通信原理课程设计论文

信息处理课程设计报告题目：射频遥控门铃系统
学院(系)：机械与电子工程
专业年级：电子信息工程08
学生姓名：
指导教师：
完成日期：2011.07.19
成绩：
摘要
射频门铃即无线电遥控门铃，与有线门铃相比，节省了室内外之间的跨线，而且方便主人在房内各地使用，将门铃按钮安装在门上，来访者只要按下按钮，放在客厅、厨房或卧室的接收主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，宏亮悦耳，告知有客人来了，距离在几米到几十米，一般都有15到20米远的距离，具有结构简单，安装方便，使用灵活，抗干扰能力强等优点。

本设计采用PT2262与PT2272来做编码和解码的芯片，PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。

由于实验条件，本此课程设计模拟用LED替代蜂鸣器，利用编码和解码芯片及通过继电器控制555定时芯片实现延时。

关键词：射频；遥控门铃；延时电路
Rf Remote Control Door Bell
Abstract
The doorbell of Rf is wireless remote control the doorbell, and comparing with cable the doorbell, it saves cross line between inside and outside, and users conveniently master all over in the room, use the bell button installation on the door. As long as the visitors push the button and the receiving host in room, kitchen or the bedroom will ring pleasant sound and guests arrived. The distance from a few meters to dozens of meters, generally 15 to 20 meters in the distance, the structure is simple, easy installation, use agile, strong anti-jamming capability, etc. This design uses the PT2262 and PT2272 to encode and decode chips, PT2262/2272 is a pair of take the address, data coding function wireless remote control launch/receiver chips. Because the experimental conditions, the course design simulation use LED replace buzzer to simulate and throughl 555 timer chip realize delay.
Key words：RfReomtedoorbell ; time-delay circuit
目录
1 引言 (1)
2 设计要求 (2)
3 设计思路及方案 (2)
3.1. 设计总体思路 (2)
3.2. 设计方案 (2)
3.2.1. 方案一：利用延时开关电路实现遥控模门铃延时 (2)
3.2.2. 方案二：采用NE555实现延时 (3)
3.2.3. 方案三：利用RC与NE555结合实现射频遥控门铃延时 (5)
4 设计原理及方案 (5)
4.1. PT262/2272芯片原理 (5)
4.2. 设计原理 (6)
4.3. 总体原理框图 (7)
4.4. 遥控电路的实现 (7)
4.4.1. 发射部分的电路 (7)
4.4.2. PT2272接收部分的电路 (8)
4.4.3. 接收部分总电流及工作过程说明 (8)
5 总结 (9)
5.1. 遇到问题及解决途径 (9)
5.2. 心得体会 (10)
参考文献 (11)
附：实际搭建电路图片 (11)
1引言
传统的门铃都为有线门铃，使用方便，极大地方便了大家的生活。

如果在豪门大院或经常听不到门铃声的房主，有时总会不能及时接待来客，很是尴尬。

现介绍如何制作一款无线遥控门铃，方便主人在房内各地使用，将门铃按钮安装在门上，来访者只要按下按钮，放在客厅、厨房或卧室的接收主机就会响起“叮咚”声或乐曲声，宏亮悦耳，告知有客人来了，距离在几米到几十米，一般都有15到20米远的距离。

