【導讀】器端和設備控制器端兩個部分。遙控器部分由單片機、按鍵和無線發(fā)射器組成，其功。系統(tǒng)控制距離較遠，應用方便，可應用于家用電子器件的遠程控制，還可應。用于某些高危險操作下的遠程控制，以及戶外遠距離通信?？叵到y(tǒng)設計的基本思路，構建系統(tǒng)框架的方法以及在后期對系統(tǒng)的測試過程。

　　

【正文】 編碼 21021021 21021021 接線 FSK2A 及模塊基本介紹 （ 1） 基本參數(shù) 型號規(guī)格： FSK2A 產(chǎn)品名稱： 1000 米 發(fā)射板 工作電壓 (V)： DC 312 尺寸 (mm)： 36*23*8 工作頻率 (MHZ)： 315(260440 等 20余種頻率可選 ) 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 18 工作電流 (mA)： 345 發(fā)射距離 (m)： 1000 編碼類型：固定 /滾動碼 （ 2） 應用范圍 無線數(shù)據(jù)傳輸廣泛地運用在車輛監(jiān)控、遙控、遙測、小型無線網(wǎng)絡、無線抄表、門禁系統(tǒng)、小區(qū)傳呼、工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無線標簽、身份識別、非接觸 RF 智能卡、小型無線數(shù)據(jù)終端、安全防火系統(tǒng)、無線遙控系統(tǒng)、生物信號采集、水文氣象監(jiān)控、機器人控制、無線 232數(shù)據(jù)通信、無線 485/422 數(shù)據(jù)通信、數(shù)字音頻、 數(shù)字圖像傳輸?shù)阮I域中。由于無線電的發(fā)射器件都工作于射頻，因此對器件的要求也較高，一般業(yè)余條件下很難完成制作與調試工作，而目前對于無線電技術的應用越來越廣泛，尤其對于一些業(yè)務無線電愛好者來說，要想擁有所有高頻調試的設備幾乎是不現(xiàn)實的，因為這些設備價格昂貴。針對這些實際情況，許多專業(yè)生產(chǎn)廠家專門生產(chǎn)了用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線收發(fā)模塊，將對高頻部分的安裝與調試工作全部在專業(yè)生產(chǎn)場所內完成，用戶只要為其提供電源和所要發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)，就可以在接收端的數(shù)據(jù)輸出端得到發(fā)送端的原始數(shù)據(jù)，這樣就可以將無線電技術的應用得到推廣。 從目前對無線電收發(fā)模塊的應用來看，主要可分為兩大類：調頻收發(fā)模塊和調幅收發(fā)模塊。 （ 3） 調頻 (FM)制與調幅 (AM)制的性能比較 在無線廣播、電視、通信、遙控、遙測等裝置或系統(tǒng)中 ,除了采用振幅調制方式 (調幅 AM)外 ,還廣泛采用頻率調制方式 (調頻 FM)。下面對這兩種調制方式的主要性能進行比較 。 調頻 FM 的主要優(yōu)點是它的抗干擾性能強 .所謂抗干擾好 ,主要是指在輸入信號噪聲比 (簡稱信噪比 S/N)相同的條件下 ,調頻接收機輸出端的信噪比大于調幅接收機輸出端的信噪比 。 調頻比調幅制的抗干擾能力強的原因可從兩種制式的發(fā)射信號功率大小 進行分析。調頻波的邊頻分量的功率是從載波功率中分出來的。調制系數(shù) mFM越大 ,其邊頻不僅數(shù)目多 ,且幅度增大 ,這意味著載波功率中轉化為邊頻功率的比例大 ,而調幅波的邊頻功率最大僅等于載波功率的一半 (當調制指數(shù) mAM＝ 1時 )。因此 ,調頻波比調幅波可以具有更大的邊頻功率 ,這意味著它更有能力去克服信道或機內的噪聲和干擾。其次 ,可從接收信號的調解來進行對比并分析。由于調幅信號的信息包含在已調幅信號的振幅中 (振幅變化與調制信號的振幅成正比 ),解調用的包絡檢波 (也稱振幅檢波 )器無法抑制寄生調幅干擾；而調頻信號的信息則包含在高 頻振蕩的瞬時頻率變化上 ,因此 ,干擾引起的寄生調幅可通過限幅器 (或用有限幅作用的比例鑒頻器 )去掉。因此 ,不管從發(fā)射信號的邊頻功率還是從接收信號的解調進行分析 ,調頻制的抗干擾性能均優(yōu)于調幅制。 