简易无线电遥控系统的电路设计

山东职业学院
毕业论文
题目：简易无线电遥控系统
的电路设计
系别：电气工程系
专业：应用电子技术
班级：应用电子1232
学生姓名：
指导教师：
完成日期：2014-11-20
摘要
随着电子技术的飞速发展，新型大规模的遥控集成电路的不断出现，使得遥控技术有了日新月异的发展。

遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件，集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。

近年来，遥控技术在工业生产，家用电器，安全保卫以及人民日常生活中使用越来越广泛。

无线电遥控技术的诞生，起源于无线电通信技术，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线电技术的应用和普及很快应用在民用和军用各个领域。

自从爱迪生发明了电灯以来，人民对照明电器的开启和关断控制主要使用手动机械开关。

随着无线电的发展，从上个世纪60年代开始，相继出现了无线电遥控的灯开关。

关键词：无线遥控发射电路接收电路 74LS166 YYH26 MC145026
目录
第一章绪论 (6)
1 引言 (6)
第二章设计思路与方案论证 (7)
2.1方案论证与比较 (7)
1.方案一 (7)
2.方案二 (8)
3.方案三 (9)
第三章电路组成及工作原理 (10)
3.1总体框图 (10)
1. 原理框图 (10)
3.2发射部分 (11)
1.调频发射机 (11)
3.3接受部分 (13)
1.编码部分 (15)
2.解码部分 (15)
3.主要芯片的选用 (15)
4 .MC145026的编码 (16)
5. MC145027的解码 (17)
第四章总结与展望 (19)
总结 (19)
展望 (19)
谢辞 (21)
参考文献 (22)
第一章绪论
1 引言
无线遥控，即是在控制端把控制指令以某种编码方式形成易于传输的信号，通过无线电传输，在受控端经解码等处理形成相应的控制操作。

无线控制方式多种多样，可以根据不同的应用需求采用适宜的方式。

所传信息的形成以及信息量的大小来决定采用何种信息编码和处理方式，而信息传送的距离决定采用何种传输方式对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：红外线遥控方式，无线电遥控方式，超声波遥控方式和声音遥控方式。

红外技术出现早，成本低，价格也具有优势。

红外遥控具有以下优点：控制内容多，抗干扰能力比较强，不会发生任何误动作;响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影响用户的使用；体积小，成本低，功率小，与其他方式比可以降低功耗90%。

但是他的缺点也很明显，在使用中需要保证遥控发射器和遥控接收设备与一定的角度范围，中间不能有任何物品，否则就会阻挡红外线的传输，因为红外线不能穿越砖瓦水泥砌成的墙体，这在日常使用中经常造成不便，毕竟用户不希望只能在一定的角度范围内才能对对象进行操作，之外红外线方式也容易受到外界干扰。

超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，能携带的信息量小，易于受干扰而引起的误动作，同时该种方式距离短，通用性强可以互换因而不适合在灯具遥控中运用。

声音遥控方式通用性强，作用距离短，声音携带量小，易受干扰而引起误动，它适合于像声控电灯开关的场合。

无线电作为新一代的信息传送方式，具有绕射和穿透特性，只要在有效工作范围内，无线电设备就可以不受角度，方向和障碍物的限制而自由使用。

并且采用特定的编码解码技术可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力强。

本设计采用了工作频率：fo=8MHz; FM调制方式；遥控对象；8个被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作；输出功率；不大于20mW（在标准75Ω加负载上）。

接收机距离发射机不小于10m。

是一款真正使用而又便宜简单的无线电遥控系统。

第二章设计思路与方案论证
2.1方案论证与比较
1.方案一
发射部分利用四位拨码开关控制制并/串转换电路74LS166的四个输入端，在定时脉冲的作用下，输出相应的串行数字信号，次信号经NE564进行FSK调制，再放大后经天线发射输出。

接受部分，信号从天线馈如经放大，送入NE564进行调解，解调后的数字信号经74LS166进行串/并转换，输出四位二进制数，次二进数通过4-16线译码器译码后，分别控制八路设备的开关和某一路八级。

