應(yīng)用電子畢業(yè)設(shè)計（論文）無線電發(fā)射與頻率顯示系統(tǒng)

1、河南科技學院畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）設(shè)計（論文）題目：無線電發(fā)射與頻率顯示系統(tǒng)系 別：電子信息系專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級：09級(3)班姓 名： 學 號：指導(dǎo)老師:無完成時間：2011年09月目錄第一章 概述11引言111無線電源的發(fā)展現(xiàn)狀112電磁波的傳播方式12無線遙控技術(shù)的典型應(yīng)用1.2.1 基于fsk方式的無線電遙控系統(tǒng)1.2.2 基于ask方式的計算機遙控裝置1.3 總體設(shè)計思路1.3.1設(shè)計方案第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1無線發(fā)射和無線接受模塊2.1.1編碼和解碼原理2.1.2 315mhz 無線發(fā)射、接受原理2.1.3 電路分析2.2控制及顯示部分2.3電源控制部分第三章 系統(tǒng)軟

2、件設(shè)計3.1軟件組成以及結(jié)構(gòu)31發(fā)射部分32顯示部分第 一 章 概述1.1引言在電子技術(shù)日益發(fā)展的今天，電源的控制從以前單一的有線開關(guān)控制方式，逐步轉(zhuǎn)變到有線和無線等多種控制結(jié)合的方式。尤其在多用戶集中控制場合，如學生宿舍、智能小區(qū)、學校計算機房和實驗室。在這些場合，若采用有線開關(guān)集中控制每個用戶的電源開關(guān)，在原材料和工程施工方面，將節(jié)約一大筆開支。從工程的整體美觀程度來講，后者也優(yōu)于前者。無線遙控采用無線電波或激光束傳輸主要用于活動的受控對象?？梢栽谶h離設(shè)備操作盤的地方對設(shè)備進行操作控制，相當于把設(shè)備操作盤上的按鈕（開關(guān)）移到操作人員手中的操作器上，而且無須使用導(dǎo)線連接。操作人員活動范圍大：

3、可以近距離觀測目標，也可以遠離危險場所。與傳統(tǒng)有線相比主要有以下特點：1、非接觸；2、遠距離操控；3、控制及時；4、專人?？?。此外，它還有很多優(yōu)點。操控精準，一個人既可以近距離觀測目標，又可以遠距離控制設(shè)備，無操作盲點，在目標前操作，無盲點。提高生產(chǎn)效率，無須兩個人之間的聯(lián)系， 安全，可靠。連續(xù)信號，系統(tǒng)運行中，發(fā)射器與接收器之間始終保持聯(lián)系，一旦信號中斷，接收器立即自動停機，保證生產(chǎn)安全。無線電信號沒有方向性，能夠跨越障礙物。無線遙控技術(shù)，市場前景廣闊，廣泛應(yīng)用于家用照明開關(guān)控制，老人、小孩使用安全，并可遙控家用電器，對此類產(chǎn)品，消費者反映較好，很受歡迎，市場潛力很大。無線電源控制系統(tǒng)的主要

4、設(shè)計目標如下：1.由教師機能可靠控制所有學生機的電源開關(guān)。多個計算機機房能同時使用并不受干擾。2.控制信號的傳輸方式為無線電波，工作頻率在業(yè)余頻段。考慮到多個計算機機房同時使用時存在多個發(fā)射機，為避免同頻干擾，必須選用不同的業(yè)余頻率，如433.92mhz、315mhz、216mhz等。3.考慮到一般計算機機房的大小在100平方米到300平方米之間，所以要求遙控距離大于50米。4.為避免干擾其他用電設(shè)備，要求發(fā)射機的發(fā)射功率 小于20mw。5.接收機的靈敏度小于10uv。6.為方便機房管理，在教師機處，開發(fā)一個機房ic卡管理系統(tǒng)，實現(xiàn)學生持卡上機和定時上機等功能。7.同一機房所容納的計算機臺數(shù)最

5、多要求達到200臺。同一學校的計算機機房個數(shù)最多要求能達到60個。無線電源控制系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如圖2.1所示。1.1.1無線電源的發(fā)展現(xiàn)狀有關(guān)無線電源的想法由來已久。早在19世紀30年代，邁克爾法拉第就發(fā)現(xiàn)，周圍磁場的變化將在電線中產(chǎn)生電流。19世紀晚期，尼古拉特斯拉有了一個偉大的構(gòu)想，那就是將電傳送到世界各地。因為很難構(gòu)建一個可以延伸到每座城市、每棟大樓和每個房間的基礎(chǔ)架構(gòu)，特斯拉將視線轉(zhuǎn)向了無線傳輸。他制定了一個發(fā)射塔規(guī)劃，想以無線的方式在遠隔數(shù)公里之外的地點間傳輸電力。他的團隊確實在此方面作了一些試驗，但在發(fā)射塔建成之前，他們的經(jīng)費就用完了。后來，由于工業(yè)界接受了以有線的方式傳輸電力，無線電

