对讲机设计 《数字电子技术》课程设计

西安电子科技大学数字电子技术课程设计题 目对讲机设计学生姓名 专业班级 学 号 20院（系）信息工程学院指导教师 完成时间2013 年11月29日1 课程设计的目的 12 课程设计的任务与要求 22.1 课程设计的任务 2.2.2 课程设计的要求 2.3 设计方案与论证 33.1 方案概述 3.3.2 方案论证 3.4 设计原理及功能说明 44.1 设计原理 4.4.2 功能说明 5.5 单元电路的设计 75.1 对讲机总设计 7.5.2 芯片概述 9.6 硬件的制作与调试106.1 焊接与安装:。6.2 安装提示 1.1.6.3 测试与调整：-127 总结 13参考文献 15附录1：总体电路原理图16附录2：元器件清单-171 课程设计的目的对讲机的一系列优点使它广泛应用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。近来随着对讲机进入民用市场， 人们外出旅游、 购物也开始越来越多地使用对讲机。这就要求开发适用于普通大众口味的对讲机即大众对讲机。大众对讲机不断要求实用还要求适用。这就要求在设计时不但要考虑对讲机的技术指标而且还要考虑其经济指标及其实用性。目前市场上的对讲机针对不同的用户和不同的行业，一般可以分为专业无线电对讲机和业余无线电对讲机。这两种对讲机有不同的性能和参数，各自发挥着不同的功用，适用于不同的场合。专业无线电对讲机的使用者大都是在群体团队的专业业务中使用。因此，专业无线电对讲机的特点是，功能简单实用。在设计是都留有多种通信接口供用户作二次开发。其频率报设置大都是通过计算机编程，使用者无法改变频率，其面板显示的只是信道数，不直接显示频率点，频率的保密性较好，频率的稳定性也较高，不易跑频。在长期工作中，其稳定性、可靠性都较高，工作温度范围较宽，一般都在30到+60。专业机的工作频率在 VHP段时一部分V高段(148 174MHZ和 V 低段(136160MHZ)。另有一部分是全段(136 174MHZ)。但在UHF频段，大部分分U高段(450470MHZ)和U低段 (400430MHZ),极少数是U全段(400470MHZ)。专业机的性能、可 靠性、稳定性较业余机高，其价格自然比业余机要高，有的甚至高出很多。业余机的主要特色是，体积要小巧、功能要齐全、可进行频率扫描，可在面板上直接置频，面板上显示频率点。其技术指标、设备的稳定性、频率稳定性、可靠性以及工作环境也相对专业无线电对讲机要差些。其直接结果是业余机成本也较低些，以 适应个人购买的需要。基于以上考虑本教调频收音机对讲机的设计理念 和需求就出来了。2 课程设计的任务与要求2.1 课程设计的任务简易调频收音机兼对讲机的设计与制作。根据任务书要求，在教师的指导下，独立完成设计方案，根据各模块功能，运用相关知识完成各模块的详细设计， 调试及测试。 通过本次课程设计, 运用已学的课程知识根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试，对数字电子技术课程中涉及的各方面有一定的感性认识和实践操作能力，从而加深对本课程知识点的理解，使我们应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等方面有显著提高。2.2 课程设计的要求（ 1）对所设计的对讲机的要求是两个对讲机对讲距离超过10 米。（ 2）设计过程要求:查找资料，确定具体方案，论证方案的可行性和经济性；详细描述拟采用方案，列出元器件清单，调查市场上是否可以买到，确定对应价格。（ 3）方案阐述，老师进行评判，方案通过后方可开始电路制作。（ 4）进行具体电路的制作与调试。(5)实物演示，答辩3设计方案与论证3.1 方案概述根据任务书要求，通过上网查询 以及图书馆资料参考，最终确立制 作HX1800对讲机方案。该方案用的核心芯片为D1800,它作为收音机接受专用集成电路，功 放部分选用D2822。