多功能无线遥控器设计文档格式.docx
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摘要
本设计为多功能无线遥控器，分为发射机和接收机两部分。
发射机由电源电路、信号产生电路、调幅电路和发射电路组成；
接收机由电源电路、接收放大电路、解调电路、信号处理电路和驱动电路组成。
电源电路将12V供电转换为5V，为整个电路供电；
信号电路生成控制信号，本机振荡电路产生高频正弦波，控制信号和高频正弦波经调幅电路调解后由发射电路发射出去；
接收电路接收无线信号，无线信号并经过放大、解调后送给分析电路分析，然后交给驱动电路实现动作；
驱动电路为电机驱动和电磁铁驱动，驱动电路可以根据实际需要另外设计。
本电路设计已经过电脑软件仿真和分析，具有良好的可行性，可以满足一般航模遥控的要求。
关键词无线遥控器；
本振；
载波；
解调；
功率驱动
Abstract
Thisdesignisamultifunctionalwirelessremotecontrol,dividedintotwopartsofthetransmitterandreceiver.Bypowersupplycircuit,signaltransmitterproducecircuit,theamcircuitandlaunchcircuitcomposed;
Bypowersupplycircuit,receivingreceiveramplifiercircuit,demodulationcircuit,signalprocessingcircuitanddrivecircuitcomponent.Thepowercircuitwillbe12Vpowersupplyinto5V,forthewholecircuit;
Signalcircuitgeneratingcontrolsignals,theoscillatingcircuitproducehigh-frequencysinewave,thecontrolsignalandhighfrequencysinewaveattenuationmediationbythecircuitafterlaunchcircuitlaunchout;
Receivingwirelesssignalreceivingcircuit,wirelesssignalsandamplified,demodulationtocircuitanalysisafteranalysis,andthengiveittothedrivercircuitimplementationaction;
Drivingcircuitformotordriveandelectromagnetdrive,drivingcircuitcanaccordingtotheactualneedsanotherdesign.Thiscircuitdesignhasbeencomputersoftwaresimulationandanalysis,hasthegoodfeasibility,cansatisfytherequirementsofthegeneralmodelaircraftremotecontrol.
KeywordsWirelessremotecontrol;
Thismachineoscillation;
Carrier;
Demodulation;
Powerdrive
目录
摘要I
AbstractII
第1章多功能无线遥控器的总体设计1
1.1问题引出1
1.2设计要求1
1.3基本原理2
1.4设计思路2
1.4.1发射频率2
1.4.2本机振荡2
1.4.3调幅、解调3
1.4.4遥控信号产生3
第2章发射机电路的设计分析和仿真4
2.1电源电路的设计4
2.2信号产生4
2.3本机振荡6
2.4调幅电路7
2.5放大发射8