調頻制發(fā)射機發(fā)射的調頻載波的瞬時頻率是隨調制信號變化的調頻波為等幅波 ,它的最大功率等于平均功率 。而調幅制發(fā)射機發(fā)射的是調幅信號 ,當 mAM=1 時 ,最大發(fā)西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 19 射功率等于平均功率 (載波功率 )的 4 倍 。 若調幅發(fā)射機與調頻發(fā)射機的末級采用同一型號的功率管 ,均按最大功率估算 ,則調頻發(fā)射機發(fā)射出的功率是調幅發(fā)射機發(fā)射的平均功率的 4 倍。調幅發(fā) 射波是隨調制信號的幅度而變化的 ,這就對放大管的反向耐壓有較高的要求 ,宜采用擊穿電壓更高的管子 ,否則管子易被擊穿 .而調頻發(fā)射機是工作在等幅狀態(tài)下的 ,管子不易被擊穿。生產(chǎn)調頻系列器件其調試過程相當復雜 ,所以需要配備綜參測試儀、屏蔽室等昂貴的生產(chǎn)調試設備，調試設備的穩(wěn)定性直接決定產(chǎn)品的性能，還需要專業(yè)的技術工人。而生產(chǎn)調幅器件相對來說要方便許多 ,所以生產(chǎn)調頻產(chǎn)品的門檻要遠遠高于生產(chǎn)調幅產(chǎn)品 ,因此兩者的生產(chǎn)成本相差一倍以上。 （ 4） 最小模塊的 應用 介紹 圖 49是基于 PT2262的四位無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，其主要作用是用來發(fā) 送 SW0SW3的開關信息。當按如圖接線接好電路，在任意時刻按其中任意鍵，就會組合一種編碼，由 PT2262 編碼芯片編碼，然后由天線發(fā)送數(shù)據(jù)。發(fā)送成功后 PT2262 就 準備接 收 下一個按鍵信息準備編碼發(fā)送。 圖 49 PT2262的無線數(shù)據(jù)發(fā)送模塊 接收 模塊主要是基于 PT2272 解碼芯片，通過天線 接收 發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后由 PT2272 解碼數(shù)據(jù)，解碼成功后 V17 有瞬間高電平。并且把相應的數(shù)據(jù)所存在數(shù)據(jù)輸 出端，然后準備 接收 下一個數(shù)據(jù) 如圖 410 所示 。 圖 410 PT2272 解碼芯片 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 20 發(fā)送模塊的最小系統(tǒng)介紹 ，當有數(shù)據(jù)傳人數(shù)據(jù)端口， PT2262 就會開始編碼準備發(fā)送數(shù)據(jù)。當?shù)谝粋€數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，要發(fā)送第二個數(shù)據(jù)時要把數(shù)據(jù)端清零。然后再發(fā)送第二個數(shù)據(jù)。每當發(fā)送下一個數(shù)據(jù)時必須數(shù)據(jù)端口清零 如圖 411 所示 。 圖 411 PT2262 工作原理圖 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 21 5 單元電路設計 AT89C52 單片機最小系統(tǒng)設計 AT89C52 單片機最小系統(tǒng)包括，復位電路、時鐘電路 、電源和單片機 。 電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。 AT89C52 單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大 器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，用 12MHz 晶體振蕩器的最小系統(tǒng)，每個機器周期是 1 微秒，可以對內部定時器精確控制，提高測量精確度。電容應盡可能的選擇電容值約為 30pf。在焊接刷電路板時，晶體 振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作 ，如圖 51 所示 [4]。 