對講機設計解讀

1、西安電子科技大學數(shù)字電子技術課程設計題 目 對講機設計 學生姓名專業(yè)班級學 號 20院 （系） 信息工程學院 指導教師完成時間 2013 年 11 月 29 日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 課程設計的目的 1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 課程設計的任務與要求 2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 課程設計的任務 2. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 課程設計

2、的要求 2. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 設計方案與論證 3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 方案概述 3. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 方案論證 3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 設計原理及功能說明 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 設計原理 4. HYPERLINK l bookmark22 o Current Docu

3、ment 功能說明 5. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 單元電路的設計 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 對講機總設計 7. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 芯片概述 9. HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 硬件的制作與調試 10 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 焊接與安裝 . 10 HYPERLINK l bookmark34 o C

4、urrent Document 安裝提示 1.1. HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 測試與調整 . 12 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 總結 13參考文獻 15附錄 1：總體電路原理圖 16 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 附錄 2：元器件清單 17課程設計的目的對講機的一系列優(yōu)點使它廣泛應用于團體成員間的聯(lián)絡和指揮調 度，以提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應能力。近來隨著對 講機進入民用市場， 人們外出旅游、 購物也開始越來越多地

5、使用對講機。 這就要求開發(fā)適用于普通大眾口味的對講機即大眾對講機。大眾對講機 不斷要求實用還要求適用。這就要求在設計時不但要考慮對講機的技術 指標而且還要考慮其經(jīng)濟指標及其實用性。目前市場上的對講機針對不 同的用戶和不同的行業(yè)，一般可以分為專業(yè)無線電對講機和業(yè)余無線電 對講機。這兩種對講機有不同的性能和參數(shù)，各自發(fā)揮著不同的功用， 適用于不同的場合。專業(yè)無線電對講機的使用者大都是在群體團隊的專 業(yè)業(yè)務中使用。因此，專業(yè)無線電對講機的特點是，功能簡單實用。在 設計是都留有多種通信接口供用戶作二次開發(fā)。其頻率報設置大都是通 過計算機編程，使用者無法改變頻率，其面板顯示的只是信道數(shù)，不直 接顯示頻率

6、點，頻率的保密性較好，頻率的穩(wěn)定性也較高，不易跑頻。 在長期工作中，其穩(wěn)定性、可靠性都較高，工作溫度范圍較寬，一般都 在30到+60。專業(yè)機的工作頻率在 VHP 段時一部分 V 高段(148 174MHZ 和 V 低段( 136 160MHZ ) 。另有一部分是全段(136 174MHZ ) 。但在 UHF 頻段，大部分分 U 高段( 450470MHZ)和 U 低段 ( 400 430MHZ ) ，極少數(shù)是 U全段( 400 470MHZ ) 。專業(yè)機的性能、 可 靠性、穩(wěn)定性較業(yè)余機高，其價格自然比業(yè)余機要高，有的甚至高出很 多。業(yè)余機的主要特色是，體積要小巧、功能要齊全、可進行頻率掃描，

7、 可在面板上直接置頻，面板上顯示頻率點。其技術指標、設備的穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性、可靠性以及工作環(huán)境也相對專業(yè)無線電對講機要差些。其直接結果是業(yè)余機成本也較低些，以 適應個人購買的需要?；谝陨峡紤]本教調頻收音機對講機的設計理念 和需求就出來了。課程設計的任務與要求課程設計的任務簡易調頻收音機兼對講機的設計與制作。根據(jù)任務書要求，在教師 的指導下，獨立完成設計方案，根據(jù)各模塊功能，運用相關知識完成各 模塊的詳細設計，調試及測試。通過本次課程設計 , 運用已學的課程知識 根據(jù)題目要求進行軟硬件系統(tǒng)的設計和調試，對數(shù)字電子技術課程 中涉及的各方面有一定的感性認識和實踐操作能力，從而加深對本課程 知識點

8、的理解，使我們應用知識能力、設計能力、調試能力以及報告撰 寫能力等方面有顯著提高。課程設計的要求（1）對所設計的對講機的要求是兩個對講機對講距離超過 10 米。（2）設計過程要求 :查找資料，確定具體方案，論證方案的可行性和經(jīng)濟性；詳細描述 擬采用方案，列出元器件清單，調查市場上是否可以買到，確定對應價 格。（3）方案闡述，老師進行評判，方案通過后方可開始電路制作。（4）進行具體電路的制作與調試。5）實物演示，答辯設計方案與論證方案概述根據(jù)任務書要求， 通過上網(wǎng)查詢 以及圖書館資料參考， 最終確立制 作 HX1800 對講機方案。該方案用的核心芯片為 D1800, 它作為收音機接受專用集成電路

