基于单片机控制的无线控制电路.docx
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基于单片机控制的无线控制电路
单片机原理与应用技术
课程设计报告
题目：
基于单片机的无线控制系统
专业班级：
姓 名：
时间：
指导教师：
无线控制系统课程设计任务书
1．设计目的与要求
1.1基本功能
（1）有效遥控距离大于50米，可穿透一定的建筑物等。
（2）遥控控制的路数在10路以上。
（3）采用数码管显示当前工作的控制电路。
1.2扩展功能
（1）通过遥控器可以任意设置用户密码（1-16位长度），只有合法用户才能有修改电路控制的功能，同时系统掉电后能自动记忆和存储密码在系统中。
（2）报警和加锁功能：
密码的输入时间超过12秒或者连续3次输入失败，声音报警同时锁定系统，不让再次输入密码。
此时只有使用管理员密码方能对系统解锁。
2．设计内容
（1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系；
（2）确定元器件及元件参数；
（3）进行电路模拟仿真；
（4）SCH文件生成与打印输出；
3．编写设计报告
写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
4．答辩
在规定时间内，完成叙述并回答问题。
1引言………………………………………………………………………………………1
2总体设计方案……………………………………………………………………………1
2.1设计思路……………………………………………………………………………1
2.2总体设计框图………………………………………………………………………2
3设计组成及原理分析…………………………………………………………………2
3.1键盘电路的设计……………………………………………………………………2
3.2显示电路的设计……………………………………………………………………3
3.3发射电路设计………………………………………………………………………4
3.4接收电路的设计……………………………………………………………………5
3.5系统软件的设计……………………………………………………………………7
4总结与体会……………………………………………………………………………8
参考文献…………………………………………………………………………………8
附录1……………………………………………………………………………………9
附录2……………………………………………………………………………………10
基于单片机的无线控制系统
摘要：
本次设计采用的是315MHz稳频无线电遥控组件及其它的外围元件，组装的遥控开关。
通过单片机可以对十路220V以上的各种电器进行控制。
控制距离为50米左右。
发射电路扫描键盘的键位，由单片机发出相应的控制信号，送到PT2262的数据输入端。
由PT2262编码并调制在315MHZ载波上，经过一级高频放大后由天线发射出去。
再由接收板接收信号，经过两级放高频放大后，由检波电路解调出调制信号，数字信号经过双运算集成放大块LM358两级高增益放大后送入PT2272进行解码，输出端送给单片机，单片机根据动作信号分别去控制相应用电器的控制继电器。
完成对用电器的控制。
关键字：
单片机、LM358双运算放大器、遥控编码发射接收组件PT2262/PT2272、数码显示
1引言
随着科技的进步和社会的发展，现代电子产品设计越来越注重产品的简易和实用，快节奏的现代生活使得许多电子产品也必须作到小巧、方便、简易。
为满足这一需求。
便产生了无线遥控系统。
它的产生使人们在工业、农业、航天以及家庭生活中都得到极大的便利，使人们在一定的距离内可以控制其他机器、系统等的正常运作。
给工业的发展带来了方便。
他是电子行业以后发展的必然趋势。
在曾经的工业生产中,不管是机器的启动,还是系统的关闭。
都采用的是有线控制,需要人亲自到控制中心进行手动的操作。
给工业生产的进步和生产效率的提高带来了限制。
随着科技的不断进步,这样的控制必定会被先进的所取代。
因此遥控控制系统的产生,给工业带来了新的革命。
它极大的方便了工业的控制生产。
使人们能够在一定距离内甚至在遥远的宇宙中也去控制另外的机器,系统的运作大大的提高了生产效率,为经济的提高做出了很大的贡献,也决定了一个国家在国际中所站的地位。
因此,作为国家未来建设者。
我们学好遥控知识,是自身的必备,也是国家和时代的需求。
2总体设计方案
2.1设计思路
本设计采用AT89S51单片机作为控制核心，配以矩阵键盘电路作为控制用电器的开关。
当有按键按下时，由单片机扫描确定按键的键号，调出相应的程序去给编码块PT226输入端赋值，同时由单片机的一个管脚去控制PT2262的控制继电器接通20MS使其得电，送出调制过的315MHZ高频控制信号给发射电路，经过高频发射后由天线输出。
在按键按下的同时由单片机通过串口显示的方法驱动数码管显示相应的操作路数，以便让用户知道操作的是那个用电器。