6、源的夢想也就隨之擱淺?？墒沁@一想法在。無線遙控開關(guān)是以非接觸的方式對電器的開啟和關(guān)閉進行控制，其控制按鍵和被控制電器之間不需要連線，控制信號以無線電波為載體進行傳輸，據(jù)現(xiàn)代信息社會的發(fā)展和人們?nèi)找鎻V泛應(yīng)用的要求，無線電源控制系統(tǒng)扮演著越來越重要的角色，并滿足人們舒適、快節(jié)奏的生活需要開關(guān)電源在電子行業(yè)中,應(yīng)用在通訊、計算機、自動化、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域。如今高精度數(shù)字開關(guān)電源得到了越來越多的關(guān)注,同時取得了長足的發(fā)展，在電子技術(shù)日益發(fā)展的今天，電源控制從有線開關(guān)控制方式，發(fā)展到今天有線與無線結(jié)合的控制方式，提高了我們的生活素質(zhì)。以單片機為核心設(shè)計一個用無線方式集中控制其電源開關(guān)的管理系統(tǒng)

7、，這一課題，使工程設(shè)計開發(fā)能力得到提高，有利于理論和實踐相結(jié)合，動手能力得到進一步加強，敢于接受新任務(wù)的挑戰(zhàn).1.1.2電磁波的傳播方式當電磁波從天線輻射出來，在地球空間中傳播，根據(jù)不同的傳播性質(zhì)有3種可能的途徑。一是直射波（見圖2.2），電磁波像光線一樣直接傳播到接收天線。電磁波通過這種途徑傳播所受的衰減很小，傳播很穩(wěn)定，但由于地球本身是個球體，所以，這種方式傳播距離有限，收發(fā)天線的高度越高，傳輸距離就越遠。電磁波的頻率越高，越傾向于以直射波傳播。二是地面波（見圖2.3），電磁波貼著地表面?zhèn)鞑?。地面波傳播只受地面電性能和地形的影響，因此，地面波傳播最穩(wěn)定可靠，受太陽、晝夜和四季等的變化影響很

8、少。電磁波的頻率越低，越有沿地表面?zhèn)鞑サ膬A向，當頻率升高時，地面對電磁波的衰減會很大，傳輸距離很短，特別是在起伏大的地形中。三是反射波（見圖2.4），電磁波經(jīng)過地面、地物和天空的電離層等反射后傳播到接收天線。對于業(yè)余無線電來說，最重要的是經(jīng)過電離層反射的短波傳輸。1.2無線遙控技術(shù)的典型應(yīng)用1.2.1 基于fsk方式的無線電遙控系統(tǒng)fsk發(fā)射機。主振級由晶體管vt1與電容c2、c3、c4、c5、變?nèi)荻O管和電感l(wèi)1組成西勒振蕩器。功放的工作狀態(tài)為甲乙類，r8、r9給vt3提供偏壓，其中l(wèi)4與c10和天線為等效電容諧振于載頻，l3與l2起阻抗變換作用，以使輸出功率最大。1.2.2 基于ask方式

9、的計算機遙控裝置發(fā)射電路。遙控裝置的發(fā)射電路主要采用單片機發(fā)射芯片micrf102，它是micrel產(chǎn)生的單片機uhfask發(fā)射機，具有低功耗模式，數(shù)據(jù)傳輸速率可達20kb/s,是一個數(shù)據(jù)輸入無線輸出的單片無線發(fā)射器件。1.3總體設(shè)計思路為了實現(xiàn)遙控電路能夠?qū)刂菩盘栠M行較遠距離的有效傳送，接收到的控制信號能夠被主控制系統(tǒng)識別并產(chǎn)生控制信號。本系統(tǒng)將采用pt2262/pt2272編碼解碼芯片進行編解碼；使用315mhz的發(fā)射、接收頭實現(xiàn)無線傳輸信號；采用atmel公司的at89c51作為mcu控制處理整個系統(tǒng)；發(fā)射接收部分的關(guān)鍵問題是：如何有效的實現(xiàn)控制信號的無線傳輸?？刂撇糠值年P(guān)鍵問題是：如

