防丢器设计毕业论文

防丢器设计目录绪论 -1-0.1课题的背景与意义 -1-0.2电子防丢器的功能原理 -1-0.3电子防丢器的特点 -1-0.4设计任务与基本要求 -2-0.4.1基本要求 -2-0.4.2扩展功能 -2-1.研究系统方案设计 -3-1.1系统结构图 -3-1.2方案比较与论证 -3-1.2.1编码译码电路 -3-1.2.2发射电路 -4-1.2.3接收电路 -4-1.3收发电路的通讯方式比较 -4-1.3.1红外线无线通讯方式 -4-1.3.2蓝牙无线通讯方式 -5-1.3.3超短波无线通讯方式 -5-1.3最终选择方案 -6-1.5主要器件介绍 -6-1.5.1PT2262/PT2272简介 -6-1.5.2PT2262/PT2272芯片说明 -7-1.5.3PT2262编码格式 101.5.4振荡电阻 131.5.5LM311P电压比较器集成电路 132.系统模块设计 152.1发射电路模块设计 152.1.1发射电路原理与分析 152.1.2发射模块设计与参数计算 162.2接收电路模块设计 182.2.1接收电路原理与分析 182.2.2接收模块设计与参数计算 192.3编解码电路模块设计 222.3.1编码电路工作原理 222.3.2解码电路工作原理 232.3.3编解码模块设计与参数计算 242.4总体电路图 252.5通讯协议和工作模式设计 262.5.1通讯协议 262.5.2工作模式设计 263.系统调试与结果与分析 273.1调试方法与仪器 273.2调试步骤与测试数据 273.2.1高频收发信号的调试 273.2.2报警距离的调试 293.2.3多套系统ID识别的调试 303.2.4系统功耗调试 303.2.5系统创新部分的调试 313.3低功耗方案的改进 313.4测试结果分析与总结 324.程序附录32绪论0.1课题的背景与意义随着社会的进步，现代生活节奏的加快，在快节奏的都市生活中，人们外出的机会也越来越多，很多人常常会丢三落四，常常会记不清楚把手提包放在那里，或者把电话弄丢，更要命的是有时候带孩子上街，稍不留意孩子就跑丢了，随身带的提包有时候也不免被小偷盯上，在等车等船时，稍不留意，小偷就会拎走你的包，如果小孩走丢，那就更焦急，所以为了防止这类事情的发生，电子防丢失报警器就应运而生。电子防丢器小巧玲珑，便于携带，广泛用于手机，钱包，箱包，小孩等贵重物（人）品的防偷及防丢之用。其距离在一定范围内可有任意调节，具有防丢，寻找，警音（或附带振动等功能），省电，环保，性能稳定可靠。方便适用，是生活中必不可少。电子防丢器接上功放还可以当收音机，不但可以防丢防、防盗，还可以休闲娱乐，男女老少皆可使用，有很好的市场前景，将会被广泛用在将来的生活中。因此，我选择了研究电子防丢器。0.2电子防丢器的功能原理电子防丢器是一种能探测出距离远近的高科技电子装置，它能防止您携带的贵重物品遗失（如手机、手提电脑、摄像机、重要文件、手包、汽车钥匙、包裹等），防止随行的儿童走失、防止宠物跑丢。具有高效、安全、方便、经济等优点，因而出现后即得到了迅速发展。电子防丢器是由子机和母机组成，不是同一套的子母机编码不一样，不会相互干扰，无线发射频率各不相同。子机由编码电路和无线发射电路组成，母机由再生式接收、解码、报警和电源等电路组成。再生式接收电路如接收到发射的无线信号，经检波还原出编码信号，送至解码电路解码，解码电路解出信号，送至报警电路。超过限定距离，收到信号过弱，解码电路解码不出信号，报警电路报警。0.3电子防丢器的特点本文所设计的电子防丢器主要采用台湾普城公司生产的一种CMOS工艺生产的低功耗低价位通用编解码电路PT2262/PT2272,它们分别有8位（A0-A7）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供6561个地址码,最多可以有4位（D0-D3）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出。PT2262采用贴片封装，可减小整机的体积。最重要的是PT2262/PT2272的编码必须一致，否则地址码不同将不能解码。其特点如下：使用方便，适用性广。电子防丢器是由子机（发射机）和母机（接收机）两部分组成，体积小巧，便于携带，不会对外出造成任何负担，所以可以广泛用于手机、钱包、箱包、小孩等贵重物品或人身上防丢及防偷之用。功能齐全，性能稳定。具有安全距离可任意调节，防丢和寻找功能。其报警方式为警音提示或者附带振动功能。外观新颖，绿色环保。机器的外观设计十分小巧精美，且绿色环保、无辐射。电子防丢器的外表像个随身携带的装饰品，小巧玲珑，重量仅35.5g，可以挂在匙扣或腰带上。