多路無線遙控開關(guān)設(shè)計(jì)

1、學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：1堅(jiān)持以“求實(shí)，創(chuàng)新”的科學(xué)精神從事研究工作。2本論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。3本論文中除引文外，所有實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和有關(guān)材料均是真實(shí)的。4本論文中除引文和致謝的內(nèi)容外，不包含其他人或其他機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。5其他同志對本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了聲明并表示了感謝。 作者簽名： 日 期：摘摘 要要: :目前國內(nèi)外都在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系，越來越多的公司加入了這個(gè)陣營，在這當(dāng)中，無線技術(shù)被廣泛的、很好的應(yīng)用在了其中，無線技術(shù)通過射頻來進(jìn)行雙向的通信，無需接觸，它具有非常高的精度，很好的適應(yīng)能力，抗干擾能力較強(qiáng)

2、。我本次設(shè)計(jì)的多路無線遙控開關(guān)，通過本次設(shè)計(jì)的無線遙控開關(guān)，可以驗(yàn)證我們可以很好的控制相關(guān)的電路的接通和斷開，達(dá)到更好的控制，方便人們的生活。這對家居電器的智能化也具有一定的影響。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：sc2272-m4；AT89S52；無線遙控 Abstract: Both at home and abroad in the development of the Internet of Things architecture, more and more companies joined the camp, in which wireless technology is extensive and

3、 very good application in the one, through radio frequency wireless technology for two-way communication, without contact, it has a very high accuracy, good adaptability, strong anti-interference ability. I designed this multi-channel wireless remote control switch, wireless remote control switch by

4、 this design, you can verify that we can be well controlled switching on and off the relevant circuit, to achieve better control, convenience to peoples lives. This intelligent home appliances also have a certain impact.Keywords: sc2272-m4 ; AT89S51; wireless remote control目目 錄錄第一章 引言.11.1 研究背景及意義 .

5、11.2 研究現(xiàn)狀綜述 .11.3 本課題的研究內(nèi)容 .1第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì).22.1 方案的論證 .22.2 系統(tǒng)的構(gòu)成 .22.2.1 處理單元.22.2.2 發(fā)送和接收模塊.22.2.3 無線遙控.22.2.4 無線電遙控開關(guān).3第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì).43.1 供電電路的設(shè)計(jì) .43.2 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì) .53.2.1 復(fù)位電路的設(shè)計(jì).63.2.2 數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì).63.2.3 晶振電路的設(shè)計(jì).73.3 射頻芯片 SC2272-M4 電路的設(shè)計(jì).8第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì).94.1KEIL開發(fā)環(huán)境 .104.2 軟件控制邏輯 .104.3 系統(tǒng)工作狀態(tài) .12第五章 系統(tǒng)調(diào)試

6、.125.1 系統(tǒng)調(diào)試的硬件問題 .125.2 系統(tǒng)調(diào)試的軟件問題 .145.2.1 串口調(diào)試.14參考文獻(xiàn).16致 謝.171第一章第一章 引言引言這些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，智能化的設(shè)備出現(xiàn)在我們生活的各個(gè)方面，我們都開始看到了智能化的身影，這使我們的生活方式產(chǎn)生了巨大的變化。人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)需求強(qiáng)制推動著智能家居的發(fā)展，我們需要將我們的整個(gè)居住水平提高到物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)，并能夠通過集中控制方案對被控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程或者近距離控制。1.11.1 研究背景及意義研究背景及意義隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，許多的技術(shù)都在不斷的更新，人們的生活水平也因此也不

7、斷的在提高，從而人們對生活的要求也高了。近距離無線通信技術(shù)的發(fā)展也得到了一定的提高，以前的無線通信技術(shù)也能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在人們的要求，但是它的功耗非常大，成本也是非常的高，還有一點(diǎn)就是它的體積過大，不利于放置和處理。而現(xiàn)在發(fā)展的近距離無線通信技術(shù)就不存在這樣的問題。而且它可以很好地覆蓋一個(gè)區(qū)域，并可以在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的操作。這就體現(xiàn)無線通信技術(shù)在當(dāng)今社會具有很高的社會實(shí)際利用價(jià)值和意義。1.21.2 研究現(xiàn)狀綜述研究現(xiàn)狀綜述 目前，在國外，無線技術(shù)被得到了非常大而廣泛的應(yīng)用，在一些，報(bào)警、軍事、無線遙控發(fā)面等，都得到了很好的應(yīng)用，而且技術(shù)的非常的成熟。 反觀國內(nèi)，雖然現(xiàn)在也在向物聯(lián)網(wǎng)方面發(fā)展，但是在技