对讲的发射部分采用两级放大电路，第一级为振荡 兼放大电路：第二级为发射部分，采用9018三极管使发射效率和对讲距 离大大提高。它具有造型美观、体积小、外围元件少、灵敏度极高、性 能稳定、耗电省、输出功率大等优点。只要按要求装配无误，装好后稍 加调试即可收到电台，无需统调，是电子技术改进更新的理想套件。它 既能收到电台又能相互对讲，不断激发了学生的好奇心。收音机的参数： 调频波段88MHZ -108MHZ ；工作电源电压范围 2.5V5V;静态电流 13.5mA;信噪比之80dB;谐波失真0.8%;输出功率350mAo 发射机工作电流：18mA,对讲距离50100米。3.2 方案论证1 .对讲距离50-100米；2 .实现单对单，单对多通信；3 .发送功率大于350mA;4 .信息传递稳定度高，音质清晰。4 设计原理及功能说明4.1 设计原理收音机原理：调频信号由 TX 接收，经 C9 藕合到 ICl 的 19 脚内的混频电路。 ICl 第 1 脚内部为本机振荡电路， 1 脚为本振信号输入端，L4 、Cl。、C11等元件构成本振的调谐回路。在 ICl内部混频后的信号经低通滤波器后得到 10.7MHz 的中频信号，中频信号由 ICI 的 7、 8、 9 脚内电路进行中频放大，检波口 7、 8、 9 脚外接的电容为高频滤波电容。此时，中频信号频率仍然是变化的，经过静噪的音频信号从14 脚输出藕合至12 脚内的功放电路，第一次功率放大后的音频信号从11 脚输出，经过Ri。、C21、RP,耦合至IC2进行第二次功率放大，推动扬声器发出声音。对讲发射原理：变化着的声波被驻极体转换为变化着的电信号，经过 R1 ， R2 、 C1 阻抗均衡后，由VT1l 进行调制放大。C2 、 C3 、 C4 、 L1以及VT1集电极与发射极间的结电容 Cce构成一个LC振荡电路，在调频电路中， 很小的电容变化也会引起很大的频率变化。 当电信号变化时，相应的 Cce 也会有变化，这样频率就会有变化。就达到了调频的目的。经过 LC 振荡电路及VT1 调制放大的信号经C6 耦合至发射管VT2 进行高频放大后通过TX、 C7 向外发射调频信号。 VT1 为 9。18是振荡放大三极管。 VT1 为 D4。 是专用发射管。大话筒大调制 ;电路振荡器发射1图4-1收音机兼对讲机结构框图本振收发带通滤波器发收天线发射天线音频输 入之功率放大器T功率驱动器二天线匹 配回路图4-2发射部分原理框图图4-3接收部分原理框图4.2功能说明无线对讲机工作于超短波频段，频率高，绕射能力差，主要靠直达 波，传播距离主要在视线距离以内。由于地球表面是曲面假设在平原的 平坦地带有两个人的体高为1.8m,那么,他们能互相见到对方的头部的 视线距离约为，1012公里，（我们指的是视线距离，并非真正肉眼可 见，类似于借助望远镜平视）由于电波的波长很短， 30MHz 的电波波长 为10m。地面上的不大建筑物对于电波都有明显的影响，如高山，树木、 建筑物、高压输电线路等介质，电磁波要在其中感应出电流，都要损失能量，加上空中有不同程度的干扰电波，这都会减少通话距离。在这种情况下， 若他们使用 30MHz 频段的对讲机， 配以 0.15m 的法 向模螺旋天线，相距1012公里，是难于通话成功的，即使在视线距离 内，也不都可以清晰通话。实际情况的通话距离如下：1. 在城市，建筑物林立，电磁环境污染大，电波干扰强，通话距离只能 1 公里左右，使用拉杆天线，只能约 2 公里。2. 若登上34层楼，使用拉杆天线，或者在上面所说的平坦地带， 使用拉杆天线，通话距离可达 35公里。3. 持对讲机的一方或双方站在1020m的高处，或使用室外天线， 配 50Q 的同轴馈线，又没有高山阻挡，这样等于增大视线距离，通话距离可达510公里。4. 因此，使用者如何选择通话地点，或一方配以室外天线，充分发 挥手中器材的效力，增大通话距离，是值得探导的。5. 