創(chuàng)新者：韓　偉 劉　涌 張海瑞 張華帥 司宇翔

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一款無線控制的編解碼門鈴設(shè)計(jì)

創(chuàng)新者：韓偉 劉涌 張海瑞 張華帥 司宇翔

本文實(shí)現(xiàn)了一款新型無線編解碼遙控門鈴，最遠(yuǎn)空曠距離可達(dá)60m。該門鈴配有機(jī)電式高音質(zhì)的音樂鈴聲做聲源，可以發(fā)出各種音樂，聲音優(yōu)美。門鈴按鍵與聲源之間不需要線路連接，電路簡(jiǎn)單可靠，與傳統(tǒng)門鈴相比，抗干擾能力強(qiáng)，遙控距離遠(yuǎn)，美觀實(shí)用，功耗低，體積小，可以隨意放置在室內(nèi)的任何地方，可以改變門鈴發(fā)出的聲音，滿足人們不同的生活需求，有廣泛的應(yīng)用前景。

無線收發(fā)系統(tǒng)的基本原理是實(shí)現(xiàn)無線信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)，通過無線控制信號(hào)控制各種電子電路，廣泛應(yīng)用在各種場(chǎng)合。無線編解碼遙控門鈴系統(tǒng)是一種非常典型的無線收發(fā)系統(tǒng)，其原理框圖如圖1所示，其構(gòu)成包括發(fā)射電路和接收電路兩部分，發(fā)射電路采集控制信號(hào)，對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行編碼，然后通過調(diào)制電路無線發(fā)射出去。接收電路接收到信號(hào)后進(jìn)行解調(diào)，對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行解碼，之后控制聲音電路發(fā)出聲音，實(shí)現(xiàn)無線門鈴功能。

無線編解碼門鈴設(shè)計(jì)原理

無線編解碼門鈴利用編解碼技術(shù)和無線遙控技術(shù)，采用具有編解碼功能的遙控發(fā)射接收專用集成芯片，構(gòu)成數(shù)字編解碼系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的功能。

發(fā)射系統(tǒng)構(gòu)成

無線門鈴發(fā)射系統(tǒng)的基本原理如圖2所示。發(fā)射系統(tǒng)由控制按鍵采集信號(hào)，經(jīng)過調(diào)制振蕩電路轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)，經(jīng)過穩(wěn)頻后送到高頻振蕩電路無線發(fā)射出去。

無線門鈴發(fā)射電路如圖3所示，由型號(hào)為9018的三極管以及相應(yīng)的外圍電路元件可調(diào)電容C1（4-27p）、瓷片電容C2（15p）、電路板印制電感L1、色環(huán)電感L2（4.7μH）等構(gòu)成高頻振蕩電路，從而產(chǎn)生載波信號(hào)，編碼芯片IC1（PT2262）的17腳輸出的編碼信號(hào)對(duì)該載頻進(jìn)行調(diào)制，直接由振蕩線圈L1發(fā)射出去，L1起到天線作用。

接收系統(tǒng)構(gòu)成

無線門鈴接收系統(tǒng)的基本原理如圖4所示。接收系統(tǒng)接收到信號(hào)后，送到超再生接收電路進(jìn)行解調(diào)，之后送到放大電路進(jìn)行放大，再送到解碼電路解碼，解碼后的信號(hào)送到聲音電路發(fā)出聲音。

圖1　無線門鈴系統(tǒng)原理框圖

圖2　發(fā)射系統(tǒng)原理框圖

圖3　無線門鈴發(fā)射電路圖

圖4　接收系統(tǒng)原理框圖

無線門鈴接收電路如圖5示，由型號(hào)為9018的三極管VT2以及相應(yīng)的外圍電路元件電路板印制電感L3、色環(huán)電感L4（4.7μH）、瓷片電容C5（8p）、瓷片電容C6（5p）等構(gòu)成超再生檢波電路，該電路接收發(fā)射電路發(fā)送來的高頻信號(hào)，并且對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原出原始的編碼信號(hào)，再經(jīng)過由VT3、VT4、VT5三個(gè)相同型號(hào)的三極管9014構(gòu)成的三級(jí)放大電路放大，之后送入解碼芯片IC2 （PT2272）的14腳，進(jìn)行信號(hào)解碼，解碼后的信號(hào)從PT2272的17腳輸出，該信號(hào)為高電平，可以觸發(fā)音樂芯片IC3（KDT9300）工作，信號(hào)通過低頻功放推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。