10、何根據(jù)接收到的控制信號產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號。(一） 無線發(fā)射與接收方案無線收發(fā)方案的關(guān)鍵問題有兩個:一是信號的編碼和解碼;二是信號的發(fā)射與接收。系統(tǒng)的原理框圖如圖1-1所示。信號編碼發(fā) 射接 收信號解碼控制信 信號編碼發(fā) 射接 收信號解碼控制信號輸入 號輸出 圖1-1系統(tǒng)的原理框圖 控制信號由設(shè)定的按鍵輸入，然后對其編碼，再將編碼信號調(diào)制成適合發(fā)射的信號后發(fā)射出去；接收端接收到信號后解調(diào)產(chǎn)生原編碼信號，最后由解碼電路解碼就恢復(fù)出了原控制信號，也就實現(xiàn)了控制信號的無線傳輸。（1）、編碼和解碼編碼的目的就是讓各個控制信號有所區(qū)別，以便收到編碼信號后通過解碼又可以獨立的恢復(fù)出原控制信號來，各控制信號不

11、會出現(xiàn)混亂。具體實現(xiàn)是：由編解碼芯片實現(xiàn)。此類編碼與解碼電路一般都是由兩片配套的芯片組成。比如pt2262/pt2272，pt2262/2272是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種cmos工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，pt2262/2272最多可有12位(a0-a11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441地址碼,pt2262最多可有6位(d0-d5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。對硬件的要求而言，需要兩片芯片，電路簡單。其中編碼解碼芯片是無線遙控方面的專用芯片，使用方便。（2）、發(fā)射與接收部分電路是本遙控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線

12、收發(fā)的關(guān)鍵所在，實現(xiàn)無線收發(fā)傳輸控制信號。使用高頻無線電通過天線發(fā)射出去，然后再由天線接收無線電信號，再對接收到的信號進行放大、解調(diào)等處理后，最后解碼得到發(fā)送端傳出的控制信號。天線發(fā)射功率大，覆蓋范圍廣，很適合遠距離傳輸。(二)系統(tǒng)控制部分方案本部分是整個系統(tǒng)的核心，負責協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作，對傳來的控制信號進行判斷，然后發(fā)出相應(yīng)的控制信號，控制執(zhí)行部件實現(xiàn)具體的功能。具有處理能力的芯片都可以完成本部分的功能，處理芯片有信號處理芯片如dsp，嵌入式芯片如arm，單片機等。本系統(tǒng)對處理芯片的要求不是很高，只要能對接收到的控制信號做出判斷，能產(chǎn)生兩個電機控制信號和數(shù)碼管驅(qū)動信號就夠了。所以從成本和本

13、電路的要求考慮，處理芯片采用一般的單片機芯片就行了。為了資料的獲取的方便，系統(tǒng)開發(fā)、程序設(shè)計的簡單以及我對mcs51單片機的熟悉。決定選用最常用的mcs51系列單片機at89c51。at89c51 為 atmel 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的與 8051 相容的單片機，其內(nèi)部程序代碼容量為4kb。1.3.1設(shè)計方案整個系統(tǒng)的設(shè)計方框圖如圖1-2示。按鍵電路編碼電路無線發(fā)射電路 圖（a）無線遙控發(fā)射器無線接收電路解 碼電 路繼電器電路開 關(guān)電 路圖（b）無線遙控接收器圖1-2無線遙控開關(guān)系統(tǒng)框圖發(fā)射系統(tǒng)主要由按鍵電路、編碼電路、無線電發(fā)射電路組成。發(fā)射系統(tǒng)的電路原理如圖1-2（a）所示。發(fā)射系統(tǒng)主要

14、功能是將按鍵電路的信息進行編碼后得到編碼脈沖信號,此信號調(diào)制無線電發(fā)射電路并發(fā)射出去。編碼電路采用編解碼芯片組pt2262/ 2272中的編碼芯片pt2262。該芯片內(nèi)部有振蕩器、系統(tǒng)定時器、地址解碼器、編碼脈沖發(fā)生器和控制邏輯電路。接收系統(tǒng)主要由無線電接收電路、解碼電路、繼電器電路、開關(guān)電路組成。接收控制系統(tǒng)的電路接收控制系統(tǒng)主要完成的功能是對接收進來的信號解調(diào)后進行解碼,解碼后的數(shù)據(jù)控制相應(yīng)的開關(guān)進行動作。第 二 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1 無線發(fā)射和無線接收模塊本部分電路要完成的功能是：按鈕開關(guān)作為控制鍵發(fā)出控制信號，再對控制信號編碼，最后把編碼信號通過315m發(fā)射頭以無線電波的形式發(fā)射出去

