单片集成锁相环NE564在通信中的应用《1》Word格式.doc
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VCO有TTL电平和ECL电平兼容的输入输出电路。
TTL电平有9端输出。
ECL电平由11端输出,它单独由10端供电。
特别要强调的是,在内部电路中,端脚9是晶体管集电极的开路端,端脚11是另一晶体管发射极的开路端,使用中需将9端通过一电阻接到电源EC,9端才能输出,将11端通过一电阻接地,端才有输出。
将端与端用一电阻连接起来,端才能输出电平,端才能输出电平。
有些文章介绍的应用电路实际不能工作,问题往往出在这里。
放大器由差分对组成,它将来自PD的差模信号放大后,单端输出作为施密特触发器和直流恢复电路的输入信号。
施密特触发器和直流恢复电路共同构成。
FSK信号解调时的检波后处理电路。
适当选择直流恢夏电路14端的外接电容作低通滤波,产生一个稳定的直流参考电压作为施密特触发器的输入,控制触发器的上下翻转电平,这两电平之差由15端调节,以得到较理想的FSK信号的解调输出。
NE564的最高工作频率可达50MHz,最大频率锁定范围为为。
输入阻抗大于50,电源电压5~12V,由1端供给除VCO外的全部用电,典型工作电流60mA。
NE564的封装图如图
NE564采用双极性工艺,限幅器可以抑制FM和2FSK信号的寄生调幅;
相位比较器内部含有限幅放大器,以提高对AM调幅信号的抗干扰能力;
采用5v单电源供电,4,5脚可以接电容组成低通滤波,也可以接电阻调整环路增益以及微调中心频率fv,改变2脚的输入电流可改变环路增益,因此经常在2脚接滑动变阻器用于调节增益;
压控振荡器VCO的内部接有固定电阻R,只需外接一个定时电容就可以产生振荡,在12,13脚之间接入电容就可以震荡,震荡信号由9,11号脚输出,震荡频率计算公式为fv=1/(2200*C),电容单位pf;
由施密特触发器和直流恢复电路组成的后置鉴相器在2FSK解调时进行检波后处理。
直流恢复电路提供解调FSK信号时的补偿直流电平及用作线性解调FM信号的后置鉴相滤波器。
PT2272解码芯片。
PT2272解码芯片有不同的后缀,表示不同的功能,有L4/M4/L6/M6之分,其中L表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应,可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道,当采用4路并行数据时(PT2272-M4),对应的地址编码应该是8位,如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6),对应的地址编码应该是6位。
各管脚说明如下所示:
PT2262编码芯片:
编码芯片PT2262发出的编码信号由:
地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片PT2272接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时,PT2262不接通电源,其17脚为低电平,所以315MHz的高频发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号,当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡,所以高频发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控(ASK调制)相当于调制度为100%的调幅。
各管脚说明如下所示:
二:
设计方案论证
(一)控制方式的选择
单片机控制系统以键盘输入命令,使用80c51单片机对控制对象编码和解码,控制信号经调制与放大,通过天线发射和接收,解调后就可以对目标进行全面而且细节性的控制,如可以对每一个L的亮度和闪烁控制,也可以完成发挥部分的功能,实现数码管显示数字功能。
80C51CPU和PT2262使用5V供电,而且功耗低,因此可以使用在发射机上,适合干电池供电。
若使用PT2262将并行数据转化为串行数据发送,则必须在接收机上使用PT2272将串行数据转化为并行数据,因此整个控制系统的成本有所增加。
但介于我们对PT2262与PT2272比较熟悉,故这一方案也是可取的。
调制与解调都使用NE564芯片,能有效地提高调制与解调性能,通信距离安理论来说是可行的,而且因外接电路较少,故性能会比较稳定。
(二)调制解制方案的选择
对于数字信号,AM调制后,包络解波会出现严重失真,故一般不会采用该方法。