9、， 功 放部分選用 D2822。對講的發(fā)射部分采用兩級放大電路，第一級為振蕩 兼放大電路： 第二級為發(fā)射部分， 采用 9018 三極管使發(fā)射效率和對講距 離大大提高。它具有造型美觀、體積小、外圍元件少、靈敏度極高、性 能穩(wěn)定、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。只要按要求裝配無誤，裝好后稍 加調試即可收到電臺，無需統(tǒng)調，是電子技術改進更新的理想套件。它 既能收到電臺又能相互對講， 不斷激發(fā)了學生的好奇心。 收音機的參數(shù)： 調頻波段 88MHZ 108MHZ ；工作電源電壓范圍 2.5V 5V ；靜態(tài)電流 13.5mA；信噪比 80dB；諧波失真 0.8；輸出功率 350mA。 發(fā)射機工作電流： 18mA

10、，對講距離 50100 米。方案論證對講距離 50100 米；實現(xiàn)單對單，單對多通信；發(fā)送功率大于 350mA；信息傳遞穩(wěn)定度高，音質清晰。設計原理及功能說明設計原理收音機原理：調頻信號由 TX 接收，經(jīng) C9 藕合到 ICl 的 19 腳內(nèi)的 混頻電路。ICl 第 1腳內(nèi)部為本機振蕩電路， 1腳為本振信號輸入端， L4 、 C10 、C11 等元件構成本振的調諧回路。在 ICl 內(nèi)部混頻后的信號經(jīng)低通 濾波器后得到 10.7MHz 的中頻信號，中頻信號由 ICI 的 7、8、9 腳內(nèi)電 路進行中頻放大，檢波口 7、8、9 腳外接的電容為高頻濾波電容。此時， 中頻信號頻率仍然是變化的，經(jīng)過靜噪

11、的音頻信號從 14 腳輸出藕合至 12 腳內(nèi)的功放電路，第一次功率放大后的音頻信號從 11 腳輸出，經(jīng)過 R10、C21、RP，耦合至 IC2 進行第二次功率放大， 推動揚聲器發(fā)出聲音。對講發(fā)射原理：變化著的聲波被駐極體轉換為變化著的電信號，經(jīng) 過R1，R2 、 C1阻抗均衡后，由 VT1l 進行調制放大。 C2 、C3、C4、L1 以及 VT1 集電極與發(fā)射極間的結電容 Cce 構成一個 LC 振蕩電路，在調 頻電路中， 很小的電容變化也會引起很大的頻率變化。 當電信號變化時， 相應的 Cce 也會有變化，這樣頻率就會有變化。就達到了調頻的目的。 經(jīng)過 LC 振蕩電路及 VT1 調制放大的信

12、號經(jīng) C6 耦合至發(fā)射管 VT2 進行 高頻放大后通過 TX 、C7向外發(fā)射調頻信號。 VT1 為 9018是振蕩放大三 極管。 VT1 為 D40 是專用發(fā)射管。話筒音頻放大調制電路高頻放大振蕩器本振圖 4-1 收音機兼對講機結構框圖音頻輸 入功率放大器功率驅動器收發(fā)帶通濾波器發(fā)收天線發(fā)射天線天線匹配回路圖 4-2 發(fā)射部分原理框圖圖 4-3 接收部分原理框圖功能說明無線對講機工作于超短波頻段，頻率高，繞射能力差，主要靠直達 波，傳播距離主要在視線距離以內(nèi)。由于地球表面是曲面假設在平原的 平坦地帶有兩個人的體高為 1.8m，那么，他們能互相見到對方的頭部的 視線距離約為， 1012 公里，

13、（我們指的是視線距離，并非真正肉眼可 見，類似于借助望遠鏡平視）由于電波的波長很短， 30MHz 的電波波長 為 10m 。地面上的不大建筑物對于電波都有明顯的影響，如高山，樹木、 建筑物、高壓輸電線路等介質，電磁波要在其中感應出電流，都要損失 能量，加上空中有不同程度的干擾電波，這都會減少通話距離。在這種情況下， 若他們使用 30MHz 頻段的對講機，配以 0.15m 的法 向模螺旋天線，相距 1012 公里，是難于通話成功的，即使在視線距離 內(nèi)，也不都可以清晰通話。實際情況的通話距離如下：在城市，建筑物林立，電磁環(huán)境污染大，電波干擾強，通話距離 只能 1公里左右，使用拉桿天線，只能約 2