15、。2.1.1 編碼和解碼原理本系統(tǒng)選用的編碼解碼芯片是pt2262/pt2272。編碼解碼的原理是：編碼芯片pt2262發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片pt2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對地址一致后，vt腳才輸出高電平，與此同時與pt2262相對應(yīng)的數(shù)據(jù)腳輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片就會連續(xù)發(fā)射。pt2262、pt2272的引腳圖如圖2-1所示。 圖2-1 pt2262、pt2272引腳圖引腳說明： 表2-1 pt2262的引腳功能 名稱管腳說明a0-a111-8、10-13地址管腳,用于地址編碼,可置為“0”,“1”,“懸空”

16、d0-d57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 vcc、vss18、9電源正端（）、電源負端（）或是接地te14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效osc1、osc216、15振蕩電阻輸入、輸出端，振蕩電阻決定振蕩頻率dout17編碼輸出端（正常時為低電平）表2-2 pt2272的引腳功能名稱管腳 說明a0-a111-8、10-13地址管腳,可置為“0”,“1”,“懸空”,與2262一致才解碼d0-d57-8、10-13數(shù)據(jù)管腳，地址碼與2262一致時,對應(yīng)位輸出高電平vcc、vss18、9電源正端（）、電源負端（）或是接地din14數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接

17、收模塊輸出端osc1、osc216、15振蕩電阻輸入、輸出端，振蕩電阻決定振蕩頻率vt17解碼有效確認輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）2262每次發(fā)射時至少發(fā)射4組碼字，2272只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼后才會把數(shù)據(jù)碼中的“1”相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端置為高電平同時把vt端置為高電平。因為無線發(fā)射的特點，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會產(chǎn)生誤碼，所以作丟棄處理。 pt2262發(fā)射芯片地址編碼輸入有“1”、“0”和“開路”三種狀態(tài)，數(shù)據(jù)輸入有“1”和“0”兩種狀態(tài)。由各地址、數(shù)據(jù)的不同接腳狀態(tài)決定，編碼信號從輸出端dout輸出。其編碼時序波形如圖2-2所示。osc1、osc2

18、外接的電阻決定載波頻率。 圖2-2 pt2262的編碼時序圖 pt2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有l(wèi)4/m4/l6/m6之分，其中l(wèi)表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。m表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點動的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當采用4路并行數(shù)據(jù)時（pt2272-m4），對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(pt2272-m6)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。 pt2262和pt2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則無法有效

19、解碼接收到的信號，隨著技術(shù)的發(fā)展市場上出現(xiàn)一批兼容芯片（例如：sc2262/2272，cs5211/5212），在實際使用中只要對振蕩電阻稍做改動就能配套使用，實現(xiàn)有效編碼和解碼。根據(jù)我四處查閱各種應(yīng)用電路，搜集資料，最后整理出了振蕩電阻的幾組典型匹配阻值和芯片代換如下表： 表2-3 編碼解碼芯片振蕩電阻匹配編碼發(fā)射芯片編碼接收芯片pt2262pt2260sc2260sc2262cs5211pt2272/sc2272/cs52121.2m無3.3m1.1m1.3m200k1.5m無4.3m1.4m1.6m270k2.2m無6.2m2m2.4m390k3.3m無9.1m3m3.6m680k4.7

20、m1.2m12m4.3m5.1m820k本系統(tǒng)的振蕩電阻使用的是4.7k/820k的組合，解碼芯片pt2272的輸入端是din，信號從din端輸入解碼。編碼和解碼芯片的地址設(shè)置一致時才能解碼，同時vt置為高電平。pt2272的解碼時序圖如圖2-3所示。本系統(tǒng)中解碼電路使用的是鎖存型的解碼芯片。 圖2-3 pt2272的解碼時序圖編解碼芯片pt2262/pt2272的工作電壓范圍是315v，收發(fā)數(shù)據(jù)最多可到6位。地址編碼為8位。2.1.2 315mhz無線發(fā)射、接收原理本系統(tǒng)電路實現(xiàn)無線收發(fā)采用的是315mhz無線發(fā)射和超外差式無線接收。（1）、315m無線發(fā)射電路 ook調(diào)制盡管性能較差，然而