8、術(shù)和成熟度等方面還是沒有達(dá)到國外的水平。1.31.3 本課題的研究內(nèi)容本課題的研究內(nèi)容 本課題的研究內(nèi)容包括處理單元是單片機(jī) AT89S52、發(fā)送模塊、接收模塊(Sc2272-M4)還有外部的一些連接電路。當(dāng)發(fā)送模塊發(fā)出了一個(gè)有效的信號，接收模塊會很快的接收到，并通過 52 單片機(jī)來處理，做出相應(yīng)的輸出，并作出有效的反應(yīng)。2第二章第二章 系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)2.12.1 方案的論證方案的論證 該方案的論證是通過精心的設(shè)計(jì)，將設(shè)備做出來，然后在針對其要實(shí)現(xiàn)的功能來進(jìn)行論證，具體的功能會在后期的實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)出來，我們只需對其要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行一一的調(diào)試和測試。調(diào)試和測試完成之后就可以看看自己的

9、做出來的設(shè)備是不是與自己的預(yù)期結(jié)果相同，如果相同，則說明該方案是可行的，如果不同，就要看是哪里出了問題，然后根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題來修改，將設(shè)備改成與自己的預(yù)期結(jié)果相符的設(shè)備，最后得出結(jié)論。2.22.2 系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)的構(gòu)成包括處理單元 52 單片機(jī)、發(fā)送模塊、接收模塊、外部電路以及無線遙控。2.2.12.2.1 處理單元處理單元處理單元我使用的是 52 系列單片機(jī)中的 AT89S52 一款單片機(jī)，通過和其他單片機(jī)對比它的性能，我選擇了使用這款，當(dāng)然其他的也能實(shí)現(xiàn)功能，它的價(jià)格也是比較的適中，兼容性也是相當(dāng)好。所以使用了這款。2.2.22.2.2 發(fā)送和接收模塊發(fā)送和接收模塊無線發(fā)送和接收模

10、塊，我選擇的是 sc2272-m4 射頻芯片。它具有遙控編碼電路，可以自己進(jìn)行解碼，它還具有三態(tài)地址的管腳。它的工作電壓范圍在 5V 左右，它的功耗相比而言也是比較低的，抗干擾能力也是非常的好，價(jià)格也是相對而言比較適合的。2.2.32.2.3 無線遙控?zé)o線遙控遙控在我們的日常生活中是一個(gè)常見的控制裝置，無線遙控就是遠(yuǎn)距離的控制裝置，當(dāng)然這個(gè)距離也是在有限的范圍之內(nèi)的，在現(xiàn)在生活中，無線遙控器的應(yīng)用也是比較廣泛的，因?yàn)樗o人們帶來許多的便利。隨著科技的不斷發(fā)展，無線遙控的種類也產(chǎn)生了多元化，而人們應(yīng)用最多的就是紅外遙控和無線電遙控。這兩種不同的遙控模式各有不同的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)其不同的優(yōu)點(diǎn)，人們也在不

11、同的場合分別應(yīng)用到了這兩種技術(shù)。雖然他們兩種都3屬于無線遙控的范疇，但是他們卻存在著很大的區(qū)別。 圖 2-1 紅外線遙控器 圖 2-2 無線電遙控器2.2.42.2.4 無線電遙控開關(guān)無線電遙控開關(guān)無線電遙控技術(shù)在現(xiàn)今社會的發(fā)展是非?？斓模m然才短短的只有幾十年的歷史，但是不得不說自從有了無線電遙控開關(guān)以后，人們在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都取得了巨大的提升。傳統(tǒng)的按鍵開關(guān)在我們的日常生活中隨處可見，在我們的生活中給我們帶來了許多不可計(jì)算的方便，在我們的家里面這種開關(guān)都比較的常見，它的工作原理就是在兩根電線之間進(jìn)行有效的接通和斷開，從而實(shí)現(xiàn)電路的接通和斷開。圖 2-3 傳統(tǒng)的按鍵開關(guān)4圖 2-4 無線電遙

