【正文】 目 錄摘要……………………………………………………………………………………..3一 概述…………………………………………………………………………..41 提出問題及設(shè)計方案………………………………………………………….….42 遙控系統(tǒng)的組成………………………………………………………………...43 SFK調(diào)制方式簡介 ……………………………………………………….…….6二 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計…………………………………………………………….91 穩(wěn)壓電源 …………………………………………………………………….. ...92 AT89C2051………………………………………………………………………103 NRF401芯片介紹 ……………………………………………………………164 L298芯片介紹 …………………………………………………………………21三 軟件編程設(shè)計………………………………………………………………...231 軟件設(shè)計………………………………………………………………...232 主程序編程設(shè)計…………………………………………………………….…253 設(shè)計仿真及調(diào)試…………………………………………………………………28四 接收機靈敏度和接收距離計算………………………………………………30五 綜合測試及誤差分析…………………………………………………..…….321 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計……………………………………………………….……...322 接收系統(tǒng)的綜合調(diào)試………………………………………………………….333 使用的測試儀器 ……………………………………………………………….344 調(diào)試……………………………………………………….….….………..345 射頻電路應(yīng)用設(shè)計評估……………………………………………………….36六 設(shè)計心得……………………………………………………………………...39謝辭…………………………………………………………………………………….40參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………...41總電路圖…………………………………………………………………………42摘 要本設(shè)計是利用單片機遙控系統(tǒng)來實現(xiàn)對電動機的控制。詳細(xì)論述了本次設(shè)計的單片機控制系統(tǒng)的總體方案，硬件設(shè)計，軟件的設(shè)計以及可靠性分析等。本系統(tǒng)所用的主要部件是單片機89C52，F(xiàn)SK發(fā)射芯片nRF401等許多器件。該系統(tǒng)具有自動化程度高，成本低，體積小，控制精確等優(yōu)點, 大大提高了產(chǎn)品生產(chǎn)率，有很好的經(jīng)濟效益和廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：單片機；遙控；接收；電機控制ABSTRACTThis design make use of the single slice the machine to control from a distance the system to realize to control electric motor. Detailed treatise single slice this design for total project for machine controlling the system, hardware design, software and dependable analysis etc. The main parts for using of this system is a machine of single slice 89 C51s, FSK shoot the slice the many piece of nRF401 etc. That system has to automate the degree high, the cost is low, and the physical volume is small, control precision etc. advantage, consumedly increased the product rate of production, and have the good and economicperformance with the amplitude39。s development foreground.Keywords: Machine of single slice。 remote control。 receive。 control electric machinery一、概述1　提出問題確定初步設(shè)計方案（1） 問題的提出隨著無線遙控技術(shù)的發(fā)展，特別是采用了先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)，遙控系統(tǒng)在安全性、可靠性等方面得到日益完善，由于采用了無線遙控，操作人員只需攜帶輕巧的發(fā)射系統(tǒng)，自由走動并選擇最佳(安全)視覺位置實行操作，消除了事故隱患，既保證了安全操作又大幅度提高了生產(chǎn)效率。