21、其電路簡單容易實現(xiàn)，工作穩(wěn)定，因此得到了廣泛的應(yīng)用，在汽車、摩托車報警器，倉庫大門，以及家庭保安系統(tǒng)中，幾乎無一例外地使用了這樣的電路。早期的發(fā)射機較多使用lc振蕩器，頻率漂移較為嚴重。聲表器件的出現(xiàn)解決了這一問題，其頻率穩(wěn)定性與晶振大體相同，而其基頻可達幾百兆甚至上千兆赫茲。無需倍頻，與晶振相比電路極其簡單。以下兩個電路為常見的發(fā)射機電路，由于使用了聲表器件，電路工作非常穩(wěn)定，即使手碰到天線、聲表或者電路的其他部位，發(fā)射頻率均不會漂移。與圖（a）相比，圖（b）的發(fā)射功率更大一些，可達200米以上。無線發(fā)射電路如圖2-4所示。圖2-4 315mhz發(fā)射電路（2）、315mhz無線接收電路接收機

22、可使用超再生電路或超外差電路。超再生電路成本低，功耗小可達100ua左右，調(diào)整良好的超再生電路靈敏度和一級高放、一級振蕩、一級混頻以及兩級中放的超外差接收機差不多。然而，超再生電路是用分立元件制作的，所以工作穩(wěn)定性比較差，選擇性也很差，從而降低了抗干擾能力。所以本系統(tǒng)將采用超外差電路作為接收電路，超外差電路的靈敏度和選擇性都可以做得很好，美國micrel公司推出的單片集成電路可完成接收及解調(diào)，其micrf002為micrf001的改進型，與micrf001相比，功耗更低，并具有電源關(guān)斷控制端。micrf002性能穩(wěn)定，使用非常簡單。與超再生產(chǎn)電路相比，缺點是成本較高，典型應(yīng)用如圖2-5所示。圖

23、2-5 315mhz接收電路micrf002使用陶瓷諧振器，換用不同的諧振器，接收頻率可覆300-440mhz。micrf002具有兩種工作模式：掃描模式和固定模式。掃描模式接收帶寬可達幾百khz,此模式主要用來和lc振蕩的發(fā)射機配套使用，因為，lc發(fā)射機的頻率漂移較大，在掃描模式下，數(shù)據(jù)通訊速率為每秒2.5kb。固定模式的帶寬僅幾十khz，此模式用于和使用晶振穩(wěn)頻的發(fā)射機配套，數(shù)據(jù)速率可達每秒鐘10kb。工作模式選擇通過micrf002的第16腳（swen）實現(xiàn)。另外，使用喚醒功能可以喚醒譯碼器或cpu，以最大限度地降低功耗。micrf002為完整的單片超外差接收電路，基本實現(xiàn)了“天線輸入”

24、之后“數(shù)據(jù)直接輸出”，接收距離一般為200米。2.1.3 電路設(shè)計本系統(tǒng)的發(fā)射電路采用圖2-4的b圖所示的方案。這部分功能可以獨立出來，我們可以把發(fā)射和接收電路單獨制作成小模塊：發(fā)射頭和接收頭，然后再嵌入到發(fā)射、接收模塊電路中去實現(xiàn)整個電路的功能。根據(jù)頻率計算需要使用大約25cm的漆包線繞制成天線。發(fā)射頭有三個接口，一個數(shù)據(jù)輸入口，一個電源端，一個接地端。接收頭有四個接口，中間兩個連接在一起為接收到的數(shù)據(jù)的輸出端口，其他兩個一個是接地，一個是電源端。315mhz發(fā)射、接收頭如圖2-6所示。 圖2-6 315mhz發(fā)射接收頭（1）、發(fā)射模塊電路設(shè)計發(fā)射模塊電路原理圖如圖2-7所示。 圖2-7 發(fā)

25、射電路原理圖 發(fā)射電路由pt2262編碼構(gòu)成4路發(fā)射電路，振蕩電阻選用的是1.2m的電阻，圖中pt2262的18腳vdd是通過按鍵和二極管向芯片供電的，只有當按鍵按下時二極管導(dǎo)通才向pt2262芯片供電；沒有鍵按下時，pt2262并不耗電，這種設(shè)計特別適合使用電池供電的場合。如果使用的電源電壓較低（如3v），則二極管應(yīng)選用低壓差的型號（如1n60等），若是工作電壓較大（如5v）時，可以使用分壓較大的in4148。地址編碼由8位撥碼開關(guān)的狀態(tài)構(gòu)成，可以分別置為“0”或“1”。當按下k1、k2、k3、k4中的一個時，pt2262對應(yīng)的數(shù)據(jù)輸入端就由低電平被置為高電平，同時18腳也得到高電平pt22