0.4设计任务与基本要求0.4.1基本要求采用单片机作为主控芯片,主要用于数据识别和控制报警。制作无线电发射、无线电接收装置各一个，其中一个置于钱包或手机（假设为A部分），另一个随身携带（假设为B部分）。正常情况下不报警。当发射接收模块相距大于某范围时，表示钱包或手机已经被人偷走，另一半装置报警，在该范围内则不报警。调制方式采用调幅式和调频式任选。采用超外差方式接收。作用距离为10m。发射功率不大于10mW。0.4.2扩展功能制作多套装置（实际制作两套），要求不同的发射模块能唯一识别唯一的对应模块，而不受其他模块干扰。采用3V扣电池。报警距离可调。实现论证并实现低功耗方案，要求方案合理可行（例如采用间歇工作方式，就需要提出有效的同步措施和握手规范等）。1.研究系统方案设计1.1系统结构图 编码编码高频发射高频接收载波检波放大整形报警解码1.2方案比较与论证1.2.1编码译码电路方案一：由RC电路和三极管等分立元件组成多谐振荡器。其电路优点是简单、廉价，但电路工作频率单一，虽然可以通过调节RC参数改变电路频率，但实现起来比较困难，识别能力有限，因此难以有效地进行ID识别。方案二：采用集成芯片M7216。M7216是一款低电压遥控编码芯片，内码共有20位元100万组（2的20次方），降低使用中编码重复的机率；低工作电压。其缺点是译码部分需要利用可编程逻辑器件，系统实现起来较为复杂。方案三：采用PT2262/2272编解码芯片。PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗、低价位、通用编解码电路，设定的地址码最多可达2的12次方组，采用串行输出，方便无线传输。根据电子防丢器的实际要求，需要尽量做到电路简单、功耗低，ID可识别，因此我们选择方案三。1.2.2发射电路方案一：采用单管发射电路。由单个三极管及阻容、电感等元件构成的无线发射电路具有电路简单，调试方便的特点，适合于短距离无线传输，但由于其电感容易受到外界影响，易出现跑频。方案二：利用分立元件构成多管发射电路，其电路特点是工作较为稳定，传输距离较远，缺点是多级调试难度非常大（除非有一定的高频电路经验，否则难以调出来）。方案三：利用BA1404、MC2833等FM发射专用芯片，只需少量外围元件即可方便的调出稳定的无线信号，由于设计要求不能使用专用的接收发射模块，而题目要求的距离较短，使用专用的芯片显得有些大材小用。由于题目要求的距离短，所以本电路采用的是分立元件单管发射。1.2.3接收电路方案一：采用超再生式接收电路。超再生式接收电路具有电路简单、使用元件少、具有一定灵敏度的优点，缺点是选择性较差，噪声较大。方案二：采用超外差式接收电路。超外差式接收机优点是频率稳定，抗干扰能力好，和单片机配合时性能比较稳定，缺点是灵敏度比超再生低，价格远高于超再生接收机，而且近距离强信号时可能有阻塞现象。本电路需要距离短，且接收的是数字信号，我们采用超再生式接收电路，即使噪声较大，通过整形滤波也能很好的把数字信号很好的还原出来。1.3收发电路的通讯方式比较1.3.1红外线无线通讯方式红外线传输是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。但是，由于红外传输是一种点对点的传输方式，因此不能离的太远，而且要对准方向，且中间不能有障碍物也就是不能穿墙而过，这完全不能达到无线电子防丢器的设计要求。1.3.2蓝牙无线通讯方式蓝牙（Bluetooth）是由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。它能够在10米的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输带宽可达1Mbps。通讯介质为频率在2.402GHz到2.480GHz之间的电磁波。蓝牙的最大特点是传输信息量大，传输速率高（可达1Mbps）.其传输最远为100米左右（实际有效距离是十多米），可加强信号，可以绕弯，可以不对准，可以不在同一间房间，链接最大数目可达7个，同时区分硬件。但是，蓝牙技术还不够成熟，而设备还相对比较昂贵，对于本设计而言，其无线传送的只是信号，并不要求传输数据或只需传送极少的数据量，因此利用蓝牙传输实在是大材小用而且浪费资源。1.3.3超短波无线通讯方式超短波无线通讯是利用1～10米波长的电磁波进行视距传输的一种。超短波波段在30MHz～300MHz频段，其汇总包括我们常听到的无线广播FM频段。近距离的超短波主要由发射机与接收机构成，其收发电路搭建非常简单，只需少量分立元件即可实现。