编码遥控门铃与传统的门铃相比免去了牵线的麻烦，由于采用了编、解码技术，多机使用互不干扰，大大提高了可靠性、实用性。

无线数码轻触式遥控开关现代家庭装饰装修必配，引领时尚、享受生活、热爱生活。

现代生活中的每个人或许每天都在看电视，稍微留神，就会发现从以前的手动选台，到今天的遥控器选台，这小小的变化给人们的生活带来多大的方便。

以至于VCD、DVD、空调等，一切都在掌握之中。

而且每天都要频繁使用的照明开关，也可以考虑过用遥控器来控制。

在家里看电视、看书、织毛衣、或者听广播，实验遥控使一切变得轻松、方便，真是时尚的享受。

无外线数码轻触式遥控开关，具有低功耗、寿命长、无电磁干扰、安全可靠等特点。

特别适合家庭安装在房间使用。

无线电遥控技术的诞生，起源于无线电通讯技术，最初的构想是无线电电报技术的建立，真空电子管的发明使得无限电技术的应用和普及很快应用在民用和军用等各个领域。

在第一次世界大战时，无线电遥控应用较多的是在军事上，将遥控装置安装在鱼雷，当鱼雷发射后利用遥控鱼雷去攻击敌方的船只和舰艇，使得鱼雷的命中率大大的提高。

到了第二次世界大战时，纳粹德国又将无线电遥控系统安装在V——2火箭上，对英国伦敦进行了大规模的轰炸，在那时可以说无线电遥控技术发挥到了极至。

后来随着晶体管的发明和集成电路的诞生，无线电遥控技术达到了更加完善的程度，现如今我们所知道导弹、卫星、航天飞机等高科技技术都是利用无线电遥控技术的结晶，它已经不再是军事领域唯一成员，我们的日常生活可以说是已经离不了无线电遥控，如：遥控监视、报警、遥控电视、遥控玩具等等。

从无线电遥控的定义上看，所有能够实现无线遥控的控制系统，都应视为无线电遥控装置，为此我们按其发射和接收波谱频率上分，有音频声控、可见光控、红外线控、射频电磁波控和载频电磁波控等；按发射和接收的传输方式上分，有再生式、超再式、外差式、超外差式、等幅、调幅式和调频式等等；如果按发射和接收的载体性质上分，有单音频式遥控、双单音频式遥控、脉冲数字式遥控等等；如果我们按发射和接收的动作类型上分，有开关式、占空比式、脉宽式、脉位式、复合式、时分比例式和混合比例式等等；如果按发射和接收的通道数量上分，有单通道、双通道、四通道、八通道和十通道以上的多通道等等；如果再按发射和接收频率波长上分，有长波、中波、短波或低频、高频和甚高频等等；从发射和接收的电路组成上看，有分立元件、集成电路、模拟电路、数字电路、混合电路等等。

2设计要求
按发射部分按键（只按一下），接收部分门铃（蜂鸣器）响，延时30秒自动停止。

本次课程设计中用LED代替蜂鸣器，但值得主意的是，LED靠电压驱动，而蜂鸣器是要设置频率，即要求实现接收部分频率的控制和延时控制。

3设计思路及方案
3.1.设计总体思路
在发射端，通过集成芯片PT2262的开关连接装置，在开关闭合时产生脉冲送入接收装置。

在接收端，采用PT2272接收芯片控制继电器，从而控制整个电路导通实现LED 的点亮和对电容的充电，当发射端结束发射时，继电器仍然可以由电容的放电过程维持一定的导通时间，实现延时功能。

总体框图如图1所示：
图1总体框图
3.2.设计方案
3.2.1.方案一：利用延时开关电路实现遥控模门铃延时
延时开关电路如图4所示，将电源开关K2闭合，再按下按钮开关K1，这时，晶体二极管V1、V2导通，继电器吸合。

同时电源对电容器C充电。

当K1断开后由于C 已被充电，它将通过R和V1V2放电，从而维持三极管继续导通，继电器仍然吸合。

经过一段时间的放电，C两极间电压下降到一定值时，不足以维持三极管继续导通，继电器才释放。

从K1断开到继电器释放的时间间隔称为延时时间。

它决定于R和C的大小。

一般C为100微法时，调节可调电阻器R可获得10秒至90秒的延时时间。

若C取1000微法，则延时时间可达5分钟以上。

继电器上并联的二极管起保护作用，防止继电器断电释放时，由于自感产生高电压损坏晶体三极管。

图2延时开关电路
此种延时理论上延时时间为
t=1.1*R*C
代入数值R=100k，C=1000uF，计算延时时间约为110s。

而实际上却达不到15s的延时，况且开启也需要延时，原因是给C充电的过程，不然会产生延时。

3.2.2.方案二：采用NE555实现延时
NE555延时电路如图5所示：
使用直流5V电源给电路提供工作电压，该电路通电时，当NE555集成芯片2、6脚为高电平时，NE555集成芯片3脚输出为低电平，发光二极管D1亮，蜂鸣器不响（为了使功能清楚可见），说明蜂鸣器已经工作在通电状态下；当微型按钮S1动作后，NE555集成芯片2脚电压降为0V，此时NE555集成芯片3脚输出高电平5V，延时电路开始工作，蜂鸣器响一声后，二极管D2点亮。

调整R2，C1的大小可改变电路的延时时间。

另一种555延时电路如图6所示：
图3 NE555延时电路
图4 555延时电路
当按下按钮SB时，12V的电源通过电阻器Rt向电容器Ct充电，使得6脚的电位不断升高，当6脚的电位升到5脚的电位时，电路复位定时结束。