就对讲机而言， 接收机灵敏度的高低对通话距离有着明显的影响，而提高发射功率，对通话距离的增加不大明显，发射功率增大10 倍，通话距离有时可能只有1 倍。6. 另外， 30MHZ 频段的电磁波有时也可以被电离层反射，所以，在晚上或春夏之交，可以收到几十甚至几百公里以外的对讲机信号，这不 奇怪，但信号不会很稳定。7. 在城市，各种工业电磁干扰相当严重，所以 30MHZ 频段的对讲机比较适合干扰较少的农村使用。 有条件的城市爱好者亦可到郊外试验，效果会更好。8. 对讲机为了携带方便一般都是配各本机天线（ 即法向模螺旋天线） ， 长度较短， 增益较低， 通话距离一般都不远， 为了实现远距离通信，有条件应配各0 .5m1.0m的底部加感拉竿天线，0.5m1.0m的底部拉 杆天线可自制。5 单元电路的设计5.1 对讲机总设计1、发射部分：锁相环和压控振荡器（ VCO ）产生发射的射频载波信号，经过缓冲放大，激励放大、功放，产生额定的射频功率，经过天线低通滤波器，抑制谐波成分，然后通过天线发射出去。2、接收部分：接收部分为二次变频超外差方式，从天线输入的信号经过收发转换电路和带通滤波器后进行射频放大，在经过带通滤波器，进入第一混频器，将来自射频的放大信号与来自锁相环频率合成器电路的第一本振信号在第一混频器处混频并生成第一中频信号。第一中频信号通过晶体滤波器进一步消除邻道的杂波信号。滤波后的第一中频信号进入中频处理芯片，与第二本振信号再次混频生成第二中频信号，第二中频信号通过一个陶瓷滤波器滤除无用杂散信号后，被放大和鉴频，产生音频信号。音频信号通过放大、带通滤波器、去加重等电路，进入音量控制电路和功率放大器放大，驱动扬声器，得到人们所需的信息。3、调制信号及调制电路：人的话音通过麦克风转换成音频的电信号， 音频信号通过放大电路、 预加重电路及带通滤波器进入压控振荡器直接进行调制。4、信令处理：CPU产生CTCSS/ DTCSS信号经过放大调整，进入压控振荡器进行 调制。接收鉴频后得到的低频信号，一部分经过放大和亚音频的带通滤 波器进行滤波整形，进入 CPU,与预设值进行比较，将其结果控制音频 功放和扬声器的输出。即如果与预置值相同，则打开扬声器，若不同， 则关闭扬声器。电路如附录二所示。三极管V 和电感线圈L1 、电容器C1 、 C2 等组成电容三点式振荡电路，产生频率约为 100MHz 的载频信号。集成功放电路LM386和电容器C8、C9、G。、C11等组成低频放大电路。扬声器BL 兼作话筒使用。 电路工作在接收状态时， 将收发转换开关置于“接收”位置， 从天线 ANT 接收到的信号经三极管V 、 电感线圈L1 、 电容器Ci、C2及高频阻流圈L2等组成的超再生检波电路进行检波。检波后的音频信号，经电容器C8 耦合到低频放大器的输入端，经放大后由电容器C11 耦合推动扬声器BL 发声。电路工作在发信状态时， S2 置于“发信”位置，由扬声器将话音变成电信号，经IC低频放大后，由输出耦合电容 Cii、&、R、C4等将 信号加到振荡管V的基极，使该管的bc结电容随着话音信号的变化而变 化，而该管的bc结电容是并联在Li两端的，所以振荡电路的频率也随之 变化，实现了调频的功能，并将已调波经电容器C3从天线发射出去。V选用FT漪00MHz, B毋0的硅高频小功率管，如 3DG80、3DG56 等。L1用0.8mm漆包线平绕6圈，内径为6mm,然后拉长成间距1mm 的空心线圈。L2用0.lmm漆包线在1/8W、100K电阻上绕100圈而成。 Ci、C2、C3选用云母或高频瓷介电容。S2选用四刀二位拨动开关。BL 选用直径为 5cm 的电动式喇叭。天线用 0.8 米拉杆天线（作无线话筒时 可用同样长度的多股软线代替） 。电源采用 9V 叠层电池。两部对讲机元 器件参数应尽量一致。调试时，先将S2 置于“接收 ”位置，这时扬声器应有较大的噪声。用手摸一下三极管外壳噪声消失说明接收电路工作基本正常。