FM调制效果远比AM效果好,而且FSK解调灵敏,失真小,特别使用了NE564的专用FSK解调电路后,通信距离有望较大的增加,而且电路相当简单,不需要振荡电路。
PM调制与解调方法比较复杂,而且在这方面的经验不足,故我们选用FM/FSK这一种比较熟悉的方案。
三,电路设计与理论计算
(一)编码电路
PT2262的控制信D0~D5由单片机(P20~P25即下图中的编码器)预置,其他地址编码管脚可置为1,因此要进行解码是PT2272的是哟有地址管脚都置高位,否则不能解码。
在发送电路中,根据单片机的P1管脚确定PT2262的编码,P1每执行一次扫描后将端口置位,以便下次能检验按键。
当有按键按下时,该管角电平被拉低,单片机检测相应的管脚拉低,在p2管脚给出PT2262的编码,编码由OUT端输出,送入FM调制电路。
FM调制电路
NE564是高频模拟锁相环,可以用于FM的调制电路与FM解调电路。
12
与13脚之间的电容控制VCO的频率。
2接直流电控制环路增益;
DCRETRIEV-
ER提供解调FSK信号时的补偿直流电平及用作线性解调FM信号的后置鉴相滤
波器。
VCO的频率fv与电容Ct之间的关系为:
Ct=1/2200fv
本系统中fv=9.5MHz,故Ct=47.85pF,使用一个33pF和一个可变电容(0—
20pF)并联。
调制信号从6号脚输入,经过PC后直接控制压控振荡器的输出频率,因此,9脚输出FM调频信号。
这时相位比较器的输出端不再接滤波电容,而是接电位器,用于调整环路增益和微调fv。
R2用于控制PC环路增益。
通过实验发现,该调制电路的比例常数Ka比较大,采用宽带调制后,解调输出信号信噪比很大,而且有用信号发生了重叠现象。
而采用窄带调制方法后(即通过电位器把调制信号分压使其达到一定小的值),解调后的信号信噪比大,失真小,能正确地接收码字。
将上述编码电路的输出端接入FM调频电路的输入端就可实现PT2262编码的调制,调制信号接入到功放电路中就可以进行无线发射。
(三)功率放大器与发射
电路如图所示。
功放管为2SC1970,采用感性负载,输出幅度较大。
丙类功放的基极电压-由于发送的距离和输出功率成正比,故发送电路供电电压提高到9V,已调信号从IN端进入,经过BG1的放大后,通过C2传输到发送电路,通过天线发送!
其中的L1,C4;
L2,C8,都是LC选频网络,电阻为三极管提供静态工作点,大电容为隔直电容,小电容为通交电容。
(四)接收部分
1、下图所示:
调谐与放大电路天线上感应到众多频率成分,通过L1与C1组成的关联谐振回路,选择出中心频率为Wc的FM调频信号。
然后耦合到三极管Q2进行小信号放大,输出端到FM解调器的输入端对编码信号解调,L3,C3也是选频负载,其他电阻为三极管Q2提供静态工作点。
2、FM解调电路
天线上接收到信号并经选频放大后,经FM解调,获得脉冲调制信号。
其电路
如下所示。
输入Vi>
=200mV,中心频率为f0=9.5MHz,调制信号从AN0口输出,振荡信号从VCO输出。
其中Ct的取值同FM调制电路的设计一样。
R1与C2构成差分放大器A1的输入偏置滤波器,可滤除FM信号中的杂波。
R2提供直流电流I2,控制增益和压控振荡器的锁定范围。
在数字通信中,数据信号或数字化的模拟信号,广泛采用频移键控(FSK)方式传输,以得到较好的传输性能。
接收端可采用各种不同方法解调FSK信号,而用锁相环解调FSK信号是一种性能较好的解调方法。
集成锁相环NE564因为内部有电压比较器,并且有与TTL电平相匹配的输入输出端,因而特别适于解调FSK信号。
它可以解调数据率高达1兆波特的FSK信号。
图示是一个频率为10.8MHz、频偏为1MHz的FSK信号解调器。
电路中的VCO定时电容Ct=C5+C6,可取58pf。
调整微调电容C6,可使锁相环始终跟踪并锁定在FSK信号的两个不同频率上,在环路滤波器输出端可得解调出的数据信号,该信号在NE564内部,经放大和检波后的处理,在16端可得到较为理想的TTL电平的矩形波输出。
16脚在内部是集电极开路端,使用时需外接负载电阻到电源,如图中的R5。
检波后处理电路由直流恢复电路和施密特触发器组成。
适当选择直恢复电路14端脚的外接电容C7,作低通滤波,可为施密特触发器提供一个稳定的直流参考电压,以控制触发器的上下翻转电平,这两电平间的距离可从15端在外部调节,以得到较为理想的数字信号输出。
3.波形整形
放大与整形电路解调后得到的脉冲信号有失真,为了能使PT2272正确识别方波信号,需要对此信号放大和整形,得到标准的脉冲信号。
鉴于出来的解调信号较好,故我们并未采用放大整形电路。
它是一个简单的跟随器。
(五)PT2272解码电路
解码器的输入由14管脚进入,其中输入流来自电压跟随器.D0----D5接单片机以完成相关的控制操作!
