【文章內(nèi)容簡介】 來進行無線信號的發(fā)射接收； (2)利用霍爾傳感器產(chǎn)生 樓層變化 數(shù)的脈沖信號 ； (3)利用 L298 對電機進行控制； (4) 對數(shù)據(jù)進行處理，要求用 LED 顯示里程總數(shù)和即時速度。 實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。最 終實現(xiàn)目標： 單片機對施工升降機的無線控制，能實時的顯示當前樓層 功能 。 樓層信號獲取 硬件方案設(shè)計 樓層信號 ，首先要解決是采樣的問題。使用單片機進行 樓層信號處理 ，可以使用簡單的脈沖計數(shù)法。只要 升降機 每 經(jīng)過一層 ，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。常用的 計數(shù) 元件有霍爾傳感器、光電傳感器和光電編碼器。 樓層信號 傳感器的選擇也有以下幾種方案：使用光敏電阻 獲得樓層信號 、利用編碼器對 經(jīng)過的樓層數(shù) 進行測量、利用霍爾傳感器對 樓層信號 進行 檢測 、利用干簧管型傳感器測量 樓層 。光敏電阻對光 特別敏感，當白天行駛時，外界光源將導致光敏電阻發(fā)出錯誤信號；光敏電阻對環(huán)境的要求相當高，如果光 敏 電阻或發(fā)光二極管被泥沙或灰塵所覆蓋，光敏電阻就不能再進行準確測量；而編碼器必須安裝在車軸上，安裝較為復雜；霍爾元件或干簧管不但不受天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋也不會有影響，而且安裝方便。所以本設(shè)計采用霍爾元件對 樓層信號 進行測量，既簡單易行，又經(jīng)濟適用。 使用霍爾傳感器獲得脈沖信號，其機械結(jié)構(gòu)也可以做得較為簡單，只要在 每一層 上粘上一粒磁鋼，霍爾元件固定在 升降機 上，當 施工升降機經(jīng)過樓層 時霍爾元件靠近磁鋼，學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 就有信號 輸出，就會不斷地產(chǎn)生脈沖信號輸出。這種傳感器不怕灰塵、油污，在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。 此控制系統(tǒng)的硬件主要組成：單片機 、 信號發(fā)射模塊、 L298N、 鍵 盤等 。 整體結(jié)構(gòu)如圖 所示本系統(tǒng)總體設(shè)計思路是：由鍵盤發(fā)出電平信號，單片機接受并轉(zhuǎn)換成控制信號發(fā)送給 信號發(fā)射模塊 。 信號接收模塊接收信號，傳給單片機，單片機再控制電機的轉(zhuǎn)動。 在系統(tǒng)中按鍵的作用是控制整個系統(tǒng)的。 LED 為實時顯示。 該系統(tǒng)由二個模塊組成，第一模塊是信號發(fā)射模塊；第二個模塊為信號接收、處理并驅(qū)動電機工作模塊。二個模塊互相通信，在 第一模塊里，有 LED 能即時顯示升降機所處在的樓層。二個模塊的信號發(fā)送、接收模塊都采用 NFR24L01 芯片。為了獲得較為準確的樓層信息，采用霍爾傳感器模塊。 考慮到實際工作情況，要求該系統(tǒng)具有比較高的可靠性，故設(shè)計了看門狗電路。并采取了其他一系列的保護措施。 另外，還專門設(shè)計了 +5V電源，給芯片提供穩(wěn)定的電壓，使得系統(tǒng)更安全可靠。 軟件方案設(shè)計 通過軟件控制單片機的功能是單片機的主要特點和優(yōu)點，程序的設(shè)計要考慮合理性和可讀性，遵循模塊化設(shè)計的原則，采用自頂向下的設(shè)計方法。模塊化設(shè)計使程序的可讀性好、修 改及完善方便。 軟件設(shè)計包括主程序、 樓層 計算子程序、延時子程序、中斷服務(wù)子程序、顯示子程序等等。 中斷子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號接入外部中斷 0，將經(jīng)過 74LS74 分頻后的信號接入外部中斷 1，利用中斷和定時器對分別對里程進行累加。 圖 系統(tǒng)框架圖 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 7 數(shù)據(jù)處理子程序是將進入單片機的脈沖信號與實際要顯示值之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，經(jīng)過軟件編程顯示所需要的值。 顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示。 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 8 第三章 發(fā)射電路設(shè)計 發(fā)射電路由鍵盤輸入電路、顯示電路、 NFR24L01 發(fā)射模塊、復位電路、時鐘電路組成。 鍵盤輸入電路 設(shè)計 鍵盤是由一組按鍵開關(guān)組成的。通常，按鍵所用的開關(guān)為機械彈性開關(guān)，這種開關(guān)一般為常開型。平時 (按鍵不按下時 )，按鍵的觸點是斷開狀態(tài)，按鍵被按下時，他們才閉合。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)從開始按上至接觸穩(wěn)定要經(jīng)過一定的彈跳時間，即在這段時間里連續(xù)產(chǎn)生了多個脈沖，在斷開時也不會一下子斷開，存在同樣的問題，按鍵開關(guān)在閉合及斷開的瞬間，均伴隨有一連串的抖動。