可采用模拟调制方式或数字调制方式，其中数字调制方式主要有数字键控调频电路（FSK）、数字键控调幅电路（ASK）、数字键空调相电路（PSK）三大类，ASK调制方式具有电路简单、平均功率小、耗电少等优点，被广泛由于短距离、小功率遥控电路设备中。但是超短波无线收发电路如果使用分立元件制作出来其频率不够稳定，易出现跑频，其传输速度也比较有限。但从成本和实际的可操作性考虑，本丢失报警器采用超短波无线通讯方式，并且根据传输信号要求，采用数字键控调幅方式。以上通讯方式比较如表：几种收发电路的通讯方式比较通讯方式红外线蓝牙超短波工作频率几十KHz～几百KHz2.402GHz～2.480GHz30MHz～300MHz传输距离较近且必须直线对准较近视功率而定技术水平很成熟不够成熟很成熟传输速度慢快一般成本低高低1.3最终选择方案采用PT2262/2272编解码芯片作为实现ID可识别的方案。采用单管无线发射电路。采用分立元件构成采用超再生式接收电路对进行接收。1.5主要器件介绍1.5.1PT2262/PT2272简介PT2262/PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262/PT2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。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受控于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。PT2262/2272特点:CMOS工艺制造，低功耗外部元器件少RC振荡电阻工作电压范围宽：2.6-15v数据最多可达6位地址码最多可达531441种1.5.2PT2262/PT2272芯片说明PT2262管脚说明:名称管脚说明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),D0-D57-8、10-13数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（＋）Vss9电源负端（－）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；DOUT17编码输出端（正常时为低电平）PT2272管脚说明:名称管脚说明A0-A111-8、10-13地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空),必须与2262一致,否则不解码D0-D57-8、10-13地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只在接收到下一数据才能转换Vcc18电源正端（＋）Vss9电源负端（－）DIN14数据信号输入端，来自接收模块输出端OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；OSC215振荡电阻振荡器输出端；VT17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）PT2262性能参数表:参数符号参数范围单位电源电压Vcc-0.3―15V输入电压Vi-0.3―Vcc+0.3V输出电压Vo-0.3―Vcc+0.3V最大功率（Vcc=10V）Pa300mW工作温度Topr-20―+70℃储存温度Tstg-40―+125℃ PT2272性能参数表:参数符号测试条件最小值典型值最大值单位电源电压Vcc215V电源电流IccVcc=10V振荡器停振A0—A11开路0.020.3μADout输出驱动电流IOHVcc=5V,VOH=3V-3mAVcc=8V,VOH=4V-6mAVcc=10V,VOH=6V-10mADout输出陷电流IOLVcc=5V,VOL=3V2mAVcc=8V,VOL=4V5mAVcc=10V,VOL=6V9mA输出高电平VIH0.7VccVccV输出低电平VIL00.3VccV1.5.3PT2262编码格式每组字码之间有同步码隔开，如果用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码进行脉冲宽度识别即可。一个字码由12位AD码（地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码）组成，每个AD位用两个脉冲来代表：两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。PT2262每次发射时至少发射4组字码，PT2272只有在连续三次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理。PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。PT2262/2272地址码的设定:在通常使用中，一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码PT2272的第1～8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，例如将发射机的PT2262的第2脚接地,第3脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要第2脚接地第3脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1～D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级三极管放大，便可驱动继电器等负载进行遥控操纵。设置地址码的原则是：同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。1.5.4振荡电阻PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近,甚至无法接收，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。 相对来说PT2262用1.2M，2272用200K配套发射效果比较好。目前2262和2272品牌比较多，振荡电阻配套也比较混乱。还有2272解码芯片的工作电压的最小值和最大值也标注不同，有的标注在2.4-6V有的是2.4-15V有的是4-18V使用时请注意查阅各厂家提供的技术资料。根据我们多年的的试验情况，各种品牌的2272工作电压在3-5V比较可靠，最低工作电压2.4V没有问题，最高工作电压超过5V易烧毁。特别需要注意2272的地址端高电平不得超过18脚的工作电压。PT2262/PT2272的振荡电阻一般按下述值配对：PT2262PT22721.2M200K1.5M270K2.2M390K3.3M680K4.7M820K1.5.5LM311P电压比较器集成电路LM311的电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。此外，他们可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。LM311P引脚排列LM311P的引脚功能：GROUND/GND接地INPUT+正向输入端INPUT-反向输入端OUTPUT输出端BALANCE平衡BALANCE/STROBE平衡/选通V+电源正V-电源负NC空脚LM311P内部电路图2.系统模块设计2.1发射电路模块设计2.1.1发射电路原理与分析发射电路的主要作用是完成以下三项任务：通过自身振荡产生高频正弦波信号。对编码信号进行调制。对调制信号进行放大发射。在品种众多的振荡电路中，LC三点式正弦波振荡电路是目前应用最为广泛的振荡电路。在三点式振荡器电路中，振荡器的选频网络应和晶体管的三个极分别相连。与晶体管发射极（E）相接的两个元件应为同性质电抗体（记为X1和X2），另一个和晶体管基极（B）、集电极（C）之间相接的元件应为异性质点抗体（记为X3）,则必须满足以下关系式凡是按此规则组成的三点式振荡电路，便满足了振荡电路的相位平衡条件要求。振荡器工作时的振荡频率可有以下公式推算振荡器除了要求满足起振条件和振幅要求外，还有一项重要指标就是频率稳定性，其相对频率稳定度为本丢失报警器采用的是电容三点式的振荡器。其中LC组成一个谐振器，起到选频作用：调整元件的参数可使发射频率可以在70～88MHZ之间，正好覆盖调频收音机TS范围内接收频率，通过调整电感的数值，这里的绕线电感用环形天线，既做电感，又做天线，不仅调节方便，而且可以把能量最大程度的发射出去，从而用较小的功耗就能辐射较远距离。拉伸或者压缩线圈L1，可以方便地改变发射频率，避开调频电台。2.1.2发射模块设计与参数计算本发射电路采用电容三点式振荡器，将振荡信号通过LC进行选频，工作原理及参数计算如下：调制发射电路原理图（1）高频三极管Q1选9018，截止频率达到1G；电容C4、C5、C6组成一个电容三点式的振荡器，C4用于谐振，要使频率落在70到88MHz内，应选20pF左右较合适，这里选18pF，C5、C6起正反馈作用，使电路产生振荡，这里反馈系数C5/C6=1/13，考虑到三极管极间电容，C5、C6分别选5pF、100pF的瓷片电容；（2）C4、L1组成一个谐振器，起到选频作用：为使发射频率可以在70～88MHZ之间，正好覆盖调频收音机TS范围内接收频率，尽量避开FM调频电台，我们选C4为18pF，通过公式可算得：这里的L1用环形天线，既做电感，又做天线，用长20cm、直径0.9mm左右的漆包线做成环形天线，通过改变天线的形状可改变L值（3）C1起到耦合作用，让脉冲通过，可取1uF。