【文章內(nèi)容簡介】 30 無線數(shù)據(jù)發(fā)送接收模塊 調(diào)試 30 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 30 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)測試 30 開關(guān)模塊的測試 31 8 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 34 附 錄 35 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 1 1 緒 論 引言 計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展十分迅速，尤其是 無線控制技術(shù) 在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛，以單片機(jī) 作為 控制器來 開發(fā)無線控制模塊價(jià)格便宜而且技術(shù)難度小，它是我們了解 無線控制系統(tǒng)的基 本途徑和簡單的方法，無線通信在國內(nèi)的發(fā)展也十分迅速，但采用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號的傳輸?shù)某杀竞图夹g(shù)要求十分高，所以人們開始考慮采用 價(jià)格更為便宜性能更為可靠的單片機(jī) 來帶起網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行短距離的無線數(shù)據(jù)傳輸，如呼講機(jī)就是一個(gè)比較典型的實(shí)例， 還有些 關(guān)鍵設(shè)備的無線控制。在這種大背景下我們有必要去了解一下基于單片機(jī)遠(yuǎn)程無線控制系統(tǒng)的工作原理。遠(yuǎn)程無線遙控控制就是其中一個(gè)比較典型和簡單的實(shí)例，它的主要工作原理是通過基本按鍵產(chǎn)生不同數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)把數(shù)據(jù)處 理保存在相應(yīng)的存儲單元中，然后再由無線傳輸模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，在控制器端由接收 模塊 接收 數(shù)據(jù)，然后傳給單片機(jī)，再有單片機(jī)處理數(shù)據(jù)，最后根據(jù)不同數(shù)據(jù)控制不同的設(shè)備。 本次設(shè)計(jì) 完成了基本的任務(wù)要求，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無線遙控控制，通過遙控器可以對遠(yuǎn)處的 LED 燈、直流電機(jī)以及步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。 遠(yuǎn)程無線遙控控制的現(xiàn)狀 遠(yuǎn)程無線控制 在實(shí)際 社會生活 中 的 應(yīng)用十分廣泛，在家里可以對基本家用設(shè)備進(jìn)行無線控制 ， 如 電源開關(guān) 的控制、燈光的控制、 還有門窗的開關(guān)控制等都十分方便。在戶外也有很大發(fā)展空間，如可以做一個(gè)實(shí)時(shí)對講機(jī)等無線語音器。 本項(xiàng)目的改造潛力很大，可以在它控制器端加一個(gè)紅外傳感器就是一個(gè)遠(yuǎn)程溫度檢測儀了，也可以在控制器上加一個(gè)報(bào)警器就再把基本電路改造一下就成了一個(gè)遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)了，可以應(yīng)用與一些比較危險(xiǎn)的產(chǎn)量中，用以實(shí)時(shí)報(bào)警確保人身安全。還可以和玩具生產(chǎn)商合作開發(fā)遙控玩具，如遙控汽車，遙控飛機(jī)等小玩具。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 2 2 系統(tǒng)方案論證 系統(tǒng)介紹 本項(xiàng)目主要以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在兩單片機(jī)之間的傳輸為目的。通過現(xiàn)有的無線傳輸模塊發(fā)送和接 收 數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。也就是一種基于 單片機(jī)遠(yuǎn)程控制 系統(tǒng)的方案 。 本系統(tǒng)主要 控制器按鍵發(fā)送不太數(shù)據(jù) 、 FSK2A 無線發(fā)送模塊發(fā)送數(shù)據(jù) 、 接 收 模塊接 收 數(shù)據(jù)、單片機(jī)控制相應(yīng)器件 。 系統(tǒng)基本功能就是完成遠(yuǎn)程無線控制功能，其主要控制器件為直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，只要原理是在遙控器這邊可以通過按鍵來實(shí)現(xiàn)對控制器所要控制的器件進(jìn)行控制。