抖動時間的長短由按鍵的機械特性決定，一般為 5ms～ 10ms，而按鍵的穩(wěn)定閉合期的長短則是由操作人員的按鍵動作決定的，一般為十分之幾秒的時間。此種抖 動在對步進電機的控制時會產(chǎn)生一定的影響，為消除這種抖動，在軟件設(shè)計時會設(shè)計一個去抖動模塊來加以解決。 按鍵的確認 按鍵的確認就是判別按鍵是否閉合，反映在電壓上就是和按鍵相連的引腳呈現(xiàn)出高電平或低電平。如果高電平表示斷開，那么低電平則表示閉合，所以通過檢測電平的高低狀態(tài)，便可以確認按鍵是否按下。本次設(shè)計中，在鍵盤的部分采用四個按鍵，分別控制步進電機的轉(zhuǎn)動方向、加速、減速。 鍵盤的工作方式 鍵盤的工作方式有 3 種，即程序控制掃描、定時掃描和中斷掃描方式。 程序控制掃描方式 程序控制掃描方式 是指單片機在空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描程序，并反復的掃描鍵盤，直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，而在執(zhí)行鍵入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中， CPU將不再影響鍵入要求，直到 CPU重新掃描鍵盤為止。具體過程如下 : (1)判別有無按鍵按下； (2)鍵掃描取得閉合鍵的行、列值； (3)用計算法得到鍵值； 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 (4)判斷閉合鍵是否釋放，如果沒有釋放則等待；如果閉合鍵釋放，將閉合鍵的鍵號保存，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行閉合鍵的功能； (5)返回； 定時掃描方式 定時掃描方式就是每隔一定時間對鍵盤掃描一次，它利用單片機內(nèi)部的定時器產(chǎn)生一定時間的定時 ，當定時時間到就產(chǎn)生定時器溢出中斷， CPU響應(yīng)中斷后對鍵盤進行掃描，并在有鍵按下時識別出該鍵執(zhí)行響應(yīng)的鍵功能程序。 中斷掃描方式 鍵盤工作在程序控制掃描方式時，當無鍵按下時， CPU要不間斷的掃描鍵盤直到有按鍵按下為止。如果 CPU要處理的事情很多，這種工作方式就不能適應(yīng)。定時掃描方式只要定時時間到， CPU就去掃描鍵盤，工作效率有了一定的提高。由此可見，這兩種方式常使 CPU處于空掃描的狀態(tài)，而中斷掃描方式下， CPU可以一直處理自己的工作，直到有鍵閉合時發(fā)出中斷申請， CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行響應(yīng)的中斷服務(wù)，才對鍵 進行處理，從而提高了 CPU的工作效率。本設(shè)計鍵盤使用的是簡單的程序控制掃描方式。 如圖 所示。 顯示電路設(shè)計 在日常生活中，我們對 LED 數(shù)碼管并不陌生。 LED 數(shù)碼管已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在儀表、汽車、機械電子及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和 LED 數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單。 SW1 SW2 SW3 SW4SW5 SW6 SW7 SW8SW9 SW10 SW11 SW12SW13 SW14 SW15 SW16VCCR1R2R3R4R5R6R7R8VCC10KPR1圖 按鍵電路 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 10 LED 數(shù)碼管簡介 LED 數(shù)碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當筆段電極接 低電平，公共陽極接高電平時，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極 LED 數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極 (負極 )短接后作為公共陰極。當驅(qū)動信號為高電平、 ?端接低電平時，才能發(fā)光。LED 的輸出光譜決定其發(fā)光顏色以及光輻射純度，也反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵 (GaP)、砷化鎵 (GaAs)、磷砷化鎵 (GaAsP)、氮化鎵 (GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數(shù)碼管。其他顏色 LED 數(shù)碼管的光譜曲線形狀與之 相似，僅入，值不同。 LED 數(shù)碼管的產(chǎn)品中，以發(fā)紅光、綠光的居多、這兩種顏色也比較醒目。 LED 數(shù)碼管等效于多只具有發(fā)光性能的 PN結(jié)。當 PN結(jié)導通時，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ埃螂娏鹘朴诹?，筆段不發(fā)光。