第3章接收机电路的设计分析和仿真10
3.1输入回路10
3.2高频放大10
3.3本机振荡11
3.4解调电路11
3.5信号处理12
3.6驱动电路14
总结15
致谢16
参考文献17
附录1发射机电路全图18
附录2接收机电路全图19
第1章多功能无线遥控器的总体设计
多功能无线遥控器采用3.579MHz电磁波传输信号，实现远距离遥控功能，分为遥控部分和相应的接收部分，通过遥控部分发出控制信号，接收部分接收信号后作出相应反应。
这个设计能广泛应用到远距离遥控中。
1.1问题引出
无线遥控器已是当今日常生活中常见的电器之一，无线遥控器按传输方式分有：
红外线遥控器、无线电遥控器、超声波遥控器等等；
按遥控对象分有：
家用电器遥控器、航模遥控器等。
要使遥控很精确，其电路必定要达到很高的要求。
为了了解遥控原理以及无线电的传输，因而做出多功能航模的遥控器的设计，并通过设计增强对数字电路和模拟电路知识的理解和应用。
1.2设计要求
多功能遥控器设计要求：
遥控通道：
7通道（包括同步信号为8通道）
A通道为比拟电机控制
B、C通道为互反的两通道，通过控制电磁铁实现垂直尾翼的正偏或反偏
D、E、F、G分别为前翼和后水平翼的控制，通过电磁铁实现机翼的翻转
发射频率：
3.579MHz
负载RL：
75Ω
遥控距离：
≥200m，发射功率P0≥200mW
调制方式：
调幅
调制度：
50%
电源电压：
12V供电
总效率：
≥40%
噪声电平：
＜1%
显示方式：
LED发光二极管。
发射机和接收机的电源指示和接受机接收信号指示
驱动对象：
直流电机、电磁铁
1.3基本原理
图1.1发射机的组成框图
如图1.1为无线发射机组成框图，本机振荡产生的载波和控制信号进行调制，然后通过缓冲级对调制之后的信号进行放大，然后通过功率放大，使负载（天线）获得满足要求的发射功率，最后通过天线发射出去。
图1.2接收机的组成框图
如图1.2为无线接收机组成框图，输入回路接收无线电波，经高频放大部分放大后通过本机振荡对信号进行解调，然后送到音频放大，放大后的信号通过信号分析处理，然后驱动相应器件实现动作。
1.4设计思路
1.4.1发射频率
方案一：
采用高频315MHz发射。
方案二：
采用较低频率发射，高频对晶体管的频率特性要求高，并且由于仿真软件的限制，故采用较低频率发射，选定发射频率为3.579MHz。
1.4.2本机振荡
采用LC振荡，其电路体积较大，频率稳定度较低。
采用晶体振荡电路，频率稳定度高，因此选用晶体振荡电路。
1.4.3调幅、解调
采用分立元件构成调幅、解调电路，分立元件多，其体积较大，设计复杂。
采用集成模拟乘法器芯片，体积小，设计简单，故采用此方案。
1.4.4遥控信号产生
控制信号采用纯数字模式，数字信号发射对信号失真要求小，控制准确，但无法实现对电动机比拟遥控，对电动机转速遥控其电机驱动电路复杂。
控制信号产生采用纯模拟电路，电路组成复杂，但能实现电机的比拟遥控。
方案三：
控制部分采用数字电路，信号采用模拟信号，电路结构简单，并且能实现对电动机的比拟遥控，故选用此方案。
第2章发射机电路的设计分析和仿真
分模块设计分析遥控器发射机的电路部分，并通过计算、仿真等对其电路的可行型进行验证。
发射机主要分为5部分：
电源电路、信号产生电路、本机振荡电路、调幅电路和放大发射电路。
2.1电源电路的设计
由于电源提供的电压为12V，而电路工作时的电源等级为12V和5V，则需要将12V电源转换为5V电源，用于数字芯片等部分电路的供电，此电源模块用于发射机和接收机电源电路。
其电压转换电路如图4.1，采用常用稳压芯片LM2575（U5），将12V点源转换为5V电源，并通过滤波电容滤波，为数字电路提供稳定的供电。
V2为电源指示灯，采用5V供电，串有R2-7限流电阻。
图2.1电源电路
2.2信号产生
图2.2控制电路
图2.3CD4060
图2.4CD4518
