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1、专业专业综合课程设计正文 第1章绪论 1.1 课题来源 随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使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、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。本课题就是基于此而设计了超声波对灯泡的控制。 1.2 课题研究的目的意义 科技的进步带动了超声波控制的发展，现代超声波控制设备的性能和结构发生了巨大的变化，我们已经进入了高速发展的信息时代，超声波控制技术也成为当今科技的主流之一，被广泛地应用于生产的各个领域。对于本次设计
2、，其目的在于： (1)掌握proteus的运用。 (2)复习已学的模电和数电知识。 (3)复习已学习的现代通行原理。 (4)可以学会proteus调试方法。 (5)把所学的知识窜起来。 1.3 国内外现状及水平 无线电遥控技术发展只有几十年的历史。本世纪20年代，才刚刚出现无线电遥控的雏形。那时，人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船上，但由于技术不够完善而未能成功。二次世界大战以后，无线电遥控技术发展迅速，并逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到广泛的应用。 随着电子技术的飞速发展，新型大规模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
3、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、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在无线遥控领域，目前常用的遥控方式主要有超声波遥控、红外线遥控、无线电遥控等。由于无线电波是由发射点向四面八方传播，可以穿过阻挡物，而且可以传播到很远的距离，因此它的控制可以在很大区域和空间内实现，成为遥控的主要方式，在国防、军事、生产、建设和日常生活中有极广泛的应用。 1.4 课题研究内容 本设计研究的主要内容如下： （1）在广泛查阅多路超声波控制理论和方法、控制技术等资料的基础上，根据不同的控制要求及应用领域完成对系统方案的总体设计。
4、本设计采用以555和LM567芯片核心，来实现对超声波对电灯的控制。 （2）研究比较各相关元器件的功能与特点，选择合适的元器件。 （3）系统硬件设计。 （4）系统调试设计，综合所学专业课程的知识。专业综合实验的编写。由于本人的能力和水平有限，论文中肯定会有不妥之处和错误，恳请老师和同学提出批评和改进意见，在此表示衷心的感谢。 第2章方案设计 2.1 设计要求 2.1.1 使用proteus软件实现超声波对电灯的控制的仿真 2.1.2 采用555芯片和LM567芯片进行判决和控制，以晶振作为频率发生器并且以可控硅最为触发导通。 2.1.3 出发后要求即时显示，即要求灯泡立即亮。 2.1.4 要求
5、在理论上提供多种可行性的方案。 2.1.5 充分比比较多种方案确定一种最合适的解决方案。 2.2 方案1简易超声波遥控电路 在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道超声波遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。 超声波发射部分： 产生 震荡 频率 超声波 发射 图1 超声波发射部分 考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过超声波二极管发射出去。 超声波收收部分： 受控 电器 超声波 接收 解调 控制 图2 超声波接收部分 当超声波接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。 2.3 方
6、案2 超声波开关电路 超声波发射/接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实用性强。 超声波发射部分： 单 片 机 遥控 按钮 超声波 发射 图3 超声波发射部分 当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由超声波二极管发射出去。 超声波收部分： 超声波 接收 单 片 机 受控 电器 控制方式选择开关 图4 超声波接收部分 当超声波接收器接收到控制脉冲后，由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制，再由单片机处理后，对相应的受控电器产生控制。 2.4方案3 超声波遥控开关电路 用单片机制作一个超声波电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关，和一个电灯开关，并且可以对电灯进行亮
7、度的调光控制。 超声波射部分： 单 片 机 超声波 发射 按键 控制 图5 超声波发射部分 当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由超声波二极管发射出去。 超声波收部分： 受控电器电源开关 显示 单 片 机 电灯 超声波接收收 调光电路 图6 超声波接收部分 当超声波接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。 2.5 方案比较 综上所述通过比较三套方案，由于方案2和3较复杂且不服和简单的条件和造价的要求而且实验室的proteus软件元器件库很不完整。 而且用分立元器件来进行课程设计可以更好的了
8、解元器件的功能和结构为以后的学习做好基础。而且在高频段集成芯片有时候不可以满足要求。分立元器件在做模拟信号时有优势。作此课程设计可以更进一步的复习模电的知识。芯片的运用也对自己的数电也有很好的帮助。而且就目前情况而言我的时间很紧。考虑到我本人现在的情况所以从实际出发选择了方案1作为专业综合实验的方案。 第3章系统硬件电路设计 3.1发射电路555芯片接口电路设计 3.1.1 555芯片介绍 发射电路的核心部件是晶振和555芯片。晶振作用：给电路正常工作提供稳定的时钟信号。原理：在石英晶体的两个极板上加一个电场，晶片会产生机械变形，对极板施加机械力使其变形，又会在极板上产生相应的电荷，这叫压电效
9、应。如果在两个极板上加上交变的电压，晶片便会产生机械变形震荡，同时这种机械震荡还会产生交变的电场（比较的微小），但是当外加交变的电压的频率与晶片固有的频率（由其形状和尺寸决定）相等时，机械振动的幅度会加剧，产生交变电场也增大。叫做压电谐波。 555 芯片是定时器,是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用 CMOS 工艺制作的称为 7555，除单定时器外，还有对应的双定时器 556/7556。555 定时器的电源电压范围宽，可在 4.5V16V 工作，7555 可在 318V 工作，输出驱动电流约为 200mA，因而其输出可与 TTL、CMOS 或者模拟
10、电路电平兼容。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。 555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图分别如图 2.9.1 和图 2.9.2 所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个 RS 触发器，一个放电管 T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和 2VCC /3。555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器
11、 A1 的反相输入端的电压为 2VCC /3，A2 的同相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压 小于VCC /3，则比较器 A2 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 A1 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。 3.1.2 555的引脚图： 引脚1为地 GND 引脚2为触发 引脚3为输出 引脚4为复位 引脚5为控制电压 引脚6为门限(阈值） 引脚7为放电 引脚8为电源电压Vcc 图7 555芯片引脚图 3.1.3 555芯片接口详细设计 图8 555芯片接口详细设计3.2发射电路总体设计 图9 发射电路总体设计