26、62工作，將數(shù)據(jù)碼和地址碼一起編碼，從17腳輸出編碼信號。17腳是編碼信號輸出端，在此我加上了個接線柱jc，用于和后級的315mhz發(fā)射頭分隔開，方便測試所用。當需要發(fā)射信號的時候，在jc上加一個跳線帽接通編碼電路和315mhz發(fā)射頭就可以了。（2）、接收模塊電路電路設(shè)計接收模塊電路原理圖如圖2-8所示。 圖2-8 接收電路原理圖接收電路：315mhz接收頭接收到信號后送入鎖存型的解碼芯片pt2272的數(shù)據(jù)輸入端14腳解碼，振蕩電阻選用200k的電阻與pt2262匹配。8位地址編碼必須與編碼芯片pt2262的地址編碼一致才能實現(xiàn)解碼，解碼成功時第17腳將會輸出高電平。圖中的j0是與控制模塊的接

27、口，本模塊需要嵌入到控制模塊中，所以需要做得特別小。2.2 控制及顯示部分控制電路的主要元件是單片機，單片機在工業(yè)控制、電子產(chǎn)品、儀器儀表等行業(yè)中已得到廣泛應(yīng)用。我們利用單片機進行開發(fā)應(yīng)用時,都必須先了解單片機的硬件配置、軟件編寫、提供的內(nèi)部資源等等資料。單片機已成為電子系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)采集、信息處理、通信聯(lián)絡(luò)和實施控制的重要器件。通常利用單片機技術(shù)在各種系統(tǒng)、儀器設(shè)備或裝置中，形成嵌入式智能系統(tǒng)或子系統(tǒng)（1）本系統(tǒng)選用的是at89c51，下面將介紹此單片機的基礎(chǔ)知識。at89c5的主要功能列舉如下：管腳說明：vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸

28、收8ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當p2口被

29、寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的

30、緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用

31、于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存

32、儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。（2）控制模塊電路設(shè)計 制模塊電路原理圖如圖2-9所示。 圖2-9 控制模塊原理圖控制模塊主要由核心元件單片機組成，還有圍繞單片機設(shè)計的一系列外圍電路：復(fù)位電路，時鐘振蕩電路，程序燒寫口可以實現(xiàn)在線下載程序，方便調(diào)試。單片機的p1口作為控制信號的輸入端，p0口作為顯示輸出，p2口作為繼電器控制

33、信號的輸出，p2.0輸出方向控制信號。p2.1輸出信號控制開/關(guān)。p1口的輸入就是接收模塊接收到的數(shù)據(jù)，也就是發(fā)射模塊的4個按鍵產(chǎn)生的高低電平控制信號。也就是說通過無線收發(fā)后，按鍵k1、k2、k3、k4就對應(yīng)于解碼芯片pt2272的數(shù)據(jù)輸出d0、d1、d2、d3，在這控制模塊中輸入到單片機的p1口。接收模塊的vt端輸入到單片機的int0口，用于產(chǎn)生中斷信號。在接收模塊中當有有效信號輸入時pt2272解碼置對應(yīng)的數(shù)據(jù)端為高，同時也置vt為高電平。所以vt表示發(fā)射電路的按鍵按下時被識別到了，所以用vt作為中斷信號在適合不過了。但是由于單片機的外部中斷是低電平有效的，而vt是高電平。所以需要加入一個

34、非門，然而特意的加入一個非門會增加不必要的開銷。所以就加了一個由三極管構(gòu)成的非邏輯結(jié)構(gòu)。為了知道vt什么時候變高電平、是否變高電平，我在vt端加了一個綠色的led作為指示，限流電阻為200歐。三極管非門的輸入端必須加上輸入電阻，否則非門不會很好的工作，要有0.7v左右的電壓就b、e極就導(dǎo)通了，而且led也始終不會點亮，因為此點被鉗位在0.7v。單片機的p0口輸出信號經(jīng)過10k的上拉電阻后輸入到顯示驅(qū)動芯片cd4511。數(shù)碼管選用共陰數(shù)碼管，在公共端加上200歐的電阻限流。數(shù)碼管主要是顯示電機的速度檔位，可以通過修改軟件修改。修改好的軟件編譯后通過下圖燒寫入單片機執(zhí)行。在線下載口如圖2-10所示

35、。圖2-10 單片機在線下載口單片機編譯好的程序就是從此燒寫口寫進單片機執(zhí)行的，at89c51支持在線下載的優(yōu)點就體現(xiàn)在這里。在電路板上留下程序下載口，軟件調(diào)試時就變得非常方便，不需要每次都把芯片取下來使用專用的燒寫器下載好后再裝上調(diào)試，直接可以實現(xiàn)在線調(diào)試。2.3 電源控制部分（1）繼電器繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。微電子技術(shù)、電子計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、光電子技術(shù)以及空間技術(shù)的飛速發(fā)展，對繼電器技術(shù)提