其如图2-1所示
图2-1方案一框图
此方案直接采用四位拨码开关产生四位二进制数字信号，没有复杂的编码系统，电路比较简单，但由于并/串，串/并转换集成电路都需要时钟信号，且收发要求严格同步，否则系统无法接受的正确信号，对接收电路要求就很高，而且脉冲信
号在传输中易受干扰，所以误码率较高。

2.方案二
发射部分利用四位拨码开关，控制YYH26编码集成电路的数据端，用NE564对YYH26的输出进行FSK 调制，在放大后经天线发送出去。

接收部分将天线接受的信号放大后通过NE564进行FSK 解码，输出的四位数据经4514译码来控制八路设备的开关和某一路的八级。

如图2-2所示
图2-2方案二框图
此方案采用YYH26/27编译码器，编码种类较多，便于加密，功能扩展较容易，抗干扰能力也较强，但由于YYH26/27S 是以改变脉冲占空比来进行编码且收发误差要求在5%以内，所以对解调电路精度要求很严格。

YYH26的编码操作方法师先在数据端进行编码，再使能端加一底脉冲才发送的，操作复杂。

3.方案三
此方案采用双频电话机专用拨号集成电路WE9187配接4×4键码，编码输出的双音多频信号通过FM调制，中心频率选择在6~10MHz。

FM信号放大后经过天线发射出去。

接收机使用调频接受专用集成电路TDA7021对FM信号进行解调，输出的双音多频信号经双音多频解码专用集成电路G8870进行解码，输出四位二进制信号通过4514译码后，分别控制八路设备和八个级别。

其框图2-3所示
图2-3方案三框图
此方案采用双音多频编码及FM调试方式，并且接收部分的解码电路G8870只识别双音多频信号，从而大大提高了信号抗干扰能力。

FM接受采用了TDA7021单片调频接受集成电路，灵敏度高（可达到5uV）在输出功率一定的条件下有利于提高通信距离。

由于关键部分均采用单片专用集成电路，所以电路简单，可靠性高，易于实现，调试也简单，采用4×4键盘增加受控范围，可以扩展八个级别。

发射部分用WE9187是发送开关XTS端来控制调制和功放的电源，在无键盘操作时这两级不工作，只要WE9187本身耗电，此时整机电流很小，WE9187的静态电流典型值只有0.25uA大大降低了电源功耗，延长了电池的使用寿命。

由三个方案比较可知，因为方案三比方案一和方案二更为合理，所以选用方案三。

第三章电路组成及工作原理
3.1总体框图
1. 原理框图
3-1无线电遥控发射部分框图
3-2无线电遥控接收部分框图
遥控系统的工作原理是首先通过按键编址电路输入所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。

而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号
通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本遥控开关系统地址。

如果是则执行指令，受控系统工作。

如果不是，则被控对象无任何动作。

3.2发射部分
1.调频发射机
发射系统主要由按键编址电路、编码电路、无线电发射电路组成。

发射系统的电路原理图见图3-4-1。

图3-3 遥控发射机电路图
主振级由晶体管BG1与电容C2，C3，C4，C5，变容二级管和电感L1组成西勒振荡器。

振荡信号由C7弱耦合至射随器，然后送至功率放大器。

功放的工作状态为甲乙类，R8，R9给BG3提供偏压，输出匹配网络采用简单的Γ型网络，其中L4与C10和天线等效电容谐振于载频，L3与L2起阻抗变换作用，以使得输出功率最大。

调频采用变容二极管电路。

在本设计中，调制信号为二元单极性码，即只有高低两个电平，所以对调制线性度要求不高。

因此本设计采用变容二极管部
分接入以及对变容二极管不外加偏压的电路结构，电路如图3-4所示。

图3-4变容二极管的结电容
Cj为变容二极管的结电容，可以求得Cj对主振电路的接入系数为
P=C5/（C5+Cj）
若调制信号引起的结电容变化为△C，则引入主振回路的电容变化量为P·P·△C，可以求得由于此引起的振荡频率的变化为
△Fg≈-P·P·△C·Fg/2CΣ
式子中CΣ≈C5·Cj/（C5+Cj）+C4为主振回路的总电容。