14、公里。若登上 34層樓，使用拉桿天線，或者在上面所說的平坦地帶， 使用拉桿天線，通話距離可達 35 公里。持對講機的一方或雙方站在 1020m 的高處，或使用室外天線， 配 50Q 的同軸饋線，又沒有高山阻擋，這樣等于增大視線距離，通話距 離可達 510 公里。因此，使用者如何選擇通話地點，或一方配以室外天線，充分發(fā) 揮手中器材的效力，增大通話距離，是值得探導的。就對講機而言，接收機靈敏度的高低對通話距離有著明顯的影響， 而提高發(fā)射功率，對通話距離的增加不大明顯，發(fā)射功率增大 10 倍，通 話距離有時可能只有 1 倍。另外，30MHZ 頻段的電磁波有時也可以被電離層反射，所以，在 晚上或春夏之

15、交，可以收到幾十甚至幾百公里以外的對講機信號，這不 奇怪，但信號不會很穩(wěn)定。在城市，各種工業(yè)電磁干擾相當嚴重，所以 30MHZ 頻段的對講機比較適合干擾較少的農(nóng)村使用。 有條件的城市愛好者亦可到郊外試驗，效果會更好 線），長度較短， 增益較低，通話距離一般都不遠， 為了實現(xiàn)遠距離通信， 有條件應配各 0 .5m 1.0m 的底部加感拉竿天線， 0.5m1.0m 的底部拉 桿天線可自制8. 對講機為了攜帶方便一般都是配各本機天線（ 即法向模螺旋天單元電路的設計對講機總設計1、發(fā)射部分：鎖相環(huán)和壓控振蕩器（ VCO ）產(chǎn)生發(fā)射的射頻載波信號，經(jīng)過緩沖 放大，激勵放大、功放，產(chǎn)生額定的射頻功率，經(jīng)過

16、天線低通濾波器， 抑制諧波成分，然后通過天線發(fā)射出去。2、接收部分：接收部分為二次變頻超外差方式，從天線輸入的信號經(jīng)過收發(fā)轉換 電路和帶通濾波器后進行射頻放大，在經(jīng)過帶通濾波器，進入第一混頻 器，將來自射頻的放大信號與來自鎖相環(huán)頻率合成器電路的第一本振信 號在第一混頻器處混頻并生成第一中頻信號。第一中頻信號通過晶體濾 波器進一步消除鄰道的雜波信號。濾波后的第一中頻信號進入中頻處理 芯片，與第二本振信號再次混頻生成第二中頻信號，第二中頻信號通過 一個陶瓷濾波器濾除無用雜散信號后，被放大和鑒頻，產(chǎn)生音頻信號。 音頻信號通過放大、帶通濾波器、去加重等電路，進入音量控制電路和 功率放大器放大，驅動揚聲

17、器，得到人們所需的信息。3、調制信號及調制電路：人的話音通過麥克風轉換成音頻的電信號， 音頻信號通過放大電路、 預加重電路及帶通濾波器進入壓控振蕩器直接進行調制。4、信令處理：CPU 產(chǎn)生 CTCSS/ DTCSS 信號經(jīng)過放大調整， 進入壓控振蕩器進行 調制。接收鑒頻后得到的低頻信號，一部分經(jīng)過放大和亞音頻的帶通濾 波器進行濾波整形，進入 CPU，與預設值進行比較，將其結果控制音頻 功放和揚聲器的輸出。即如果與預置值相同，則打開揚聲器，若不同， 則關閉揚聲器。電路如附錄二所示。三極管 V 和電感線圈 L1、電容器 C1、C2 等組 成電容三點式振蕩電路，產(chǎn)生頻率約為 100MHz 的載頻信號

18、。集成功放 電路 LM386 和電容器 C8、C9、 C10、 C11等組成低頻放大電路。揚聲器 BL 兼作話筒使用。 電路工作在接收狀態(tài)時， 將收發(fā)轉換開關置于“接 收”位置， 從天線 ANT 接收到的信號經(jīng)三極管 V 、電感線圈 L1 、電容器 C1、 C2及高頻阻流圈 L2等組成的超再生檢波電路進行檢波。檢波后的 音頻信號，經(jīng)電容器 C8 耦合到低頻放大器的輸入端，經(jīng)放大后由電容器 C11 耦合推動揚聲器 BL 發(fā)聲。電路工作在發(fā)信狀態(tài)時， S2 置于“發(fā)信”位置，由揚聲器將話音變 成電信號，經(jīng) IC 低頻放大后，由輸出耦合電容 C11、 S2、 R3、C4等將 信號加到振蕩管 V 的基