（2） 確定初步的設(shè)計方案① 選擇單片機根據(jù)控制系統(tǒng)所要求的控制精度，響應(yīng)速度，開發(fā)環(huán)境，I/O點數(shù)，輸入/輸出通道數(shù)等情況，我選擇了MCS—51系列的8位單片機89C2051。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C2051可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CUP的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。② 選擇射頻接收芯片根據(jù)調(diào)制方式的要求，選擇nRF401。nRF401是一個單片RF收發(fā)芯片，工作在433MHz ISM頻段，F(xiàn)SK調(diào)制和解調(diào)，數(shù)據(jù)傳輸速率為最大為20kb/s，采用PLL頻率合成技術(shù)，頻率穩(wěn)定性好；靈敏度高達(dá)105dBm，最發(fā)射功率達(dá)10mW,工作電壓5伏，可直接與微控制器借口，僅需外接一個晶體和幾個阻容、電感元件，即可構(gòu)成一個完整的射頻收發(fā)器，電路模塊尺寸為30mm22mm6mm，即可方便的嵌入到各種測量和控制系統(tǒng)中，在儀器儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線抄表系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、計算機遙測遙控系統(tǒng)等中應(yīng)用。③ 選擇電機控制芯片L298是15個引腳封裝的一個整合的集成線路，它是高電壓，高的涌流雙重的全橋驅(qū)動電路，接受標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯信號控制。例如：繼電器的歸納負(fù)荷，螺線形電導(dǎo)管，直流及步進(jìn)汽車。準(zhǔn)許提供獨立地輸入信號使裝置具有片選能力，每座驅(qū)動橋的晶體射極被連接在一起，可以在比較低的電壓下工作。2 遙控系統(tǒng)的組成系統(tǒng)整體設(shè)計開始系統(tǒng)整體設(shè)計估計系統(tǒng)規(guī)模：I/O口數(shù)，存儲容量模塊劃分系統(tǒng)硬件工作系統(tǒng)軟件工作軟硬件權(quán)衡分配確定軟硬件分工系統(tǒng)硬件框圖軟件功能模塊劃分系統(tǒng)接口電路部件選擇設(shè)計模塊化框圖設(shè)計印刷板設(shè)計源程序設(shè)計輸入及匯編硬件電路檢查匯編通過？NY系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)硬件故障分析硬件有故障？YN模塊化軟件體調(diào)試模塊化軟件合格？軟件修改NY所有模塊化軟件連接系統(tǒng)運行測試功能指標(biāo)程序固化，脫機運行結(jié)束測試合格？Y完成N修改程序和硬件圖11 整體系統(tǒng)框圖遙控系統(tǒng)的工作示意圖單片機89C2051電源電路及復(fù)位電路電機控制接收芯片圖12 遙控系統(tǒng)框圖89C2051將通過射頻芯片接收數(shù)據(jù)，然后通過I/O口驅(qū)動電機控制芯片。實現(xiàn)對兩個電機的控制，并提供高低兩個速度選擇信號。2 FSK簡介FSK是信息傳輸中使用得較早的一種調(diào)制方式,它的主要優(yōu)點是: 實現(xiàn)起來較容易,抗噪聲與抗衰減的性能較好。在中低速數(shù)據(jù)傳輸中得到了廣泛的應(yīng)用。 （1） 實驗原理所謂FSK就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。本實驗中，二進(jìn)制的基帶信號是用正負(fù)電平來表示的。1對應(yīng)于載波頻率F1，1對應(yīng)于F2。調(diào)制方法：2FSK可看作是兩個不同載波頻率的ASK以調(diào)信號之和。解調(diào)方法：相干法和非相干法。（本實驗采用相干方式）類型：二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)，多進(jìn)制移頻鍵控(MFSK)。（2） 實驗仿真電路圖載波1邏輯開關(guān)組載波2二進(jìn)制數(shù)據(jù)2FSK二進(jìn)制移頻鍵控(2FSK)調(diào)制模擬調(diào)頻器二進(jìn)制數(shù)據(jù)2FSK輸出圖13 2SFK信號的產(chǎn)生原理框圖 圖14 模擬調(diào)頻法和鍵控法調(diào)頻法和鍵控法輸出的調(diào)制波形圖圖15 調(diào)頻法和鍵控法輸出的2FSK調(diào)制波形圖(a) 調(diào)頻法2FSK的輸出 (b) 鍵控法2FSK的輸出圖16 2FSK信號的功率譜二進(jìn)制FSK信號的常用解調(diào)方法可采用非相干檢測法和相干檢測法，其中抽樣判決器是判定那一個輸入樣值大，此時可以不專門設(shè)置門限電平。此外，2FSK信號還有其他解調(diào)方法，比如鑒頻法、過零檢測法及差分檢波法等。帶通濾波器帶通濾波器包絡(luò)濾波器包絡(luò)濾波器抽樣判決器F1F2輸入抽樣脈沖輸出圖17 2SFK調(diào)制的示意圖調(diào)制前與解調(diào)后數(shù)據(jù)波形比較覆蓋圖圖18 比較圖控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計1 穩(wěn)壓電源電路（1） 三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器的介紹及應(yīng)用集成穩(wěn)壓器的規(guī)格種類繁多，具體電路也有差異，最簡單的是三端固定式輸出集成穩(wěn)壓器。