并由相应的放光二极管显示每路用电器的当前状态，如果发光二极管亮，表明此用电器正在工作，发光二极管灭，表明此用电器没有使用，这样让用户知道每个用电器的工作状态，便于操作的方便。
接收电路是由天线接收到315MHZ高频信号后，经过两级的高频放大，检波，再由双运放集成块LM358进行两级放大后将有用的信号送给PT2272进行解码。
将数字信号直接赋给单片机，由单片机检测相应端口的高低电平，根据设定好的编码调用相应的管脚控制相应的继电器，从而控制需要控制的用电器。
2.2设计方框图
本设计方框图如图1图2所示，单片机的正常工作由电源、时钟电路、和复位电路组成。
图1发射电路中键盘扫描为控制按键；数码显示电路用以显示所操作的路数；指示灯电路用以指示用电器的指示状态；PT2262为了编码并将信号调制在315MHZ高频上；高频发射电路是将高频信号经过放大后由天线发射出去。
图2接收电路中高频接收电路将接收到的高频信号先进行两级放大后，经过检波电路，检波出数字信号，再将数字信号送入双运算放大块LM358进行两级放大保证信号的强度；PT2272数据输出端的信号直接置位单片机的P口，让单片机得到相应的控制信号；控制各路继电器是由单片机根据接收到的控制信号调用程序控制相应继电器，从而实现用电器的开与关。
图1发射电路总体方框图
图2接收电路总体方框图
3设计组成及原理分析
3.1键盘电路的设计
键盘为一个4×4矩阵键盘，行列式矩阵键盘只需N条行线和M条列线即可组成具有N×M个按键的键盘，具有使用很少I/O线实现按键扩展的优点，4×4矩阵键盘用一个P口即可。
工作原理可描述为：
首先判别键盘中有无按键按下，由单片机I/O口向键盘送全扫描字，然后读入列线状态来判断。
方法是：
向行线输出全扫描字00H，把全部行线置为低电平，然后将列线的状态读入累加器A中。
如果有按键按下总会有一根列线电平被拉至低电平，从而使列输入不全为1。
判断键盘中哪一个按键被按下是通过将行线逐行置低电平后，检查列输入状态实现的。
方法是：
依次给行线送低电平，然后查所有列线状态，称行扫描。
如果全为1，则所按下的键不在此行；如果不全为一，则所按下的键必在此行，而且是在与零电平列线相交的交点上的那个键。
图34×4矩阵键盘
本设计用P2口做为键盘的扫描口，高位为列，地位为行，由单片机循环扫描，实时取出每次按下的按键，从而去实现相应的功能。
3.2显示电路的设计
本次设计用数码管显示用户所操作的用电器路数。
由于控制路数是十路，所以用两个数码管。
如图4所示。
AT89S51的串行口RXD和TXD为一个全双工串行通信口，工作在方式0下可作同步移位寄存器，其数据由RXD（P3.0）串行输出或输入；而同步移位时钟由TXD（P3.1）端提供，在同步时钟作用下，实现由串行到并行的数据通信。
在不需要使用串行通信的场合，利用串行口加外围芯片74HC164就可构成一个或多个并行输入/输出口，用于串－并转换、并－串转换、键盘驱动或显示器LED驱动。
本电路中即是应用了其串－并转换来实现了用户控制用电器路数的实时显示。
并且由单片机直接驱动十路共阳发光二极管，当相应按键按下一次时，发光二极管发亮，表示相应用电器运行，再按一次该键发光二极管熄灭，表示用电器关闭。
由此表示用电器的工作状态。
图4数码显示电路
74HC164是串行输入、并行输出移位寄存器，并带有清零端，其引脚功能如下：
●Q0—Q7：
并行输出端，分别接LED显示各引脚。
●A、B：
串行输入端，并联接入RXD端。
●CLR：
清除端，零电平时，使74HC164输出清零，因此本设计中接高电平。
●CLK：
时钟脉冲输入端，在脉冲的上升沿实现移位。
此次设计使用共阴型数码管，由74HC164直接驱动。
74HC164的数据输入端1脚和2脚接89S51的串行口数据输出端RXD，时钟脉冲输入端CLK接89S51的同步移位时钟端TXD。
当需要显示路数时，但单片机将要显示的数字的字型码由RXD端送出，方式0是8位数据传输，当8位数据传完时，将标志位TI置1，禁止传输，由软件清零标志位TI后，再做下一次传输。
3.3发射电路的设计
本设计的发射电路由编码器PT2262、声表面波谐振器R315A和高频放大管9018组成。
PT2262的数据输入端的数据由单片机P1口四个管脚P1.0-P1.3直接提供。
PT2262的电源由单片机的P0.4端控制三极管8550，当P0.4为低电平是时，8550导通为继电器线圈供电，其中二极管的作用是保护继电器。
继电器吸合为PT2262的电源端供电使其工作，每次发射让其吸合20MS。
PT2262接收到信号后，将信号调制在315MHZ的载波上。
调制信号由PT2262的17脚输出，送给高频放大电路，高频放大电路由高放管9018、声表面波谐振器R315A、电容等组成。
其中R315A、C1、C2组成电容三点式振荡电路，使其频率稳定在315MHZ。
然后经过9018进行功率放大，由线发射出去。
电路如图5所示：
图5发射电路
表1：
编码电路PT2262管脚功能表
名称
管脚
说明
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）