圖 51 時鐘電路 復位模塊本系統(tǒng)主要采用按鍵手動復位其復位原理就是給單片機的 RST 引腳一個對于 100um的高脈沖，主要實現(xiàn)硬件如圖 52 所示，當復位電路上的開關按下后就會在電容上充電，當開關打開時充電電容開始放電 其時間 t=R*C，通過計算的出所需復位電路電阻值為 1K，電容為 22uf。 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 22 圖 52 手動復位電路 其中復位電路 是對系統(tǒng)進行復位的 ，按復位鍵后系統(tǒng)自動回復到開機狀態(tài)，復位電路的工作原理是根據(jù)單片機的基本復位電路所設計的， AT89C52 的復位主要是給外部復位引腳一個范圍高電平 （ AT89C52 是大于 100us 的持續(xù)高電平）。時鐘電路是給單片機提供振蕩頻率的。電源電路主要是給單片機提供電能的，使其正常工作。 按鍵模塊設計 鍵盤在單片機系統(tǒng)中是一個很重要的部件。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預計算機的主要手段。 本系統(tǒng)的按鍵主要采用的是 中斷控制掃描方式， 是利用外部中斷源，響應鍵盤輸入信號。無鍵 按下時， CPU 執(zhí)行正常工作程序。當有鍵按下時， CPU 立即產(chǎn)生中斷。在終端子程序中掃描鍵盤，判斷是那個鍵按下，然后在執(zhí)行該鍵的功能子程序。主要原理如圖 53 所示。 圖 53 開關模塊電路 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 23 按鍵模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，其主要作用是設定控制信息，從而達到間接控制設備的目的 ，控制器按下相應的按鍵，設備控制器完成響應，來控制不同設備，或相同設備的不同狀態(tài)。其工作原理是，當按下 16 按鍵中的一個按鍵后，就會進入 0或 2 號中斷進行判斷按鍵位置，然后處理不同的信息。如當我按下 1 號按鍵時，就會進入 0 號中斷然后再判斷按鍵 位置為 1，及 LED1 取反。 發(fā)送接 收 模塊設計 發(fā)送接 收 模塊是本系統(tǒng)的核心部件，其主要是用于控制器和儀器控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)送接 收 模塊主要采用的是基于 PT2262/PT2272 解碼芯片的 數(shù)據(jù)收發(fā)模塊，其主要原理圖為圖 54 所示。 圖 54 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊接口 FSK2A 基于 PT2262 的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，主要用于發(fā)送并行 4 位數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)是必須并口清零，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)。 接收 模塊主要應用了中斷 接收 方式來 接收 發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)，當發(fā)送端用數(shù)據(jù)發(fā)送，并且 接收 端解碼成功 接收 到數(shù)據(jù)后， 接收 模塊的V17 引 腳會有個高脈沖，然后又會自動復位。 V17 與中斷 0 取反相接， 接收 單片機等待中斷響應，當 接 收 模塊接 收 數(shù)據(jù)后， V17 有個高脈沖，驅動 0 號中斷，進入中斷后把接 收 的數(shù)據(jù)存儲到 接收 單片機的存儲模塊中。 直流電機驅動電路 直流電機是本項目中所要控制的一個主要器件。器驅動電路主要如圖 55 所示。 本驅動電路 主要驅動直流電機正常工作，直流電機的正反轉，正常工作就是要驅動電路滿足電機的基本工作要求，如電壓，電流。正反轉主要是改變通過直流電機的電流方向，來改變它的工作方式主要是應用 H 橋原理搭建的直流電機驅動電路 [5]。 