如图2.2,为信号产生电路的控制部分，U4（CD4060，引脚排列如图2.3）为14位二进制串行计数器/分频器，其内部设有振荡器，11、15脚外接32.768KHz的石英晶体振荡器，产生32.768KHz的振荡信号，经5级分频后，由5脚输出约1KHz（32.768KHz/25=1024Hz）的时钟信号，送至U3（CD4518，引脚如图2.4）；
CD4518是双二/十进制同步加计数器，内含有两个独立的计数单元，每个计数单元有两个计数脉冲输入端：
上升沿触发CP和下降沿触发使能端EN，本电路使用其中一个计数单元，采用上升沿触发，EN接高电平，当计数输出为“1000”时，Q4输出为高电平，送至其R（清零端），计数器清零，开始重新计数，故U3的Q1、Q2、Q3输出为“000”—“111”，图2.5为Q1、Q2、Q3、Q4输出波形。
图2.5控制电路仿真
图2.6信号生成
如图2.6为信号产生部分的电路，主要用到器件为U2（ADG408，引脚排列如图2.7），ADG408为数字控制8选1模拟开关，当A0、A1、A2的输入按“000”—“111”依次变化时，ADG408的S0—S7依次与公共端（DO）单独接通。
传送8路控制信号，调制后由发射部分发射出去，实现时序控制信息的传送。
图2.7ADG408
8个通道中，通道1（S0）为5V的同步信号，从电源获得；
通道2（S1）为电动机控制，控制电压为0—5V（＜5V），通过调节电位器R2-8、R2-7和选择开关SB6可以实现电压的调节；
通道3（S2）、4（S3）为互反的两个通道，只能有一个存在高电位或者同为低电位，通过SB5实现；
通道5（S4）、6（S5）、7（S6）、8（S7）为分离的4个通道，其传输为固定的电压值，输出端（DO）输出仿真波形如图2.8。
本电路中，还用到集成芯片7905，7805为5V电源稳压器，用于稳定开关操作时的电压。
图2.8生成信号仿真
2.3本机振荡
晶体振荡器的电路如图2.9，晶振、C1、C2、C3与T1构成改进型电容三点式振荡电路（克拉波电路），振荡频率由晶振的等效电容和等效电感决定，这里选用3.579MHz晶振，构成振荡频率为3.579MHz的正弦波振荡电路。
电路中T1的静态工作点由R1、R2、R3决定，设定晶体管的集电极电流ICQ为3mA，设晶体管的β=60，ICQ=2mA，VEQ=（1/2—2/3）VCC，则可得R1、R2、R3的值（如图2.9所示）调试时得VBQ=8.3V，VEQ=7.7V。
图2.9本机振荡
振荡电路得出的正玄波通过T2管放大，然后输出，仿真得出其输出波形如图2.10。
图2.10本机振荡波形
2.4调幅电路
图2.11MC1496
选用模拟乘法器MC1964（引脚排列如图2.11）构成条幅电路，调幅电路如图2.12所示。
根据工作电压及模拟乘法器的工作特性设置静态工作点。
乘法器的静态偏执电流主要取决于内部恒流源的值I0来确定，I0是第5脚上的电流I5的镜像电流，改变电阻R13可调节I0的大小。
在设置乘法器各点的静态偏置电压时，应使乘法器内部的三极管均工作在放大状态，并尽量使静态工作点处于直流福在线的中点。
对应于电路图2.12，应使内部电路中三极管的VCE=4V—6V，即V6-V8=V12-V10，V8-V4=V10-V1，V2-VEE=V3-VEE，而且12和6脚所接的负载电阻相等，即R16=R17。
经过调整和仿真分析得出最后电路为图2.12所示，其仿真波形如图2.13（输入信号为正弦波）。
图2.12调幅电路
图2.13调幅仿真
2.5放大发射
图2.14放大发射
如图2.14为整个放大发射电路，分为缓冲级、功率激励级和功率放大级。
为满足所得功率增益，有功率增益不能集中在末级功放，否则电路性能不稳定，容易产生自激。
因此根据发射机的各组成部分，适当合理的分配功率增益。
本发射电路采用晶体管3DG100为缓冲级和功率激励级，功率放大级采用晶体管3DG130.