然后将S2 置于 “发信 ”位置，取一台调频收音机放在附近，接收频率调到 100MHz 左 右，这时收音机中应有较大的啸叫声，拉开约 10 米距离啸叫声消失，对 准话筒发话，在收音机中应能听到清晰、宏亮的声音。若无声音或音小，可调整收音机的频率。 待两部对讲机进行完上述调试后， 进行互通试验，适当调整L1 的间距使收、发信都能统一到同一个频率上。当与本地电台频率重叠时，需更换谐振电容C1 ，防止互相干扰，影响正常使用。5.2 芯片概述本套件采用了 D1800 和 D2822 这两种芯片，它们的内部结构如图5-1和图5-2所示。核心芯片为D1800,它作为收音接收专用集成电路， 功放部分选用D2822。对讲的发射部分采用两级放大电路，第级为振 荡兼放大电路；第二级为发射部分，采用专用的发射管使发射效率和对讲距离大大提高。它具有造型美观、体积小、外围元件少、灵敏度极高、性能稳定、耗电省、输出功率大等优点。只要按要求装配无误, 装好后稍加调试即可收到电台，无需统调，是电子技术改进更新的理想套件。它既能收到电台又能相互对讲1.3v 1.3v 2.4v 2.4v 2.1v 1.9v 1.9v 2.2v 1.3v 0.4v 0vD1800方框图及静态电压参考值图5-1图5- 2 D2822方框图及静态电压参考值6硬件的制作与调试6.1 焊接与安装一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。应按如下步骤进行焊接 :(1) 清查元器件的质量，并及时更换不合格的元件；(2) 确定元件的安装方式， 由孔距决定， 并对照电路图核对电路板；(3)将元器件弯曲成形，本电路所有的电阻(除Ri2外)均采用立式插装 , 尽量将字符置于易观察的位置, 字符应从左到右， 从上到下。 以便于以后检查，将元件脚上锡，以便于焊接；(4) 插装。 应对照电路图对号插装, 有极性的元件要注意极性， 如集成电路的脚位等；(5) 焊接。 各焊点加热时间及用锡量要适当， 防止虚焊、 错焊、 短路。 其中耳机插座、三极管等焊接时要快, 以免烫坏 :(6) 悍后剪去多余引脚，检查所有焊点，并对照电路图仔细检查 , 并确认无误后方可通电。6.2 安装提示(1) 发光二极管应焊在印制板反面，对比好高度和孔位再焊接；(2) 由于本电路工作频率较高， 安装时请尽量紧贴线路板， 以免高频衰减而造成对讲距离缩短；(3) 焊接前应先将双联用螺丝上好，并剪去双联拔盘圆周内多余高出的引脚再焊接；(4) Jl 可以用剪下的多余元件脚代替, TX 的引线用粗软线连接；(5) 为了防止集成电路被烫坏，套件中配备了集成电路插座 , 22 脚 插座由一个14脚插座和一个8脚插座组成，请务必要焊上；(6) 耳机插座上的脚要插好，否则后盖可能会盖不紧；(7) 按钮开关 Kl 外壳上端的脚要焊接起来，以保证VD 的正极与电 源负极连通。6.3 测试与调整元器件以及连接导线全部悍接完后，经过认真仔细检查后即可通电 调试：（1）收音（或接收）部分的调整：首先用万用表100mA电流档（其它挡 也行，只要之50mA档即可）的正负表笔分别跨接在地和 K的GB之间， 这时的读数应在1015mA左右，这时打开电源开关K,并将音量开至最 大，再细调双联，这时应收得到广播电台，若还收不到应检查有没有元 件装错，印刷电路板有没有短路或开路，有没有焊接质量不高，而导致 短路或开路等，还可以试换一下 IC1,本机只要装配无误可实现一装即 响。排除故障后找一台标准的调频收音机，分别在低端和高端收一个电 台，并调整被调收音机L4的松紧度，使被调收音机也能收到这两个电台， 那么这台被调收音机的频率覆盖就调好了。 如果在低端收不到这个电台， 说明应减少L4的匝数，在高端收不到这个电台，说明应增加 L4的匝数， 直至这两个电台都能收到为止。调整时注意请用无感起子或牙签、牙刷 柄（处理后）拔动L4的松紧度。当L4拔松时，这时的频率就增高，反之则 降低，注意调整前请将频率指示标牌贴好，使整个圆弧数值都能在前盖 的小孔内看得见旋转调台拔盘。