基于单片机多路无线遥控节能灯控制器毕业设计.docx
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基于单片机多路无线遥控节能灯控制器毕业设计
基于AT89C2051多路无线遥控灯节能控制器
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：
日期：
年月日
导师签名：
日期：
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
前言
随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民紧经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。
为了给费者提供更多的方便，我们设计了一款无线遥控节能灯，可以实现中远程控制。
当按下遥控A键时一盏灯亮，再按一次灯灭，当按下遥控B键时两盏灯亮，再按一次灯灭，以此类推。
本次设计的基于AT89C2051多路无线遥控节能灯控制器分别由电源部分，发射部分，接收部分，控制部分和驱动部分组成。
电路具有高保密度遥控距离员工性能稳定可靠和静态功耗低等特点，实现对多路等的开关进行控制，遥控价格低廉，工作稳定可靠，且空间体积小外形美观，共有四个按键。
通过本次的设计使学生能够全面的巩固和应用数字电路和模拟电路的基本理论知识，设计简单使用的电力电子控制器件，解决生活中的实际问题。
培养学生独立思考问题，解决问题和分析问题的能力。
根据提出的问题，探索不一样的设计方案。
优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题界却问题起到启蒙作用。
通过查找资料使学生了解电子技术发展的动向，启迪思维，开拓视野。
此设计具有一定的实用性，广泛应用于日常生活中，有一定的节能功能.
第一章：
设计任务书
1．设计目的---------------------------------5
2.设计任务---------------------------------5
3.主要技术指标--------------------------------5
4.使用说明：
----------------------------------7
5.注意事项：
-----------------------------------8
6.编写设计报告书-------------------------------8
7.设计指导-------------------------------------9
第二章：
课题分析
1.无线遥控------------------------------------10
2．基于AT89C2051------------------------------11
第三章：
总方案设计及论证
1.系统构架总框图-----------------------------13
2．遥控系统设计------------------------------13
（1）遥控系统设计方框图-------------------------13
（2）编码发射-----------------------------------14
（3）接收解码-----------------------------------21
3.单片机控制系统设计
（1）控制系统原理图-----------------------------26
（2）控制编程-----------------------------------28
4.电源系统设计
（1）降压电路----------------------------------30
（2）整流电路-----------------------------------30
（3）滤波电路-----------------------------------31
（4）稳压电路-----------------------------------31
5.驱动系统设计------------------------------32
第四章：
整机原理
1整机原理图-------------------------------35
2整机原理说明------------------------------36
第五章：
系统调试---------------------------37
第六章：
心得体会--------------------------38
附1元器件清单----------------------------40
附2机原理图-----------------------------42
附3参考文献-----------------------------43
毕业设计（论文）任务书
设计（论文）题目：
基于AT89C2051多路无线遥控灯节能控制器
系别：
电气工程系
专业：
应用电子技术
班级：
电子0701
题目下达日期：
2010年3月5日
开始日期：
2010年3月15日
完成日期：
2010年5月21日
学生姓名：
田超军
指导教师：
李增民
教研室主任：
吉武庆
批准日期：
2010年3月5日
一、设计任务书
1．设计目的
1）使学生能够全面的巩固和应用数字电路和模拟电路的基本理论知识，设计简单使用的电力电子控制器件，解决生活中的实际问题。
2）培养学生独立思考问题，解决问题和分析问题的能力。
根据提出的问题，探索不一样的设计方案。
优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题界却问题起到启蒙作用。
2.设计任务
本次设计应完成《多路无线遥控灯节能控制器》电路系统设计，主要包括无线遥控收发，编码，转换，驱动以及电源电路等，变传统的拉式，按键等开关用线，施工麻烦等缺点，可以方便使用者的控制。
为此要求：
1）充分论证的基础上，确定整机总体方案图；
2）设计单元电路,并在保证各单元电路的前提下,优化技术指标,减少成本;
3）绘制整机电路原理图,并叙述其工作原理过程;
4）关键元器件的虚悬则说明和计算,列出元器件目录;
5）根据个人情况,收发电路可使用F05,编辑电路使用
3.主要技术指标：
