【導(dǎo)讀】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。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。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。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：。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。根據(jù)調(diào)制方式的要求，選擇nRF401。

　　

【正文】 但沒有增益，反而有損失，但沒有噪聲。整個接收機雜訊系數(shù)： F=+()8= NF= 因為有射頻放大級的增益12dB。當(dāng)然，提高射頻放大級的增益，是可以降低整體接收機的雜訊系數(shù)，但是提高到某個程度以後，效果就不明顯了。 反地，太高的射頻放大級增益，也會造成混波級的問題。所以，射頻放大級的增益目的，在建立起整體的雜訊系數(shù)，不必要求太高，大約在10dB左右即可。 反倒是射頻放大級主宰了整體的雜訊系數(shù)，如何選用低雜訊的主動元件、如何去設(shè)計偏壓電路、盡量降低射頻放大級的雜訊，就是一項最重要的課題。依一般專通訊用HF接收機來說，雜訊指數(shù)大約在510dB之間。（3） 靈敏度的定義與量測 實際上，接收機制造商所標(biāo)示出來的靈敏度和前面所討論的雜訊系數(shù)，雖然有密切的關(guān)系，卻有所不同。通常所標(biāo)示的靈敏度如：輸入阻抗50W，對于10dB的S／N比。這種表示法可以用實際的量測方法來了解所代表的意義。 在接收機的聲頻輸出，接上一個真正的rms電表，在輸入端接一個訊號產(chǎn)生器（必須注意阻抗匹配）。首先將訊號產(chǎn)生器和接收機設(shè)定在特定的量測頻率，并調(diào)整訊號產(chǎn)生器，使其輸出為零，此時在rms電表上的讀值為接收機本身產(chǎn)生的內(nèi)部雜訊功率。再慢慢地增加訊號產(chǎn)生器的輸出，直到rms電表的讀值比原來增加10dB，也就是S／N比為10dB時，在讀出訊號產(chǎn)生器的輸出電壓位準(zhǔn)，對于不同的量測頻率，接收機會有不同的雜訊系數(shù)，所以，要比較接收機的靈敏度，就必須規(guī)定量測的頻率和S／N比的大小才有意義。此外，各種不同的調(diào)變模式要清楚地抄收訊號所需的S／N比也不同，如CW模式須3dB即可，SSB模式須10dB，AM須17dB。因此，我們知道在相同的情況下，CW模式可以抄到微弱的訊號，SSB模式則次之。（4） 距離計算對于工作頻率范圍在300MHz—3GHz之間的無線通信設(shè)備，在視距范圍（又稱自由空間）內(nèi)，已知發(fā)射功率P(W)、發(fā)射天線和接收天線的有效高度ht和hr(m)、發(fā)射天線增益Gt、接收天線增益Gr（均為絕對值“倍”）、載頻信號波長λ(m)、接收機天線處信號場強E(V/m)及發(fā)射機與接收機之間的距離d(m)，則接收機天線上的信號強度可由式1計算：E=4πhthr(30PGtGr)1/2／(d2λ))……………………………………1如果將接收天線上的信號場強視為接收靈敏度，將上式稍作整理，則已知發(fā)射功率、接收靈敏度時的通信距離可由式2計算：D=[4πhthr(30PGtGr)1/2／(Eλ)] 1/2…………………………2以發(fā)射功率P＝(10mW)，載波頻率f=434MHz，波長λ＝，發(fā)射天線高度ht=，接收天線高度hr=，發(fā)射天線增益Gt接收天線增益Gr均為0dB(1倍)為例，對于nRF401IC模塊，=106V/m，但調(diào)試良好的nRF401模塊在上述條件下的實測距離為300—400m，約為理論值的10%左右。盡管如此，完全滿足本設(shè)計的指標(biāo)要求。