畢業(yè)設計--基于單片機的無線風扇遙控系統(tǒng)設計與實現

1、<p>　　題 目: 無線遙控風扇 </p><p>　　班 級： 機電（一）班 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　完成日期：2013/6/29

2、——2013/7/5 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　概述2</b></p><p>　　1 設計任務與要求3</p><p>　　1.1 設計任務：3</p><p>　　1.2 基本要求：3</p&

3、gt;<p><b>　　2 設計方案4</b></p><p>　　2.1 無線電家電遙控的基礎知識4</p><p>　　2.1.1 遙控模塊的特性4</p><p>　　2.1.2 遙控模塊系統(tǒng)組成5</p><p>　　3 硬件電路設計7</p><p>

4、　　3.1 電路中用到的器件的簡單介紹：7</p><p>　　3.2 MSC-51單片機引腳接線圖及工作原理7</p><p>　　3.3 HT-12系列的編解碼芯片11</p><p>　　3.3.1 HT-12系列芯片的引腳定義。11</p><p>　　3.3.2 HT12編碼器的基本工作原理。12</p&g

5、t;<p>　　3.4 89C51遙控接收模塊電路圖?！?13</p><p>　　3.4 89C51、繼電器驅動位、驅動7段數碼管、步進電機引腳分配表14</p><p>　　4 軟件程序設計16</p><p>　　4.1 接收程序16</p><p>　　4.2 操作程序

6、16</p><p>　　4.3 總程序17</p><p><b>　　5 總結22</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　概述</b></p><p>　　隨著時代的進步和發(fā)展，單片機技術已經

7、普及到我們生活，工作，科研，各個領域，已經成為一種比較成熟的技術，而遙控遙測技術在高科技研究、工農業(yè)生產、通信技術、軍事技術、家用電器等諸多領域得到了廣泛地應用。特別是隨著各類遙控專用集成電路不斷問世，使得各類遙控設備的性能更加優(yōu)越、可靠，功能也更加完善。本設計將介紹一種基于單片機簡易無線電家電遙控系統(tǒng)，它的傳輸方式也是利用無線遙控發(fā)射，它可對家中各種無線電遙控器發(fā)射的控制信號進行識別、存儲和再現的智能型無線電遙控器。該設計控制器采用單

8、片機8051，遙控模塊，選用的解碼芯片是HT-12系列的編解碼芯片。這一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均為18腳DIP封裝,HT-12E作為發(fā)射器中的編碼芯片，而HT-12D作為接收器中的解碼芯片。該遙控系統(tǒng)可以通過調節(jié)電容而改變發(fā)射頻率的無線電遙控功能，即省時、又省力，從而使人們免除同時面對眾多遙控器的煩惱。 本次課程設計，不僅設計了無線遙控的原理圖，同時以此原理圖為基礎設計了無線風扇遙控系統(tǒng)，實現利用遙控

9、控制風扇的起停以及檔位調節(jié)，并分別利用軟件A繪制出原理圖，利用軟件B進行了仿真實驗，</p><p>　　1 設計任務與要求</p><p>　　1.1 設計任務：</p><p>　　設計制作一個無線遙控器控制系統(tǒng)，控制對象為家用風扇，能在家用環(huán)境內無線遙控控制家用風扇的開啟、關閉以及檔位調節(jié)，以達到方便實用的效果。該遙控裝置采用晶體穩(wěn)頻脈沖調幅發(fā)射機，電路較

10、簡單，頻率穩(wěn)定度高，發(fā)射的是間斷的28MHZ等幅載波。接收機采用自熄式超再生檢波方式，檢波級工作在非線性工作狀態(tài)，具有間歇高頻振蕩和檢波雙重功能，接收靈敏度較高。檢波后的沙沙噪音為超再生電路所特有的。它的有效控制距離不低于10M，可以輕松地實現對室內風扇的無線控制。</p><p>　　1.2 基本要求：</p><p>　　(1)無線遙控控制家電的開啟、閉合以及檔位調節(jié)；</p&

