无线遥控系统的分析与应用

1、无线遥控系统的分析与应用孙培刚 （绥化学院 黑龙江绥化 152061）摘要：无线遥控电路主要由发射电路和接收电路组成。发射电路是将控制信号经过编码、调制后以电磁波的形式通过天线发射出去，再由接收电路去接收电磁波，经过解码、检波等电路还原出原控制信号去控制被控对象。关键词：发射电路；接收电路；调制；检波；PT2262编码芯片；PT2272解码芯片；F05V无线电发射头；J05V无线电接收头；L298驱动芯片作者简介：孙培刚（1982），男，绥化学院电子工程系，助教，本科学历，从事电子技术、高频电子线路、信号与系统的教学与研究工作基金项目：绥化学院青年基金项目联系方式控是

2、指对被控对象实现远距离的控制，主要是利用电磁波、红外线等作为控制信号的载体对被控对象进行远距离控制。随着科学技术的发展，遥控技术已经广泛的渗透到了人们的生活当中。如电视遥控器，遥控门铃，遥控电灯、遥控玩具等。在这里主要给大家介绍一下遥控电路的基本组成和工作原理以及遥控电路的设计和应用。一、无线遥控系统的基本工作原理无线遥控系统主要是由发射部分和接收部分组成，发射部分的作用是将发射信号以无线电（电磁波）的形式发射到空间，再由接收部分接收到此信号加以处理，并用它去控制受控电路。1、 发射部分发射部分的基本框图如图1，主要是由输入电路、编码电路、调制电路、振荡电路、放大电路和发射器组成。图1输入电路

3、：输入电路通常为开关或按键，也可以是声音、文字等信息，并转化为电信号，为后面的编码电路提供触发控制信号。编码电路：编码电路的主要作用是A/D作用（即模拟信号转化数字信号），对输入的电信号进行数字编码，并且与接收部分中的解码电路相匹配，防止其它的发射信号或干扰信号对接收部分产生影响，提高了整个遥控系统的抗干扰能力，编码电路的输出一般为脉冲信号。振荡电路：振荡电路本身为正反馈电路，能够产生自激振荡，将直流电能转化为交流电能。在遥控系统中，振荡电路为高频振荡器，通常产生高频载波信号，发射信号需要借助高频载波信号进行传播，这样传播距离才会较远。高频振荡电路一般包括互感耦合型振荡器、三点式振荡器和晶体振

4、荡器。而在实用电路中常采用克拉泼电路和西勒电路，他们是改进型电容三点式振荡器，产生的波形较好，而且振荡频率可调；如果对振荡信号频率的稳定度要求很高的话，可以采用晶体振荡器。调制电路：调制电路用调制信号去控制载波信号的某一参量称为调制，调制过程也就是将调制信号加载到高频载波中的过程，通常分为调幅、调频和调相。调幅电路较为方便，属于频谱线性搬移电路，而且包络检波电路更为简单实用，但这种调制方式容易受到空间各种噪声信号的干扰，工作稳定性较差；调频电路属于频谱非线性变换电路，非线性较强，电路较复杂，但由于其抗干扰能力较强，工作较为稳定，所以应用的场合非常多；调相电路也是频谱非线性变换电路，和调频电路可

5、以通过微积分电路相互转化，主要应用于数字调制领域的相位键控。本设计电路为调幅电路，一般有两个输入端，一路输入调制信号，也就是编码电路所输出的脉冲信号；另一路输入高频载波信号，两路信号在调制电路中完成幅度调制（脉冲调制）。调幅电路的核心一般为相乘器件，调制过程也就是完成两路信号相乘的过程。调制电路的输出信号称为已调信号，本身为高频信号，但与载波信号的区别是已调信号含有调制信号的信息。放大电路：这里包括电压放大和功率放大。电压放大一般采用LC谐振放大器，对信号进行电压放大的同时，还对信号具有选频和滤除干扰信号的作用，发生谐振的条件是调谐频率与信号本身的频率相同；功率放大一般采用丙类或丁类放大，这种

6、功率放大器的显著特点是输出功率较大、效率较高，但负载必须含有选频电路，能够将脉冲电流转化为正弦电压。发射器：其作用是将调制和放大后的已调信号通过天线发射出去，天线要尽量与前置电路阻抗匹配，尺寸一般不小于发射信号波长的十分之一。2、 接收部分接收部分主要由接收器、放大电路、检波电路、解码电路和执行电路组成，框图如图2所示。图2接收器：一般为一条天线，是用来接收发射电路所发出的已调信号。放大电路：对接收到的微弱信号进行放大，同时也具有选频的功能，对干扰信号和噪声进行滤除。检波电路：也称解调电路，与调制过程正好相反，检波过程主要是从已调信号当中去除载波还原出原调制信号的过程。检波电路一般分为包络检波

