毕业设计（论文）专用纸
第2章 设计方案的讨论
2.1 总体设计方案
下面分别从系统设计的两个方面：一是无线信号传输部分，二是控制部分，论述方案的设计思想。
2.1.1 方案一
由发射系统和接收控制系统两部分组成整个系统。它们的组成结构框图如图2.1和2.2所示。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，同时启动能够产生带地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号的编码电路，再将该信号通过无线电发射电路发射出去。将通过无线电接收电路接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认是否为本遥控开关系统地址，然后通过驱动电路来驱动遥控对象8个，且其中一个是电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。
键盘 编码 调制 功放 电池
图2.1 无线电遥控发射方框图
———————————————————————————————————————
第 7 页
毕业设计（论文）专用纸
放大 解调 解码 被控设备 外供直流稳压电源
图2.2 无线电接收机方框图
2.1.2 方案二
整个可编程无线电遥控多通道开关系统由发射系统和接收控制系统两部分组成。开关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，则单片机电路产生相应的控制信号控制开关电路动作；如果不是，则解码电路不解码，单片机电路不响应，开关电路无任何动作。系统软件的设计主要是通过编程实现单片机对开关电路的状态进行控制。充分利用其软硬件资源，可以实现对受控电路的多种状态进行控制，还可以实现单键控制多路电路。利用单片机对开关电路进行控制还使得控制电路扩展方便，控制灵活。
2.2方案比较
在方案一中采用专用编码/解码集成电路，系统的可靠性在电路内部的重复辨识确认下提高了，从而使多个同一结构的无线电遥控开关系统在有效距离内相互干扰问题得到了解决。另外我们运用了在发射系统中电源开关的设计，当按下指令键时发射系统才上电，松开时发射系统断电，从而使发射系统的功耗大大降低，延长了电池的使用寿命。遥控状态在被控制设备中得到了简单明地体现，从而使设备方便扩展和使用。
———————————————————————————————————————
第 8 页
毕业设计（论文）专用纸
方案二中接收电路中运用了单片机控制的电路使电路构成简化，可实现多路多功能控制，而发射模块大致与方案一相同。另外采用射频发射、接收模块，，电路简洁，稳定性高，安装调试方便。
方案二如果用于在商业用途上有着巨大的潜力，然而作为我们简单的制作设计了过于耗时耗力，因此从设计的难易程度和经济角度出发，方案一作为我的首选目标。
2.3方案的具体论证
系统从功能上讲有无线信号传输部分和控制部分。从结构上考虑，有无线电遥控发射机和无线电接收机两大模块，下面分别从这两个方面阐述方案的设计思想。
2.3.1无线信号传输部分
（1）调制方式的选择
根据要求，对象是八盏灯，用LED显示亮灭，被控状态采用二进制编码。由于数字信号具有丰富的低频成分，不宜进行无线传输，因而需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。基本的数字调制有三种：即振幅键控（ASK），频率键控（FSK）和相位键控方式（PSK）。目前用的最多的数字调制方式是相干2DPSK和非相干FSK。相干2DPSK主要用于高速数据传输，而非相干FSK则用于中低速数据传输中。为了提高抗干扰的能力，同时实现方法比较简单，载波传输采用FSK调制方式
（2）发射机主振电路型式的选择
主振可以采用晶体振荡或LC振荡。若采用普通晶体倍频方式，假设为三倍频，则晶体频率要低于3.33MHz，在这种情况下难以获得足够的频偏。例如，用摩托罗拉公司的单片集成FM调制芯片MC2833实现2.5MHz电抗管晶体三倍频调频时，实测三倍频后的最大频偏为420MHz若采用专用的调频晶体，价格又太高。因此本设计选择了变容二极管直接调频的西勒电路，既可以获得比较大的频偏，又可以保证一定的频率稳定度。 （3）发射机功放电路的选择
———————————————————————————————————————
第 9 页
毕业设计（论文）专用纸
功率放大器一般由推动级，中间级和输出级组成，具体级数应由所要求的总功率增益而定。假设天线特性阻抗75Ω，则在匹配良好条件下天线上的电压峰—峰值要小于3.5ν。一般西勒振荡器输出电压峰—峰值为1V是可以实现的，所以用一级功率放大器应该能满足要求。考虑到前后级影响的问题，在振荡器与功率放大器之间加入一级射随器，起隔离和激励的作用。鉴于输出功率低，兼顾效益，功放管工作状态选为甲乙类。 （4）接收机高频放大器
为保证接收机具有较高的灵敏度，选用低噪声高频晶体管2SC763。为获得一定的电压增益，采用共射极谐振放大电路。 （5）接收机解调器
通过查阅资料，选择了摩托罗拉的单片集成窄带FM解调芯片MC3361构成解调电路。MC3361的特点为低功耗、低电压和高灵敏度。
2.3.2控制部分
控制的对象是8路设备，8路当中有一路设备是电灯，该路电灯亮度可调，共分为八个亮度等级，其余7路只有开关两种状态，因此共计为15种状态，用数字信号来表示是合理的。这15种状态不允许同时出现。现将15种状态进行编码。如表2.1所示，采用四位二进制码表示各控制状态。
表2.1 15种状态编码表
编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 A 0 0 0 0 0 0 0 1 B 0 0 0 1 1 1 1 0 C 0 1 1 0 0 1 1 0 D 1 0 1 0 1 0 1 0 功能说明 一路工作,其余不工作 二路工作,其余不工作 三路工作,其余不工作 四路工作,其余不工作 五路工作,其余不工作 六路工作,其余不工作 七路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 亮度0级 ———————————————————————————————————————
第 10 页
毕业设计（论文）专用纸
9 10 11 12 13 14 15 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 八路工作,其余不工作 亮度1级 亮度2级 亮度3级 亮度4级 亮度5级 亮度6级 亮度7级 其中一位码A表示控制对象是其中一盏灯亮还是其余七盏灯的开关,另三位码对应表示八级亮度或被点亮的灯号。ABCD=0000表示全部不工作。为了便于码元的传输，需要对码元件进行再编码（一是进行并/串转换，二是加入一定冗余信息提高可靠性）。经查阅资料，MC145026和MC145027是专门设计用于遥控电路中的编/解码器。MC145026可以接收四位并行数据，再编码后串行输出，在每一个编码周期中，发送两次数据，以提高可靠性。MC145027解码器接收串行数据，前五位二元码是地址码，剩下的为四比特的二元数据码，当接收到的地址码与本地地址码相等时，并行输出数据码。用MC145026和MC145027可以满足控制信号的再编码与解码。
———————————————————————————————————————
第 11 页