聲音電路

KDT9300音樂芯片可內(nèi)存音樂曲子或鈴聲，這是一種CMOS系列的大規(guī)模集成電路，包括振蕩器、只讀存儲(chǔ)器、音色發(fā)生器、地址計(jì)算器和控制、輸出、節(jié)拍等。觸發(fā)一次就進(jìn)行一次內(nèi)存循環(huán)，工作電壓是3V，靜態(tài)工作電壓小，耗電低。

編碼與解碼電路原理

無線門鈴電路的核心器件采用了帶數(shù)據(jù)、地址編解碼功能的遙控發(fā)射接收芯片PT2262/PT2272。

無線遙控發(fā)射電路的編碼信號(hào)從PT2262的17腳輸出，14腳為發(fā)射指令端，14腳接地時(shí)，芯片的輸出端就會(huì)發(fā)射出一組編碼脈沖。15腳、16腳為內(nèi)置振蕩器，通過外接一定阻值的電阻來產(chǎn)生振蕩。當(dāng)編碼芯片PT2262發(fā)射的編碼信號(hào)與解碼芯片PT2272預(yù)置的信號(hào)相同時(shí)，PT2272的17腳就輸出高電平。15腳、16腳是振蕩器，外接一定阻值的電阻即可。14腳為輸入端。

圖5　無線門鈴接收電路圖

圖6　音樂芯片KDT9300

圖7　編碼芯片PT2262/解碼芯片PT2272引腳圖

表1　編碼芯片PT2262引腳及功能說明

表2　解碼芯片PT2272引腳及功能說明

電路制作與調(diào)試過程

根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖制作電路板，整理所有電路的元器件，檢測(cè)安裝焊接。插裝時(shí)要注意極性元器件的方向，如電解電容、發(fā)光二極管、三極管、集成電路插座的方向等。

發(fā)射電路和接收電路安裝完成后，仔細(xì)檢查電路是否存在焊接問題，發(fā)現(xiàn)問題并修正后，可對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試與調(diào)試。將無線編解碼門鈴接上電源，測(cè)量各點(diǎn)的靜態(tài)電壓參數(shù)，接收電路各三極管集電極的電壓參數(shù)：VT2≈1.3V、VT3≈0.8V、VT4=0V、VT5≈2.4V；接收電路各三極管基極電壓參數(shù)：VT2≈0.8V、VT3≈0.6V、VT4≈0.6V、VT5=0V。電路各級(jí)的靜態(tài)電壓正常后，可以調(diào)整發(fā)射信號(hào)的載頻。

無線門鈴近距離發(fā)射接收信號(hào)正常后，按下按鍵能正常發(fā)音，則可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)試，要仔細(xì)調(diào)整可調(diào)電容C1，可以將控制距離調(diào)節(jié)到40m以上。該門鈴可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一或一對(duì)多信號(hào)控制，也可實(shí)現(xiàn)多對(duì)一或多對(duì)多信號(hào)控制，但是必須保持發(fā)射電路和接收電路的編解碼方式是一致的，才能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的正常傳輸。

結(jié)束語

對(duì)無線編解碼遙控門鈴進(jìn)行參數(shù)測(cè)試結(jié)果：遙控發(fā)射距離大于40m；發(fā)射頻率為315MHz，帶寬2MHz，發(fā)射功率約0.45W，工作電流小于10mA，帶信號(hào)發(fā)射指示燈，本設(shè)計(jì)的無線編解碼遙控門鈴可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)輸入控制信號(hào)對(duì)一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)的控制。無線編碼遙控門鈴采用編、解碼技術(shù)，不需要連接線路，多機(jī)使用互不干擾，大大提高了可靠性和實(shí)用性，應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。

韓 偉 劉 涌 張海瑞 張華帥 司宇翔

北京電子科技職業(yè)學(xué)院

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.01.023