當(dāng)遙控器按下目器件啟動(dòng)鍵，通過發(fā)送設(shè)備發(fā)送按鍵信息，控制器的數(shù)據(jù)接 收 端接收按鍵信息，處理后控制相應(yīng)器件，其主要分為以下幾個(gè)功能模塊： （ 1） 遠(yuǎn)程遙控控制 遙控器 通過 1～ 6 號按鍵 向數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備傳輸不同數(shù)據(jù)，再由控制器的數(shù)據(jù)接 收模塊接 收 遙控器發(fā)送 的數(shù)據(jù) 處理后控制相應(yīng)器件。 （ 2） 遙控器顯示被控器件工作狀態(tài) 遙控器上裝有 4 個(gè) LED 顯示燈，分別顯示被控器件的工作狀態(tài)， LED1 為顯示 1號設(shè)備的工作狀態(tài)，當(dāng) LED1 發(fā)光時(shí)表明 1 號設(shè)備開始工作，當(dāng) LED1 熄滅時(shí)表明 1號設(shè)備停止工作。 LED2 和 LED3 是直流電機(jī)的工作狀態(tài)的顯示，當(dāng) LED2 和 LED3同時(shí)發(fā)光時(shí)表明直流電機(jī)開始正轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng) LED2 發(fā)光 LED3 熄滅時(shí)表明直流電機(jī)反轉(zhuǎn)，當(dāng) LED2 熄滅時(shí) LED3 無論什么狀態(tài)直流電機(jī)都不工作。 LED4 是步進(jìn)電機(jī)的工作指示燈，當(dāng) LED4 發(fā)光時(shí)表明步進(jìn)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，反之表明步 進(jìn)電機(jī)停止工作。 （ 3） 復(fù)位 功能 復(fù)位是系統(tǒng) 運(yùn)行的基礎(chǔ) ，當(dāng)系統(tǒng) 上電或 運(yùn)行發(fā)生異常時(shí)就可以 進(jìn)行復(fù)位 ，使其恢復(fù)開機(jī)狀態(tài) [1]。 方案論證 對遠(yuǎn)程器件的控制 ，可有多種實(shí)現(xiàn)方法，分別舉例如下： （ 1） 通過專用線路控制 用專用線路可保證控制信號穩(wěn)定，不易受干擾，且信息量大，保密性好；但必須鋪設(shè)專用通信線路，費(fèi)用相當(dāng)昂貴，無法實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)程控制，且不能變換控制地點(diǎn)，對本系統(tǒng)沒有太大實(shí)用價(jià)值。 （ 2） 利用 無線電電波控制 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 3 用調(diào)頻無線電波控制可實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離控制，且通信信息量大，地點(diǎn)可隨意 變換。操作較為方便。但設(shè)備昂貴，必須有專用調(diào)制解調(diào)設(shè)備，且極易受干擾，無法實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離控制?？刂品奖仨氂信涮卓刂破?，成本較高，并占用無線電頻率資源。不宜采用。 （ 3） 利 用電力載波控制 電力載波是一種較為成熟的通訊方式，目前低壓傳輸線的數(shù)據(jù)傳輸能力已達(dá)幾十kbit/s。由于這種通道具有某些不可比擬的特性 :如實(shí)時(shí)性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、投資少等 ,其發(fā)展已越來越引人注目。但其也需要專用電力載波調(diào)制解調(diào)電路，必須有專用控制設(shè)備。且一但控制對象不在同一個(gè)電網(wǎng)內(nèi)就無法實(shí)現(xiàn)有效控制，更無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。 而且電力線的線路阻抗和頻率特 性幾乎每時(shí)每刻都在變化 ,所以通過電力線傳輸信息的可靠性也成為其最大的難點(diǎn)。 （ 4） 利用互聯(lián)網(wǎng)控制 使用 Modem（調(diào)制解調(diào)器）與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，利用當(dāng)今流行的 INTERNET 網(wǎng)通信，可以實(shí)現(xiàn)控制信息的超遠(yuǎn)傳遞，而且控制信息可以非常復(fù)雜和豐富，信息量可以很大。但必須在控制方和被控制方各設(shè)置一臺計(jì)算機(jī)及 Modem，費(fèi)用很高。且很不方便攜帶控制設(shè)備。無法實(shí)現(xiàn)隨地控制。 （ 5） 利用單片機(jī)和無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備控制 利用單片機(jī)和無線數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備控制 ，可以很大程度的減少成本，降低技術(shù)要求和開發(fā)周期。從而簡化了項(xiàng)目的 工作量。而且嵌入式系統(tǒng) 在現(xiàn)在社會中的應(yīng)用十分廣泛，且技術(shù)比較成熟。 綜上選擇利用單片機(jī)和無線收發(fā)模塊遠(yuǎn)程控制是一個(gè)比較合理的選擇，對于初學(xué)遠(yuǎn)程遙控控制原理的人，其簡單易懂。 