簡易電子教鞭的設計與制作畢業(yè)設計

1、<p>　　畢業(yè)設計說明書(論文)</p><p>　　設計題目: 簡易電子教鞭的設計與制作 </p><p>　　專 業(yè): 通 信 技 術 </p><p>　　班 級: 通技07-1 </p><p>　　學 號:

2、 </p><p>　　姓 名: </p><p>　　指導教師: </p><p>　　二〇〇九年十二月十五日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　備注：任務書由指導教師填寫，一式二份。其中學生一份，

3、指導教師一份。</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　第一章　方案設計2</p><p>　　第二章　單元電路設計3</p><p>　　2.1　主要元器件簡介3</p><p

4、>　　2.2　發(fā)射部分電路設計6</p><p>　　2.3　接收部分電路設計7</p><p>　　第三章　電路制作與調試9</p><p>　　3.1　電路制作9</p><p>　　3.2　整機調試9</p><p><b>　　總　結10</b></p>&

5、lt;p><b>　　致　謝11</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p>　　附錄　整體電路原理圖13</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　隨著多媒體教學方式的普及，電腦已經(jīng)是老師教學過程中不可或缺的設備

6、。很多時候，上課的老師都在電腦前通過鼠標控制著上課的進度。但是，鼠標一般通過RS-232或USB接口直接與計算機進行有線連接，老師需長時間停留在電腦旁，肢體語言難以發(fā)揮，課堂氣氛不容調動，令教學質量大打折扣。為了擺脫連線束縛，需要鼠標具有越過物理屏障、遠距離、遙控操作功能，無線教鞭讓老師能通過一個遙控器，即使沒有在電腦旁也可以輕松地控制電腦，從而解除束縛，提高教學質量。</p><p>　　本課題以PT2262/

7、2272為核心，設計了一款集多媒體演示控制、激光筆等功能于一體的無線教鞭。該無線教鞭包括發(fā)射和接收兩個部分，發(fā)射部分為一個遙控器，上面的按鍵分別控制課件上下翻頁和紅外激光筆，采用3.6V電池供電。接收部分采用USB口供電，接收天線內置。只要接收部分接上電腦的USB接口，就可以通過發(fā)射搖控器實現(xiàn)對電腦的無線控制功能了。</p><p>　　關鍵詞　紅外激光筆；無線控制 ；優(yōu)盤外</p><p&g

8、t;<b>　　第一章　方案設計</b></p><p>　　實現(xiàn)無線教鞭手動遙控的方式有紅外線和無線電兩種方式。其中，紅外線方式的方向性和抗干擾能力差；而無線電方式既可擺脫連線和方向性的束縛，又無須將鼠標對準接收器就可輕松操作，是目前流行的方案。無線電子教鞭分發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分為一個遙控器，利用按鍵分別控制課件上下翻頁和紅外激光筆，采用3.6V電池供電。接收部分采用USB口供電，

9、內置天線，外觀和U盤相似，使用時將接收器插入電腦USB接口，就可通過發(fā)射遙控器實現(xiàn)對電腦的無線控制功能了。</p><p>　　本設計的實現(xiàn)方案如圖1-1所示，各部分的作用分別是：按鍵用于產(chǎn)生上下翻頁、激光開啟的控制信號；編碼器用于對控制信號進行編碼；發(fā)射機用于將編碼信號調制導高頻信號上并進行功率放大，使天線上獲得滿足要求的發(fā)射功率；接收機將接收到的信號放大并從中解調出編碼信號；譯碼器用于獎編碼信號譯成控制信號，

10、由控制器通過USB1.0或2.0接口傳送到計算機，實現(xiàn)對計算機的實時控制。</p><p>　　圖1-1　無線電子教鞭系統(tǒng)框圖</p><p>　　該無線教鞭的工作過程是：接通電源，按下按鍵，產(chǎn)生上下翻頁、激光開啟的控制信號；通過編碼器對控制信號進行編碼到發(fā)射機，經(jīng)過天線的傳輸?shù)浇邮諜C，然后將接收機接收到的信號放大并從中解調出編碼信號；由控制器通過USB接口傳送到計算機，實現(xiàn)對計算機的實時