7、电路和同步检波电路，主要是用于对调幅波的解调，而对于调频波和调相波，则需用鉴频器或鉴相器进行解调。解码电路：对于解调出来的调制信号进行解码（解码电路需要和编码电路相匹配才能进行解码），将解码电路输出的控制信号送入受控电路对其进行控制。二、遥控电路实例分析下面以遥控小车为例，简要地说明遥控系统的设计方法和工作原理。1、新片介绍在发射电路的设计中，我们所采用的芯片主要有编码芯片PT2262和集成无线电发射头F05V。PT2262管脚图和管脚说明如图3： 如图3所示：1-8脚、10-13脚为地址管脚，用于进行地址编码，一般分为高电平“1”、低电平“0”和悬空“f”三种状态；7-8脚、10-13脚为数

8、据输入端，其中只要有一个管脚为高电平，芯片就会有编码输出；18脚接直流电源；9脚为地；14脚为编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；15脚16脚为振荡电阻的输入端和输出端；17脚为编码输出端。图3F05V说明如下：F05V为无线电发射模块，通常与接收模块J05V配套使用。它是将高频振荡电路、调制电路及放大电路集于一体，具有体积小、低电压、低功耗等特点。如图4所示：1脚接正电源，一般为3V左右，2脚接地线，3脚为数据输入端，Y接天线。当3脚输入脉冲信号后，脉冲信号会驱动F05V内部的高频振荡器工作，产生高频载波信号。同时脉冲信号和高频载波信号会送入调制器中进行脉冲调制，并由调制器输出携带

9、脉冲信息的高频信号即调幅波，通过功率放大后由天线将调幅波辐射出图4 去。在接收电路的设计中，我们所采用的芯片主要有解码芯片PT2272和集成无线电接收头J05V。PT2272如图5所示：1-8脚、10-13脚为地址管脚，用于地址解码，必须与PT2262相应管脚一致，否则不解码；7-8脚、10-13脚作为数据管脚时，只有地址码与PT2262一致时才能输出相应的高电平，锁存型PT2272只有接收下一数据才能完成数据转换；18脚电源；9脚地；14脚为数据信号输入端；15脚16脚接振荡电阻；17脚为解码有效确认端，一般为低电平，当解码有效时变为高电平。图5接收头J05V是将接收、放大和检波电路集成在一

10、起，其管脚说明如下图：1脚接正电源；2脚接地；3脚为工作模式转换，低电平为休眠模式，高电平为工作模式；4脚为数据信号输出。当天线接收到发射模块发出的高频信号后，有J05V对信号进行选频、放大和解调后，将调制信号（脉冲信号）由4脚输出。图62、遥控小车工作原理与电路分析发射电路如图6所示：图7当S1-S4某一按键按下后，会通过二极管给PT2262供电，同时将高电平送入PT2262的数据输入端，PT2262的17脚会输出脉冲序列信号，并送入F05V的数据输入端进行振幅调制，调制后的高频载波由Y端输出送入天线辐射出去。图8为接收电路原理图图8天线接收到发射电路发出的高频信号后送入J05V接收模块，在

11、其内部进行选频、检波后，调制出原序列脉冲后送入到PT2272的14脚进行解码，解码成功后，会在相应的数据输出端输出高电平，对后面的电路进行控制。我们在这里是将数据输出端连到了单片机的I/O引脚P1.0-P1.3上，对单片机进行控制。电机驱动电路原理图如图9所示：图9L298N为内含两个H桥的驱动器，可以驱动46V、2A以下的电机。接收标准TTL电平信号。5、7、10、12脚为L298N输入控制电平端，外接单片机引脚P2.0-P2.3，由单片机控制逻辑电平。2、3、13、14引脚为L298N的输出端，用来控制直流电机转向，6脚11脚为内部H桥的使能端，可由单片机输入PWM（脉宽调制）信号，可用来

12、控制电机的转速。L298N逻辑功能表如下：左电机右电机左电机右电机小车运行状态IN1IN2IN3IN41010正转正转前进0101反转反转后退0110反转正转左转1001正转反转右转当按下S1按键后，启动PT2262工作，13脚送入高电平，编码后由17脚输出脉冲信号经F05V调制后送入天线辐射，再由接收端接收到此信号，经过放大、检波、解码，PT2272相应的13脚变为高电平，送入单片机P1.0脚，经过单片机控制，使其P2.0-P2.3引脚输出电平为1010，送入L298驱动电路驱动小车的两个电机，小车向前行进；同理，由S2按键控制小车后退，S3控制小车左转，S4控制小车右转。通过单片机软件编程控制输出信号的占空比，能够调节小车运行速度。遥控系统的应用性极强，种类繁多，本文主要阐述了遥控系统的基本工作原理，对系统的各个组成部分的原理和功能加以论述，并以遥控小车为例对上述原理和理论加以论证和实践。由于本人知识水平有限，再者时间比较仓促，所作研究不够深刻，所以有不当之处，还望谅解。参考