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此， LED 數(shù)碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度 L(單位是 cd／ m2)與正向電流 IF 有關(guān)，用公式表示： L=KIF 即亮度與正向電流成正比。 LED 的正向電壓U，則與正向電流以及管芯材料有關(guān)。使用 LED 數(shù)碼 管時，工作電流一般選 10mA 左右／段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。 LED 數(shù)碼管的基本參數(shù)和引腳功能 LED 數(shù)碼管正向壓降一般為 ～ 2V，額定電流為 10mA，最大電流為 40mA。本設(shè)計采用 4 位一組共陽 LED 數(shù)碼管，用 P1 來控制數(shù)碼管的短選和 p2 口控制位選位選，其管腳分配和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，見圖 。 圖 LED 共陽數(shù)碼管管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 11 信號處理電路設(shè)計 信號處理采用型號為 AT89S52 的單片機。其功能特征描述如下： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片 內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 無線發(fā)射、接收模塊電路 隨著我國國際地位和科研水平的不斷提高，無需導線連接的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)對用戶有著極大的吸引力。無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用了能在局域范圍內(nèi)無線傳輸信息的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，在不改動原有設(shè)施的前提下，將有效的數(shù)據(jù)信息準確、快速和安全地傳送給 與會者。因此，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計得到了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域廠商的廣泛關(guān)注，未來，無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)很有可能代替現(xiàn)有的有線數(shù)據(jù)系統(tǒng)，成為今后數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹髁鳌? 要了解無線數(shù)據(jù)傳輸， 就得先了解無線傳輸技術(shù)。 下面大概介紹一下幾種常見的無線傳輸技術(shù)： e1d2dp3c4g546b73829f10a11112LEDX1Comment: 4 位共陽極數(shù)碼管 V1 V2 V3 V4R1R2R3R4R5R6R7R8VCC220PR2VCC圖 LED 顯示模塊 學院本科生畢業(yè)設(shè)計 （論文） 12 U段無線傳輸技術(shù) 超高頻（ UHF Ultra High Frequency）。 UHF 波段則是指頻率為 300~3000MHz 的特高頻無線電波。 具有特點是： 1）穩(wěn)定性高 ； 2）寫距離遠 ； 3）訊速率較高 。 但 U 段技術(shù)由于頻段多、使用范圍廣，容易串頻和被聽，保密性較差。 紅 外線技術(shù) 紅外通訊技術(shù)的特點： 1）它是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持； 2）通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。 3）主要是用來取代點對點的線纜連接； 4）具有不能穿透障礙物的特性，有效保障了會議信息的安全與保密； 5）安裝方便快捷，成本低； 當然我們還是需要注意一下紅外線技術(shù)的一些局限性。在進行系統(tǒng)安裝時，設(shè)備距離紅外信號收發(fā)器的距離通常比較短，大都在 10 米內(nèi)，且應(yīng)遠離其它紅外光源（如日光燈，等離子屏等），以避免干擾。 WAP 技術(shù) WAP 是 Wireless Application Protocol（即無線應(yīng)用協(xié)議）的縮寫。無線應(yīng)用協(xié)議也稱為無線應(yīng)用程序協(xié)議，目前應(yīng)用廣泛，是在數(shù)字移動電話、 Inter 及其他個人數(shù)字助理機 PDA、計算機應(yīng)用之間進行通信的開放性全球標準。 在工作方面，對于日理萬機、經(jīng)常與時間競賽的商務(wù)人士， WAP 更能為用戶提供市場上最新的第一手信息，完全配合用戶的業(yè)務(wù)和工作需要。在生活方面，無論用戶身在何處，都可以通過 WAP 上網(wǎng)，進行各項線上銀行服務(wù)，在娛樂方面， WAP 也為用戶提供了嶄新的消費模式，無論您走到那里， 都可以隨心所欲地與朋友甚至其他 WAP 用戶，一起上網(wǎng)、玩游戲，一起分享 WAP 的樂趣。 BOS