11、控制。</p><p>　　第二章　單元電路設計</p><p>　　本設計的電路以PT2262/2272編解碼收發(fā)模塊、F05P、J04V為核心，工作頻率315MHz，采用ASK調制方式。該模塊工作穩(wěn)定，有效距離達到50米，完全可以滿足作為無線教鞭的要求。同時該模塊具有地址編碼功能，可以讓不同的教室間避免出現(xiàn)干擾的情況。</p><p>　　2.1　主要元器件簡介

12、</p><p>　　PT2262/2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的低功耗、低價位，帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的CMOS工藝通用無線遙控發(fā)射/接收芯片，其引腳圖和內部結構圖如圖2-1所示。</p><p>　　(1)PT2262-IR引腳圖 (2)PT2272引腳圖 (3)PT2262-IR內部結構圖</p><p>　　圖2-1　PT2262/2272編解

13、碼收發(fā)芯片</p><p>　　PT2262編碼電路與PT2272解碼電路一般配對使用，PT2262的特點是將載波振蕩器、編碼器和發(fā)射單元集成于一身，在其內部已經(jīng)把編碼信號調制在了一個較高的載頻上。要把遙控編碼信息用無線方式(紅外線或無線電等)傳送出去，必須有載體(載波)，把編碼信息“裝載”在載體上(調制在載波上)才能傳送出去，因此需要一個振蕩電路和一個調制電路。在PT2262內部，已包含了這些電路，從 腳DOU

14、T串行輸出端送出的是調制好了的約38kHz的高頻已調波，因此使用起來非常方便，適用于紅外線和超聲波遙控電路。PT2262/2272工作電壓范圍寬是2.6～15V，實際應用時所需外部元器件少，可應用于車輛防盜系統(tǒng)、家庭防盜系統(tǒng)、遙控玩具以及其他電器遙控。</p><p>　　發(fā)射芯片PT2262-IR的引腳功能如表2-1所示。A0~A5共6根線只能作地址線，而A6~A11共6根線既可以作為地址線，也可以作為數(shù)據(jù)線，

15、這要取決于所配合使用的解碼器。若解碼器沒有數(shù)據(jù)線，則A0~A11作為地址線使用，此時A0~A11共12根地址線，每線都可以設置成“l(fā)”、“0”、“開路”三種狀態(tài)之一，因此共有312=531441種地址碼；但若配對使用的解碼器的A6~A11是數(shù)據(jù)線（例如PT2272），則此時PT2262的A6~A11也作為數(shù)據(jù)線用，并只可設置為“1”和“0”兩種狀態(tài)之一，而地址線只剩下A0~A5共6根，編碼數(shù)降為36=729種。</p>&

16、lt;p>　　發(fā)射芯片PT2262-IR的編碼信號格式是：用2個周期的占空比為1：3(即高電平寬度為1，低電平寬度為2，周期為3)的波形來表示1個“0”，用2個周期的占空比為2：3(即高電平寬度為2，低電平寬度為1，周期為3)的波形來表示1個“1”，用1個周期的占空比為1：3的波形緊跟著1個周期的占空比為2：3的波形來表示“開路”。一個完整的碼字一般包含地址碼、數(shù)據(jù)碼和同步碼。</p><p>　　表2-1

17、　PT2262-IR引腳功能</p><p>　　接收芯片PT2272是和PT2622配對使用的遙控接收專用集成電路，其引腳功能如表2-2所示。</p><p>　　表2-2　PT2272引腳功能</p><p>　　接收芯片PT2272有6位地址碼輸入端A0~A5，要求與發(fā)射芯片PT2262-lR的設定狀態(tài)完全一致。D0~D5是6位數(shù)據(jù)輸出端。PT2272的數(shù)據(jù)輸