（4）可调电阻可以调节通过C1的脉冲幅度，使编码得到不同程度的调幅，这里调幅系数m=R6/（R3+R6）取0到2/3，取R3=51K，所以R6=100K的可调电阻；（5）C2、C8是电源滤波电容，因为大电容一般采用卷绕工艺制作的，所以等效电感比较大，并联一个小电容C8可以使电源的高频内阻减小，C2选100uF电解电容，C8取103到104较合适，这里选103的瓷片电容。（6）C3起高频通路作用，选1nF较合适。2.2接收电路模块设计2.2.1接收电路原理与分析接收电路的主要作用是完成以下三项任务：1、对外界的信号进行选择，选出本级所需的信号。2、对选定的信号进行解调，还原出原调制信息。3、信号放大，使解调后的信号具有一定的功率。一般接收电路有超再生式和超外差式两种。超再生式接收电路具有电路简单、使用元件少、具有一定灵敏度的优点，缺点是选择性太差，噪声太大。所以这种电路常常被用于简易遥控装置。超再生式接收电路的工作原理如下：超再生式电路利用再生式收音机的工作原理，适当的引入正反馈，是接收电路处于微弱的间歇振荡状态，控制电路的间歇振荡的信号电压，也成为熄灭电压。熄灭电压如果是间歇振荡器自行产生的，称为自熄式超再生电路。如果熄灭电压是由另外的电路提供的，称为它为熄式超再生电路。一般熄灭电压的频率在30~80kHz之间。当超再生接收电路处于微弱的间歇振荡状态时，对外界的信号电压波动非常敏感，当外界的信号频率等于或接近超再生电路的高频谐振频率时，超再生高频振荡的振幅变化受到外界信号幅度的控制，跟随外界信号变化。当无外来信号时，超再生电路的振幅受电路中无规律杂乱噪声电压的控制，经检波后，输出电压为超再生电路特有的噪声电压。在实践中发现，超再生电路检波并不是天线所收到的载波信号，而是受到外界载波控制的自身振荡电压。由于这个电压是振荡产生的，因而幅度较大，因此超再生节后电路具有较高的灵敏度。当无信号时，超再生电路检波后，输出的是杂乱的噪声信号。所以是否有噪声输出，是判断超再生电路是否正常工作的重要特征。正常工作的超再生电路，用高阻抗耳机在其检波输出端可以明显的听到沙沙声。用于防丢器的电路的超再生接收电路，由于接收的是数码调制信号，所以在解调信号处理形式上与波尼信号有所不同。如果接收的是模拟信号，只要能将解调后的信号进行不失真放大后送至后级即可。但如果是数字信号，则必须经放大、比较、整形等处理过程，是输出送至下一级的信号时标准的、符合电平要求的数字信号。所以一般数字编码遥控设备的接收电路中，均含有触发器、比较器等整形电路。接收电路主要分为三个部分。第一部分为超再生载波接收电路，它可以将外来的调幅载波信号，通过超再生接收方式进行接收解调。虽然该级电路仅有一个三极管和外围元件组成，但的确具有较高的灵敏度。如果电路调整良好，信号接收灵敏度应相当于一般具有一次混频、中放的超外差式接收机电路。第二部分为三极管检波电路，由于三极管检波器具有一定的电压增益，所以对小信号检波具有良好的检波效果。第三部分为信号放大与比较整形电路，这部分电路负责将检波器送来的交流编码信号进行放大，并同时进行电压比较。由于比较器的基准比较电压随输入信号幅度浮动，所以对大信号、小信号均可以正常进行电压比较，保证输出信号的幅值不受输入幅度变化的影响。将电压比较器输出的数字编码信号送到解码电路进行解码，至此完成整个接收任务。2.2.2接收模块设计与参数计算接收电路采用超再生式电路，对信号进行解调后再经过整形送到解码电路进行解码。其电路原理图及参数计算如下：接收模块电路原理图（１）对直流偏置较敏感是超再生接收电路的一大特点，为了产生间歇振荡，必须设计好静态工作点。二极管D1起钳位作用，压降约为0.4V，三级管Q1选9018，它的BE极间压降为0.7V左右，电源电压3V，而0.4+（3-0.4）*R6/（R6+R7）等于Q1B极电压0.7V，所以可算出R6/（R6+R7）=1/8.5，取R6为10K，则R7为75K；（２）C8、L1为选频网络，C8为可调电容，范围是0到30pF，为使接收频率可以在70～88MHZ之间，通过公式，可算得利用诺莫图（如下）确定线圈形状，图中线圈电感为L（uH），计算缠绕匝数n，直径D（mm）以及缠绕长度l（mm）。可确定绕圈电感参数的诺莫图我们制作L=0.2uH的线圈，缠绕匝数n=5匝，则D=10mm，l=5mm。