12、控開關(guān)在生活方面更是給我們帶來便利，以前的汽車鎖門都是自己用鑰匙鎖的，這樣不僅給鑰匙帶來磨損，也給鎖帶來了不小的傷害，這樣不停的使用就會把鑰匙或者鎖弄壞，到時(shí)候連車都開不了了。還要叫人來維修。在這時(shí)候無線電遙控就發(fā)揮了作用。它可以避免這樣的問題，并且很快的打開鎖。我們生活中，經(jīng)常看到一些公司、學(xué)校還有別墅，都裝上了電動的們，這些門的操作也是運(yùn)用了無線電遙控的技術(shù)。第三章第三章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)3.13.1 供電電路的設(shè)計(jì)供電電路的設(shè)計(jì)由于本次課題的內(nèi)容中使用到了 AT89S52 單片機(jī)和射頻芯片，這些都是需要在有電的情況下才可以進(jìn)行工作的，他們的工作電壓都在 5V 左右，所

13、以本次課題中需要供電電路。在供電電路設(shè)計(jì)的時(shí)候我們可以直接利用我們身邊的手機(jī)或者充電寶來供電，因?yàn)樗麄兊妮敵龆际?5V，這樣我們只需要在電路中留下兩個(gè)點(diǎn)，一個(gè)是電源，一個(gè)是地，到時(shí)在焊接的時(shí)候我們只需買一個(gè)充電的 usb 接頭就行了。當(dāng)然這個(gè)也可以利用電路來實(shí)現(xiàn)。如下圖：5圖 3-1 供電電路我們可以根據(jù)上圖，自己制作電源電路。為我們的電路供電。為了使本電路電源更加準(zhǔn)確，本次課題直接使用的是 5V 電源。3.23.2 單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)作為電路的核心，我們必須認(rèn)真的使用好它，它里面包括了許多的電路。如復(fù)位電路等。圖 3-2 單片機(jī)圖63.2.13.2.1 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位

14、電路的設(shè)計(jì)對于單片機(jī)的復(fù)位電路在我們的電路中是不可缺少的，當(dāng)我們的電路發(fā)生一些故障的時(shí)候，比如死機(jī)的時(shí)候，我們就可以通過復(fù)位電路來將電路復(fù)位。復(fù)位電路可以很好的防止電路中的 cpu 發(fā)出錯(cuò)誤的指令信息，這樣會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不同，甚至?xí)鸬椒吹淖饔谩?fù)位電路可以有效的防止電路執(zhí)行錯(cuò)誤的代碼的操作，這為我們實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性提供了又一保障。同時(shí)，復(fù)位電路也可以提高電路中電磁的兼容性能。復(fù)位電路有許多種，本次課題的電路使用的是手動按鈕的復(fù)位。電路如下：圖 3-3 復(fù)位電路我們可以根據(jù)上圖來實(shí)現(xiàn)復(fù)位電路，這樣就可以通過按鍵 RESET 來實(shí)現(xiàn)復(fù)位的功能。3.2.23.2.2 數(shù)碼管顯示的設(shè)計(jì)數(shù)碼管

15、顯示的設(shè)計(jì)數(shù)碼管在我們的電路中也經(jīng)常的見到，本次課題中使用的數(shù)碼管七段數(shù)碼管，七段數(shù)碼管有兩種。一種是共陰的，很容易理解共陰的就是所有的個(gè)二極管的有一邊是接地的，當(dāng)電路中輸出高電平時(shí)對應(yīng)的二極管就會發(fā)光；另外一種就是共陽的，顧名思義就是所有的二極管的有一邊是接電源的。當(dāng)電路中輸出低電平時(shí)對應(yīng)的二極管就會發(fā)光。本次課題7使用的數(shù)碼管是共陽的。數(shù)碼管在使用的時(shí)候要加電阻進(jìn)行保護(hù)，不然會將二極管燒壞，使數(shù)碼管損壞。數(shù)碼管引腳圖如下圖：圖 3-4 數(shù)碼管引腳圖根據(jù)上圖的管腳示意圖，就可以將其正確的焊接在電路中。焊接時(shí)要注意：（1）不要過分的燙引腳，這樣會使數(shù)碼管燒壞。（2）焊接的溫度也不能太高。（3）