R7电阻保持和PT2262一致,以便在同频下解码,地址线A0---A7接法也和PT2262一致,不同不能解码。
单片机发射控制电路:
使用说明:
遥控发射需要2个步骤,
第一步:
按下需要发光的灯泡按钮(1号——7号灯)。
第二步:
选折灯泡亮度
(1号最亮——7号最暗)。
单片机接收控制电路:
接收说明:
1,第一次接收到编码时确定该亮哪个灯。
2,第二次接收到编码时确定灯的亮度。
亮度控制采用IO口模拟PWM方式,通过占空比的不同调节亮度。
单片机编码发送代码:
//***************************发送端程序***************************************
#include<
reg52.h>
unsignedintco;
//*******************软件延时,防止抖动****************************
//m为延时时间单位为毫秒ms
voiddelay(intm)
{intx,y;
for(x=100;
x>
0;
x--)
for(y=m;
y>
y--);
}
voidmain()
{
P1=0xff;
//默认输出为高电平,使端口可以进行低电平扫描
while
(1)
{P1=0xff;
co=P1;
if(co!
=0xff)//有抖动或是有键按下
{delay(20);
//延时20ms;
P1=0XFF;
//强制拉高端口,如果有键按下,该端口依旧为低电平
co=P1;
delay(20);
if(co!
=0xff)//确实有键按下
{switch(co)
{case0x01:
P2=0x01;
break;
//p10端口的按键被按下
case0x02:
P2=0x02;
//p11端口的按键被按下
case0x04:
P2=0x04;
//p12端口的按键被按下
case0x08:
P2=0x08;
//p13端口的按键被按下P2口的编码数据
case0x10:
P2=0x10;
//p14端口的按键被按下
case0x20:
P2=0x11;
//p15端口的按键被按下
case0x40:
P2=0x12;
//p16端口的按键被按下
default:
};
}
else{P1=0xff;
co=0;
};
//杂波干扰时清除co;
P1口啦为高电平;
};
};
单片机接收编码控制程序:
//***************************接收端程序***************************************
//第一次接收到编码确定那个灯亮;
//第二次接收到编码确定等的亮度;
//*******************软件延时,防止抖动****************************//
voiddelay(intm)//m为延时时间单位为毫秒ms
//*************************全局变量**********************************//
unsignedintco2,co1,co,conter,PWM;
//co为第N次解码后的编码:
//co1为第N-1次解码后的编码:
//co2为第N次的亮度参数
//conter为接收指令的次数;
//PWM为占空比调节参数
//*********************占空比调节函数*******************************//
voidlight(intm)
{P2=co1;
//灯泡亮;
delay(PWM);
//亮一个周期的PWM%时间;
P2=0X00;
//灯泡灭;
delay(100-PWM);
//固定时间为100个延时时间;
{P2=0X00;
//首先P2口全部的灯接低电平,不亮;
while
(1)
{P1=0xff;
//将解码端口设定为11111111则只要有码元传输过来就会发生线与关系
//那么P1口的数据就会马上发生变化
co=P1;
if(co!
=0xff)//确实有键按下
{conter++;
if(conter==1)
{switch(co)
{case0x01:
break;
//检索到p10端口的按键被按下的解码(p20亮)
case0x02:
//检索到p11端口的按键被按下的解码(p21亮)
case0x04:
//检索到p12端口的按键被按下的解码(p22亮)
case0x08:
//检索到p13端口的按键被按下的解码(p23亮)发光选择
case0x10:
//检索到p14端口的按键被按下的解码(p24亮)
case0x11:
P2=0x20;
co1=0x20;
//检索到p15端口的按键被按下的解码(p25亮)
case0x12:
P2=0x40;
co1=0x40;
//检索到p16端口的按键被按下的解码(p26亮)
default:
//本行上面的co1的赋值见注释;
};
if(co<
6)co1=co;
//记录第一次亮的灯泡编码,为第二次PWM调光做准备
};
if(conter==2)
{switch(co)
PWM=90;
//检索到p10端口的按键被按下的解码(占空比90%)
PWM=80;
//检索到p11端口的按键被按下的解码(占空比80%)
PWM=60;
//检索到p12端口的按键被按下的解码(占空比60%)
PWM=50;
//检索到p13端口的按键被按下的解码(占空比50%)亮度控制
PWM=40;
//检索到p14端口的按键被按下的解码(占空比40%)
case0x20:
PWM=20;
//检索到p15端口的按键被按下的解码(占空比20%)
case0x40:
PWM=10;
//检索到p16端口的按键被按下的解码(占空比10%)
};
};
};
if(conter==2)
{light(PWM);
if(co2!
=co){conter=0;
P2=0X00;
//如果有新按键按下退出发光程序,进入解码程序;
};
程序流程图:
发送机程序流程图:
接收机程序流程图:
相关说明:
本项目采用的是Proteus软件进行的仿真,目前已经成功调通单片机编码模块,单片机解码控制模块,PT2262编码模块,PT2272解码模块,由于Proteus仿真库中没有国产的NE564的仿真模型,但是NE564的电路十分的成熟,故直接拿来用。
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