11、gt;<p>　?。?）控制過程具備LED燈及壓電喇叭提示；</p><p>　　(3)操作方便的設計理念；</p><p><b>　　2 設計方案</b></p><p>　　本系統(tǒng)設計分兩部分：一是無線電遙控發(fā)射機部分，它是通過鍵盤對開關方式編碼的控制來調制信號的發(fā)送，再由功放外接天線進行無線電傳輸。二是無線電接收機部分，

12、它是由外接天線接收無線電，經過功放放大后，進行解調，解碼，從而控制被控設備。兩部分均市直流供電，方便實用，但其不同的是，遙控發(fā)射機是采用電池，而接收機是外供直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　2.1 無線電家電遙控的基礎知識</p><p>　　無線電家電遙控的基礎知識包括遙控模塊的特性，遙控模塊系統(tǒng)組成和各模塊的工作原理。</p><p>　　2.1.1 遙控

13、模塊的特性</p><p>　　無線遙控系統(tǒng)簡單實用，能夠穿透建筑物進行通信，而且沒有方向的限制，是十分常用的控制器。它由一組發(fā)射器和接收機組成。如圖所示。</p><p>　　內含一組7段數碼管，數據顯示方便。</p><p>　　有編譯碼IC，控制不受外界噪聲干擾。</p><p>　　系統(tǒng)由4組按鍵的無線電發(fā)射器及8051接收控制板組成

14、。</p><p>　　采用UHF發(fā)射電路，發(fā)射頻率約為310MHz，能夠進行無線數據傳輸及無線控制。</p><p>　　有2組繼電器，可以直接控制強電。</p><p>　　遙控器及接收端上均有密碼設定裝置，由8組DIP開關調整，僅當兩者調節(jié)一致時動作有效。</p><p>　　無線電接收電路采用無線電接收模塊設計，方便實驗及改裝。<

15、;/p><p>　　包含工作指示燈LED及壓電喇叭作動作指示用。</p><p>　　由繼電器開關可以控制家電產品電源的開啟和關閉。</p><p>　　2.1.2 遙控模塊系統(tǒng)組成</p><p>　　整個系統(tǒng)的組成分為發(fā)射器和接收機兩個部分。</p><p>　　發(fā)射器功率小，采用電池供電，而且體積小，可以隨身攜帶，

16、接收機可由市電供電，也可選用蓄電池供電。發(fā)射器和接收機只有在兩者的DIP密碼一致時，才能正常工作。同時，一部接收器在需要的時候還可以有多部發(fā)射器嗎，只需將這些發(fā)射器的DIP密碼都設成與接收機相同即可。</p><p><b>　　1.發(fā)射器。</b></p><p>　　發(fā)射器的結構圖如圖下所示。發(fā)射器本身由12V的小型電池供電，內含8組DIP開關，可有256組密碼設

17、定。在本模塊中采用的發(fā)射器有4個按鍵，在市場上銷售的發(fā)射器也有兩個鍵或3個鍵。當按下任何一鍵時，工作指示燈LED亮，將對應的數據發(fā)送出去，由接收機接收并執(zhí)行對應的工作。發(fā)射器上的按鍵是常開開關，平時按鍵未按下時并不需耗電，只有某個按鍵按下時，開關閉合才會耗電，因此不需要裝上電源開關。另外，無線電遙控通過頻率在310MHz左右的高頻載波傳送數字代碼數據，出廠時其工作頻率已先行設定調整完成，因此發(fā)送接收電路無需作任何調整。這對使用者來說是十

18、分方便并且重要的。</p><p><b>　　2.接收機。</b></p><p>　　接收機的工作原理圖如下圖所示，其結構較復雜，由單片機控制單元、高頻電路單元、解碼芯片組成。</p><p>　　單片機控制。單片機在系統(tǒng)在中是控制中心，完成將無線數據轉換為控制信號的任務，這里選用的是89C51。單片機的控制信號通過通用I/O口輸出，通過驅