（2）发射（或对讲）部分的调整：首先将一台标准的调频收音机的频率 指示调在100MHz左右，然后将被调的发射部分的开关 K1按下，并调 节Li的松紧度，使标准收音机有啸叫，若没有啸叫则可将距离拉开 0.2 0.5米左右，直到有啸叫声为止，然后再拉开距离对着驻极体讲话，若有 失真，则可调整标准收音机的调台旋钮，直到消除失真，还可以调整L2和L3的松紧度，使距离拉得更开，信号更稳定。若要实现对讲，请再装一台本套件并按同样的方法进行调整， 对讲频率可以自己定， 如 88MHz 、 98MHz、 108MHz 等这样可以实现互相保密也不至相互干扰。7 总结这是我们第二次经历课程设计这样的大型作业了。根据第一次的经验，我们先去图书馆或上网搜集调频原理、调频收音原理、对讲机原理。坦白的说，这一次相对上一次已经熟练了许多，因为在上学期的实验环节中，我们做过类似的实验，所以就感觉做这一设计会比较容易一些。实验初段，我们搜集资料到的一些资料，经过整理和筛选，拟定出基本的电路图框架和设计方向。方案拟订之后，指导老师给了我们一些小提示，包括了整个系统的大致原理框图，然后我们经过对比，进一步确立课程设计的具体后续内容。之后，用 Word 文档正式的整理出来第一份调频收音机/ 对讲机原理报告和原理图样。之后是电脑绘图。我们根据先前拟订的原理图样，使用 PEOTEL 工具开始绘制图样。 这一环节相对比较轻松， 因为我们之前有电子CAD 的绘图排版经验，不出半天我们就基本完成了绘图。然后到了最关键的焊接安装调试阶段。虽然我们之前有过焊接的经验，但我们也不能粗心大意，因为焊接就是考验我们的耐心和细心。我们先是根据图样，正确读取各元电阻的阻值，排定各原件的位置，以免错焊与漏焊。随后从小的原件，如电阻、电容开始一个一个小心的焊接元器件。尽管万般小心，我仍将一个二极管焊错了正负极。还好经过改正，纠正了错误。就这样经过了一天的努力和不断调试，一个收音对讲机成品基本完成。剩下的只有一些调试工作，经过老师的指导，我们制作的收音对讲机都能基本实现事先期望的功能。就这样实验进入了尾声，在剩余的时间里，我们主要是查一些资料以便我们更详细的了解实验原理，完成最后的学习报告。在这短短两周的课程设计过程中，我们收获的不仅仅是一个收音对讲机成品，更重要的学会了解决问题的方法和探索问题的途径，我们收获了信心，这对于即将踏上工作的应届毕业生是十分宝贵的一份经历，我想凭借这几年学到的知识和认真踏实的为人处事态度，我们一定会在未来的工作生涯中崭露头角，为学校争光，更为了报答父母这么多年来的辛苦栽培。在这里，我要感谢在一起不断努力的同学门，还有就是不断给我们指导和意见的邓老师，是你们让我们可以顺利的完成这一课程设计，并且让我们学到了许多在书本上学不到的知识和遇到问题时所需的逻辑思维能力和团队协作精神。18参考文献1袁建平.卫星定位导航基础M.西安：西北工业大学出版社，1999 年。2 李棠之 . 通信电子线路. 电子工业出版社， 2001 年。3 孙蓓、忠义. 电子工艺实训基础. 化学工业出版社， 2007 年。4刘进军.卫星电视技术M.北京：国防工业出版社，2008年。5王京玲.数字卫星广播系统北京M:北京广播学院出版社，2000 年。6 卫星电视地球接收站测量方法天线测量. 中国标准出版社， 1998 年。附录1 :总体电路原理图附录2:元器件清单序号名 称型号与规格序号名 称型号与规格1集成块D180014电阻器1K2集成块D282215电阻器10K3发射管D4016电阻器36K4驻极体500617电阻器5.1K5扬声器 36mm18电位器5K6电阻器120 Q19瓷片电容10P 15P7电阻器330 Q20瓷片电容18P 33P8电阻器560 Q21瓷片电容35P9电阻器15 Q22高频三极管901810电阻器47 a23开头二极管1N414811电阻器100 Q24发光二极管红12电阻器2.2K25耳机插座3.513电阻器4.7K26