【正文】 ，另一種是防盜報(bào)警設(shè)備、門窗遙控、汽車遙控等等常用的無線電遙控模式。 無線電遙控與紅外遙控的對比 無線電遙控器（ RF Remote Control）是利用無線電信號對遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。發(fā)射部分一般分為兩種類型，即遙控器與發(fā)射模塊，遙控器和遙控模塊是對于使用方式來說的，遙控器可以當(dāng)一個(gè)整機(jī)來獨(dú)立使用，對外引出線有接線樁頭；而遙控模塊在電路中當(dāng)一個(gè)元件來使用，根據(jù)其引腳定義進(jìn)行應(yīng)用，使用遙控模塊的優(yōu)勢在于可以和應(yīng)用電路天衣無縫的連接、體積小、價(jià)格低、。超外差式解調(diào)電路與超外差收音機(jī)相同，它是設(shè) 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 4 頁 共 41 頁 4 置一本機(jī)振蕩電路產(chǎn)生振蕩信號，與接收到的載頻信號混頻后，得到中頻信號，經(jīng)中頻放大和檢波，解調(diào)出數(shù)據(jù)信號。超外差式的接收器穩(wěn)定、靈敏度高、抗干擾能力也相對較好；超再生式的接收器體積小、價(jià)格便宜。 紅外遙控常用的載波頻率為 38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz 晶振來決定的。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工 作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。 圖 無線電遙控器 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（ 100mW 左右） ，所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路，最近幾年大多都采用成品紅外接收頭。在需要遠(yuǎn)距離穿透或者無方向性控制領(lǐng)域，比如工業(yè)控制等等，使用無線電遙控器較易解決 ，基于本課題的設(shè)計(jì)要求 ，所以選擇無線電遙控。那時(shí)，人們試圖將遙控技術(shù)應(yīng)用于無人駕駛飛機(jī)和艦船上，但由于技術(shù)不夠完善而未能成功。到現(xiàn)今，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使得遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。近年來，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來越廣泛。由于無線電波是由發(fā)射點(diǎn)向四面八方傳播，可以穿過阻擋物，而且可以傳播到很遠(yuǎn)的距離，因此它的控制可以在很大區(qū)域和空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，成為遙控的主要方式，在國防、軍事、生產(chǎn)、建設(shè)和日常生活中有極廣泛的應(yīng)用。研究表明，采用該方法設(shè)計(jì)的遙控開關(guān)系統(tǒng)控制方便，適用于含有較多受控電器 的場合，可實(shí)現(xiàn)多路多功能控制。隨著生活水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，智能型無線遙控技術(shù)取代傳統(tǒng)的手動(dòng)控制，已成為現(xiàn)代生活的一種時(shí)尚。無線遙控與紅外遙控、聲控相比較，具有無線遙控覆蓋范圍寬，控制距離遠(yuǎn)，穿透力強(qiáng)等特點(diǎn)，在諸 如爆破遙控、 工廠 生產(chǎn)控制和一些地形地貌險(xiǎn)要、操作人員難接近或不能接近的實(shí)際場合中，更顯魅力，倍加令人注目。 無線電遙控器是利用無線電信號對遠(yuǎn)方的各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備。作為一種 性能良好 的遙控器種類，在車庫門、電動(dòng)門、道閘遙控控制，防盜報(bào)警器，工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。我國的開放頻段規(guī)定為 315mHz和433mHz，本課題選用 433 mHz頻段。