发射单元主要技术要求：
1.通讯方式:
AM/ASK
2.工作频率:
315MHz/433MHz
3.频率稳定度:
+75KHz
4.发射功率:
≤0.1MW
5.工作电压:
3~50mA
6.发射电流:
DC12V
接收单元主要技术指标:
1.工作频率:
315MHz/433MHz
2.频率稳定度:
+200KHz
3.接收灵敏度:
—106DBM
4.静态电流:
≤5mA
5.通讯方式:
AM/ASK
6.工作电压:
DC5V
7.负载:
≤60W
8.工作电流≤5mA:
4.使用说明：
本设计由四个按键遥控器和四个继电器的接受组件两部分组成，电路采用高稳定无线电收发模块和遥控专用解码电路，不受方向限制，具有保密度高，遥控距离远，性能稳定可靠和静电功耗低等特点，实现里对四路灯的开关控制，遥控价格低廉，遥控器体积小，外观优美共有四个按键。
具体操作：
1）当按下遥控A键时一盏灯亮，再按一次A键灯灭；
2）当按下遥控B键时两盏灯亮，再按一次B键灯灭；
3）当按下遥控C键时三盏灯亮，再按一次C键灯灭；
4）当按下遥控D键时四盏灯亮，再按一次D键灯灭；
5注意事项：
1）220V交流电与灯泡相连，操作者应注意人身安全
2）每支路负载不可大于200W
3）遥控器应注明火线与零线
6.编写设计报告书
摘要、目录
说明书（功能、技术指标、使用说明、注意事项）
目的
电路图
原理分析（含设计方案的选择论证过程）
参考资料
7.设计指导
陕西工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书
进程计划表
序号
起止日期
计划完成内容
实际完成情况
检查签名
1
3.15~3.22
课题分析及资料查询
2
3.23~4.2
整体方案确定
3
4.3~4.8
遥控系统设计
4
4.9~4.17
单片机控制系统设计
5
4.18~4.25
电源系统设计
6
4.26~5.13
驱动系统设计
7
5.14~5.21
系统调试
二、课题分析
多路无线遥控灯节能控制器电路，主要应包括无线遥控收发，编码，解码，驱动以及电源电路等，采用什么方式来实现无线遥控收发，采用何种芯片来完成编码与解码就成了本次设计的核心。
1.无线遥控
目前无线遥控技术已相对比较成熟，有专业人士把它分为：
红外无线遥控、声波触发遥控和无线电遥控、无线网络远程遥控。
由于无线网络遥控成本比较高，本次课程设计暂不做考虑，而课程设计任务书又对遥控的距离远近、和遥控环境没有做明确的要求，这就大大增加了我们的选择范围，同时也增大了我们的工作量。
下面就让我们一一来分析一下红外无线遥控和无线电遥控的优缺点吧！
①红外无线遥控：
红外无线遥控技术由于通过光信号传递数据，因而不易受到电磁干扰，其频率的使用也不象无线遥控技术那样受到许多的限制，而且通讯的可靠性高。
因此在短距离遥控领域，更多地使用红外遥控技术，它广泛应用于各种家用电器设备；但是它容易受到障碍物的影响。
②无线电遥控
无线电遥控它是通过数字信号来传递信号的，虽然它在复杂电磁环境中容易受到干扰，但是它不受空间环境、障碍物的影响，而且传输距离可近可远；在无线控制中具有很高的地位。
③声波触发遥控
声波触发遥控常用于声控电路。
电路简单，遥控距离近，且不能实现多点控制。
因此，本课程设计将采用无线电遥控技术。
一方面为完成本次设计任务；另一方面巩固和加深对无线电知识的理解和实际应用。
2．基于AT89C2051
AT89C2051详解：
AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含2kbytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。
AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。
同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。
省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。
AT89C2051的结构框图
AT89C2051主要功能特性：
·兼容MCS51指令系统
·2k可反复擦写（>1000次）FlashROM
·15个双向I/O口
·6个中断源
·两个16位可编程定时/计数器
·2.7-6.V的宽工作电压范围
·时钟频率0-24MHz
·128x8bit内部RAM
·两个外部中断源
·两个串行中断
·可直接驱动LED
·两级加密位
·低功耗睡眠功能
·内置一个模拟比较放大器
·可编程UARL通道
·软件设置睡眠和唤醒功能
三、总方案设计及论证
1.系统构架总框图
我们将系统划分为四大系统：
单片机控制系统、遥控系统、驱动系统和电源系统模块，其总框图如图1所示。
为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案进行论证，以便选取较好方案来实现。
图1系统构架总框图
2．遥控系统设计
遥控系统设计主要分为：
发射部分、接收部分设计。
在第一章课题分析中，我们已经决定采用无线电收发的方式来进行遥控，下面我们将针对无线电收发的方式来设计遥控系统。
发射部分：
（1）遥控系统设方框图：
（2）编码发射
编码发射部分电路原理图：
编码芯片采用PT2262
芯片PT2262发出的编码信号由：
地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。
当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号。
编码芯片PT2262特点:
∙CMOS工艺制造，低功耗
∙外部元器件少
∙RC振荡电阻
∙工作电压范围宽：
2.6-15v
∙数据最多可达6位
∙地址码最多可达531441种
编码器采用PT2262振荡电阻取3.3M效果较好。
17脚无信号输出时，FO5B不工作发射电流为零；当14脚为低电平时，17脚输出已设定的编码脉冲对FO5B进行调制发射，通过测试F05B工作电流可大致判断F05B是否处于正常发射状态,空码时加天线时发射电流约6mA左右，调整R2可调整发射电流，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长.