（１）C3是正反馈电容，一般10pF以下，这里取8pF；（２）L2为高频阻流圈，取典型值10uH；（３）R2、C6在这里构成阻塞振荡而产生控制电压，使电路工作在超再生状态，分别取1K和2.2nF，使间歇振荡在一百到几千Hz之间；（４）Q2起放大和检波作用，选9014，R4、R5为它提供静态偏置，只要使它处于放大状态即可，分别取10K和1M，R2、C7、C9是检波网络，只要保证C7主要起耦合作用，C9能把载波滤掉即可，保留调制信号，所以分别取1uF、470pF；（５）C1、C4、C5起到滤波作用，取2.2nF；（６）LM311是一电压比较器，起到整形作用，把不平整的脉冲整理的陡峭平整。R11、C10起到阻高频作用，使3脚得到的是交流电压的平均值，RC只要大，故取R11为100K，C10为1uF；2脚直接输入检波后的波形；这样可以让大小信号都得到整形；R9为上拉电阻，一般取几十K，这里用20K；1、4脚接地，8脚接正电源；最后把整形的波形送到PT2272进行识别，它的振荡频率要比对应的2262频率高，所以R12取1M为好；1到8脚为地址端，各可接高电平，低电平和悬空，共种状态；发射接收地址一样才能识别，当识别出编码时，7脚高电平，Q3截止，反之Q3导通，驱动蜂鸣器LS1，R10为限流电阻。2.3编解码电路模块设计本电子防丢器采用的编解码电路以PT2262/2272集成电路为核心。该芯片在3～15V内能正常工作，静态电流极小，约为10uA，采用串行数据传输，并行数据输入输出。电路的预置脚有12个，其中A0~A7为三态地址端，D0~D3为数据端。2.3.1编码电路工作原理编码器PT2262采用的是连续4帧串行编码信号。当发码允许端TE为“0”电平时，编码器输出4帧串行编码信号。当发码允许端TE为“1”电平时，编码器停止编码输出。当允许端TE一直保持“0”电平时，编码器输出端一直保持串行输出状态，直到当电路检测到TE端为“1”电平，编码器将在发送完最后一个字节后停止编码输出。2.3.2解码电路工作原理解码器PT2272采用三帧校验制，对输入的串行码进行校验，如果校验结果与预置地址一致，解码器其首先从VT端输出一个高电平“1”表示解码成功，接着解码器将串行码中的数据转换成并行数据，并送到解码器的响应输出端输出，完成解码过程。由于信号在传输过程中会受到干扰，因此为使解码器能够准确解码，需要将信号通过滤波整形后在送到解码器进行解码。加入电源加入电源接收准备有码输入？地址对吗？地址位相匹配？地址位仍匹配？开启VT端输出NO禁止VT输出NONONOYESYESYESYES解码器硬件逻辑流程2.3.3编解码模块设计与参数计算编解码电路由于采用数字集成芯片，因此实现起来非常简单，其主要是确定好其振荡频率与电阻的关系。整体电路图如下：编解码模块电路原理需要重点说明的是，解码电路为了能够及时可靠地捕捉到串行码的同步头，它的时钟频率必须高于编码器时钟。在本设计中选编码器电阻4M，频率约为6kHz；解码器电阻1M，频率约为12kHz。而对于编解码间的信道传输，可以是红外，无线，有线等通讯方均可。2.4总体电路图系统总体电路图2.5通讯协议和工作模式设计2.5.1通讯协议编码器PT2262采用的是连续4帧串行编码信号。当发码允许端TE为“0”电平时，编码器输出4帧串行编码信号。当发码允许端TE为“1”电平时，编码器停止编码输出。当允许端TE一直保持“0”电平时，编码器输出端一直保持串行输出状态，直到当电路检测到TE端为“1”电平，编码器将在发送完最后一个字节后停止编码输出。由于三态的开关比较难找，想到用三行排针加跳线帽来进行地址编码。如下图，地址编码接口第一行排针是高电平VCC，第二行是地址编码脚A0～A7，第三行是低电平GND。使用跳线帽可以将地址置为高电平或者低电平，不插跳线帽，地址输入就是第三态（悬空）。由此对地址进行编码。解码部分同样采用同编码部分一样的方法，用三行排针加跳线帽编址。当接收到有规律的信号时，解码电路立刻对接收信号的头三个字节进行校验，如果前三个字节地址码的校验与预置地址码相同，则说明对码成功，达到同步传输的目的。2.5.2工作模式设计本系统是工作在低功耗的间歇式工作方式，为方便演示，我们采用手工编制地址码的方式。当对码成功后，发射信号能够有效地被接收电路所接收，解码电路VT端持续输出高电平，三极管Q3截至，蜂鸣器静止，当收发电路之间距离超过报警距离之后，接收到路收到的信号明显减弱，因此其解调整形后的波形无法被解码电路所识别，VT端输出低电平，三极管Q3导通，蜂鸣器响起，电路报警。3.系统调试与结果与分析3.1调试方法与仪器测试仪器设备清单仪器名称型号用途数量收音机珠江PR-826A测试发射频率1小型功放自制LM386测试接收频率1一字螺丝刀调节接收频率1数字示波器TDS-2002测试信号波形1数字万用表UNI-T测试静态电平13.2调试步骤与测试数据3.2.1高频收发信号的调试由于本设计属于高频电路类型，而且采用分立元件搭建，因此其调试难度较大。