操作人員可攜帶發(fā)射系統(tǒng)，遠(yuǎn)離泵車控制臺，直接站在軟管噴口附近，控制布料桿的動(dòng)作和混凝土泵的運(yùn)作； （ 4）礦山機(jī)械：對于礦井里能見度較低的場合下，可選用配有反饋裝置的工業(yè)無線遙控器控制液壓機(jī)械。操作員可以選擇最近的地點(diǎn)對位鉆孔，而不必呆在距鉆孔作業(yè)點(diǎn)十米以外的鉆 孔機(jī)的操作臺上。大大增加了操作的安全性、舒適性和準(zhǔn)確性，節(jié)約投資，提高了效率； （ 5）專用機(jī)械如：煉鋼廠清渣裝載機(jī)，采用工業(yè)無線遙控器對裝載機(jī)進(jìn)行遙控改造，在不改變現(xiàn)有手動(dòng)操作方式的前提下，百分之百模擬原履帶裝載機(jī)的機(jī)械動(dòng)力性能和作業(yè)功能，達(dá)到無人駕駛完成清渣作業(yè)的目的。遙控裝載機(jī)的成功運(yùn)用消除了以往環(huán)境惡劣，視線不清，高溫落渣帶來的事故隱患，使操作人員從 惡劣的環(huán)境中解脫 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 7 頁 共 41 頁 7 出來，提高了清渣作業(yè)效率、改善冶金工人的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度； （ 6）建筑塔吊：在歐洲、北美超過 60%的建筑回轉(zhuǎn)式塔吊采用無線遙控方式控制，不僅在設(shè)備制造時(shí)節(jié)省成本（無空中操作臺），安全性和可靠性也得到充分保障，提高了施工效率； （ 7）其它方面：隨著工業(yè)無線遙控器技術(shù)的發(fā)展，在裝載機(jī)、調(diào)車機(jī)車、液壓機(jī)械和移動(dòng)車輛港口裝卸船機(jī)等設(shè)備中，工業(yè)無線遙控器都得到了廣泛應(yīng)用，市場前景極為廣闊。 3 硬件電路的設(shè)計(jì) C805lF310 微控制器 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 8 頁 共 41 頁 8 圖 C8051F310原理框圖 C8051F310 單片機(jī) 具有體積小，重量輕，控制靈活方便，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，通常配以簡單的外圍電路就可以構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng) ， C8051F310 單片機(jī) 采用射頻 SoC（片上系統(tǒng)）進(jìn)行無線通訊設(shè)計(jì)，是開發(fā)低成本、低功耗無線通訊應(yīng)用系統(tǒng)的理想方案。 C8051F31x 系列 MCU 在 CIP51 內(nèi)核和外設(shè)方面有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。一個(gè)中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的 MCU 干預(yù) ，因而有更高的執(zhí)行效率。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 9 頁 共 41 頁 9 圖 C8051F310實(shí)物圖 MCU 有多達(dá) 8個(gè)復(fù)位源：上電復(fù)位電路（ POR）、一個(gè)片內(nèi) VDD監(jiān)視器（當(dāng)電源電壓低于 VRST 時(shí)強(qiáng)制復(fù)位）、一個(gè)看門狗定時(shí)器、一個(gè)時(shí)鐘丟失檢測器、一個(gè)由比較器 0 提供的電壓檢測器、一個(gè)軟件強(qiáng)制復(fù)位、外部復(fù)位輸入引腳和 FLASH 讀 /寫錯(cuò)誤保護(hù)復(fù)位。在一次上電復(fù)位之后的 MCU 初始化期間， WDT 可以被永久性 使能。 2%。如果需要，時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。 圖 片內(nèi)時(shí)鐘和復(fù)位電路 8051兼容的無線單片機(jī)目前全世界共有 4種，但主流的是 chipcon 公司的 cc1010, 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 10 頁 共 41 頁 10 Nordic公司的 nRF24E1/nRF9E5。 Nordic的 nRF24E1工作在 ， nRF9E5工作在 433MHZ和 868930MHZ，雖然 Nordic的無線單片機(jī)存儲器較小，只有 4K，但由于采用較好的電源管理方式最小的功率消耗僅 ；，并采用快速的 SHOCKBURST技術(shù)，傳輸通訊速度 100k bit/s在國內(nèi)購買，小量價(jià)格在 40人民幣 /每片。