PT2262是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，PT2262最多可有12位（A0-A11）三态地址端管脚（悬空,接高电平,接低电平）,任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位（D0-D5）数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。
PT2262引脚图：
PT2262管脚功能说明：
名称
管脚
说明
A0-A11
1-8、10-13
地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”（悬空）,
D0-D5
7-8、10-13
数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
TE
14
编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效；
OSC1
16
振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；
OSC2
15
振荡电阻振荡器输出端；
Dout
17
编码输出端（正常时为低电平）
发射模块
发射部分电路主要由无线电数据发射模块F05B和编码芯片PT2262组成.
发射模块采用F05B的理由：
在满足接收单元主要技术参数要求下有如下优点：
◆频率一致性较好，又免调试，
◆具有较宽的工作电压范围及低功耗特性
◆具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA
发射模块F05B性能参数：
◆发射频率：
315M300M433M
◆工作电压：
3-12V
◆发射电流：
2-10mA
◆发射功率：
10mW
◆频率稳定度：
10-5 （声表稳频）
◆工作温度：
-40℃-+60℃
◆体积：
8×32×6mm（高×宽×厚）
应用发射模块F05B应注意事项：
FO5B是采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试，一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差，即使采用高品质微调电容，温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。
F05B具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，当发射电压为3V时，发射电流约2mA，发射功率较小，12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约5-8mA，大于l2V直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高。
FO5B采用AM方式调制以降低功耗，数据信号停止，发射电流降为零，数据信号与FO5B用电阻而不能用电容耦合，否则FO5B将不能正常工作。
数据电平应接近F05B的实际工作电压以获得较高的调制效果，FO5B对过宽的调制信号易引起调制效率下降，收发距离变近。
当高电平脉冲宽度在0.08-1ms时发射效果较好，大于1ms后效率开始下降；当低电平区大于10ms，接收到的数据第一位极易被干扰（即零电平干扰）而引起不解码。
如采用CPU编译码可在数据识别位前加一些乱码以抑制零电平干扰，若是通用编解码器，可调整振荡电阻使每组码中间的低电平区小于10ms。
FO5B输入端平时应处于低电平状态，输入的数据信号应是正逻辑电平，幅度最高不应超过FO5的工作电压。
F05B天线长度可从0-250mm选用，也可无天线发射，但发射效率下降
FO5B应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌而停振。
FO5B发射距离与调制信号頻率幅度，发射电压及电池容量，发射天线，接收机灵敏度及收发环境有关。
FO5B用PT2262编码器加240mm小拉杆天线在开阔区最大发射距离约250米，在障碍区相对要近，由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离。
如需更远的可靠距离，可在FO5的输出端增加一级射频功率放大器。
（3）接收解码
接收部分应由无线数据接收模块J05B和解码芯片PT2272组成.这是因为接收模块J05B是和发射模块F05B配合使用，解码芯片PT2272是和编码芯片PT2262配合使用的.
解码码芯片PT2272
解码器PT2272震荡器电阻取680K,编码器应为3.3M,17脚为解码有效指示端.解码时输出直流高电平,可驱动一支LED发光指示.8,10—13脚为五路数据输出,与PT2262对应.
接收模块J05B引脚功能如下图:
接收模块J05B主要性能参数
◆接收频率：
315M （晶体稳频）
◆工作电压：
5V<4.75-5.5>
◆工作电流：
6.2mA
◆接收灵敏度：
-90db
◆解调滤波器带宽：
5K
◆输出数据电平：
TTL电平
◆工作温度：
-40℃-+60℃
◆体积：
10×26×6mm
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