36、出了新的要求，新工藝、新技術(shù)的發(fā)展無疑對繼電器技術(shù)的發(fā)展起到促進作用。微電子技術(shù)和超大規(guī)模ic的飛速發(fā)展對繼電器也提出了新的要求。第一是小型化和片狀化。如ic封裝的軍用to5(8.58.57.0mm)繼電器，它具有很高的抗振性，可使設(shè)備更加可靠；第二是組合化和多功能化，能與ic兼容、可內(nèi)置放大器，要求靈敏度提高到微瓦級；第三是全固體化。固體繼電器靈敏度高，可防電磁干擾和射頻干擾。通訊技術(shù)的發(fā)展對繼電器的發(fā)展具有深遠的意義。一方面是由于通訊技術(shù)的迅速發(fā)展使整個繼電器的應(yīng)用增加。另一方面，由于光纖將是未來信息社會傳輸?shù)闹鲃用}，在光纖通訊、光傳感、光計算機、光信息處理技術(shù)的推動下將出現(xiàn)光纖繼電器、舌

37、簧管光纖開關(guān)等新型繼電器。同時光電子技術(shù)對于繼電器技術(shù)將產(chǎn)生巨大的促進作用，為實現(xiàn)光計算機的可靠運行，目前已試制出雙穩(wěn)態(tài)繼電器。為了提高航空、航天繼電器的可靠性，期望繼電器失效率應(yīng)由目前的0.1ppm降至0.01ppm；載人空間站則要求達到0.001ppm。耐溫要達到200以上，耐振要求高于490m/s，同時應(yīng)能承受2.3210(4)c/kg的射線輻射。為滿足空間要求，必須加強可靠性研究，并建立專門的高可靠生產(chǎn)線。新型特殊結(jié)構(gòu)材料、新分子材料、高性能復(fù)合材料、光電子材料，還有吸氧磁性材料、感溫磁性材料、非晶體軟磁材料的發(fā)展對研制新型磁保持繼電器、溫度繼電器、電磁繼電器都具有重要的意義，并必將出

38、現(xiàn)新原理、新效應(yīng)的繼電器。電磁繼電器的工作原理和特性電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。 熱

39、敏干簧繼電器的工作原理和特性熱敏干簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關(guān)。它由感溫磁環(huán)、恒磁環(huán)、干簧管、導(dǎo)熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏干簧繼電器不用線圈勵磁，而由恒磁環(huán)產(chǎn)生的磁力驅(qū)動開關(guān)動作。恒磁環(huán)能否向干簧管提供磁力是由感溫磁環(huán)的溫控特性決定的。 固態(tài)繼電器是一種兩個接線端為輸入端，另兩個接線端為輸出端的四端器件，中間采用隔離器件實現(xiàn)輸入輸出的電隔離。固態(tài)繼電器按負載電源類型可分為交流型和直流型。按開關(guān)型式可分為常開型和常閉型。按隔離型式可分為混合型、變壓器隔離型和光電隔離型，以光電隔離型為最多。 繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 額定工作電壓是指繼電器正常工作時線圈

40、所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓。 直流電阻是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過萬能表測量。 吸合電流是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動作的最小電流。在正常使用時，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對于線圈所加的工作電壓，一般不要超過額定工作電壓的1.5倍，否則會產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 釋放電流是指繼電器產(chǎn)生釋放動作的最大電流。當繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時，繼電器就會恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時的電流遠遠小于吸合電流。 觸點切換電壓和電流是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時不能超過此值，否

41、則很容易損壞繼電器的觸點。 繼電器的選用 先了解必要的條件：控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。控制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。 （2）電源控制部分無線遙控開關(guān)由發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)兩大部分組成，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如第一章圖1.1所示。開關(guān)系統(tǒng)的工作原理是首先通過按鍵輸入所需控制電路的位號，同時啟動編碼電路產(chǎn)生帶有地址編碼信息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號，再通過無線電發(fā)射電路將該信號發(fā)射出去。而無線電接收電路將接收到的編碼脈沖信號通過解碼電路進行編碼地址