下面列出了一些主要特性，高速、流水線結(jié)構(gòu)的 8051 兼容的 CIP 一 51 內(nèi)核 (可達(dá) 25MIPS)。帶模擬多路器、 真正 10 位 200ksPs 的 25 通道單端 /差分 ADC。16KB 可在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲器 。硬件實(shí)現(xiàn)的 SMBus/hC、增強(qiáng)型 UART 和增強(qiáng)型 SPI 串行接口 。具有 5個(gè)捕捉 /比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器陣列 (PCA)。片內(nèi)電壓比較器 。 具有片內(nèi)上電復(fù)位、 VDD監(jiān)視器、看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的 C8051F310 是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。用戶軟件對所有外設(shè)具有完全的控制，可以關(guān) 閉任何一個(gè)或所有外設(shè)以節(jié)省功耗。調(diào)試邏輯支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。兩個(gè) CZ 接口引腳可以與用戶功能共享，使在系統(tǒng)調(diào)試功能不占用封裝引腳。端口 ST和 JTAG 引腳都容許 SV的輸入信號電壓。 C805lF310 使用 SiliconLabs 的專利 CIP 一 51微控制器內(nèi)核。 CIP 一 51采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向 CIP 一 51 提供 14個(gè)中斷源 (標(biāo)準(zhǔn) 8051 只有 7個(gè)中斷源 )，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。在設(shè)計(jì)一個(gè)多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。除了 POR、復(fù)位輸入引腳及 FLASH 操作錯(cuò)誤這三個(gè)復(fù)位源之外，其他復(fù)位源都可以被軟件禁止。器件內(nèi)還集成了外部振蕩器驅(qū)動(dòng)電路，允許使用晶體、陶瓷諧振器、電容、 RC或外部時(shí)鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。外部振蕩器在低功耗系統(tǒng)中是非常有用的，它允許 MCU 從一個(gè)低頻率 (節(jié)電 )外部晶體源運(yùn)行，當(dāng)需要時(shí)再周期性地切換到高速 (可達(dá)25MHz)的內(nèi)部振蕩器。電路主要工作在 31 43 868 和 915MHz 的 ISM 和 SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以設(shè)置為 300～ 348MHz、 400～ 464MHz 和 800～ 928MHz 的其它頻率。通過開啟集成在調(diào)制解調(diào)器上的前向誤差校正選項(xiàng)，能使性能得到提升。 CC1101 單片集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如圖 所示。 圖 是基于 CC1101 的無線通信模塊電路原理圖。在不需要 CC1101 進(jìn)行無線通信時(shí)將其關(guān)閉，需要時(shí)再打開，這樣做的目的也是降低功耗，延長電池的使用壽命。 （ 1）無線通信模塊 PCB 的布局設(shè)計(jì) 在對 CC1101 的 PCB 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮元件擺放布局問題，如圖 所示。 （ 2）無線通信模塊 PCB 的布線設(shè)計(jì) 在基本完成元器件的布局后，就要開始布線了。電源線和地線要盡可能寬，這樣可以減少環(huán)路電阻，在圖 中電源線 20mil，地線 20mil，普通線10mil；同時(shí)，電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛞恢?，以提高抗干擾能力；所布信號線應(yīng)盡可能短，各元器件間的連線越短越好，以減少分布參數(shù)和相互間的電磁干擾；對于不相容的信號線應(yīng)盡量相互遠(yuǎn)離，而且盡量避免平行走線，在正反兩面的信號線應(yīng)相互垂直；布線時(shí)在需要拐角的地方應(yīng)以 135176。 圖 無線通信模塊的 PCB 示意圖 （ 3）無線 遙控開關(guān) 的數(shù)字部分對射頻電路的抗干擾設(shè)計(jì) 數(shù)字電路和射頻電路單獨(dú)工作，可能各自工作良好。其主要原因是數(shù)字信號頻繁在地（ 0V）和正電源（ 5V）之間擺動(dòng)，而且周期特別短，常常是納秒或微秒級。如果不能使數(shù)字信號與射頻信號很好地分離。 （ 4）電源部分對射頻電路的抗干擾設(shè)計(jì) 射頻電路對于電源噪聲相當(dāng)敏感，尤其是對毛刺電壓和其他高頻諧波。 圖 電源星形布線 為了解決電源對電路的干擾，本文從兩個(gè)方面考慮的：一是采用電源星形布線法，如圖 所示。二是在靠近電源輸入端加入去耦和旁路電容，如圖 所示。在 MCU和其它芯片的電源供電端也分別加入去耦和旁路電容，以減少電源噪聲帶來的影響。一個(gè)鍵盤，通常包括有數(shù)字鍵 (0 一 9)，字母鍵 (A一 Z)以及一些功能鍵。用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤按其結(jié)構(gòu)形式可分為兩類 :一類是編碼鍵盤，即鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件來實(shí)現(xiàn) 。為了節(jié)省 FO 線，單片機(jī)系統(tǒng)中普遍使用非編碼鍵盤，鍵盤接口應(yīng)具備以下功能 :鍵掃描功能即檢測是否有鍵按下 。消除按鍵抖動(dòng)及多鍵按下。當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有的行線和列線斷開，列線都呈高電平。此時(shí)列線的電平由行線的電位所決定。如果這一行上沒有閉合鍵，就使行線為低電平， 檢測該行線上有無閉合鍵，以此類推，直到最后一根列線都檢測完。 CPU 對鍵盤掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式， CPU 空閑時(shí)掃描鍵盤。也可以采取中斷方式，每當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時(shí)，向 CPU請求中斷， CPU 響應(yīng)中斷后，對鍵盤掃描，以識別一個(gè)鍵處于閉合狀態(tài)，并對該鍵輸入信息做出相應(yīng)處理。非編碼鍵盤識別按鍵的方法有兩種 :一是行掃描法，二是線反轉(zhuǎn)法。目前電源的種類繁多，不同的電源都有特定的使用場合。 線性穩(wěn)壓電源因其內(nèi)部調(diào)整管工作在線性范圍而得名。其最主要缺點(diǎn)是由于輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差（一般稱為壓差）大，造成調(diào)整管上的損耗大，轉(zhuǎn)換效率較低。開關(guān)電源主要指 DCDC 變換器，主要包 括升壓式（ VoutVin）、降壓式（ VoutVin）和反轉(zhuǎn)式（ |Vout|Vin）三種類型。根據(jù)無線遙控開關(guān)電源的要求，本文設(shè)計(jì)了兩種供電方案。 由于無線遙控開關(guān)的工作電壓是 ，所以至少需要 2 節(jié)堿性電池串聯(lián)才能滿足要求。標(biāo)稱值為 的新電池在 剛開始使用時(shí)電壓能都達(dá)到 ～ ，這樣 2 節(jié)電池串聯(lián)能都得到 以上的電壓，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)無線遙控開關(guān)能夠正常工作，但隨著工作時(shí)間的增長，電池電壓的下降，無線遙控開關(guān)將不能正常工作，而此時(shí)每一節(jié)電池的電量并沒有充分利用。 （ 2） 采用 電池，通過 LM1117 將其 穩(wěn)壓到 。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是線性穩(wěn)壓芯片的價(jià)格便宜，輸出電壓紋波小；缺點(diǎn)是線性穩(wěn)壓芯片的效率 很低，其余能量都轉(zhuǎn)化為熱能，間接地給無線遙控開關(guān)增加熱噪聲，甚至?xí)ι漕l部分產(chǎn)生干擾。 通過對以上兩種方案的比較，雖然方案一能夠使無線遙控開關(guān)正常工作，但綜合考慮其性能都不及方案二，所以采用方案二來進(jìn)行無線遙控開關(guān)的電源設(shè)計(jì)，選用 LM1117芯片來降壓。陶瓷電容和