16、不要忘記加保護(hù)電阻。3.2.33.2.3 晶振電路的設(shè)計(jì)晶振電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的系統(tǒng)中還有一個(gè)不能缺少的部分就是晶振，每一個(gè)單片機(jī)中都有晶振，晶振的全名叫做晶體震蕩器，它在電路中有著不可或缺的作用，它可以結(jié)合單片機(jī)中的電路來產(chǎn)生電路中所需要的時(shí)鐘，單片機(jī)的執(zhí)行的速度的快慢就與電路的晶振有關(guān)，晶振所提供的時(shí)鐘大，單片機(jī)的速度就快，晶振提供的時(shí)鐘小，那單片機(jī)的運(yùn)行就慢了。這對我們的實(shí)驗(yàn)就會產(chǎn)生不小的影響。本次課題使用的晶振如下圖：8圖 3-5 晶振電路3.33.3 射頻芯片射頻芯片 SC2272-m4SC2272-m4 電路的設(shè)計(jì)電路的設(shè)計(jì)本次課題是多路無線遙控開關(guān)設(shè)計(jì)，這就意味著本次課題中的不可缺

17、少的主角就是遙控芯片，射頻芯片有很多，有 cc1101、sc2272 等芯片。從多方面因素考慮，我選用的是sc2272-m4 射頻芯片。它的功耗圖如下：表 1 sc2272-m4 電氣特性工作頻率（MHz）發(fā)射功率（dBm）Tx 理論值（mA）Rx 理論值（mA）+1027.014.5315014.814.5+1028.915.2433015.515.2+1030.715.1868016.915.1+1030.715.1915016.715.1從圖中工作頻率還有發(fā)射功率兩方面考慮，我本次課題選擇的是工作頻率為 315MHz的芯片。它的實(shí)物圖如下：9圖 3-6 Sc2272-m4 實(shí)物圖圖 3-

18、7 Sc2272-m4 接收電路原理圖Sc2272 芯片的功耗非常的低，它具有遙控編碼電路，可以自己進(jìn)行解碼，它還具有三態(tài)地址的管腳。它的工作電壓范圍在 5V 左右。由于本次課題的發(fā)送信號使用的是無線遙控開關(guān)，所以射頻芯片只需要買接收的就行了。接收模塊對信號接收后然后進(jìn)行解調(diào)在輸出反應(yīng)給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理，最終形成有效的輸出在數(shù)碼管上。第四章第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)的一個(gè)重要組成，該系統(tǒng)不單純是模擬電路或者數(shù)字電路，直接就能通過電路就能工作，單片機(jī)需要編程才能按照我們的意愿進(jìn)行工作。因此系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中是必不可少的部分。軟件設(shè)計(jì)的正確性，可以讓

19、我們的程序更加正確的運(yùn)行，不會擔(dān)心是不是軟件出了問題。104.1Keil4.1Keil 開發(fā)環(huán)境開發(fā)環(huán)境本次使用的是 52 單片機(jī)，所以我選擇可 Keil 4 作為單片機(jī)程序的開發(fā)環(huán)境。Keil C52集成開發(fā)工具是高度集成的，功能強(qiáng)大的，具有 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理等各種我們需要用到的工具，我們可以使用 C 語言或者匯編語言對單片機(jī)進(jìn)行編程。而 Keil對 C 語言的支持使得我們的編程變得非常簡單。并且具有方便移植和可閱讀性，性能完美。圖 4-1 keil 工具圖4.24.2 軟件控制邏輯軟件控制邏輯軟件控制邏輯的可以根據(jù)自己的代碼進(jìn)行相關(guān)的定義，根據(jù)自己的對電路的要求來對電路進(jìn)

20、行設(shè)計(jì)配置，用自己的方式對電路進(jìn)行設(shè)置，可以設(shè)置“1”為高電平， “0” 為低電平。4.2.14.2.1 流程圖流程圖11信 信信 信 信信 信 信 信 信 信信 信 信 信 信 信 信N信 信 信 信 信 信 信N信 信 信 信信 信 信 信 信信 信 信 信 信信 信 信 信 信信 信圖 4-2 流程圖124.34.3 系統(tǒng)工作狀態(tài)系統(tǒng)工作狀態(tài) 在進(jìn)行軟件編輯的時(shí)候?yàn)槲覀円獙ο到y(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行檢查確認(rèn)，系統(tǒng)的流暢對程序的運(yùn)行速度是有一定的影響的，系統(tǒng)的工作狀態(tài)越好，運(yùn)行越快，我們的軟件程序運(yùn)行就越流暢，系統(tǒng)的工作狀態(tài)不好的話，運(yùn)行慢，那么我們的程序運(yùn)行就會受到影響。這說明我們在系統(tǒng)工作的狀

