遠程無線電遙控控制裝置的設計與實現畢業設計畢業論文-文庫吧

【正文】 與超外差收音機相同，它是設置一本機振蕩電路產生振蕩信號，與接收到的載頻信號混頻后，得到中頻信號，經中頻放大和檢波，解調出數據信號。由于載頻頻率是固定的，所以其電 路要比收音機簡單一些。超外差式的接收器穩定、靈敏度高、抗干擾能力也相對較好；超再生式的接收器體積小、價格便宜。 紅外遙控器（ IR Remote Control）是利用波長為 ～ m 之間的近紅外線來傳送控制信號的遙控設備。紅外遙控常用的載波頻率為 38kHz，這是由發射端 所使用的 455kHz 晶振來決定的。常用的紅外遙控系統一般分發射和接收兩個部分。發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管，由于其內部材料不同于普通發光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為 940nm 左右，外形與普通發光二極管相同，只是顏色不同。接收部分的主要元件為紅外接收二極管，一般有圓形和方形兩種。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這樣才能 獲得較高的靈敏度。紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。因此，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離（小于 10 米）遙控中得到了廣泛的應用。 畢業設計 9 圖 2 紅外線遙控器 圖 3 無線電遙控器 由于紅外發光二極管的發射功率一般都較小（ 100mW 左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路，最近幾年大 多都采畢業設計 10 用成品紅外接收頭。紅外遙控和無線遙控是對不同的載波來說的，紅外遙控器是用紅外線來傳送控制信號的，它的特點是有方向性、不能有阻擋、距離一般不超過 7 米、不受電磁干擾，電視機遙控器就是紅外遙控器；無線電遙控器是用無線電波來傳送控制信號的，它的特點是無方向性、可以不“面對面”控制、距離遠（可達數十米，甚至數公里）、容易受電磁干擾。在需要遠距離穿透或者無方向性控制領域，比如工業控制等等，使用無線電遙控器較易解決，基于本設計的設計要求，所以選擇無線電遙控。 控制方案的選擇 實現 遠程 遙控 控制工業 開關控制 電路有很多種方案，在這里我列出比較簡單的兩種，并以 方案 一作為此次模擬電子電路和數字電子電路的 論文 設計方案。 方案一： 現在正是單片機盛行的時候，我們的很多家用電器其中都有用一塊或者多塊單片機組成的不同功能的電路模塊，單片機的使用，方便了電路的開發者，將原本需要很大空間和時間搭建的電路圖集成起來，只需往其中燒入程序，就能控制整個電路。而在實現本次 論文 設計中 遠程 遙控控制開關電路中，也可以用到單片機，那就變得簡單易行了，而且這樣的電路需要的單片機不會太復雜， 80C51 單片機就能都夠實現。將每一個開關編好地址，再控 制其地址就可以了；其中遙控部分采用常用的 315 兆赫茲頻率發射器，通過 PT2262 芯片將其編碼發射，接收端采用 PT2272 芯片接收譯碼，實現控制功能。 方案二 ： 第二種方案是采用實際單獨硬件整合搭配后實現功能。其中，把開關的閉合狀態分別編碼，通過 PT2262 芯片編碼之后發射出去，由 PT2272 芯片接收后譯碼，最終實現控制開關的功能。 在實際電路的設計過程中，由于每一片 PT2262 都只有六個輸入端口，只能將六組數據進行編碼，所以可以使用兩片 PT2262 芯片進行數據的編碼和發送以及兩片 PT2272 芯片進行數據的譯 碼與接收；將第一片 PT2262 芯片用來控制前四個開關，第二片 PT2262 芯片控制后四個開關，第一、二片 PT2272 芯片分別接收第一、二片 PT2262 發送的編碼數據并進行譯碼；但是如果前四個開關和后四個開關都有按鍵按下的話，就會造成數據發送時的交叉，使電路發生發送矛盾，此時，就要考慮到數據傳輸的優先級別問題；在出現上述的情況時，可以將第二片PT2262 芯片上的數據進行一段時間的延時，并用寄存器將數據保存下來，待第畢業設計 11 一片上的數據已經發送以后，再將第二片芯片上編碼好的數據發送出去，這樣 控制電路 。 本設計選用方案 1. 單片機的選擇 單片機是 本系統 的核心部件，一方面它要接收來自 PT2272 解調后 的信號，另一方面要對兩種信號分別進行處理，控制后續電路的相應工作 。 在單片機實現的功能中，這一過程的軟件實現，需要單片機有較快的運算速度，并進行相應處理。同時，在能夠滿足報警器設計的計算速度及接口數的要求的同類型單片機中，要考慮選擇價格低廉且體積輕巧的機型，在保證了報警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎上，能夠不提高成本，縮小體積。 AT89C52 單片機雖然應用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，但 是速度慢，功耗大 ，適合民用，商用，不適合工業用途。 AT 單片機其突出的特點是功耗低， 精簡指令集 ，抗干擾性好，可靠性高。8051 系列采用的是堆棧指針， AT 采用硬件堆棧 8 級。當堆棧指針設定合理，局部變量少的情況下， 8051 系列用 10 層的程序嵌套不會出現問題。而 AT 單片機程序嵌套包括中斷最多不能超過 8 層。所以如果用 C 語言進行 AT 編程設計容易堆棧溢出。 匯編語言對于不同的 CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。而 C語言是一種結構化的高級語言，雖然占用資源較匯編多，但是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機語言。鑒于 C 語言的易讀性和普遍性，本論文的軟件設計選擇 C 語言編程， 為適用于本論文設計的 智能安防報警系統 ，應選擇一種速度快，功耗低，抗干擾性好， 宏晶科技新推出的 AT 系列單片機具有高速、低功耗、超強抗干擾等優點，是的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統 8051，而且 ATMEL 系列下屬的 AT89C52 系列單片機是低功耗 Flash 單片機，它的高效尋址方式、EEPROM、 A/D 轉換、硬件乘法器、硬件脈寬調制器 (PWM)等功能特點，較好的實現了強大的功能與超低功耗的結合。 