电子技术课程设计实验报告

四、调试过程及结果分析
电路调试过程：
本电路的调试过程较为顺利。在电路板的安装完成后，初次接电源后接收端不能控制继电器吸合。在检查电路连接无误后，我们开始从发射电路测量检查。
发射电路中作为指示遥控开关的开关状态的发光二极管工作正常，说明编码芯片BA5104的工作状态正常。于是我们使用示波器从BA5104的输出端15管脚测量输出波形，输出信号频率为37.9KHz，较为稳定，发射电路的指令编码器单元和调制器单元工作正常。
2)BA5104采用按键起振的省电模式，具有功耗小的特点;
3)BA5104具有8个输入通道工用户选择，因此，它有32种不同的组合，可生产32种不同的编码输出供用户选择，具有功能强大的特点。
4)采用先进的CMOS工艺，既有工作电压范围宽的特点。
5)设计了防静电（ESD）电路，具有安全可靠的特点。
5、电路工作原理：
在此次安装焊接电路的过程中各我的最大感受就是随着电路的复杂化，电路焊接时对于布线的难度和细心程度的考验都明显增大。与摸电实验中语音放大器电路的焊接相比，这次的电路复杂许多，元件间所需连线的的数目增加不少，稍不注意便可能焊错或缺焊某根线，这将直接导致电路无法正常工作。此次安装电路过程中我们就出现过由于焊接错误而导致整个上午无法继续测试的情况，减缓了我们的进度。在今后的安装过程中，一定要注意及时对所焊电路进行检查，并且在电路图上对已焊部分进行标记，以防止错误发生。此外，在焊接前对于使用元件的检查也非常重要，元件质量不一定都好，将原本就已坏的元件安装在电路中，差错的难度很大，而且非常耗费时间。
在刚开始设计电路时，由于对于红外遥控电路、数字电路的了解几乎为零，加之急于求成的心理，我们想直接找一参考电路作为设计。但随着认识的深入和设计过程的进展，我们发现这一想法基本不可行，原因有三：其一，无论是网上还是相关资料上的电路，大都存在较多错误，有的是由于印刷造成的，更多则是由于参考电路基本没有经过实际验证，很多元件的选取以及元件数值都存在各种问题，在实际运用中根本无法达到设计要求。另外由于部分书籍编者并没认真校对所有电路，导致一些电路设计本来就存在严重的理论错误，完全没有可行性。其二，由于书籍资料的产生时间不一，很多参考电路虽然没有理论问题，但其中部分元件可能因为使用不广泛或早已停产等原因，在市场上相当难得买到，从而造成设计无法实现。以上两点原因在整个课程设计过程中消耗了我们大量的时间精力，造成设计电路的多次更换。在以后的电路设计过程中，完全避免这两点应该比较困难，但此次设计过程中总结出的宝贵经验，如对参考电路的认真查正，相信一定会为今后的学习工作提供很多帮助。最后一点原因是在整个课程设计过程中慢慢得出的。原来我对课设的认识就是做一次大实验，因此并没想多花精力，但事实证明在课程设计过程中所收获的远远比按书上的设计做一次实验所得到的多得多。从中可以了解到各方面的很多知识，不光是对于本课程设计有用，更是对于我们所学专业的知识的很好普及。虽然一次课设也许并不能使自己在某方面的知识非常系统，但其对于各方面知识的综合灵活运用的锻炼却正是我所需要和缺少的，也是在其他课程中很难遇到的。所以如果简单的抄袭，抱着完成任务的态度去完成课程设计，无疑是对大学四年中难得的综合运用知识和培养实践能力的机会的巨大浪费。我是不会让自己错过这种机会的。
1、实验目的：
（1）掌握电子电路设计的基本方法；
（2）掌握各种红外收发器件；
（3）掌握红外遥控的收发方式；
（4）掌握红外遥控的编码解码方式；
（5）掌握开关量信号对强电设备的控制方式。
2、设计要求及技术指标：
基础部分：
（1）红外遥控器采用现成的家用电器的红外遥控器；
（2）遥控距离不小于5米；遥控开关接收端的工作电源为220V交流电；
图（11）
接收电路：
接收电路原理如图2所示，IC2的工作电压为5V。13脚为内部振荡器定时端，外接R4和C1网络；③～⑩脚为控制输出端。其③～⑧脚的6个端口为非保持端，IC3电路的红外接收头(三端)，它接收放大和解调信号，把遥控器发出的红外信号还原成解码BA5204能识别的脉冲码。BA5204的③～⑨脚输出的信号分别经三极管V2～V8放大，驱动相应的继电器，实现控制功能。
红外接收，译码由红外接收器，前置放大器、解调器、指令译码器、记忆和驱动级等组成。红外光电二极管（或光敏三极管）将接收到的红外光信号转变为相应的电脉冲信号，再经高倍电压放大后加至解调器进行解调，然后由指令译码器解码出指令信号。指令译码器是与指令编码器相对应的译码器，用于脉冲指令信号译出。译出的指令信号加至相应的记忆和驱动级，驱动执行机件（如继电器、可控硅、音频电路等）动作，实现红外光遥控。
我们又将示波器接在红外发光二极管的正极和地之间测量发射信号，信号通过作为驱动电路单元的三极管8050，已被放大，频率为发生变化。由此我们确定发射电路部分工作正常。
接下来我们检查接收电路。首先用示波器测量光电三极管接受的信号，所使用的光电三极管具有信号接收、放大、解调的功能。将测得的脉冲信号与发射端编码芯片所发出的脉冲信号进行比对，脉冲码完全一致，红外接收单元工作正常。
由此可以说明我们制作的红外遥控开关发射和接收电路已可以实能稳定，安全。我们的设计已达到实验设计要求。