负号表示△C与△Fg的变化相反。

本设计中，C5=3pF，Cj=21pF，可得p 1，即变容二极管参量的变化对振荡频率影响比较小，频率稳定度大大提高。

由此引入的问题是如何才能得到足够的频偏，也就是如何使变容二极管的结电容变化比较大。

解决的办法是对变容二极管不加反向偏压。

变容二极管是根据普通二极管内部"PN结”的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。

二极管的PN结具有结电容，当加反向电压时，阻挡层加厚，结电容减小，所以改变反向电压的大小可以改变PN结的结电容大小，这样二极管就可以作为可变电容器用。

如图3-4-3所示：
图3-5 变容二极管结电容变化
在不外加反偏压时可以获得最大电容变化量。

由于无外加偏压，避免了由偏压变化引起的频率漂移，同时简化了电路。

3.3接受部分
如图所示，接收机的模拟部分可以分为三大模块：
①高频放大电路采用典型电路。

影响接收机灵敏度的主要因素是噪声，表现为信噪比。

信噪比越大，表明接收电路的噪声越小，对灵敏度影响越小。

为了提高接收机的灵敏度，使用了低噪声的三极管2SC763。

②鉴频电路采用MC3361。

本振为8MHz，。

与高放送来的信号进行混频，产生500KHz的中频信号。

此信号通过窄带陶瓷滤波器（FL）送回MC3361进行鉴频。

MC3361的外围元件值的确定参考了MOTOROLA LECOMMUNICATIONS DEVICE DATA 一书中所给出的MC3361的典型电路，省略了静噪部分。

③比较电路。

码型在传输过程中可能出现畸变，所以应该通过比较电路使得信号恢复成只有高低电平的数字信号。

这样，提高了接收机的抗干扰能力，并且与后级数字电路匹配。

比较器门限电压由鉴频器输出经过RC低通滤波获得，其电压相当于信号中的直流分量电压。

此方法有一定的自适应功能，在实际应用中表现出比较强的抗干扰能力。

图3-6 遥控接收机电路图
图3-7接收机编码部分电路图
1.编码部分
如图3-3下半部分所示，控制开关为四个。

四个按键开关对应四种控制状态。

利用MC145026和MC145027对控制信号进行编码和解码，以利于码元在无线信道中传输。

MC145026产生占空比随传0，传1改变的单极性码，一组编码包括5位地址码和4位数据码。

在本设计中MC145026有九位输入端，其中五位是地址码并且是设定的，即接高电平。

另四位为数据输入端。

假如MC145026的地址码是变化的，则可以用一片MC145026控制多片MC145027。

2.解码部分
如图3-7所示，在接收端用一片MC145027对解调后的信号进行解码。

而作为被控对象的LED 直接连接在MC145027的数据输出管脚。

相应的MC145027也有5位地址码，只有与MC145026地址码相同的MC145027才会有解码输出。

这样，就可以用一片MC145026对应得控制一片MC145027。

3.主要芯片的选用
MC145026 MC145027
编解码模块由三态编码解码芯片MC145026和MC145027组成，此组芯片是摩托罗拉公司生产的用于通信配对使用的最新芯片。

编码芯片MC145026可对9位输入信息（地址位A1～A5，数据位D6～D9）进行编码，编码后每个数据位用两个脉冲表示：“1”编码为两个宽脉冲；“0”编码为两个窄脉冲；“开路”编码为
k
一宽脉冲和一窄脉冲交叉。

当TE端输入脉冲上升沿时，编码后的数据流开始由D0串行输出。

对于每9位数据信息，可以看作是一个数据字，为了提高通信的安全性，编解码芯片对每个数据字发送两次，接收两次。

MC145027解码器用于接收MC145026输出的编码数据流。

当解码器地址与编码器地址状态相同并连续收到两组相同编码信号时，VT端由低电平跳变为高电平以指示接收有效。

而当接收到的数据流地址位与本系统地址设置不同，或是两次接收的数据不同，或是在四个数据周期内无信号时，VT端变为低电平，此时可认为无信号或认为信号不是发送给本系统的。