五、綜合調(diào)試和及誤差分析1 控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計本單片機控制系統(tǒng)體積少，價格低，功能靈活，使用方便，經(jīng)過綜合調(diào)試后，已經(jīng)能夠應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。因為本控制系統(tǒng)用在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，為了保證單片機應(yīng)用系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定、可靠的工作，在單片機系統(tǒng)設(shè)計時必須對抗干擾能力給予足夠的重視。避免各種干擾源的影響，保證單片機控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，采取了以下有效的抗干擾措施。（1） 硬件抗干擾措施① 選用可靠的器件本系統(tǒng)所選用的元器件，都是從正規(guī)的電子元器件商店購買的，對主要的元器件進(jìn)行了功率老化試驗，并測試了其功能指標(biāo)，都符合標(biāo)稱值。② 插件的選擇應(yīng)用本設(shè)計有一塊印刷電路板組成，各板之間與基準(zhǔn)電源之間用接插件相連接。因為考慮到在接插件的插針之間有可能造成干擾，這些干擾與接插件之間的距離以及插針與地線之間的距離都有關(guān)系，插件與信號插件盡量遠(yuǎn)離。在安排插針信號時，用一部分插針為接地針，均勻分布與各信號針之間，起到隔離作用，同時減少針間信號互相干擾。設(shè)計時考慮信號的翻轉(zhuǎn)時差，把不同時刻翻轉(zhuǎn)的插針放在一起。同時翻轉(zhuǎn)的針盡量離開，因為信號同時翻轉(zhuǎn)會使干擾疊加。信號針盡量分散配置，增大彼此間的距離。③ 電路板的抗干擾措施 印刷電路板的布線和布局好壞對可靠性影響較大，因此采取了一下措施：制元件布局時，相關(guān)元件盡量靠近，把晶振、時鐘發(fā)生器、CPU和時鐘輸入端相互靠近，大電流電路遠(yuǎn)離主板或另作一塊板。源線和地線與數(shù)據(jù)線傳輸方向一致，這樣有助于增強抗干擾能力。線盡量加寬，數(shù)字地、模擬地要分開，考慮了采取多點接地。 印刷電路板的各個關(guān)鍵部位配置了必要的去耦電容。，以吸收高頻干擾。高頻旁路電容不能帶引線。④ 執(zhí)行機構(gòu)的抗干擾措施在單片機的控制輸出回路中，存在著執(zhí)行開關(guān)、線圈等回饋干擾。而特別是感性負(fù)載如：繼電器線圈的反電動勢會損壞電子器件，甚至?xí)茐膯纹瑱C系統(tǒng)或擾亂程序系統(tǒng)，為了防止由于電感負(fù)載的瞬間通、斷造成的干擾，在電感負(fù)載兩端都并聯(lián)反向釋放二極管。(2) 軟件的抗干擾措施 考慮到控制系統(tǒng)裝入生產(chǎn)現(xiàn)場，設(shè)備安裝就緒后，再改動硬件較困難，我們采用了一下軟件可靠性措施，加之和硬件相結(jié)合，就可以使許多干擾得到抑制和消除。① 置軟件陷阱由于系統(tǒng)干擾可能破壞程序指針，一旦失控，使程序“亂飛”，可能進(jìn)入非程序區(qū)，造成系統(tǒng)運行的一系列錯誤。設(shè)置軟件陷阱后，可防止程序“亂飛”。具體的做法是：在域中，每隔一些指令，就把連續(xù)幾個單元設(shè)置成空操作。② 加程序監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)置陷阱在一定程度上解決了程序“亂飛”，但不能有效的解決死循環(huán)問題。為了解決死循環(huán)問題，采用單片機內(nèi)部定時器進(jìn)行監(jiān)視。具體做法是：在程序一開始就啟動定時器工作，在主程序中增設(shè)定時器賦值命令，使該定時器維持在非溢出狀態(tài)。