缓冲隔离级，将调幅级与功放级隔离，以减小功放级对调幅的影响。
缓冲隔离级采用射极跟随器电路，调节射极电阻R21可以改变输入阻抗。
射级输出器的输入电阻：
Ri=RB//βRL
输出电阻：
R0=（R19+R20）//r0
功率放大级，为获得较高的效率η及最大输出功率P0，将功放的工作状态选为临界状态，根据相关参数得出其输入功率输入电阻等参数。
功率激励级，其输出功率PH应等于功率放大级的输入功率，其输出负载RH为功率放大级的输入阻抗，即：
PH=Pi，RH=｜Zi｜。
通过计算静态工作点和电压增益，为满足所要求功率，得出其元件参数如图2.14所示。
第3章接收机电路的设计分析和仿真
分模块设计分析遥控器接收机机的电路部分，并通过计算、仿真等对其电路的可行型进行验证。
发射机主要分为4部分：
输入回路电路、高频放大电路、本机振荡电路、解调电路、信号处理分析电路和驱动电路。
3.1输入回路
图3.1接收回路
输入回路使在天线上感应到的有用信号在接收机输入端呈最大值。
设输入回路初级电感为L1，次级电感为L2，选择C1、C2是初级回路与次级回路均调谐于接收机工作频率。
在设定回路的LC参数时，应使L值较大。
因此Q=wOL/R（R为回路电阻和电容引线电阻形成），Q值越大，回路的选择性越好。
但电感值也不能太大，电感值大则电容值就小，电容太小则分布电容会影响贿赂的稳定性，如图3.1所示，选取元件参数。
3.2高频放大
图3.2高频放大
小信号放大器的工作稳定性很重要。
单管共发射极放大电路用作高频放大器时，由于晶体管反向传输导纳对放大器输入导纳的作用，会引起放大器工作不稳定。
故采用如图3.2所示的共射-共基级连级放大器。
共几级电路的特点是输入阻抗低和输入阻抗高，和共射级电路连接时放大器的负载导纳很大，则晶体管内部的反馈影响减弱。
在电路分析是，将两个晶体管看成一个复合管，此处选用晶体管3DG100,作为放大管。
根据三极管的参数和放大增益，计算相关元件的参数，得出其参数如图3.2所示。
图3.3为高频放大的仿真，其输入波形为3.579MHz的正弦波，
图3.3高频放大仿真
3.3本机振荡
采用发射机电路中的本机振荡电路方案，其电路如图2.9，仿真为图2.10。
3.4解调电路
图3.4解调电路
调幅信号常用的解调方法有两种，即包络检波和同步检波。
这里采用同步检波法，其电路图为图3.4所示，当从模拟乘法器MC1496的一端输入调幅信号vs=Vsm（1+mcosΩt）coswt，从另一端输入本振信号v0=Vomcoswt时，则输出
V0（t）=kEvs（t）v0（t）
=kEVsmVom/2+kEmVsmVomcosΩt/2+kEVsmVom2wt/2
+kEmVsmVomcos（2w+Ω）t/4+kEmVsmVomcos（2w-Ω）t/4
图3.5解调仿真
式中，第一项是直流分量，第二项是需要的调节信号，后面三项是高频分量，在输出端加一低通滤波器则可以滤除高频分量。
图3.5为解调仿真波形。
模拟乘法器的静态工作点的配置见（第二章、2.4）调幅电路。
3.5信号处理
图3.6CD4046锁相环
如图3.7信号处理电路为数字电路，首先通过集成放大器LM358将信号放大并通过嵌位电
阻使同步信号的电位为5V，然后通过LM358电压跟随进行整形。
信号经过放大后，由运放U4组成的电压比较器用来分离同步信号，同步信号分别送入U7（CD4518）CR端和U8（CD4046，引脚排列如图3.6）INA端。
锁相环电路CD4046与十进制计数器U5（CD4017）共同组成控制信号恢复电路。
图3.7信号处理分析电路
图3.8CD4017
本电路中，CD4046组成8倍频振荡器，R66可以微调振荡频率，同步信号由14脚输入。
CD4017（十进制计数器，引脚排列如图3.8）构成8分频计数器，CD4046每输出8个脉冲，CD4017便输出一个脉冲，由Q8端送至CD4518的CP端，作为CD4518的计数脉冲，每输入一组8个脉冲，就有一个同步信号脉冲加至其CR端清除其输出状态，因此CD4518的输出端Q1、Q2、Q3按照“000”—“111”变化输出，控制ADG408，使得ADG408输出端（DO）分别与S0—S7单独接通，完成信号的分析。