方案可行性研究 利用現(xiàn)有 單片機(jī)和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)收發(fā)設(shè)備控制直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī) ， 設(shè)計(jì)成本低 ，且極其方便實(shí)用，具有相當(dāng)?shù)目尚袃r(jià)值 ， 主要元器件的選擇如下 。 單片機(jī)選擇 在單片機(jī)的選用上， 首選了模塊簡單，功能強(qiáng)大的 AT89C52 作為系統(tǒng)處理器來控制遙控器和設(shè)備控制器 ，按照設(shè)計(jì)要求最終選用 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C52。關(guān)于該芯片的引腳功能及其 工作原理在各種資料中已有詳細(xì)的介紹，在此不再贅述。使用 89C52 完全可以滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，且 89C52 已相當(dāng)普及，價(jià)格便宜﹑編程簡便﹑可靠性高。運(yùn)用于本系統(tǒng)是完全可行的。 數(shù)據(jù)傳輸模塊的選擇 數(shù)據(jù)傳輸模塊選擇的是 FSK2A（數(shù)據(jù)發(fā)送模塊）， 應(yīng)為此類型的傳輸模塊是并西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 4 口數(shù)據(jù)傳送，所以數(shù)據(jù)傳輸比較穩(wěn)定可靠，并且效率比較高。 步進(jìn)電機(jī) 和直流電機(jī)選擇 直流電機(jī)選擇的是 35V 的一般基本小電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)選擇的是 512V 的35BY1201 步進(jìn)電機(jī)。 驅(qū)動(dòng)電路器件 驅(qū)動(dòng)電路 主要選擇的 74Ls0 MOS 管、 74Ls1 1K、 、 器件驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)。 按鍵控制電路 按鍵控制電路主要器件有 74Ls04 非門、 74Ls11 三輸入與門、 1K 電阻。 器件工作狀態(tài)指示等 選用的 作為器件工作狀態(tài)的指示燈、選用 1K 的電阻作為指示燈的電壓驅(qū)動(dòng)。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 5 3 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 硬件包括兩部分的內(nèi)容，一部分為遙控器硬件模塊，另一部分為控制器部分模塊。遙控器模塊是遠(yuǎn)程無線遙控控制的控制端，主要用來發(fā) 送控制數(shù)據(jù)。而控制器主要是用來接 收 遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)的不同來控制相應(yīng)器件的工作狀態(tài)。 遙控器硬件總體設(shè)計(jì) 遙控器硬件模塊包含單片機(jī)最小系統(tǒng)、開關(guān)模塊、器件這個(gè)狀態(tài)提示模塊以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。這些模塊相互作用，互相配合完成控制器對控制數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送 模塊圖如圖 31 所示 。 圖 31 遙控器 系統(tǒng)硬件框 圖 遙控器 系統(tǒng)硬件主要由 89C52CPU﹑ 4 位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路﹑ 6 路中斷開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)復(fù)位和時(shí)鐘電路、以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 FSK2A 組成 。 常態(tài) 時(shí) 由 AT89C52 中斷等待中斷響應(yīng)，如果有按鍵時(shí)通過按鍵驅(qū)動(dòng)電路回給AT89C52 的中斷響應(yīng)端口 INT0 或 INT1 發(fā)送一個(gè)負(fù)脈沖 和 AT89C52 的 P0 口上一個(gè)相應(yīng)的正脈沖 單片機(jī)進(jìn)入中斷響應(yīng)判斷是哪個(gè)按鍵按下，然后發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，相應(yīng)的 接在 AT89C52 的 P1 口 器件指示燈亮起，指示有關(guān)器件的工作狀態(tài)，通過 AT89C52 AT89C52 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 控制器件指示燈 開關(guān)控制電路 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊（ FSK2A） 4 個(gè) LED指示燈 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 6 的 P2 口發(fā)送 數(shù)據(jù) 給 發(fā)送模塊 FSK2A 發(fā)送按鍵信息。 