、335~339MHZ、470~484MHZ等频段，已划分给固定通讯、移动通信和广播业务。
这些频率同时还以主要使用条件划分给航空无线电定位和导航、无线电天文以及空间研究业务。
国家对无线电爱好者使用的遥控的、遥测的业余频段也有严格规定，如各种遥控模型比赛常用的业余波段有27~38MHZ、40~48.5MHZ、72.55~74.55MHZ、150.05~167MHZ。
此外，还有250~300MHZ、303.9~330MHZ范围内的某些频率以及315MHZ/418MHZ频点等。
二、中小型无线电发射机的组成及功能
无线电遥控发射机用来将遥控指令变成相应的电信号，经放大后去调制高频振荡器，使调制信号依附在高频载波上经天线发射出去，如图1-3所示。
（1）指令产生器
指令信号可以是开关信号、各种模拟信号、语音信号或数字编码信号，视使用场合或遥控设备而定。
（2）调制电路
用基带信号去控制等幅的高频振荡器的过程，称为调制。
调制和调制电路是任何无线电设备必不可少的。
（3）主振电路
主振电路就是高频载波振荡电路。
由于它在发射机中占有重要地位，其振荡的好坏直接影响到发射机能否正常工作，故常将载波振荡电路称为主振电路。
主振电路实际上是一个高频振荡器，用来产生载频信号，常用的有LC振荡电路、石英晶体振荡电路等。
（4）倍频电路
如果发射的载波频率比主振电路产生的振荡频率高很多，则需要将该振荡频率成倍地提高，这就是倍频电路的作用。
（5）中间放大电路
这种电路是由于其夹在主振电路与功率放大电路的中间而得名，这是因为从主振电路输出的高频震荡信号的强度较弱，它无法实现正常的信号调制及大功率电路的正常工作。
为此，采用中间放大电路进行过渡，起缓冲和放大的作用。
（6）功率放大电路
功率放大电路简称为功放，它的作用是对已调信号进行功率放大，以满足发射功率的要求。
发射机为实现大功率的发射，常采用较大功率的高频晶体管，可以是一级功放，也可能几级功放，视功率大小而定。
（7）发射天线
天线的作用是将已调好的高频载波经天线辐射出去，在空间形成交变的电磁波并传向远方。
天线的好坏直接影响到遥控距离和收发性能。
三、对遥控发射电路的主要要求
不同用途的遥控装置，其发射电路的组成是不同的，对电路的要求有很大差异。
例如，对航天、地球卫星、导弹的控制要求是极其严格和苛刻的，来不得一丝含糊；对于无线电爱好者设计的无线电装置，虽不像导弹、航天的要求那样苛刻，但对遥控发射电路也有一定的要求，否则将难以实施遥控。
对发射电路的要求如下:
（1）发射电路的频率稳定度。
它是指主振电路产生的载频的稳定度。
不同用途及不同使用场合的遥控发射机对频率稳定度的要求是不同的。
例如，普通电动玩具、一般电器的开关控制等，其频率的稳定度为10^﹣3~10^﹣4即可，采用LC振荡就能满足设计要求；而对于成本较高、风险大的遥控航模或无人驾驶飞机，一旦发生载频漂移将导致遥控失灵，精致的航模就会失控栽地，因此，这类遥控模型要求的载频的稳定度为10^﹣5~10^﹣6。
显然LC振荡器满足不了这样的高要求，应采用石英晶体振荡器作为发射机的主振电路。
（2）发射机输出功率。
根据遥控作用的距离不同，对发射机的输出功率的要求也不同。
近距离的可小至几毫瓦（mW），远距离的达几瓦（W）或更高，同时考虑到发射机元器件的老化和温度、湿度等环境因素变化的影响，应留有一定的功率余量。
（3）可靠性要求。
遥控系统的可靠性关系到遥控设备能否正常工作和控制，对于有毒、有害和危险的生产环节尤为重要。
为实现高可靠性，从方案论证到电路设计、元件的选用、印制板制作、装配、焊接、调试、检测等，应层层把关、环环相扣，以确保遥控设备的高可靠性。
（4）遥控发射机可能是车载式的，但更常见的是便携式的。
因此，在设计制作时，在其重量、体积、电源种类等方面应给予考虑并重视。
减小功耗、提高效率，也是对发射电路提出的要求。
、
1.6无线电遥控接收机
无线电接收电路的任务是将天线接收到的遥控发射机发来的无线电遥控信号变为相应的高频信号，并通过选频、放大、调解出原发送的调制信号。
接收机可按用途、放大类型、解调方式、灵敏度高低等进行分类。
一、高放式接收机
高放式接收机也称直接放大式接收机。
它包括输入选择电路、高频放大器、检波器和低频放大电路、整形电路。
为了有选择地接收遥控信号，从天线接收下来的高频遥控信号先经过输入选择电路检出所需要的指令信号，滤除其他高频信号。
高频放大器的作用有二：
一是提高接收灵敏度；二是利用其有限的通频带进一步提高接收选择性能，对有用的遥控信号进行放大，以满足后级检波器检波的要求。
高频放大器一般级数为一级或二级，级数过多容易自激。
高放式接收机组成框图如图1-4所示。
二、来复再生式接收机
上面的高放式接收机，其电路虽然简单，但接收性能不理想，主要缺点是接收灵敏度低，选择性差，且失真度较大。
在高放式接收的基础上，加上再生及来复电路，可改善其接收的性能。
所谓“再生”是把检波后信号中遗留的高频信号成分再送回到高放输入端，用以加强高频信号，提高利用率。
来复再生式接收机的组成框图如图1-5所示。
图1-5来复再生式接收机组成框图
三、超再生式接收机
超再生式接收机电路可分为“他熄式”和“自熄式”两种。
他熄式超生再接收电路由高频振荡和熄灭电压振荡两级组成；而自熄式的高频振荡和熄灭电压则合二为一，即由同一个三极管来完成。