由于对接收到的信息进行地址识别是由MC145027芯片来完成的，因此，对不是发送给本系统的信息通常不传送到并行接口，所以对本系统的工作也就不会造成影响。

4 .MC145026的编码
集成编码器MC145026的引脚功能和外部电路如图3-8所示
图3-8 MC145026的引脚
编码数据流从MC145036的第15管脚串行输出，顺序为A1~A5、D6~D9。

R S ，C
TC
，R
TC
：振荡器选择管脚。

TE：传输使能管脚，低电平有效。

D
out
：译码器输出管脚。

V
SS
：负电源供给管脚。

V
DD
：正电源供给管脚。

A1—A9是地址或数据输入端，当做地址使用时有三个状态（高电平，开路，低电平），当作数据使用时候有两种状态（高电平，低电平）。

Rtc，Ctc的数值决定MC145026内部时钟振荡器的工作频率f（f=1/2.3RtcCtc）。

TE是时钟振荡器的工作控制端，当TE为低电平时候，振荡器工作。

Do的输出编码信号如图2.8所示。

两个连续的宽脉冲（占空比7：1）表示“1”，两个连续的窄脉冲（占空比1：7）表示“0”，一宽一窄两个脉冲表示“开路”。

发送时，先发送17.5 个时钟周期的低电平, 接着依次发送A1～A2 的状态编码，如果A1～A9 的状态编码发送完毕后TE 依然是低电平,经过24 个时钟周期后再依次发送A1～A9 的状态编码。

其编码的发送工作不管TE 在何时由低电平变为高电平，均必须等到当前发送周期结束以后才能停止。

图3-9 MC145026 Do的编码波形
5. MC145027的解码
MC145027 是与MC145026 配套使用的解码器（MC145027/145028）的一种，具有4 位数据输出和5位地址编码，根据其地址的不同组合可以产生WRN种不同的地址编码。

根据其地址的不同组合可以产生53=243种不同的地址编码。

MC145027 的引脚功能和外部电路如图2.9 所示，其功能框图如图2.10 所示。

图3-10 MC145027的引脚功能
A 1-A
5
：地址输入管脚。

D 6-D
9
：数据输出管脚。

D
IN
：数据输入管脚。

VT：有效传输输出管脚。

V
SS
：负电源供给管脚。

V
DD
：正电源供给管脚。

图3-11 MC145027译码器功能框图
MC145027 通过RC积分电路来完成宽窄脉冲的识别，图2.10 中，定时元件R1、C1 决定对宽窄脉冲的识别。

R2、C2 是整个发送周期的辨别定时元件，用以确定各个有效单字。

当编码信号从数据输入端（9 脚）输入时，6 脚将出现与9脚相同的信号，该信号经R1、C1 积分电路积分后由7 脚送至数据提取电路，数据提取电路在输入信号的每一个上升沿通过检测7脚的状态来判断输入的是宽脉冲还是窄脉冲。

图3-12 MC145027 6脚和7脚的信号波形
图3-12给出了6 脚和7 脚信号的波形，假定数据输入端输入的是“开路”编码（即一个宽脉冲和一个窄脉冲），宽脉冲开始于t0 时刻，结束于t1 时刻，窄脉冲开始于t2时刻，结束于t3 时刻，整个编码于t4 时刻结束。

在此时刻，数据提取电路检测到的7 脚电平为高电平，说明上一个脉冲为宽脉冲；此后窄脉冲通过R1给C1 充电，在窄脉冲结束时的t3 时刻，7 脚的电压为0.74Vcc，在此后的一段时间里C1 通过R1 放电，在编码结束的t4 时刻，7 脚的电压为0.1Vcc。

此时数据提取电路检测到7 脚的电平为低电平，说明上一个脉冲为窄脉冲。

由此可见MC145027 并不是对接收到的脉冲信号直接进行解码，而是将输入信号积分后进行解码，由于积分电路能滤除瞬间的尖脉冲干扰，因此MC145027 接收的编码信号即使受到某种程序的干扰，依然能够进行正确的解码，这一点对于环境复杂的工业现场特别重要。