五、设计、安装及调试中的体会
李雨键
此次课程设计中，我们参考借鉴了大量从老师那里、网上以及参考书籍中获得的电路设计。通过仔细分析比较，市场调研和实验测试，我们最终设计制作了这一电路。从开始查找资料，学习了解有关红外控制电路的相关知识，到初步制订设计方案，再到不断实验调试改进方案，到最终完成设计，制作完成最终的电路，我们经历了一个较为漫长的过程。
二、设计框图及电路系统概述
根据设计要求及制作目的，我们确定了设计总体方案。由于频分制红外遥控电路在控制通道数目较多时电路过于复杂，且各频道间容易相互干扰造成误控，我们决定使用码分制红外遥控系统。系统框图如下： 指令编码器由基本脉冲发射电路和指令编码开关组成。当按下某个指令按键时，指令编码器将产生不同编码的指令信号。该编码信号经调制器调制后变为编码脉冲调制信号，再经驱动电路功率放大后加至红外发射级，驱动红外发射管发出红外编码脉冲光信号。
在接收端，红外接收头(三端)接收由发射电路发射的光信号并将把遥控器发出的红外信号解调还原成解码器BA5204能够识别的脉冲码。由光电三极管OUT端出来的脉冲码（信号）经过功率三极管（3DG6C）放大足够的倍数（60～80）使原来微弱的脉冲信号能够被BA5204识别并进行解码过程。
被放大的脉冲信号经2管脚DI输入，经BA5204解码使得与发射电路已按按键相应的输出端输出高电平，使得双稳态触发器CD4013。当CD4013的CP端加一正向脉冲时，则输出端Q1端输出宽度一定的整形脉冲。当CD4013的CP端有数据输入且由低电平变为高电平（或由高电平变为低电平）时，CD4013的输出状态发生翻转，其Q端由低电平转呈高电平（低电平），使得功率三极管3DG12D（此时起到开关作用）饱和导通，继电器K1通电，吸合，其触点将相应电器或时序控制节点接通（实验中用发光二极管替代），则用电器开始工作（发光二极管亮光）。再按一下按键，CD4013又接收到一正向脉冲，此时其Q端由高电平转呈低电平，功率三极管3DG12D截止断开，继电器断开，用电器不工作（发光二极管熄灭）。从而达到控制的效果，且各路的用电器相互独立，类似自锁效果。
将示波器接在芯片BA5204的信号输入端2管脚，测得脉冲编码。在给芯片输入脉冲信号的同时我们用万用表分别接在BA5204的输出端3~7、9~11管脚，但均未测得一高电平的跳变，由此我们推断电路未能正常工作是因为解码芯片没有正常解码造成的。我们估计可能的原因有两个：1、解码芯片已损坏；2、接收电路的前置放大单元的电流传输系数不够，造成芯片无法正常解码。
我们的三路控制电路从分别从BA5204的4，6，9管脚引出，分别对应遥控电路中的1，3，5号按键。实验结果显示，在距离6.5米处分别按下遥控电路的1，3，5号按键时，4，9管脚通道所控制的发光二极管和6管脚通道所控制的台灯分别点亮，再次按下同一按键时相应机件熄灭。对于未接控制电路的其他各通道，在发射端按下相应按键时可在解码芯片的对应输出管脚检测到一高电频跳变，且各控制通道工作稳定，无相互干扰。
一、设计任务书
红外线是在人的正常视觉范围之外的光线，利用红外线可以进行信息的传输。红外线的常见用途之一就是近距离遥控，像许多家电，例如电视机，VCD机，空调等都是使用红外线的方式进行控制的。本设计要求采用红外信号的发送与接收组件，加上触发器电路以及大功率电子开关或继电气开关实现对家用电器的电源控制。在给定直流电源电压和交流电源电压条件下，设计并制作一个红外遥控开关。
（3）遥控开关使用发光二极管指示有无220V交流电源及遥控开关的开关状态；
（4）遥控开关能够控制台灯、电扇等家用电器，输出功率不超过200W。
发挥部分：
（1）自制红外遥控器，包括至少8路遥控按键；
（2）遥控开关能够控制至少8路家用电器。
3、设计任务：
（1）设计，安装、调试所设计的电路；
（2）画出完整的电路图，详细说明电路原理，写出设计总结报告。
发射电路：
它由发射和接收两部分电BA5104(IC1)专用编码IC。IC1的①、②脚为客户码选择端，此两端要求和接收电路的BA5204(IC2)解码IC的11、12脚对应悬空或接地。IC1的12、13脚外路组成，发射电路(如图1)采用接455kHz的陶瓷晶振，③～⑦脚、⑨～11脚接8个控制按键，按某一键，可使IC2相应脚电平发生变化。14脚为发射指示端。编码信号从15脚输出，经2Vl和2V2组成的复合管放大后由2VD2红外发射管变成光信号发射出去。
6、具体工作流程：
当按下8个控制按键的任一键时（例如K1）即3管脚，则3管脚的电平由原来的高电平跳变为低电平，BA5104开始进行工作，即发射相应的编码信号制接收电路，当端子为高电平时，则发射停止；K7,K8为单次电平控制端，接低时，BA5104能够发射一次信号。OSC1与OSC2接出来的晶振电路可使红外遥控的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。则BA5104编的码可载在38KHZ的载波上通过15管脚DO（编码信号发生器输出端）。从DO出来的编码信号经过NPN三极管（8050）放大后，可将编码信号经由集电极的红外发射管转变成光信号发射出去。