定時時間要稍大于程序一次循環(huán)的執(zhí)行時間。程序正常循環(huán)執(zhí)行一次給定時器送一次初值，使其不能溢出。但若程序失控，定時器則計滿溢出中斷，在中斷服務(wù)程序中使主程序自動復(fù)位又進(jìn)入初始狀態(tài)。③ 軟件冗余措施對于那些多次使用同一功能的軟件指令，為了保證指令執(zhí)行的可靠性，采用了以下措施：采用多次讀入法，確保開關(guān)輸入量正確無誤。對于按鈕和開關(guān)狀態(tài)讀入時，配合軟件延時，可消除抖動。不斷查詢輸出狀態(tài)寄存器，及時糾正輸出狀態(tài)，防止由于干擾引起的輸出量變化導(dǎo)致設(shè)備誤動作。把對控制條件的一次采樣、處理控制輸出改為循環(huán)的采樣、處理，這樣對于慣性較大的控制部分有良好的抗偶然干擾作用。④ 對軟件進(jìn)行測試給軟件一個典型的輸入，觀測輸出是不是符合要求，發(fā)現(xiàn)錯誤進(jìn)行修改，直到消除錯誤，達(dá)到設(shè)計要求。2 接收系統(tǒng)的綜合調(diào)試由于電子電路設(shè)計要考慮的因素很多，加之元器件性能的分散性，以及很多人為因素的影響，一個組裝好的電子電路不可能不經(jīng)調(diào)試即可滿足設(shè)計要求。任何電子電路都必須經(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的調(diào)試，才能獲得滿意的性能要求。電子電路調(diào)試是課程設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是理論與實踐相結(jié)合的關(guān)鍵階段。調(diào)試中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象和問題，需要我們提出解決的辦法。只有這樣，才能順利做好調(diào)試工作，才能通過調(diào)試得到實際訓(xùn)練。在本次設(shè)計中，調(diào)試占據(jù)了極其重要的位置。下面先將調(diào)試的基本常識介紹一下。（1） 調(diào)試方法電子電路調(diào)試方法有兩種：分塊調(diào)試法和整體調(diào)試法。① 分塊調(diào)試法把總體電路按功能分成若干個模塊，對每個模塊分別進(jìn)行調(diào)試。模塊的調(diào)試順序最好是按信號的流向，一塊一塊的進(jìn)行，逐步擴大調(diào)試范圍，最后完成總調(diào)。實施分塊調(diào)試法有兩種方式，一種是邊安裝邊調(diào)試，即按信號流向組裝一模塊就調(diào)試一模塊，然后再繼續(xù)組裝其他模塊。另一種是總體電路一次組裝完畢后，再分塊調(diào)試。分塊調(diào)試法的優(yōu)點是：問題出現(xiàn)的范圍小，可及時發(fā)現(xiàn)，易于解決。所以，此種方法適于新設(shè)計電路和課程設(shè)計。② 整體調(diào)試法此種方法是把整個電路組裝完畢后，不進(jìn)行分塊調(diào)試，實行一次性總調(diào)。顯然，它只適于定型產(chǎn)品或某些需要相互配合、不能分塊調(diào)試的產(chǎn)品。不論是分塊調(diào)試還是整體調(diào)試，調(diào)試的內(nèi)容應(yīng)包括靜態(tài)與動態(tài)調(diào)試兩部分。靜態(tài)調(diào)試一般是指在沒有外加輸入信號的條件下，測試電路各點的電位，比如測試模擬電路的靜態(tài)工作點，數(shù)字電路各輸入和輸出的高、低電平和邏輯關(guān)系等。動態(tài)調(diào)試包括調(diào)試信號幅值、波形、相位關(guān)系、頻率、放大倍數(shù)及時序邏輯關(guān)系等。值得指出的是，如果一個電路中包括模擬電路、數(shù)字電路和微機系統(tǒng)等三個部分，由于它們對輸入信號的要求各不相同，故一般不允許直接連調(diào)和總調(diào)，而應(yīng)分三部分分別進(jìn)行調(diào)試后，再進(jìn)行整機連調(diào)。