18、出有“暫存”及“鎖存”兩種，“暫存”是當發(fā)射端信號消失時，PT2272對應的數(shù)據(jù)位輸出低電平；“鎖存”是當發(fā)射端信號消失時，PT2272數(shù)據(jù)位的輸出保持原來的狀態(tài)，直至有新的控制信號到來。PT2272產(chǎn)品的數(shù)據(jù)輸出有0、2、4、6位之分，以型號后的后綴來區(qū)分。如PT2272-M6表示數(shù)據(jù)位輸出有6位，M代表暫存方式輸出；又如PT2272-L4表示數(shù)據(jù)位輸出有4位，L代表鎖存方式輸出。</p><p>　　F05P

19、安陽市新世紀電子研究所推出的一款特小體積、特低功耗、性能最穩(wěn)定的無線發(fā)射模塊；采用SMT工藝，樹脂環(huán)氧封裝，聲表諧振器穩(wěn)頻，內部具有一級調制電路及限流電阻，特別適合各種短距離無線遙控報警及單片機短距離無線數(shù)據(jù)傳輸。F05P具有較寬的工作電壓范圍及超低功耗特性，ASK方式調制，無數(shù)據(jù)時發(fā)射電流為零。</p><p>　　FO5P應垂直安裝在印板邊部，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影響而停振。FO5P發(fā)射距

20、離與輸入信號，發(fā)射電壓，電池容量，發(fā)射天線及發(fā)射環(huán)境有關。在障礙區(qū)由于折射反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離，F(xiàn)05P最佳有效工作距離為100-200M左右。</p><p>　　發(fā)射天線對發(fā)射距離起著很大的作用，天線能否匹配也是很關鍵，匹配良好的天線能增加幾倍的距離，匹配不好的天線效果很差甚至會引起頻率漂移。天線的長度應取發(fā)射頻率（315M）的1/4波長，可以用一根直徑0.5~1毫

21、米，24厘米的漆包線代替，也可通過在印制電路板上腐刻環(huán)行銅環(huán)替代發(fā)射天線。</p><p>　　調頻接收器J04V是一款特小體積、極低功耗超再生接收模塊，采用獨特的電路結構，SMT生產(chǎn)工藝、樹脂環(huán)氧封裝，內含放大整形電路，輸出為數(shù)字信號可直接至解碼器，使用極為方便，是一款性價較好的超再生接收模塊。J04V無信號時輸出為零電平狀態(tài)（無噪聲干擾）可與單片機輸入端直接連接。J04V采用條狀鍍銀電感及優(yōu)化電路，無需外接天

22、線，接收靈敏度高，采用一定硬度的鍍金電感調整接收頻點比采用微調電容調頻率的接收電路性能穩(wěn)定，即使強烈振動也不用擔心頻點偏離，J04V具有較寬的接收帶寬，出廠時已調在315MHZ或433MHZ，與F05P配套基本免調試?？梢詮V泛應用于需要長期處于接收狀態(tài)的遙控報警及單片機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。</p><p>　　2.2　發(fā)射部分電路設計</p><p>　　發(fā)射電路以PT2262為核心，由PT22

23、62及外圍電路、激光發(fā)射電路、F05P調頻發(fā)射器等構成，如圖2-2所示。</p><p><b>　　圖2-2　發(fā)射電路</b></p><p>　　發(fā)射芯片PT2262的電壓不能低于2.8V，如考慮二極管D1、D2的分壓作用，電源電壓應該在3.5V以上，這里選用+5V電源。</p><p>　　開關SW1、SW2用于產(chǎn)生PPT放映時的上下翻頁

24、控制信號，SW3則控制激光管的亮滅。按下SW1或SW2時，PT2262得電工作，控制信號經(jīng)PT2262編碼生成38kHz脈沖編碼信號，由DOUT輸出送入后級315MHz調頻發(fā)射電路。按下SW3時，激光管點亮，用于操作人員指向相應目標。</p><p>　　電阻R4為振蕩電阻，決定著發(fā)射芯片內部的振蕩頻率，該頻率為載波頻率的兩倍（即76kHz，取值范圍為430~470kΩ）。其值可由</p><