用示波器测量发射波形如下：图9高频发射信号波形由于是调幅输出，因此输出波形不是很稳定，从示波器我们可以读出Vpp=162mV,f=84.79MHz。而调节电位器R6则可以看到波形幅度有所变化，可见发射部分电路工作正常。然后调整发射电路的环形天线，然后利用收音机调到FM波段，在70～88MHz频段进行搜索，调试结果发现在84MHz频段接收到信号，收音机发出“滴滴滴滴”的响声。在调好发射电路之后，我们接通接收电路电源。我们先通过检查超再生模块是否处于淬熄振荡状态，将电感L1引脚接到示波器显示出以下波形：图10超再生电路的淬熄振荡状态由波形可以看出超再生模块已处于淬熄振荡状态。将经过解调后的信号直接接入自制的功放电路LM386中，慢慢调节超再生接收电路的可变电容，直到从喇叭中听到“滴滴滴滴”的响声，则说明接收电路的频率已经调到和发射电路相同，能收到发射线路发来的信号了。对于超再生接收电路而言，在由外信号和无外信号时其接收到的波形有很明显的不同，如下图所示：图11无信号时接收到的杂波图12有编码信号时接收到的波形图13杂波整形后的输出波形图14接收信号整形后的输出波形由此我们可以有效地对数字编码信号进行接收复原。3.2.2报警距离的调试为达到设计报警距离可调（3～5米）的要求，我们将发射电路设计成调幅方式，通过调节电位器的接入阻值可以有效的调节报警距离。经过多次测试后的结果如下表所示：报警距离测试电位器接入阻值报警距离100k7.5m100k7.8m70k4.2m70k3.5m40k1.4m40k1.6m22k0.3m22k0.25m3.2.3多套系统ID识别的调试根据设计要求，我们制作了两套电子的防丢器，用以进行ID识别验证。根据我们所使用的编码电路特点，最多可实现3的8次方种不同的编码序列，足以满足ID识别可变的要求。我们的调试步骤如下：（1）将A、B两个接收模块电路调至同频率，将其地址码预置位都设置为10000001，同时将一块发射模块电路接相同的地址码10000001，三个电路放在一起，打开电源，发现两个接收电路均不报警，移动发射电路到远处则两个接收电路都报警，说明多个电路模块可以相互识别（在ID相同的条件下）。（2）将A、B两套系统调至同一频率，同时使用，并分别将两套系统的地址设置为10000001和10000000，移动系统A的发射电路是其远离两块接收电路，发现系统A的接收电路报警而系统B的接收电路不报警，这说明不同的发射模块能唯一识别对应的接收模块。3.2.4系统功耗调试经测量，发射电路的工作电流仅为0.5mA，接收电路的工作电流静态时为2.0mA，报警时为9.9mA，远低于题目中不超过20mA的要求。同时本系统采用纽扣电池供电，而在3V低压的情况下均能保证电路正常，发射电路的实测电源电压为2.956V，接收电路的实测电源电压为2.910V。通过51欧的假负载测得负载两端电压为0.16V，由此可算得发射电路的发射功率为远低于系统要求的不大于20mW。3.2.5系统创新部分的调试根据所设计的系统的特点，我们在完成了设计要求的全部功能的基础上，本系统还拥有其它广泛的应用。（1）利用编解码电路的特点进行无线数据传输，其收发方式是4位为并行收发。（2）利用工作频段落在FM范围内，在只使用接收电路的情况下，断开蜂鸣器，通过调频接收到相应的广播电台信号，只需接上小功放即可成为简易的FM调频收音机。（3）将发射的编码信号改为语音信号，即可实现无线音频传输，接上驻极体便可制成无线话筒，利用个收发电路可制成无线对讲机。3.3低功耗方案的改进本系统采用间歇式的工作方式，同时改变了传统的天线发射模式，采用电感、天线合二为一的环形天线，而且编解码芯片PT2262/2272的功耗极低（静态电流达到10uA），从而达到很好的低功耗效果。间歇式工作：由于我们的发射电路是对编码芯片输出的脉冲信号进行调制发射（波形图如下图所示），因此当信号输出高电平时收发电路工作，当信号输出低电平时收发电路截至，接收到的信号只是空间的干扰杂波。发射电路的输出编码信号同步及握手规范：对于接收电路，当接收到有规律的信号时，解码电路立刻对接收信号的头三个字节进行校验，如果前三个字节地址码的校验与预置地址码相同，则说明对码成功。由于解码电路工作频率比编码电路工作频率高（一般为编码电路工作频率的2.5～8倍），而且发射信号是采用“地址码+数据+地址码+数据”的发送方式，因此接收电路能够捕捉每一个信号，达到同步传输的目的。改进型节能天线：经过多种方案调试之后我们发现，利用绕线电感同时兼作天线不仅使工作更稳定，而且功耗更低。