42、確認，確認是否為本遙控開關(guān)系統(tǒng)地址。如果是，則解碼電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號控制繼電器電路，開關(guān)電路動作；如果不是，則解碼電路不解碼，繼電器電路不響應(yīng)，開關(guān)電路無任何動作。第 三 章 軟件設(shè)計3.1 軟件組成及結(jié)構(gòu)3.1.1 發(fā)射部分發(fā)射部分的主要功能是接收計算機的串行數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為自定義編碼信號，從發(fā)射模塊發(fā)射出去，另外，還要負責給看門狗加喂狗信號，程序流程圖如圖3-1所示。開始喂看門狗系統(tǒng)初始化教師機是否有數(shù)據(jù)發(fā)送n教師機是否有數(shù)據(jù)發(fā)送n數(shù)據(jù)編碼發(fā)射數(shù)據(jù)圖3-1 發(fā)射部分程序流程圖3.1.2接收部分接收部分的主要功能是接收自定義編碼信號，判斷是否為本機地址，然后控制固態(tài)繼電器動作，程序流程圖

43、如圖3-2所示。開始系統(tǒng)初始化判斷是否有數(shù)據(jù)接收ny接收數(shù)據(jù)是否成功nyy判斷地址位是否相同nyy功能碼是否為開機n關(guān)電源y開電源圖3-2 接收部分程序流程圖3.2自定義編碼的軟件實現(xiàn)自定義編碼的軟件主要以延時程序?qū)崿F(xiàn)，圖3-3所示為其程序流程圖開始返回調(diào)用200us延時子程序調(diào)用400us延時子程序輸出口置0輸出口置1圖3-3 延時程序流程圖程序源代碼：cjne a,#10b,nextdata ;判斷是否為10bclr dataout ;數(shù)據(jù)輸出口置0acall delay400us ;延時400ussetb dataout ;數(shù)據(jù)輸出口置1acall delay200us ;延時200us

44、ret ;返回；200us延時子程序delay200us: mov r2, #9delay200us1: mov r3, #9delay200us2: djnz 03h, delay200us2djnz 02h, delay200us1 nop nop nop nopret；400us延時子程序delay400us: mov r4, #10delay400us1: mov r5, #18delay400us2: djnz 05h, delay400us2 djnz 04h, delay400us1 nop nop nop ret3.3 寬度固定的脈沖信號的識別本系統(tǒng)屬于遠程數(shù)據(jù)傳輸。所傳輸?shù)臄?shù)

45、據(jù)格式是自定義的。詳細的編碼格式前已述及。這樣，所接收的數(shù)據(jù)不一定符合單片機串行通信的需要。這表現(xiàn)在兩個方面：一是電氣特性有差異，這通過電平轉(zhuǎn)換等硬件電路可以很好地匹配；二是數(shù)據(jù)格式不符合計算機通信的需要。主要表現(xiàn)在：外設(shè)信號每幀位數(shù)超過或少于單片機通信最高或最低位數(shù)的限制；傳輸速率與單片機不匹配；幀格式與單片機不同等。在第一個問題解決后，外設(shè)發(fā)來的數(shù)據(jù)經(jīng)過變換后與單片機i/o口可直接相連。但第二個問題不能用單片機現(xiàn)成通信口直接編程來解決。外設(shè)來的串行數(shù)據(jù)為非標準的，我們只能把它當成脈沖信號經(jīng)i/o口輸入來識別。對于本系統(tǒng)的碼型，我們用一段時間的高電平加一段時間的低電平來表示兩個二進制位。對于

46、此類信號的識別，最直接的方法是嚴格按照高低電平的維持時間長短來定時檢測。但其中仍然有一個問題，即接收不可靠。原因是由于串行數(shù)據(jù)的發(fā)送方和接收方的時鐘存在誤差，所以發(fā)送的脈沖與規(guī)定有誤差，接收端的定時也有誤差，另外數(shù)據(jù)在遠程傳輸過程中會產(chǎn)生相移等失真，同樣會產(chǎn)生誤差。鑒于此，編寫識別程序時，要允許有一定大小的誤差。如200us，可以為140us到260us均為正確。圖3-4所示為檢測二進制10b的程序流程圖。開始定時器初始化判斷定時器是否超時判斷接收端是否為0nnyy清定時器高電平寬度是否大于340us n高電平寬度是否小于460usy ny接收緩沖區(qū)高位置1判斷定時器是否超時判斷接收端是否為1nny低電平寬度是否大于140usy n低電平寬度是否小于260usyny接收緩沖區(qū)低位置0返回圖3-4 檢測二進制數(shù)10程序流程圖程序源代碼如下：；偽指令pdata equ 0b2h ；p3.2 接收端口counth equ 30hcountl equ 31hn200hh equ 00h ; 240usn200hl equ 0f0hn200lh equ 00h ; 160