由于在5 脚串上了一个二极管VD1使得5脚电位上升，因此比一般接法（悬空或通过小电容接地）具有了更长时间的定时。

图5 RC与NE555结合实现延时电路
理论上NE555延时电路5脚悬空可以延时很长时间，甚至无穷长，但实际却不可
能达到，因为那都是一种理想状态。

在实际电路中，很难达到长时间延时。

而且电路工作不是很稳定，实现有困难。

3.2.3.方案三：利用RC与NE555结合实现射频遥控门铃延时
鉴于上述方案中的不足，采用RC和NE555结合实现长时间的延时，具体电路图9所示：
如此虽然不是很好，但能实现一段时间的延时，而且电路稳定，效果明显。

4设计原理及方案
4.1.PT262/2272芯片原理
PT2262/2272是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。

接收芯片PT2272的数据输出位根据其后缀不同而不同，数据输出具有“暂存”和“锁存”两种方式，方便用户使用。

后缀为“M”为“暂存型”，后缀为“L”为“锁存型”，其数据输出又分为0、2、4、6不同的输出，例如：PT2272-M4则表示数据输出为4位的暂存型无线遥控接收芯片。

PT2262-IR发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。

由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码从输出端Dout输出，通过红外发射管发射出去。

Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的，OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率，一般电阻可在430k—470k之间选择即可。

PT2272的暂存功能是指当发射信号消失时，PT2272的对应数据输出位即变为低电平。

而锁存功能是指，当发射信号消失时，PT2272的数据输出端仍保持原来的状态，直到下次接收到新的信号输入。

图2是红外发射和接收的典型应用原理图，为了能正确解调出调制的编码信号，接收端需加一级前置放大级，保证输入PT2272的信号幅度足够大。

PT2272各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。

图2为PT2262构成的6位发射电路，图3为PT2272构成的接收电路。

图6 PT2262构成6位发射电路
图7 PT2272构成无线接收模块
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收控于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。

4.2.设计原理
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收控于PT2262 的17 脚输出的数字信号。

利用编码和解码芯片的上述特点，设计将发射端发出的信号在接受端通过控制继电器的接通来给开关电路供电和延时电路充电，这样就可以发射端信号来临时，将激发继电器工作，门铃开始发声并进行充电，从而实现射频遥控门铃。

而在接收端，利用三极管控制继电器的开启，用RC和555定时器实现延时，装置对整个电路部分进行控制，达到延时的功能。

设计原理整体框图如图2所示：
图8遥控门铃整体设计框图
4.3. 总体原理框图
根据上述设计思路，经过编码电路和发射电路，可将信号发射给PT2272接收，通过PT2272
接收电路和解码电路，输出信号给控制电路，控制电路即可通过继电器的吸合导通延时电路来充电和使门铃发声工作，当PT2272没有信号输出时，可由延时电路继续提供电平使继电器吸合一段时间，从而实现延时的效果。

本次设计的总体原理框图如图3所示：
图9遥控门铃总体原理框图
4.4. 遥控电路的实现
4.4.1. 发射部分的电路
根据上面所述的发射部分的设计，采用D1口作为数据口，将地址中的A0、A4接入高电平，其它口悬空。

连接必要的接口，如GND 及VCC ，便可构成简便的发射电路
部分。

具体发射部分电路如图10所示：
图10 PT2262发射电路
4.4.2.PT2272接收部分的电路
根据上面所述的接收部分的设计，为了能够成功接收信号，在接收端的地址口也将A0、A4分别接入高电平，其他地址口悬空。

D1作为接收部分的数据口。

具体的接收部分电路如图11所示：
图11 PT2272接收电路
4.4.3.接收部分总电流及工作过程说明
遥控门铃整体原理如图12所示。

接收电路的输出D1通过三极管控制继电器的通断。

当D1有信号，即高电平时，通过三极管Q1、Q2、Q3使得继电器导通，导通后接NE555第8脚，给整个NE555延时电路部分供电并使LED点亮，同时电源对电容器C1充电。