19、極，使該管的 bc 結電容隨著話音信號的變化而變 化，而該管的 bc結電容是并聯(lián)在 L1 兩端的，所以振蕩電路的頻率也隨之 變化，實現(xiàn)了調頻的功能，并將已調波經(jīng)電容器 C3 從天線發(fā)射出去。V 選用 FT600MHz，B60 的硅高頻小功率管，如 3DG80、3DG56 等。 L1用 0.8mm 漆包線平繞 6 圈，內(nèi)徑為 6mm，然后拉長成間距 1mm 的空心線圈。 L2 用 0.lmm 漆包線在 1/ 8W、100K 電阻上繞 l00 圈而成。 C1、 C2 、 C3選用云母或高頻瓷介電容。 S2 選用四刀二位撥動開關。 BL 選用直徑為 5cm的電動式喇叭。天線用 0.8 米拉桿天線（作

20、無線話筒時 可用同樣長度的多股軟線代替） 。電源采用 9V 疊層電池。兩部對講機元 器件參數(shù)應盡量一致。調試時，先將 S2 置于“接收”位置，這時揚聲器應有較大的噪聲。用 手摸一下三極管外殼噪聲消失說明接收電路工作基本正常。然后將S2 置于“發(fā)信 ”位置，取一臺調頻收音機放在附近，接收頻率調到 100MHz 左 右，這時收音機中應有較大的嘯叫聲，拉開約 10 米距離嘯叫聲消失，對 準話筒發(fā)話，在收音機中應能聽到清晰、宏亮的聲音。若無聲音或音小， 可調整收音機的頻率。 待兩部對講機進行完上述調試后， 進行互通試驗， 適當調整 L1 的間距使收、發(fā)信都能統(tǒng)一到同一個頻率上。當與本地電臺 頻率重疊時

21、，需更換諧振電容 C1 ，防止互相干擾，影響正常使用。芯片概述本套件采用了 D1800 和 D2822 這兩種芯片，它們的內(nèi)部結構如圖 5-1 和圖 5-2 所示。核心芯片為 D1800，它作為收音接收專用集成電路， 功放部分選用 D2822。對講的發(fā)射部分采用兩級放大電路，第級為振 蕩兼放大電路；第二級為發(fā)射部分，采用專用的發(fā)射管使發(fā)射效率和對 講距離大大提高。它具有造型美觀、體積小、外圍元件少、靈敏度極高、 性能穩(wěn)定、耗電省、輸出功率大等優(yōu)點。只要按要求裝配無誤 , 裝好后 稍加調試即可收到電臺，無需統(tǒng)調，是電子技術改進更新的理想套件。它既能收到電臺又能相互對講1.3v 1.3v 2.4v

22、 2.4v 2.1v 1.9v 1.9v 2.2v 1.3v 0.4v 0v圖 5-1 D1800 方框圖及靜態(tài)電壓參考值圖 5-2 D2822 方框圖及靜態(tài)電壓參考值硬件的制作與調試焊接與安裝一般先裝低矮、耐熱的元件，最后裝集成電路。應按如下步驟進行10焊接 :清查元器件的質量，并及時更換不合格的元件；確定元件的安裝方式， 由孔距決定， 并對照電路圖核對電路板 ；將元器件彎曲成形，本電路所有的電阻 ( 除 R12外) 均采用立式插 裝 , 盡量將字符置于易觀察的位置 , 字符應從左到右，從上到下。以便 于以后檢查，將元件腳上錫，以便于焊接 ；插裝。應對照電路圖對號插裝 , 有極性的元件要注意

23、極性， 如集 成電路的腳位等；焊接。各焊點加熱時間及用錫量要適當， 防止虛焊、 錯焊、短路。 其中耳機插座、三極管等焊接時要快 , 以免燙壞 :悍后剪去多余引腳，檢查所有焊點，并對照電路圖仔細檢查 , 并確認無誤后方可通電。安裝提示發(fā)光二極管應焊在印制板反面，對比好高度和孔位再焊接；由于本電路工作頻率較高， 安裝時請盡量緊貼線路板， 以免高頻 衰減而造成對講距離縮短 ；焊接前應先將雙聯(lián)用螺絲上好， 并剪去雙聯(lián)拔盤圓周內(nèi)多余高出 的引腳再焊接；Jl 可以用剪下的多余元件腳代替 , TX 的引線用粗軟線連接；為了防止集成電路被燙壞，套件中配備了集成電路插座 , 22 腳 插座由一個 14腳插座和一