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 24 圖 55 器驅動電路 步進電機驅動電路 步進電機的驅動電路比較復雜，本項目選擇的 35BY1201 型號的步進電機，驅動電壓 512V，驅動相電流 。驅動電路如圖 56 所示 ，步進電機主要的驅動模塊是基于 L298N 的驅動模塊 。 圖 56 步進電機模塊接口 步進電機 是本項目最主要的被控設備，其主要目的是讓步進電機能夠正常轉動，在正常轉動的前提下做加減速運動。 器原理是通過改變步進電機 ABCDA 的循環(huán)速度從而達到變速的目的。 控制器 系統(tǒng)電路圖 遙控器系統(tǒng)電路圖是對遙控器 硬件模塊的系統(tǒng)描述，模塊圖包括開關模塊、復位電路、時鐘電路、器件工作狀態(tài)圖以及數(shù)據(jù)發(fā)送模塊如圖 57 所示 [6]。 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 25 圖 57 控制器系統(tǒng)總圖 遙控器 系統(tǒng)電路圖 控制器系統(tǒng)電路圖是對控制器硬件模塊的系統(tǒng)描述，其主要模塊有數(shù)據(jù)接 收 模塊、復位電路、時鐘電路、直流電機驅動電路以及步進電機驅動模塊如圖 58 所示。 圖 58 遙控器系統(tǒng)總圖 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 26 6 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計說明 整個系統(tǒng)的軟件用模塊化結構的設計思想，它主要由主程序和若干功能子程序及內部中斷處理程序構成，結構簡單、實用性強 。本系統(tǒng)的軟件設計主要有以下幾個方面的特點： (1) 程序使用 C 語言格式，程序分為常數(shù)代碼、數(shù)據(jù)段和代碼段，使程序結構統(tǒng)一，閱讀流暢，便于修改。 (2) 由于按鍵輸入的隨意性和不確定性，故程序采用 中斷 的方式確定鍵值的輸入與否。 (3) 由于顯示內容 少 ，且要 比較簡單 ，程序采用 直接顯示 的方式，顯示 步進電機的速度 。 (4) 中斷優(yōu)先級的分配：本系統(tǒng)共使用了 2 個外部中斷， 在系統(tǒng)運行的過程中一直開中斷，中斷優(yōu)先級按 0 號、 1 號順序 。 (5) 為保證系統(tǒng)穩(wěn)定， 對按鍵、中斷、延時和顯示程序都做了相應的處理 。 以確保程序運行過程中同步行，和穩(wěn)定性。 系統(tǒng)軟 件總體框圖 系統(tǒng)軟件總圖是從功能模塊對本系統(tǒng)全面而系統(tǒng)的介紹，本系統(tǒng)主要由兩大模塊組成，遙控器軟件模塊和控制器軟件模塊。遙控器軟件模塊主要是負責相應要發(fā)送的控制信號，而控制器的主要功能是 接 收 遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)并加以處理，最后來控制器件工作 [7]。 遙控器 模塊軟件框圖 遙控器軟件模塊主要流程是首先對系統(tǒng)初始化，然后開中斷等待按鍵，當有按鍵發(fā)生時就會觸發(fā)相應的中斷，進入中斷程序來判斷按鍵信息，判斷完成后改變相應的控制信息，然后開始調用數(shù)據(jù)發(fā)送程序模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，最后顯示發(fā)送數(shù)據(jù)并返回主 程序等待按鍵，其流程圖如圖 61 所示。 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 27 圖 61 遙控器軟件系統(tǒng)流程圖 控制器模塊軟件框圖 控制器軟件模塊的主要任務是用來控制器件和接 收 遙控器發(fā)送的控制信息，當遙控器發(fā)送控制信息后 控制器通過軟件中斷來 接收 數(shù)據(jù)， 接收 成功后處理數(shù)據(jù)，最后在4111111111111111 開始 系 統(tǒng) 初始化 開中斷 是否有中斷？ 是 否 中斷 0？ 