3 使用的測試儀器（1） 萬用表萬用表可以測量交、直流電壓，交、直流電流，電阻及β值，還常用于判斷二極管、穩(wěn)壓管、晶體管和電容的好壞與引腳。萬用表有數(shù)字式與指針式兩種。數(shù)字式萬用表比指針式萬用表貴，但測量精度和輸入阻抗比指針式高。（2） 示波器用于觀察與測量電路各點波形幅度、寬度、頻率及相位等動態(tài)參數(shù)，是調(diào)試中不可缺少的儀器。示波器的主要特點是靈敏度高，交流輸入阻抗高，但測量精度一般較低。在電子電路調(diào)試中，最好選用雙蹤示波器，便于對兩個信號波形和相位進(jìn)行比較。所選用示波器的頻帶必須大于被測信號的頻率，否則，被觀察的波形會嚴(yán)重失真。（3） 信號發(fā)生器調(diào)試中常需外加一定波形的信號，如正弦波、三角波、方波及單脈沖波等，以測試電路的工作情況。因此，需要產(chǎn)生這些波形的信號發(fā)生器，如多功能信號發(fā)生器、函數(shù)發(fā)生器或自制簡易的信號發(fā)生器等。4 調(diào)試（1） 調(diào)試步驟① 調(diào)試準(zhǔn)備—檢查電路任何組裝好的電子電路，在通電調(diào)試之前，必須認(rèn)真檢查電路連線是否有錯誤。檢查的方法是對照電路圖，按一定的順序逐級對應(yīng)檢查。特別要注意電源是否接錯，電源與地是否有短接，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，輕輕拔一下元器件，觀察焊點是否牢固等等。② 通電觀察一定要調(diào)試好所需要的電源電壓數(shù)值，然后才能給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀察波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異常現(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲音、元器件發(fā)燙等。如果有，不要驚慌失措，而應(yīng)立即關(guān)斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后再測量每個集成塊的電源引腳的電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。③ 靜態(tài)調(diào)試先不加輸入信號，測量此時電路有關(guān)點的電位是否正常。對于模擬電路為測量靜態(tài)工作點；對于數(shù)字電路則測量輸入與輸出的高、低電平及邏輯關(guān)系。若有不正?，F(xiàn)象，則應(yīng)找出故障點和故障原因，以及解決故障的措施。一般應(yīng)特別注意管子與集成電路是否正常工作，其次是所使用的電路元件參數(shù)是否有錯，以及電路連線是否有錯等。④ 動態(tài)調(diào)試加上輸入信號，觀測電路輸出信號是否符合要求。若輸入信號是周期性的變化信號，可用示波器觀測輸出信號，對于模擬電路，則觀測輸出波形是否符合要求。對于數(shù)字電路，則觀測輸出信號波形、幅值、脈沖寬度、相位及動態(tài)邏輯關(guān)系是否符合要求。在數(shù)字電路調(diào)試中，常常希望讓電路狀態(tài)發(fā)生一次性變化，而不是周期性的變化。因此，輸入信號應(yīng)為單階躍信號（又稱開關(guān)信號），用以觀察電路狀態(tài)變化的邏輯關(guān)系。當(dāng)采用分塊調(diào)試時，除輸入級采用外加輸入信號外，其它各級的輸入信號應(yīng)采用前一級的輸出信號。（2） 調(diào)試中的注意事項電路經(jīng)靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試正常之后，即可對課題要求的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測試。