这是由于绕线电感绕成一个大环形天线，及能有效地实现LC震荡，又能够把更多的电磁波辐射出去，从而节约了再架设天线的麻烦，降低了电路的实际高度，减小了发射电路的总功耗，延长的电池的使用寿命。3.4测试结果分析与总结从调试及测试数据结果分析，我设计的距离提示器功耗非常低，电路工作较稳定，大体上实现了设计的全部要求。通过10多周调试设计与焊接，我的作品也完成了，这次试验让我更加深刻理解了单片机的运用以及自己专业知识的不足。弥补了在课堂上学习的不足。相信这对我以后的学习和工作都会有很大的帮助。发射程序：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitled=P1^0;sbitfs=P1^1;sbitkey=P2^0;ucharnum;bitflag;voiddelay(uintms){ uintx,y; for(x=ms;x>0;x--) for(y=2;y>0;y--);}voidfs_475_a() { fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(12);fs=0;delay(4);fs=1;delay(12);fs=0;delay(4); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(4);fs=0;delay(12); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(4);fs=0;delay(12); fs=1;delay(4);fs=0;delay(12);fs=1;delay(4);fs=0;delay(12); fs=1;delay(4);fs=0;delay(124);}voidmain(){ uchari; bitk_flag; TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=0; led=1; fs=0; while(1) { if(key==0) { delay(500); if(key==0) { k_flag=1; TR0=1; led=0; delay(1500); led=1; }while(!key); } while(k_flag==1) { if(key==0) { delay(500); if(key==0) { k_flag=0; TR0=0; //闪烁两次 led=0; delay(1500); led=1; delay(1500); led=0; delay(1500); led=1; }while(key==0); } if(flag==1) { led=0; delay(1000); flag=0; for(i=0;i<40;i++)fs_475_a(); TR0=1; led=1; } } }}voidT0_time()interrupt1{ TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; num++; if(num==100) { num=0; flag=1; TR0=0; }}接收程序：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitjie_shou=P1^0;sbitbeep=P2^3;sbitkey=P3^3;uintnum;voiddelay(uintms) { uintx,y; for(x=ms;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--);}voidinit(){ TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; beep=0; delay(300); beep=1;}voiddeal_with(){ if(jie_shou==1) { num=0; beep=1; while(jie_shou); } if(num>=200) { beep=0; } if(beep==0) { if(key==0) { delay(10); if(key==0) { beep=1; num=0; }while(!key); } }}voidmain(){ init(); while(1) { deal_with(); }}voidT0_init()interrupt1 { TH0=(65536-50000)/256; 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