價格比其他型號便宜，因此具有很好的性價比和 應用適應性。 本設計采用 AT89C52 單片機。 畢業設計 12 第 3 章 硬件電路設計分析 經過第 2 章的敘述已經確定了完成本設計所需要的主要元器件 ， 所以本章開始講述 智能安防報警系統 設計的硬件電路的設計。 主控芯片 AT89C52 是 ATMEL 公司生產的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統可編程 Flash 存儲器。 AT89C52 使用經典的 MCS51 內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統 51 單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案 ,引腳如圖 3。 圖 3 AT89C52 單片機引腳圖 AT89C52 參數 1. 增強型 8051 單片機， 12 時鐘 /機器周期指令代碼完全兼容傳統 8051 2. 工作電壓： ～ （ 5V 單片機） /～ （ 3V 單片機） 范圍： 0～ 40MHz，實際工作 頻率可達 48MHz 畢業設計 13 4. 用戶應用程序空間為 8K 字節 5. 片上集成 512 字節 RAM 6. 通用 I/O 口（ 32 個），復位后為： P0/P1/P2/P3 是 準雙向口 /弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需加上拉電阻。 7. ISP（在系統可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用 編程器 ，無 需專用 仿真器 ，可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 共 3 個 16 位 定時器 /計數器。即 定時器 T0、 T T2 4 路，下降沿中斷或低電平觸發電路， Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發 中斷方式 喚醒 11. 通用異步 串行口 （ UART），還可用定時器 軟件 實現多個 UART 12. 工作溫度范圍： 40～ +85℃ （工業級） /0～ 75℃ （商業級） 13. PDIP 封裝 AT89C52 最小系統 AT89C52 最小系統 包括晶振電路；復位電路，具體原理圖見圖 4 圖 4 主控系統最小原理圖 畢業設計 14 無線射頻模塊 畢業設計 15 無線數據傳輸廣泛地運用在車輛監控、遙控、遙測、小型無線網絡、無線抄表、門禁系統、小區傳呼、工業數據采集系統、無線標簽、身份識別、非接觸 RF 智能卡、小型無線數據終端、安全防火系統、無線遙控系統、生物信號采集、水文氣象監控、機器人控制、無線 232 數據通信、無線 485/422 數據通信、數字音頻、數字圖像傳輸等領域中。 DF 數據發射模塊的工作頻率為 315M，采用聲表諧振器 SAW 穩頻，頻率穩定度極高，當環境溫度在－ 25～＋ 85 度之間變化時，頻飄僅為 3ppm/度。特別適合多發一收無線遙控及數據傳輸系統。聲表諧振器的頻率穩定度僅次于晶體，而一般的 LC 振蕩器頻率穩定度及一致性較差，即使采用高品質微調電容，溫差變化及振動也很難保證已調好的頻點不會發生偏移。 DF 發射模塊未設編碼集成電路，而增加了一只數據調制三極管 Q1,這種結構使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考 慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。比如用 PT2262 等編碼集成電路配接時，直接將它們的數據輸出端第 17 腳接至 DF 數據模塊的輸入端即可。 DF 數據模塊具有較寬的工作電壓范圍 3～ 12V，當電壓變化時發射頻率基本不變 ,和發射模塊配套的接收模塊無需任何調整就能穩定地接收。當發射電壓為 3V 時，空曠地傳輸距離約 20～ 50 米，發射功率較小，當電壓 5V時約 100～200 米，當電壓 9V 時約 300～ 500 米，當發射電壓為 12V 時，為最佳工作電壓，具有較好的發射效果，發射電流約 60 毫安，空曠地傳輸距離 700～ 800 米，發射功率約 500 毫瓦。當電壓大于 l2V 時功耗增大，有效發射功率不再明顯提高。這套模塊的特點是發射功率比較大，傳輸距離比較遠，比較適合惡劣條件下進行通訊。天線最好選用 25 厘米長的導線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時收很多因素的影響，所以一般實用距離只有標稱距離的 20％甚至更少，這點需要在開發時注意考慮。 DF 數據模塊采用 ASK 方式調制，以降低功耗，當數據信號停止時發射電流降為零，數據信號與 DF 發射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則 DF 發射模塊將不能正常工 作。數據電平應接近 DF 數據模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調制效果。 DF 發射發射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應離開周圍器件 5mm以上，以免受分布參數影晌。 DF 模塊的傳輸距離與調制信號鐸率及幅度，發射電壓及電池容量，發射天線，接收機的靈敏度，收發環境有關。一般在開闊區最大發射距離約 800 米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過畢業設計 16 程中的折射和反射會形成一些死區及不穩定區域，不同的收發環境會有不同的收發距離。無線發射模塊實物如圖 4 圖 4 無線發射模塊 主要技術指標： 1。通訊方式：調幅 AM 2。工作頻率： 315MHZ (可以提供 433MHZ，購貨時請特別注明） 3。頻率穩定度：177。 75KHZ 4。發射功率：≤ 500MW 5。靜態電流：≤ 6。發射電流： 3～ 50MA 7。工作電壓： DC 3～ 12V 超再生接收模塊 畢業設計