19、動電路或者相應的轉換電路輸入到控制設備中心。</p><p>　　高頻電路。高頻電路用于接收來自發(fā)射器送來的信號，并將信號波放大后送至解碼IC。</p><p>　　解碼芯片。解碼芯片用于對接收的無線數據進行解碼，將解碼后的數據以TTL電平發(fā)送至單片機的通用I/O口。</p><p><b>　　3 硬件電路設計</b></p>

20、<p>　　除了89C51之外，遙控器均有密碼功能避免了因代碼的重復而造成使用上的互相干擾，以下介紹無線遙控模塊（RF51）中用到的編解碼器IC的工作原理，以及模塊中用到的HT-12系列編碼器的介紹。</p><p>　　3.1 電路中用到的器件簡單介紹：</p><p>　　高頻模塊（RF Module）提供經過高頻接收機電路接收進來的信號及解碼器轉換出來的數據(D0~D3

21、)，同時送出的數據使能信號VT(高電位工作)，且VT接至89C51 P2.4引腳。電路使用步進電機表示風扇的電機，步進電機共接4跟并行I/O口線，即P0.0-P0.3，由X1,X2口輸入11.0592MHz的晶振信號，另外還有LED指示燈接P3.7口，壓電喇叭接P3.4口，整體接線圖如下所示：</p><p>　　3.2 MSC-51單片機引腳接線圖及工作原理</p><p>　　MC

22、S-51的邏輯符號圖如下：</p><p>　　在單片機的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制或與其它電源復用的引腳，32條輸入/輸出（I/O）引腳。由于51單片機運用已經非常普遍，此處不詳細介紹。本系統(tǒng)所用接線將在各模塊介紹時詳細說明，同時在總電路圖也可以看出。 </p><p>　　3.3 HT-12系列的編解碼芯片</p><p&g

23、t;　　選用的解碼芯片是HT-12系列的編解碼芯片。這一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均為18腳DIP封裝,HT-12E作為發(fā)射器中的編碼芯片，而HT-12D作為接收器中的解碼芯片。</p><p>　　HT-12系列的芯片應用CMOS技術制造，具有省電、耐干擾的特點，工作電壓范圍2V~13V，可由電池供電，內含振蕩電路，只需外加一只電阻即可提供工作頻率，使用簡單。HT-12E解碼器可

24、以有4096組密碼，并可傳送4位的數據，</p><p>　　3.3.1 HT-12系列芯片的引腳定義。</p><p>　　A0~A11:密碼設定，共有4096中組合。</p><p>　　HT-12E的D0~D3:數據輸出位。</p><p>　　HT-12D的D0~D3:數據輸出位。如HT12D與HT12E搭配使用，當A0~A7密碼一

25、致時，HT12E所傳送的4位數據會出現在HT12D的D3~D0引腳上。</p><p>　　DATA OUT:數據發(fā)送端。</p><p>　　DATA IN：數據接收端。</p><p>　　TE：允許發(fā)射信號，低電位工作，此時所編碼的信號由DATA OUT引腳送出。</p><p>　　VT：當發(fā)射端與接收端密碼一致時，接收端接收進來的數

26、據解碼完成，在D0~D3引腳完成數據解碼時，此引腳會出現高電位信號。</p><p>　　OSC1、OSC2：振蕩電路控制引腳，只要加入一只電阻即可工作。需要注意的是解碼器的振蕩工作頻率約為編碼器的50倍，所選擇的電阻如下所示。</p><p>　　HT-12E和 HT-12F/D振蕩電阻和振蕩頻率的關系</p><p>　　3.3.2 HT12編碼器的基本工作原

27、理。</p><p>　　HT12編輯器的基本工作電路</p><p>　　3.4 89C51遙控接收模塊電路圖</p><p>　　8051遙控接收模塊電路圖如圖所示</p><p>　　由DIP開關設定8位密碼值，當兩邊密碼一致時，若將數據放入HT-12E的D0~D3，同時設定TE引腳為低電平，則代碼的信號會由DATA OUT引腳發(fā)送出