常见的超再生接收电路大都是自熄式的单级接收电路。
在自熄式电路里，存在着两种频率的振荡：
一种是频率较低的振荡，另一种是高频振荡。
它的设计结构十分简单，仅用一级“超再生检波”就可完成信号的选择放大和解调三种功能，其组成框图如图1-6所示。
低频放大电路
图1-6超再生式接收机组成框图
四、超外差调幅接收机
超外差式接收机包括高频输入回路、本振电路、混频器、中频放大器、检波电路及自动增益控制（AGC）电路等。
由接收天线捡拾到的高频调幅信号，经高频调谐输入回路和高频放大器选频、放大后，送入变频级的混频器。
在混频器中还加有从本地振荡器来的本振信号，经非线性的混频器混频后，得到高频载波与本振信号的差频信号，这个差频称为中频。
中频信号的频率比调幅载频的频率低得多，但从混频前后的波形可以看出，混频后的中频信号与高频调幅信号的包络没有改变。
五、超外差调频接收机
调频接收机的抗干扰能力较强。
调频式和调幅式接收机的最大不同之处是调制形式不同，前者接收的是频率调制高频载波信号，而后者接收的是高频调幅信号。
两种接收机的主要不同在于解调电路。
第二个不同是，调频接收机在检频器之前一般都加有限幅电路，目的是消除幅度干扰。
而在调幅接收机中，对信号的
限幅就会导致信号的失真。
第三个不同与上限幅度有关，在调幅接收机中一般都
有自动增益控制电路，而在调频接收机中没必要采用了。
但调频接收机一般加有自动频率控制（AFC）电路。
1.7无线电常用的调制方式
一、调制的作用
尽管调制的方式各种各样，但它们都具有以下基本作用：
（1）将基带信号的频谱迁移至载频附近，以适应传输信道的频带要求，使信号的特征与信道特性相匹配，以便于发送和接收。
在进行无线传输时，必须将基带信号调制到高频载波上，这样才能将电磁能量有效地向空间发射。
（2）调制的另一个作用是便于实施信道复用，即在一个信道中同时实现多路信号的传输。
例如多路遥控设备常用同一无线信道传输不同的指令信号，这些指令信号的频谱往往相互重叠，必须用不同的互相正交的载波来区分它们。
可采用频分方法、时分方法或码分方法来区分它们。
（3）利用信号带宽和信噪比（S/N）的互换性，提高系统的抗干扰性能，有效的利用频带。
二、无线电遥控中常用的调制方式及用途
在无线电遥控和通信系统中，通常是选择正弦波信号作为幅载波和载波。
这是因为正弦波信号便于产生和变换，不同频率的正弦波信号均具有正交特性，各路信号容易分离。
作为载波的正弦振荡信号有幅度、频率和相位三个参数可以携带信息。
根据是连续波调制还是脉冲调制，常见的基本调制方式分类如下表1-7所示。
表1-7常见的基本调制方式
调制方式
用途举例
连
续
波
调
制
线性调制
常规双边带调制AM
广播
单边带调制SSB
载波通信、短波无线电话通信
双边带调制DSB
立体声广播
残留边带调制VSB
电视广播、传真
非线性调制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
振幅键控ASK
数据传输
频移键控FSK
数据传输
相移键控PSK、DPSK
数据传输
其他高效数字调制QAM、MSK等
数字微波、空间通信
脉
冲
调
制
脉冲模拟调制
脉幅调制PAM
中间调制方式、遥测
脉宽调制PDM
中间调制方式
脉位调制PPM
遥测、光纤传输
脉冲数字调制
脉码调制PCM
实话中继线、卫星、空间通信
增量调制△M
军用、民用数字电话
差分脉码调制DPCM
电视电话、图像编码
其他编码方式ADPCM等
中速数字电话
2.广告宣传灯的设计
2.1设计主要内容
利用无线电遥控原理，采用DTMF编译器S2559/MT8870和声表面波谐振器稳频的无线电发收块M303S/M303R,遥控200M外四路彩灯进行16种组合的色彩变换，并伴有名曲播放。
2.2设计组成框图
图2-1设计组成框图
3.发射部分
发射电路图，如下图3-1所示。
图3-1发射电路
图3-1为无线电遥控发射电路，当按某一键时，就会产生一组双音信号，通过S2559F的调制后，从输出端16脚输出，经过R1加至超高频发射头M303S的输入端3脚，当M303S的3脚加入IC1的DTMF信号后，对其内的振荡器进行调制，其发射天线就会发出受DTMF的信号调制的高频载波。
无线电遥控发射电路，它由DTMF编码电路和超高频发射接头组成。
编码电路是以DTMF编码集成电路S2559F为核心组成的，采用4×4标准按键盘。
M303S是采用声表面波滤波器稳频的超高频发射模块，频率稳定度高（1×10^﹣5HZ/℃），工作频率为303.9MHZ。
M303S工作电压12V,S2559F电压5V,故要加接R2、VDW稳压电路。
VDW选用+5V的稳压二极管2CW53为其供电。
3.1S2559F的介绍
DTMF编译码器使用S2559F作为发射模块来成构发射电路，S2559F的引脚图如图3-2所示。
图3-2S2559F引脚图
S2559F作为无线电发射电路的核心元件，其功能如表3-1所示。
引脚号
符号
功能
引脚号
符号
功能
1
Vdd
接电源正端
9
Col4
键盘列输入
2
XMUTE
无键操作时，高电平；
有键操作时，低电平
10
MUTE
静音输出（平
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