是 是 否 FunciB rate++ rate LED4取反 Funcid LED1取反 LED2取反 LED3取反 2111111111111111 1111111111111111 4111111111111111 8111111111111111 32 16111111111111111 顯示工作狀態(tài) 數(shù)據(jù)發(fā)送 否 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 28 控制相應的器件，其流程圖如圖 62 所示 。 圖 62 控制器流程圖 開始 系 統(tǒng) 初始化 開中斷 是否有中斷 ? 接收 數(shù)據(jù) 控制器控制器件工作 處理數(shù)據(jù) 是 否 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 29 7 軟硬 件調試及性能 程序是使用了 C 語言編寫的，它的工作環(huán)境是在 KEIL 軟件，用 KEIL 軟件生成程序的 16 制文件，然后用單片機編程器將文件寫到 AT89C52。 KEIL 軟件 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows界面。另外重要的一點， 只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 使用軟件時先建立一個工程，這個工程設置的芯片選擇為 AT89C52，晶體的頻率是 12MHZ，選擇生成 16 進制文件。然后把 C 程序添加進去，運行生成文件。 單片機編程器 本 設計 的單片機編程器 選用的是 EasyPRO 100B ， EasyPRO 100B 通用編程器是EasyPRO 系列的第二個成員，它采用 USB 通訊技術，內置高速 CPU并采用程控 電源作為編程電源，使得編程速度更快，穩(wěn)定性更好，編程效果更加流暢。此外，它從硬件上能夠保證每個引腳既作為數(shù)據(jù)線又作為編程電源引腳，從而實現(xiàn)了真正意義上的40 腳全驅動。 其主要性能特征為： (1) USB 接口 ，快速可靠，占用極少的系統(tǒng)資源，軟件運行時可以同時運行其他程序 。 (2) 內置超高速 CPU，所有編程算法都用 CPU執(zhí)行，確保精確的編程時序和極高的編程速度 。 (3) 人性化的軟件界面，操作簡單、方便、流暢 ，工作效率高；提供編程文件管理程序，用戶管理多個所編程的文件 。 (4) 由 MCU產(chǎn)生 芯片 編程時序，完全符合芯片編程手冊規(guī) 定，不損傷編程芯片；當用戶插入壞片時系統(tǒng)具有自動保護和檢測功能 。 (5) 芯片編程電壓可任意設定，支 持對低壓芯片的編程，支持芯片種類更多 。 (6) 由 PC 存貯所有編程芯片的時序，編程芯片種類可由 PC 軟件無限升級，用戶將免費獲取 。 (7) 采用表面貼片工藝生產(chǎn)，可靠性高，運行壽命長 。 西安石油大學本科畢業(yè)設 計 （論文） 30 EasyPRO 100B 支持一下芯片： 支持 PHILIPS、 Atmel、 Winbond、 HY、 MicroChip、 Holtek、 SST、 ICSI、 SYNCOMS、DALLAS 等各廠商的大多數(shù) MCU芯片， EPROM、 EEPROM、 FLASH 芯片編程支持27 、 28 、 29 系列 EPROM、 EEPR OM、 FLASH 芯片；同時支持 I2C 接口的 24 系列芯片、 SPI 接口的 2 93C 系列芯片等。 SRAM 芯片測試支持 SRAM 芯片測試，例如 2K－ 512K 的 SRAM 芯片。 TTL/CMOS 電路 測試支持 74 系列、 40 系列、 45 系列的 TTL/CMOS 電路測試。 相關的編程軟件可以在網(wǎng)絡中下 載到，燒寫 AT89C52 單片機的時候，不允許中途斷電，否則會導致燒寫失敗，雖然可以修復，但畢竟對芯片不利。要燒寫的芯片在燒寫好之后，可以直接打開鎖緊插座取下，不需要切斷電源。 調試 檢查電路 單片機 焊接好以后要對電路進行檢查，檢測單片機底座的 Vcc（ 40 腳）是否與火線相連，檢測數(shù)碼管的功用端是否與火線連接，手動復位開關是否連接上火線。地線檢查：其他按鍵接地是否良好，時鐘電路接地端的檢測，單片機 GND 端（ 20 腳