28、而由HT-12D接收進來并進行解碼，一旦解碼完成則VT引腳會成為高電位狀態(tài)，同時數據將會鎖存到D0~D3數據線上。</p><p>　　若將傳輸線去掉，轉接至無線遙控接口的發(fā)射端及接收端，則可以做無線電編碼的控制。</p><p>　　3.5 89C51、繼電器驅動位、驅動7段數碼管引腳分配表</p><p>　　無線遙控數據分為4位，D0~D3到信號/EN，連接

29、8051的位引腳分配如下所示：</p><p>　　89C51與H12引腳分配表</p><p>　　繼電器驅動位引腳分配表</p><p>　　七段式數碼顯示管采用共陽極接線法,數碼管a—g分別連接至單片機的P1.0-P1.7口，數字顯示控制方式如下表所示：</p><p><b>　　4 軟件程序設計</b><

30、;/p><p>　　4.1 接收程序段</p><p>　　本程序通過不斷循環(huán)判斷VT的值掃描遙控器的發(fā)射信號</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p>　　4.2 操作子程序</p><p>　　操作子程序主要是對接收到的數據進行相應的操作，由于可能出現的情況較多，應注意判

31、斷之后的跳轉。采用的是累加寄存器作為輸入參數的途徑，這樣就能實現類似C語言的參數輸入。操作子程序清單如下：</p><p><b>　　4.3 程序全貌</b></p><p>　　通過單片機實現了無線遙控信號的接收，并通過接收的數據對步進電機進行相應的控制，從而實現了無線遙控的功能。程序清單如下：</p><p><b>　　5

32、 總結</b></p><p>　　通過本次課程設計，既鞏固了以前所學的理論知識，同時又學到了許許多多新的知識，新的技術，在很大程度上，提高了我的研究開發(fā)能力和實際解決問題的能力。具體來說，收獲最大的還是提高了無線收發(fā)器的設計能力，加深了對無線電理論的理解。</p><p>　　在導師的指導下完成課題任務，是一次理論知識和動手實踐的完美結合。相比起單純的理論學習，課程設計的親自

33、動手經歷讓人更容易理解掌握在其中蘊含的技巧和經驗；導師的指導更為周到具體，當然選題的范圍也更廣闊，自然學到的東西更多。 我所做的課題是簡易無線電遙控系統(tǒng)，主要的知識和技術就是信號采集，信號處理，信號收發(fā)。由于單片機的匯編語言沒有學好，在做設計的過程中，不得不多次把以前的課本拿出來好好復習。另外，雖然課題已經比較簡單，但是，在實際開工設計中還是遇到了很多問題，首先是對各種芯片比較陌生，其次剛開始編寫程序的思路也是不容易理清的，最大

34、的問題還是程序的調試，往往幾個小時找不出毛病但是結果又達不到預期，索性，在小組的共同努力下，通過查閱文獻資料，網上搜索軟件實用技巧同時耐心調試等方法最終解決遇到的問題，完成了本次課程設計。</p><p>　　經過本次課程設計，我鞏固了所學的知識，同時，Protues和keiluvision這兩門軟件技術，在完成設計中，不知不覺就比較熟悉了，相信在以后的繼續(xù)學習中也會非常有用。我相信，在課程設計中學到的課題研究的

35、方法和經驗，對我以后的學習和工作都會有很大的幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]  王成華.電路與模擬電子學[M]. 北京：科學出版社, 2003.[2]  童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社, 2003.[3]  

36、;房增田、孫寒鵬.無線電愛好者手冊[M]. 北京：人民郵電出版社, 1985.[4]  宋東生.無線電愛好者讀本[M].北京：人民郵電出版社, 1983.[6]  米哈伊洛夫.無線電電子設備電磁兼容性參數測量 [M].北京：航空工業(yè)出版</p><p>　　社, 1988.[7]  肖景.無線電遙控