21、態(tài)不好的情況下，我們的任何操作都是會受到影響的。第五章第五章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試就是在整個(gè)課題完成以后，我們要對我們自己做的東西進(jìn)行的調(diào)試。它的調(diào)試的范圍有系統(tǒng)硬件的調(diào)試，系統(tǒng)的硬件調(diào)試就是在我們自己焊接完自己的板子以后，要通過萬用表來檢測電路中有沒有虛焊，漏焊等問題。另一個(gè)就是軟件的調(diào)試。系統(tǒng)軟件的調(diào)試就是在我們發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件確保沒有問題之后，然后對我們的程序進(jìn)行的調(diào)試。本次課題中兩種方法都使用到了。系統(tǒng)調(diào)試的方法很多，我們可以自己任選幾種方法進(jìn)行調(diào)試。5.15.1 系統(tǒng)調(diào)試的硬件問題系統(tǒng)調(diào)試的硬件問題系統(tǒng)的調(diào)試中對硬件的調(diào)試是不可以忽略的，我們在完成我們的課題的時(shí)候，不能急忙的就提

22、交一定要對我們的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)硬件調(diào)試我們主要是看有沒有虛焊，漏焊。（1）檢查單片機(jī)部分有沒有問題，我們會用萬用表來檢測有沒有虛焊等的問題。圖 5-1 單片機(jī)硬件圖13（2）檢查接接收模塊。同樣我們還是運(yùn)用萬用表。下圖是接受模塊的反面圖 5-2 和正面圖 5-3。圖 5-2 sc2272-m4 接受模塊硬件反面圖圖 5-3 sc2272-m4 接受模塊硬件正面圖（3）檢查數(shù)碼管部分的電路的焊接問題。圖 5-4 數(shù)碼管硬件實(shí)物圖（4）檢查遙控器的電路圖。14圖 5-5 無線發(fā)射器圖（5）最后確定沒有問題之后，我們將整個(gè)電路連接在一起。圖 5-6 整體圖5.25.2 系統(tǒng)調(diào)試的軟件問題系統(tǒng)調(diào)試

23、的軟件問題系統(tǒng)調(diào)試的軟件問題是指我們平時(shí)在使用軟件的時(shí)候總是會由于軟件出現(xiàn)的問題。這些問題如果沒有處理好的話我們的設(shè)備也是不能夠很好的被調(diào)試，然后確定沒有問題。本次課題主要用到了串口，所一這里主要介紹的就是串口的調(diào)試。5.2.15.2.1 串口調(diào)試串口調(diào)試串口的調(diào)試，串口的調(diào)試在我們的調(diào)試中起著非常重要的作用，一個(gè)程序如果由于串口的而引起了錯(cuò)誤。那是非常讓我們頭疼的事情了，因?yàn)榇谠诔绦蛑惺褂玫降亩急容^多，我們的當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候，已經(jīng)晚了，那時(shí)候我們會要從電路中一個(gè)一個(gè)的調(diào)試來找出問題。15在調(diào)試串口的時(shí)候，我們都會使用到串口調(diào)試助手，這可以方便我們的調(diào)試。串口調(diào)試我們主要調(diào)試串口的發(fā)送，還有

24、一個(gè)就是串口的接收。（1）首先我們從串口的發(fā)送開始調(diào)試。調(diào)試的時(shí)候我們一定要細(xì)心，不要產(chǎn)生錯(cuò)誤。下圖是串口的發(fā)送調(diào)試。圖 5-7 串口調(diào)試發(fā)送（2）在串口發(fā)送的調(diào)試完成之后我們在進(jìn)行接收的調(diào)試。如下圖：圖 5-8 串口接收調(diào)試整個(gè)提示過程完成并且通過以后才說明我們的串口調(diào)試是成功通過了。這樣我們才可以放心的將我們的設(shè)備拿出來使用，甚至可以應(yīng)用到日常生活中。16參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1徐惠民，安德寧.單片微型計(jì)算機(jī)原理、接口及應(yīng)用.第二版M.北京：北京郵電大學(xué)出版社.2000.2李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2007.3胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實(shí)踐教程M .

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