25、p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　近似計算而得。若取編碼輸出信號頻率為38kHz，可取R4=470kΩ。電阻R1、R2為限流電阻，防止數(shù)據(jù)端輸入電流過高燒毀芯片，取R1=R2=10kΩ。</p><p>　　紅外激光管選用ADL-65055TA1，工作波長655nm，額定工作電壓3V，工作電流30mA，功率5mW。R3起分壓作用，其值為（5

26、-3）V/30mA=667Ω，選用680Ω標稱電阻。</p><p>　　2.3　接收部分電路設計</p><p>　　以PT2272為核心的接收電路如圖2-3所示。J04V構成調頻接收部分；PT2272、R8、編碼線等構成解碼部分；MA161B為控制部分，通過USB接口連接被控計算機。</p><p><b>　　圖2-3　接收電路</b>&

27、lt;/p><p>　　經(jīng)J04V解調后的38kHz脈沖編碼信號送入PT2272進行解碼，輸出的數(shù)據(jù)傳送到鼠標處理芯片MA161B的四個控制口，即可控制電腦的四個動作。MA161B實際上是一個單片機芯片，它的時鐘頻率是6MHz，芯片直接和USB口相連。就整體而言，芯片的外圍元件是很少的，所以只要連接正確，基本不需要什么調試電路就可以工作了。</p><p>　　由于接收模塊和鼠標處理芯片的體積

28、都不大，外圍元件也少，所以接收部分可以做的比較小，采用USB接口后，接收部分的體積和U盤差不多。至于發(fā)射部分，仍然有可以改進的地方。如果把發(fā)射模塊的電路和開關控制等集成到一塊板子上，那么體積可以做的更小，厚度也可以做得更薄。</p><p>　　第三章　電路制作與調試</p><p><b>　　3.1　電路制作</b></p><p>　　在

29、Protel99Se環(huán)境下，按照“繪制電路原理圖→電氣規(guī)則檢查→生成網(wǎng)絡表→規(guī)劃電路板→導入網(wǎng)絡表→元件布局與調整→布線”等步驟設計印制電路板底圖。然后，用專門儀器或手工制作相應印制板。最后，根據(jù)所設計的印制電路板組裝電路。</p><p><b>　　3.2　整機調試</b></p><p>　　任何一臺電子、電氣設備組裝完畢后，一般都要通過調試，才能達到規(guī)定的技術

30、指標要求。另外，電子、電氣設備在長期運行中會發(fā)生故障，需要維修。這些技術工作均離不開電子電路的調試工作。因此掌握電子電路調試技術十分重要。</p><p>　　調試包括測試和調整兩部分。調試又可以分為整機調試和電路調試。整機調試是對整機內可調元器件及與電氣指標有關的機械傳動部分等其他非電氣部分進行調整，同時對整機電氣性能進行測試，使其性能參數(shù)達到規(guī)定值。電路調試也包括測試與調整兩個方面。測試是在安裝后對電路得參數(shù)

31、進行測量。調整是在測試的基礎上，對電路參數(shù)進行修正，使之滿足設計要求。</p><p>　　調試的方法有以下兩種：第一種是采用邊安裝邊調試的方法。也就是把復雜電路按原理框圖上的功能分塊進行安裝和調試，在分塊調試的基礎上逐步擴大安裝和調試的范圍，最后完成整機調試。這種方法一般適用于新設計電路，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并給予解決，以利于調試工藝文件的編制或修訂。第二種方法是整個電路安裝完畢后，一次性調試。這種方法一般適用于定

32、型產(chǎn)品和需要相互配合才能運行的產(chǎn)品。</p><p>　　調試過程中，應先進行電路測試，再進行整機測試。在整機電路中包括模擬電路、數(shù)字電路和微機電路，一般不允許直接連用。因它們的輸出電壓和波形各異，且對輸入信號的要求也各不相同。如盲目連接在一起，可能會使電路產(chǎn)生不應有的故障，甚至造成元器件大量損壞。因而，一般情況下要把這三部分分開，按設計指標對各部分分別予以調試，再加上信號及電平轉換電路即所謂接口電路后實現(xiàn)整機聯(lián)