当D1没有接收到信号时由于C已被充电，它将通过R1和Q1、D3及Q2、D2放电，从而维持三极管继续导通，继电器仍然吸合。

经过一段时间的放电，C1两极间电压下降到一定值时，不足以维持三极管继续导通，继电器才释放。

从D1端口没有信
号输出到继电器释放的时间间隔称为延时时间。

它决定于R1和C1的大小。

一般C为100微法时，调节可调电阻器R1可获得10秒至90秒的延时时间。

若C取1000微法，则延时时间可达5分钟以上。

具体计算如
t=1.1*R1*C1≈2400s
即可达到一小时，此时R1取1000K，C1取2200uF。

从这一点可以看出，理论上可以实现长时间的延时，但实际却达不到的，而是远远达不到。

这便是理论与实践的差距所在。

究其原因，可能有以下几个方面：
（1）对电容C1的充电不是很完全，而实际计算中却取的是理想值；
（2）电容充电后放电一段时间后，即使电容C1中仍有电量，但却不能驱动三极管的导通而使继电器吸合，理论计算中也取理想值进行得到结果；
图12遥控门铃整体原理图
5总结
5.1.遇到问题及解决途径
在整个设计的过程中，我们从理论到实践的过程中遇到了很多的问题，现总结如下：（1）接收端PT2272无法正常接收信号，经检查后是面包板有问题，经调换后正常工作。

而且还要主要接收和发射的频率是不是相同，此次用433MHz的发射、接收芯片完成。

再者，烧坏的芯片是不能正常使用的，一定提前检查，避免浪费时间。

（2）在接收端和发射端有时不能正常进行发射或接收，有可能是地址段有问题，或者跟其他人的地址有重复，别人进行发射时也能接收，造成干扰。

故要仔细排错，然后进行搭建、实验。

（3）由于对二极管的电压没有很好的控制，使二极管异常工作（温度较高）。

解决方案将二极管的一端接到1K的电阻上，从而得到了解决。

（4）延迟时间一直得不到很好的解决，因为用的是RC模式，要对电容充电后才能有延时，而且当电容中还有小电量时，LED也能发光，但人眼却无法识别，再者，理论跟实际差距很大。

经过对RC的调整，加上NE555之后，电路稳定而且可以延时达10s，离要求虽有差距，但进步了很大。

30s实验条件下几乎不可能达到。

5.2.心得体会
在本次设计中，我进一步加强了专业知识的能力，以及如何灵活的去改变自己的设计方案，关键是让我深刻的了解和认识了这个专门用于无线遥控发射和接收的芯片PT2262/2272，对其他用于无线遥控的芯片也有了一定的了解，让我知道了实现某一功能可以有很多种设计方法，但归根结底我们要考虑的是成本和稳定性。

唯一的遗憾是没能自己动手制作产品，我希望以后如果有机会一定要自己动手做产品，增强自己的动手能力，不要让自己的知识只停留在理论上。

通过本次课程设计，我深深体会到理论与实际的差别。

以前的课程设计，我们都是用软件进行仿真，这样只要理论上行得通，在软件上面就能行。

但是，在实际电路中，我们要通过自己亲手搭接电路，并且要排除各种实际中的问题，例如：电路的接触不良、管脚的高低电平的判断等，都是实际的问题。

此次课程设计，增强了我们的动手能力，使我更加明白了实际与理论的联系和区别。

对我们以后的学习和工作都有很大的帮助。

在整个论文的编写过程中，我主要围绕如何去去实现无线遥控，从各种方案的制定到最终选择，并且查看了很多参考书籍和上网找了很多无线遥控的资料。

本次设计为我们提供了一个深入学习、探索的机会，成为课堂教学的有益补充。

通过这次的课程设计我学到了主要有如下几点：
（1）在开始动手之前，提前做好准备工作，我们要把各芯片件的功能弄清楚，以及如何拓展，只有把基本知识学懂之后才能顺利完成设计。

（2）耐心分析，解决问题：设计与实现的过程中我们会遇到一些困难这是很正常的事，我们应该坚持不懈，不轻易言弃。

不能一遇到问题就慌了，要耐心的分析问题并解决。

（3）团队合作，不懂请教这次课程设计培养了团队合作，有些时候我们也需要别人的帮助，比如说当我们把元器件连接错的时候，自己一个人很难找到错误，就需要别人帮忙，无形中培养了团队合作的精神。

有的时候可能遇到一些问题自己不能解决，这时我们应该虚心像同学请教，只能这样才能更好的解决问题。

参考文献
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[2]曾兴雯，刘乃安，陈健.《高频电路原理与分析》西安电子科技大学出版社2008
[3]阎石.《数字电子技术基础》（第四版）[M].高等教育出版社2006
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[5]王小华.唐宁.无线发码通用遥控编码芯片的ASIC设计-广西通信技术2007（1）
[6]童诗白，华成英.《模拟电子技术》【M】北京高等出版社2005
附：实际搭建电路图片。