應(yīng)認(rèn)真測量和記錄測試數(shù)據(jù)，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后做出測試結(jié)論，確定電路的技術(shù)指標(biāo)是否符合設(shè)計要求。如有不符，則應(yīng)對某部分電路進(jìn)行修改，甚至要對整個電路加以修改，或推倒重來。當(dāng)然，我們并不希望大返工，因此，要求在設(shè)計的全過程中，要認(rèn)真、細(xì)致、考慮問題要更周全。盡管如此，但出現(xiàn)局部小返工是難免的。采用分塊調(diào)試方法時，對那些非信號流向上的電路應(yīng)首先單獨進(jìn)行調(diào)試，之后才能按信號流向順序進(jìn)行分塊調(diào)試。這些電路是：作為電路時鐘信號的振蕩電路、作為電路節(jié)拍控制的節(jié)拍信號發(fā)生器、作為電路電源的直流穩(wěn)壓電路等等。測試前，應(yīng)熟悉所使用儀器的使用方法，測試時應(yīng)注意儀器的地線與被測試電路的地線是否接好，以避免因為儀器使用不當(dāng)而做出錯誤的判斷。測試過程中，不論是更換元器件，或是更改連線，一定要先關(guān)斷電源，待更換完畢經(jīng)檢查無誤后方可再通電。測試過程中，不但要認(rèn)真細(xì)致觀測，還要勤于作記錄。試驗紀(jì)錄是十分重要的技術(shù)文件，它是調(diào)試過程科學(xué)分析的依據(jù)，又是電路技術(shù)性能的科學(xué)證據(jù)。初學(xué)者往往只注重最后的技術(shù)指標(biāo)測試紀(jì)錄，而不注意對調(diào)試過程中出現(xiàn)的非正常現(xiàn)象進(jìn)行紀(jì)錄，這是十分錯誤的，一定要改正過來，非正?，F(xiàn)象的紀(jì)錄內(nèi)容包括：故障現(xiàn)象、故障原因分析、解決措施、措施效果等。（3） 調(diào)試中常見的故障診斷步驟何況一個新組裝的電路，出現(xiàn)故障是難以避免的，問題是應(yīng)盡量少出故障，不出大故障，出現(xiàn)故障時能很快的排除。所謂電路“故障”，是指電路對給定的輸入不能給出正常的輸出相應(yīng)，則此電路被認(rèn)為有故障。例如，在模擬電路中，靜態(tài)工作點異常、電路輸出波形反常、負(fù)載能力差、電路自激振蕩等；在數(shù)字電路中，邏輯功能不正常、時序錯亂、帶不起負(fù)載等。發(fā)現(xiàn)一個電路有無故障，一般不是很難，難得是確診故障的原因和部位。一旦找出故障原因和部位，那么，排除故障相對起來就比較容易了。排除故障不外乎是更換故障元器件和更改連線等。然而，對于某些由于設(shè)計和工藝帶來的故障，僅僅是更換元器件和更換連線是無法排除的，還必須研究和采取特別的措施，這當(dāng)然不是一件容易的事。簡易故障診斷步驟：① 檢察元器件引腳電源電壓。確定電源是否已接到片子上及電源電壓值是否正常。② 檢查電路關(guān)鍵點上電壓的波形和數(shù)值是否合乎要求。③ 斷開故障模塊的負(fù)載，判斷故障來自故障模塊本身還是負(fù)載。④ 對照電路圖，仔細(xì)檢查故障模塊內(nèi)電路是否有錯。⑤ 檢查可疑的故障處元器件是否已損壞。⑥ 檢查用于觀測的儀器是否有問題及使用是否得當(dāng)。⑦ 重新分析電路原理圖是否存在問題。是否應(yīng)該對電路、元器件參數(shù)等做出合理的修改。當(dāng)然，欲想快速查處故障，必須熟悉電路各部分原理、波形形狀、性能指標(biāo)。有時不必逐級去觀測就可初步判斷故障產(chǎn)生在哪一級模塊，以及在模塊中的哪個元器件等。顯然，這不是一個短時間就能做到的，往往必須通過較長時間的調(diào)試實踐，逐步積累豐富的實踐經(jīng)驗，要腳踏實地去干。（4） 常