编码芯片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。
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，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。
3.4接收电路的设计
接收电路的作用是将发射电路发出的315MHZ高频信号通过天线接收。
经过两级高频放大、检波电路、滤除杂波电路，然后送入双运算放大器进行两级放大，增加信号强度。
最后将放大后的信号送到PT2272的数据输入端，由PT2272进行解码分析。
电路如图6所示：
图5发射电路
表2：
解码电路PT2272脚管功能表
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）,必须与2262一致,否则不解码
D0-D5
7-8、10-13
地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262一致,数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换
Vcc
18
电源正端（＋）
Vss
9
电源负端（－）
DIN
14
数据信号输入端，来自接收模块输出端
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
VT
17
解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）
PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。
M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。
后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。
本设计中用的是PT2272-M4。
即是非锁存型4路输出。
PT2262和PT2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，一般要求译码器振荡频率要高于编码器振荡频率的2.5～8倍，否则接收距离会变近甚至无法接收。
本设计中PT2262和PT2272的地址端都为悬空状态，保证了地址编码的一致性。
另外电路设计上可以很容易的改变地址编码的状态，用以解决和其它器件发生地址编码冲突的事情。
PT2262的振荡电阻为1.5M，PT2272的振荡电阻为270K。
符合规定的要求。
3.5系统软件设计
⑴初始化程序使数码管显示88，发光二极管显示状态为灭。
⑵主程序主要功能有：
①循环扫描键盘有无按键按下，有键按下时，提取键值，并存储。
②根据键值调取相应的程序，使数码管显示对应的控制路数。
并驱动发光二极管显示相应控制路数的工作状态。
③按键按下的同时将编好的编码通过单片机赋给PT2262的数据输入端。
④并且在按键按下的同时由单片机P口输出信号控制继电器对PT2262供电。
一次性通电20MS。
软件流程图如图6：
图6软件流程图
4结束语
三个星期的实习实训已经接近尾声，从单片机和PROTEL99SE的学习到焊接技术的练习，再到自己的产品设计这么几个过程中，每一次都让我感触颇深，收获匪浅，在每一步的操作过程中都会学到很多新的知识，同时也巩固了自己的基础，充实了自己的理论知识的同时也锻炼了自己的实践能力。
并且在此过程中还锻炼了自己在制作产品上的逻辑思维，知道了要设计一个产品需要什么必备条件，和在设计该产品时候的逻辑步骤。
通过这次参与四路遥控电路的设计与制作，也使我懂得了不少道理，对我将来参加工作和踏入社会是一种宝贵的经验。
同时就是培养了自己的实际动手能力，并且得到了提高，同样也使我明白了无论那一样产品的生成，并不是我所想象的那样简单，而是都必须要经过许多的环节与过程和反复的测试，每一次的成功都凝聚着太多的付出。
参考文献
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术［Ｍ］.北京：
北京航空航天出版社，2006
[2] 李国丰.单片机应用技术［J］.北京：
清华大学出版社，2004.6
[3] 阎石.数字电子技术基础（第三版）［Ｍ］.北京：
高等教育出版社，1989
[4] 廖常初.电子设计基础［Ｍ］.北京：
机械工业出版社，2004.6
[5] 苗常青.单片机设计基础［J］.北京：
电子工业出版社，2004.6
[6] 彭为黄科.单片机典型系统设计［Ｍ］.北京：
电子工业出版社，1990
附录1
图7发射板整体电路图
附录2
图8接收板整体电路图
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ORG000BH
LJMPLOOP20MS
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