33、調。</p><p>　　為使調試順利進行，設計時一般應標出關鍵節(jié)點電位值、相應的波形圖及其他數(shù)據(jù)。在工廠生產(chǎn)中，編制了調試說明或工藝文件，應嚴格按說明和工藝要求進行。如果是產(chǎn)品試制調試和產(chǎn)品試驗調試應先編制調試方案。</p><p><b>　　總　結</b></p><p>　　簡易電子教鞭的這一產(chǎn)品是各種學習生活中不可缺少的設備，在國內外

34、都是比較有用的，而它的發(fā)展也是比較快的。</p><p>　　我所設計的簡易電子教鞭主要介紹了它的功能有那些，畫出了它的設計框圖。在第一章中介紹了它的基本組成框圖。第2章介紹了簡易電子教鞭的設計部分及其組成元件，其中主要介紹了發(fā)射電路設計、接收電路設計部分。并在論文中有相應的電路圖，更能讓人們具有一目了然的效果。第3章是制作與調試部分，制作與調試是為了能很好的說明我設計思路的正確性。</p><

35、;p>　　在這次設計中，讓我學會了很多的東西，我對無線教鞭的原理﹑功能和應用領域有了更深刻的認識，對已學過的專業(yè)知識進行了鞏固和提高，達到理論聯(lián)系實際的效果。并且讓我知道社會在不斷的進步，科技產(chǎn)品也是在不斷的更新。所以我們只有不斷地學習才能適應社會的發(fā)展需要。</p><p><b>　　致　謝</b></p><p>　　在這兩個多月的畢業(yè)設計中，我真誠地感謝

36、曾老師和同學們的幫助，在他們的幫助下我順利的完成了此次畢業(yè)設計。</p><p>　　首先我要衷心地感謝我的輔導老師**，在本次設計過程中他始終給予了我無私的熱情和幫助。在做系統(tǒng)設計這一過程中，給我提出了許多意見和建議，并交給我許多解決問題的技巧和方法。在寫畢業(yè)設計論文的過程中，我也遇到了許多的困難，之所以能堅持完成，這都離不開我的導師和同學們的幫助。</p><p>　　通過短暫的畢業(yè)設

37、計，從而提高了我的理論水平，真正做到學有所用，雖然在其過程中我也遇到一些困難，但是從中我也得到了很多的幫助，沒有半途而廢，沒有灰心喪氣，在*老師的嚴格指導下，發(fā)現(xiàn)問題并加以改正，這些都是一種收獲。特別感謝*老師的幫助，他對我的系統(tǒng)提出了很多改進的意見，對我的論文中的一些不足的地方也一一地指出。沒有*老師和同學們的幫助，我也不可能很好的完成這次畢業(yè)設計，我再次衷心地對老師以及同學表示感謝。</p><p><

38、b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]　徐以榮.冷增祥.電力電子技術基礎.南京:南京東南大學出版社.2004</p><p>　　[2]　高吉祥.電力技術基礎實驗與課程設計.北京:北京電子工業(yè)出版社.2005</p><p>　　[3]　張肅文.高頻電子線路.北京:北京人民教育出版社.1979</p><p>

39、　　[4]　鄭應光.模擬電子線路(一).南京:南京東南大學出版社，2000</p><p>　　[5]　謝自美.電子線路設計·實驗·測試.第二版.武漢:武漢華中科技大學出版社，2000</p><p>　　[6]　陳梓城等編.實用電子電路設計與調試.北京:北京中國電力出版社，2006</p><p>　　[7]　于安紅.簡明電子元器件手冊.上海:

40、上海交通大學出版社，2005</p><p>　　[8]　孫余凱.模擬集成電路基礎與應用.北京: 北京電子工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[9]　趙培功 李雷編.集成電路應用.成都: 成都電子科技大學出版社，1997</p><p>　　附錄　整體電路原理圖</p><p><b>　　發(fā)射部分原理圖</b>&