它有三個引線端：輸入端（接整流濾波電路的輸出）、輸出端（接負(fù)載）和公共地端。常用的有兩個系列：78XX系列為正輸出，79XX系列為負(fù)輸出，“XX”代表輸出電壓值，他們分別代表5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等7檔，、 3個檔。圖21典型應(yīng)用，輸出固定的穩(wěn)壓電路。如圖21所示，電路中C1主濾波電容，對額定輸出電流為100mA，500mA，C1最好分別用220181。F，1000181。F,3300181。F以上，以取得良好的濾波效果，CC3在印刷板上要盡可能靠近集成穩(wěn)壓器的輸入，輸出端消除可能產(chǎn)生的高頻自激。為防止輸入短路時，C3上的電荷通過集成穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整管放電而損壞管子。當(dāng)Uo〉6V時往往在輸入端與輸出端并接一個二極管，二極管工作時應(yīng)處于截至狀態(tài)。集成穩(wěn)壓管應(yīng)加足夠的散熱器，接地端不能懸空，三端集成穩(wěn)壓器一般能提供60dB的紋波抑制，即有1V紋波電壓輸入時僅有1mV紋波輸出，衰減1000倍。使用時的注意事項：① 為了防止自激振蕩，~。② 為了消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性，即在負(fù)載電流變化時不致引起Uo有較大波動，輸出端要接一個1181。F以上的電容Co。③ 為了保證輸出電壓的穩(wěn)定，輸入輸出間的電壓差應(yīng)大于2V。但也不應(yīng)太大，太大會引起三端穩(wěn)壓器功耗增大而發(fā)熱，一般取3~5V。④ 除W7824(W7924)的最大輸入電壓為40V外，其他穩(wěn)壓器的最大輸入電壓為35V。⑤ 盡管三端穩(wěn)壓器有過載保護(hù)，為了增大其輸出電流，外部要加散熱片。（2） 用W7805組成的5伏穩(wěn)壓電源圖22所示的電路，是用W7805組成的輸出的電壓為5V、。圖中電容C集成穩(wěn)壓器IC102組成應(yīng)用W7805的典型穩(wěn)壓電路，該電路的電壓由A部分W7812的＋12V作為輸入電壓；該電壓從穩(wěn)壓器的2端輸入、由3端輸出并經(jīng)過C6濾波，輸出一個穩(wěn)定的5V直流電壓。接在穩(wěn)壓器輸入和輸出端C6是用來抑制高頻、脈沖干擾，消除可能產(chǎn)生的自激振蕩。在焊接這兩個電容時，應(yīng)盡量靠近管腳。W7800集成穩(wěn)壓器內(nèi)部有限流保護(hù)、調(diào)整管安全區(qū)保護(hù)和芯片過熱保護(hù)電路。盡管如此，由W7800組成的穩(wěn)壓電源的輸出端仍有可能發(fā)生過壓。為了確保負(fù)載的安全，本電源在集成穩(wěn)壓塊典型應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上，加了過壓保護(hù)電路。該電路由晶休管Q1穩(wěn)壓管D可控硅SCR和快速熔絲F1等組成。本電源工作正常時，輸出電壓為5V。晶體管Q15由于得不到偏置而截止。穩(wěn)壓電源由于某種原因（如集成塊損壞）圖22導(dǎo)致其輸出電壓超過限定值時，穩(wěn)壓管D2導(dǎo)通，并給Q15基極提供了偏置。Q15導(dǎo)通，其集電極電流在電阻R15上產(chǎn)生一個觸發(fā)電壓，通過R14去觸發(fā)可控硅SCR，使SCR導(dǎo)通。15V直流電壓通過可控硅短路，造成快速熔絲F1熔斷，從而保護(hù)了負(fù)載。與集成穩(wěn)壓器3端并聯(lián)的二極管D1，是用來保護(hù)集成穩(wěn)壓器的。當(dāng)穩(wěn)壓器的輸入端發(fā)生短路或輸出端過壓使SCR導(dǎo)通造成輸入短路時，穩(wěn)壓器輸入端電壓因熔絲熔斷立刻降為零，而輸出端電容C6上充的電則不能立即降為零，因而造成輸出端的瞬間電壓高于輸入端。為了防止這個反向峰值電壓擊穿集成穩(wěn)壓器IC102，故加D1將此電壓放掉，從而保護(hù)了穩(wěn)壓器的安全。2 AT89C2051單片機AT89C系列單片機是ATMEL公司1983年開始研制生產(chǎn)的，優(yōu)越的性能價格比使其成為頗受歡迎的單片機。AT89C系列與MCS51系列單片機相比有兩大優(yōu)勢：第一，片內(nèi)程序存儲器采用閃存存儲器，使程序的寫入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片(AT89C2051/1051),使整個硬件電路的體積更小。AT89C系列單片機有4種型號：AT89C5AT89C5AT89C105AT89C2051，其中AT89C2051/1051是ATMEL公司AT89C系列的新成員。它以較小的體積，良好的性能價格比受青睞，在家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、計算機產(chǎn)品、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等應(yīng)用方面成為用戶降低成本的首選器件。AT89C2051是ATMEL公司生產(chǎn)的帶2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器（PEROM）的8位單片機