24、個 8 腳插座組成，請務必要焊上；耳機插座上的腳要插好，否則后蓋可能會蓋不緊；按鈕開關 Kl 外殼上端的腳要焊接起來，以保證 VD 的正極與電 源負極連通。11測試與調整元器件以及連接導線全部悍接完后，經(jīng)過認真仔細檢查后即可通電 調試:（1）收音（或接收）部分的調整 : 首先用萬用表 100mA 電流檔（其它擋 也行，只要 50mA 檔即可）的正負表筆分別跨接在地和 K 的 GB 之間， 這時的讀數(shù)應在 10I5mA 左右，這時打開電源開關 K, 并將音量開至最 大，再細調雙聯(lián)，這時應收得到廣播電臺，若還收不到應檢查有沒有元 件裝錯，印刷電路板有沒有短路或開路，有沒有焊接質量不高，而導致 短路

25、或開路等，還可以試換一下 IC1，本機只要裝配無誤可實現(xiàn)一裝即 響。排除故障后找一臺標準的調頻收音機 , 分別在低端和高端收一個電 臺，并調整被調收音機 L4 的松緊度，使被調收音機也能收到這兩個電臺， 那么這臺被調收音機的頻率覆蓋就調好了。 如果在低端收不到這個電臺， 說明應減少 L4 的匝數(shù)，在高端收不到這個電臺，說明應增加 L4 的匝數(shù)， 直至這兩個電臺都能收到為止。調整時注意請用無感起子或牙簽、牙刷 柄（處理后）拔動 L4 的松緊度。當 L4拔松時，這時的頻率就增高，反之則 降低，注意調整前請將頻率指示標牌貼好，使整個圓弧數(shù)值都能在前蓋 的小孔內(nèi)看得見旋轉調臺拔盤 。（2）發(fā)射（ 或對

26、講）部分的調整：首先將一臺標準的調頻收音機的頻率 指示調在 100MHz 左右，然后將被調的發(fā)射部分的開關 K1 按下，并調 節(jié) L1 的松緊度，使標準收音機有嘯叫， 若沒有嘯叫則可將距離拉開 0.2 0.5 米左右，直到有嘯叫聲為止，然后再拉開距離對著駐極體講話，若有 失真，則可調整標準收音機的調臺旋鈕，直到消除失真，還可以調整L2和L3的松緊度，使距離拉得更開，信號更穩(wěn)定。若要實現(xiàn)對講，請再裝12臺本套件并按同樣的方法進行調整， 對講頻率可以自己定， 如 88MHz 、 98MHz 、108MHz 等這樣可以實現(xiàn)互相保密也不至相互干擾。總結這是我們第二次經(jīng)歷課程設計這樣的大型作業(yè)了。根據(jù)第

27、一次的經(jīng) 驗，我們先去圖書館或上網(wǎng)搜集調頻原理、調頻收音原理、對講機原理。 坦白的說，這一次相對上一次已經(jīng)熟練了許多，因為在上學期的實驗環(huán) 節(jié)中，我們做過類似的實驗，所以就感覺做這一設計會比較容易一些。實驗初段，我們搜集資料到的一些資料，經(jīng)過整理和篩選，擬定出 基本的電路圖框架和設計方向。方案擬訂之后，指導老師給了我們一些 小提示，包括了整個系統(tǒng)的大致原理框圖，然后我們經(jīng)過對比，進一步 確立課程設計的具體后續(xù)內(nèi)容。之后，用 Word 文檔正式的整理出來第 一份調頻收音機 / 對講機原理報告和原理圖樣。之后是電腦繪圖。我們根據(jù)先前擬訂的原理圖樣，使用 PEOTEL 工 具開始繪制圖樣。 這一環(huán)節(jié)相對比較輕松， 因為我們之前有電子 CAD 的 繪圖排版經(jīng)驗，不出半天我們就基本完成了繪圖。然后到了最關鍵的焊接安裝調試階段。雖然我們之前有過焊接的經(jīng) 驗，但我們也不能粗心大意，因為焊接就是考驗我們的耐心和細心。我 們先是根據(jù)圖樣，正確讀取各元電阻的阻值，排定各原件的位置，以免 錯焊與漏焊。隨后從小的原件，如電阻、電容開始一個一個小心的焊接 元器件。盡管萬般