遙控器 主要是通過 6 個(gè)按鍵產(chǎn)生 16 中不同組合的信號，通過 4 個(gè) LED 器件指示燈來展示器件的工作狀態(tài)，通過無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 FSK2A 發(fā)送 16 中數(shù) 據(jù)組合中的一種從而來控制相應(yīng)的器件。 控制器硬件總體設(shè)計(jì) 控制器是接 收 遙控器的發(fā)來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，而后在根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來控制不同器件的工作狀態(tài)。主要包括有單片機(jī)最小系統(tǒng)、數(shù)據(jù) 接收 模塊、驅(qū)動(dòng)模塊 如圖 32所示 。 圖 32 設(shè)備控制器 系統(tǒng)硬件框圖 設(shè)備控制器 系統(tǒng)硬件主要由 89C52CPU﹑直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)復(fù)位和時(shí)鐘電路、以及數(shù)據(jù) 接收 模塊 FSK2A 組成。 常態(tài)時(shí)由 數(shù)據(jù) 接收 模塊等待數(shù)據(jù)接 收 ，當(dāng)控制器發(fā) 送數(shù)據(jù)時(shí) 接收 模塊就會接 收 發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)并且解碼然后會鎖存在數(shù)據(jù)輸出端口，并且 接收 模塊的數(shù)據(jù) 接收 提示信號 V17 置位 ， 在由 AT89C51 單片機(jī)的 P0^5 口 接收 負(fù)脈沖，單片機(jī)的 P0 口開始讀數(shù)讀完后，軟件 V17 復(fù)位，單片機(jī)從 接收 模塊讀到的數(shù)據(jù)保存在變量中，再由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)給 P1 口發(fā)送相應(yīng)的信號控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路開始工作，繼而控制直流電機(jī)。另一方面單片機(jī)從 P2 口輸出相應(yīng)的信號控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，繼而控 AT89C52 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 直 流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 直流電機(jī) 數(shù)據(jù) 接收模塊 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī) 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè) 計(jì) （論文） 7 制達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的。不同的數(shù)據(jù)有不同的工作方式總共有 16 工作方式 。 如果 出現(xiàn)異常可以按復(fù)位鍵來復(fù)位電路 使其恢復(fù)原始狀態(tài) [2]。 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件包括遙控器和控制器兩部分，遙控器模塊的軟件模塊主要以開關(guān)控制和數(shù)據(jù)發(fā)送為主。而控制器部分主要以數(shù)據(jù)接 收 模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路為主。 各程序?qū)崿F(xiàn)方法 整個(gè)系統(tǒng)的軟件用模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，它主要由主程序和若干功能子程序及內(nèi)部中斷處理程序構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)。主程序主要完成系統(tǒng)初始化、 控制器的中斷程序等待外部中斷響應(yīng) 、 進(jìn)入按鍵中斷程序后開始掃描按鍵 、 顯示器件工作狀態(tài)的 LED 燈程序開始工作展示不同器件工作狀態(tài)。 數(shù)據(jù)發(fā)送程序?qū)崿F(xiàn)了 數(shù)據(jù)的正確發(fā)送。器件控制器的程序主要為數(shù)據(jù)接 收 模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序 。 軟件程序模塊介紹 系統(tǒng)軟件主要由以下不同功能程序模塊組成： （ 1） 主程序 （ 2） 系統(tǒng)初始化子程序 （ 3） 鍵盤掃描子程序 （ 4） 鍵盤軟件譯碼子程序 （ 5） 軟件抗干擾子程序 （ 6） 顯示按鍵情況指示程序 （ 7） INT0 中斷服務(wù)程序 （ 8） INT1 中斷服務(wù)程序 （ 9） 數(shù)據(jù)發(fā)送程序 （ 10） 數(shù)據(jù)接 收 程序 （ 11） 直流電機(jī) 驅(qū)動(dòng)程序 （ 12） 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程