第四章总结与展望
总结
在本次毕业设计课题的研究中,我大有收获。

首先在选择毕业设计课题时，我本着巩固所学理论知识，加强实际动手能力，增加对现代科技特别是通信方面的了解，圆满完成大学本科学业的想法，选了多路无线遥控开关的设计这一实际而又有挑战性的课题。

经过三年学习的积累，在已经掌握相关专业方面知识及其它各方面知识的情况下，我认真严肃的完成了我的毕业设计。

这次毕业设计历时至少2个月，从一开始的确定课题，到后来的资料查找、理论学习，再有就是近来的调试和测试过程，这一切都使我的理论知识和动手能力得到很大的加强，可以说是对电路知识的一次全面综合。

在通信理论的学习和实际电路的识别、分析以及后来的测试过程中不可避免地遇到各种问题，这要求保持沉着冷静积极地思考，实在解决不了可以请教同学或指导老师。

这次毕业设计还是对我的钻研精神，面对困难的心态，做事的毅力和耐心的考验。

我在这个过程中深刻的感受到了做毕业设计的意义所在，和我一样真正投入了身心去做的人也一定会有同样的感触。

为完成这次毕业设计，我复习巩固了所学的电子电路等课程知识，为深入认识当今无线通信的技术及发展，我在图书馆、互连网上查阅了大量的相关知识。

在对无线遥控开关电路的分析与研究中，我对现在通信类设备的工业制造有了较实际的认识，并对部分流行的通信类芯片有了一定的了解。

并且制作了一套无线遥控开关板，通过近三周的测试与调试后，测试了无线遥控开关的实际通信距离，得到了部分合理数据，并进行认真的分析，得出结论，基本完成了本次毕业设计任务。

展望
（1）本课题的重点、难点：
①掌握无线遥控的工作原理，重点是无线遥控模块射频部分电路原理；
②深入分析无线射频的工作原理，研究无线射频电路的设计；
（2）本课题研究结论：
通过理论的系统学习和实际电路的学习、研究，我系统的掌握了无线遥控开关的工作原理，特别是无线遥控射频接收部分电路原理；结合射频技术和现代通信科技的发展，我具体分析了无线遥控电路的设计。

（3）本课题研究的不足及原因分析：
这次毕业设计的完成中，主要任务都得到了比较好的完成，该无线遥控开关的研制工作中还存在不足之处有待于进一步研究，比如无线模块的通信距离较近，优化无线模块以达到更远的通信距离；以及对通信协议的优化，探索一种更合理、更高效的通信协议等都可以提高该无线遥控开关的工作效率。

谢辞
在本课题的研究及论文的写作过程中，得到了很多人的热心帮助和支持，在此对他们表示衷心的感谢。

首先感谢导师樊廷忠老师把我带进一个新领域——无线射频通信这个行业。

在课题的研究过程中学习了很多新的知识，如FM，Protel 等。

在樊廷忠的精心指导和亲切关怀下，我的论文得以顺利地完成，老师渊博的专业理论知识，严谨的学术作风，精益求精的科学态度为我指明了方向，使我受益匪浅、终身难忘。

尤其是老师勤奋的学习精神、正直的做人态度以及对工作忘我的投入和高瞻远瞩，都将是我永远的学习榜样。

老师在学业上的对我的谆谆教导是永远伴随我的精神财富！值此论文完成之际，向尊敬的樊老师致以最衷心的感谢！同时，向母校所有传授过我知识的老师们表示诚挚的谢意，各位老师的悉心讲授和指导，使我获得丰富的基础理论知识，为我做好课题打下了坚实的基础。

在大学的三年中，我得到了许多同学的热情帮助，在此向他们表示衷心的感谢，他们的关心和帮助给我前进的动力，使我在学习过程中能够迎难而上，最终取得学业上的进步和成功。

还要感谢远在家乡的父母和亲人，如果没有他们在物资上和精神上的支持，我不可能顺利完成学业，正是他们的鞭策，鼓励，理解和帮助，让我克服困难，不断进步。

这是我勇往直前的精神动力。

在此致以崇高的敬礼和谢意。

再次向所有在我成长过程中关心帮助我的人们表示感谢！
最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加论文答辩的各位专家。

21
参考文献
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22。