ADG408输出端第一通道接LED二极管，用于显示接收状态，串100Ω电阻。
2—3通道分别标示A—G，A为电机驱动，B、C为互反的两个通道，D、E、F、G为独立的四个通道。
3.6驱动电路
图3.10电磁铁驱动
图3.9电机驱动
如图3.9为电机的驱动电路，通过三极管实现电机的比拟调速。
电机中通过的电流大小为A端输入电流的镜像，改变A端输入电压大小则可以实现电机的调速。
因为A端输入的电压大小为脉冲，因此用电容C50稳压，是电机能平稳运行。
此驱动无法实现电机的反转，如果要求能实现电机的反转，则需要重新设计电机的驱动电路。
如图3.10为电磁铁驱动电路，采用5V供电，应用于B—G通道。
当输入为高电位时，通过三极管放大，使电磁铁动作，电容C51能是点次铁的动作平稳，不会因为输入端为脉冲而使电磁铁产生振荡。
如图3.11为驱动电路的仿真波形图，输入为幅度4V、频率1KHz、占空比12%的矩形波，其负载上的电压基本稳定。
3.11驱动仿真
总结
通过本次课程设计，让我对无线遥控有了更多的了解，了解到了正玄波的产生、信号的调制与解调、功率的放大、无线电的发射和接收，信号的处理等。
特别是对高频电路中晶体管的选定和元件参数的设置有了更多的了解。
此次课程设计，我的设计为多功能遥控器，我采用的是数字电路和模拟电路混合的电路，所以，通过此次课程设计，不仅复习和巩固了模拟电子技术的知识，还加强了对数字电子技术知识的了解和巩固。
特别是模拟电子技术，对晶体管的选定和参数的计算、设计放大电路对三极管偏置电阻的计算、放大倍数的计算有了更深参差的了解。
而数字电路中对芯片的应用，电源等级的设定也有多了解，而且此次课程设计中，我用到了大量的芯片，更是接触到了更多的芯片，让我对常用芯片的参数和应用场合有所了解，学会了如何选择合适芯片来满足自己所要完成的功能。
此次课程设计用到了很多仿真软件和绘图软件，包括：
Multisim和Proteus仿真软件、protel绘图软件，通过此次课程设计，使我对仿真软件运用的熟练程度大大地提高，学会了如何运用仿真软件来仿真和分析电路。
经过此次课程设计，深有感触，进入大学两年，无论是从C语言课程设计到金工实习，还是从电子实习到现在的电子课程设计，每一次自己都觉得有一个进步，虽然在此期间有很多的不懂，但经过自己到图书馆或者上网查阅资料，询问老师，逐一将难点克服，在解决问题中学得知识。
课程的学习只是理论，不实践是没有用处的，虽然我们平时学的很多，但真正运用起来时，无法解决其问题，特别很多细节方面，要真正应用到时才发现其不足之处。
故，经过此次课程设计，让我懂得要学以致用，要多了解、多应用，脚踏实地。
通过此次课程设计，不仅让我懂得了相关专业的知识，拓宽了本专业领域的知识面，学到了很多在课本上无法学到的内容，更是懂得了要学以致用。
同时，让我懂得设计时要思考出多种方案，从中选择一种适合自己而且可行的方案。
致谢
经过一段时间的电子技术课程设计，完成了多功能无线遥控器的设计。
在此过程中，出现了很多问题，特别是很多我们课堂上没有提出来的细节问题，让我明白了做好一件事很不容易。
必须要有严谨的态度和足够的耐心，逐一将问题解决，要相信问题总有办法解决的。
在此非常感谢王文虎老师对我的指导，数字电子技术课堂上王文虎老师不仅给我们讲解了书本上的理论知识，而且还传授了许多实践经验，而在此课程设计期间，王文虎老师帮助我解决了许多细节上的难题，让我顺利的完成了此次课程设计，更让我学到了很多在书本上无法学到的实践经验，这些实践经验和面对问题解决问题的办法让我一生难忘！
在这过程中我有知识和经验上的收获，也有精力上的付出，正所谓“有付出才有收获”。
此次课程设计是一次将理论付诸实践的机会，培养了我们的实际动手能力，提高对知识的理解与应用能力，增强把理论知识转化为实际运用的能力，很感谢学校以及老师给我们这样的机会，让我们在践过程中，通过不断发现问题、分析问题和解决问题来提高我们的知识。
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附录1发射机电路全图
附录2接收机电路全图
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