基于单片机的无线遥控定时开关Word格式文档下载.docx

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无线遥控器具有穿透能强、遥控距离远、无方向性、制造简单等优点，因此无线遥控开关被广泛的使用。

本开关有一特定的接收和发送频率，不同遥控器不会互相干扰，停电时处于关闭状态，并有手动和遥控两个功能，用电器不必拔下，因而能对某些带遥控而不切段电源的高档电器起到保护作用。

使用在220v交流电，可长时间通电。

本系统的主流程如图1-1所示，当遥控器ON/OFF按键按下时，遥控接收模块输出24伏电平，使常开继电器闭合，用电器得电。

单片机进行定时控制，当设定时间到时，单片机输出一高电平，使常闭继电器打开，用电器关闭。

其中这两个继电器串联在一起。

手动控制即

图1-1遥控开关总体方案

控制一开关直接关闭电源即可，当手动开关关闭时一切动作无效。

在系统中遥控器主要应用调频发射电路，由于遥控器只要应用到一个键值既可，所以遥控器可用简单的单管发射电路。

遥控接收为调频接收电路调频接收机接收到经过音频调制的高频调幅信号以后，通过检波级将音频信号截下送往后级放大电路。

单片机选用AT89S51，应用1602LCD液晶显示屏显示时间，应用单片机的定时中断功能进行定时控制，当定时时间到时控制继电器闭合。

第2章．基本原理概述

2.1.无线电遥控的特点

无线电波频率一般在几百千赫以上，通常也称为“高频”，使用无线电波频率传送命令与红外或超声遥控相比，具有无方向性，可以向四周辐射，能穿墙壁和障碍物，遥控距离远等特点。

无线遥控的缺点是，容易引起互相干扰。

为避免互相干扰造成误操作，也为避免其他众多的无线电发射装置所发射的无线电波对遥控装置的干扰，在实际应用中，必须采取用编码技术。

2.1.1.无线电遥控的频率范围

了防止无线电波遥控装置发射的无线电频率对其他无线电装置（如收音机、电视机等）造成干扰，无线电管理委员会专门划拨出一些频率供无线电业余爱好者使用。

常用的业余频率范围27~38MHZ、40~48.5MHZ、72~74.5MHZ等。

因此在设计我们的无线电装置的时候，也应该把它的发射频率控制在这些频率范围内，以免影响广播、通信部门的正常工作。

2.1.2.无线电波段的划分和主要用途

（1）.无线电波按波长不同分为长波、中波、短波、超短波等。

不同的波段有不同的用途，如表2-1所示。

表2-1.无线电波段的划分和主要用途

符号

频率

波段

波长

传播特性

主要用途

VLF

3-30KHz

超长波

1KKm-100Km

空间波为主

海岸潜艇通信；

远距离通信；

超远距离导航

LF

30-300KHz

长波

10Km-1Km

地波为主

越洋通信；

中距离通信；

地下岩层通信；

远距离导航

MF

0.3-3MHz

中波

1Km-100m

地波与天波

船用通信；

业余无线电通信；

移动通信；

中距离导航

HF

3-30MHz

短波

100m-10m

天波与地波

远距离短波通信；

国际定点通信

VHF

30-300MHz

米波

10m-1m

空间波

电离层散射（30-60MHz）；

流星余迹通信；

UHF

0.3-3GHz

分米波

1m-0.1m

小容量微波中继通信；

（352-420MHz）

SHF

3-30GHz

厘米波

10cm-1cm

大容量微波中继通信（3600-4200MHz）

EHF

30-300GHz

毫米波

10mm-1mm

再入大气层时的通信；

波导通信

2.2．无线电遥控器的组成

2.2.1.遥控发射器的组成

（1）.发射电路框图

发射电路一般由主振电路、中间放大、射频功放输出、编码和调制等部分组成，如图2-1

图2-1发射器组成框图

（2）.主振环节

主振电路是一个高频正弦振荡器，用来生成载波信号。

主振电路必须采用正弦振荡器。

正弦振荡器有放大电路、正弦反馈电路、选频电路等组成。

高频振荡器必须用LC回路为选频元件，但LC正弦振荡器稳定性不能满足要求，使用石英晶体稳定,而且不易受人体感应及分布电容影响，因此在使用射频遥控装置中必须使用晶体振荡器。

（３）.中间级放大环节

中间级放大器是对载波进行放大，然后去推动高频功率放大器。

中间级放大器根据发射功率需要，可以由一级，也可以由多级电路组成。

把高频功放输出与主频级之间的电路统称为中间级。

（4）.功放输出环节

功放输出是对载波信号进行功率放大，并用LC槽路滤除谐波成分，尽量保持载波信号为完美的正弦波送到天线发射。

（5）.高频功率放大环节

由于主振级输出的高频载波功率很小，一般不能满足遥控距离的要求，需要进行功率放大后从天线送出，才能发射较远的距离。

高频功率放大器的工作原理及调试方法与低频功率放大器差异较大，如果设计不和调试不当，会使工作效率很低，难以输出有效功率，甚至完全不能工作并可能烧坏功率输出三极管。

（6）.编码环节

编码器有二进制，五进制及优先编码制等。

常用的是二进制编码。

现于二进制编码为例，假设一个电路有A、B、C、D4路输出线，其中对应电压值分别为3V、0V、0V、3V。

其中逻辑状态为高、低、低、高，即1、0、0、1，用二进制表示为1001。

由此可见编码可以实现多通道控制，具有电路结构简单、高可信度及很强的抗干扰能力。

由此广泛应用于遥控电路中。

（7）.调制环节

调制电路是把编码信号调制到高频载波上去，以便传输多种遥控命令内容，根据调制方法不同，可以在中间级、主振级或功放输出实现。

2.2.2.遥控器接收器的组成

无线电遥控接收装置的组成和作用如图2-2

图２-2遥控器接收器的组成

（1）.接收天线

接收天线将所感应到发射器发射发出的微弱的载波信号接收过来，然后对从天线上感应的各种频率信号的选择，在空中充满了各种频率的电磁波，他们都能在天线上感应出微弱的信号，接收电路应能选择出我们所需的信号。

（2）.放大环节

因为天线上得到的载波信号十分的微弱，必须对其进行多级放大和功率放大，并要求有足够的放大倍数，才能满足执行电路的要求。

（3）.解码电路

将控制命令信号（调制信号）从载体上调制出来，也就是对调制了的载波进行解码。

即将接收天线所感应到的微弱的载波信号放大后，恢复成遥控命令信号（即调制信号），并进行相应的译码得到控制信号去执行驱动机构。

（4）.驱动执行环节

根据遥控信号命令，执行对负载的各种控制与操作。

（5）.负载

负载即被控对象，可以是家用电器，也可以是不同的电气设备和装置等。

无线电遥控发射器

2.3.对发射器要求

2.3.1.对载波频率稳定性要求

载波频率稳定性是无线遥控发射器重要指标之一。

与红外线和超声遥控相比，要求发射器的载波频率具有更高的频率稳定性，如果偏离接收装置的选频段，将会导致“差之毫厘，失之千里”，使遥控器失灵。

由于接收部分是在遥控接收器中安放的。

遥控对象是在地面上空运行的，会受到空中相邻频道和周围地理环境因素的干扰，因此，接收器的接收频率带不能设计得太宽，以保证载波频率的稳定性和发射器的可靠性运行。

2.3.2.对发射器的输出功率的要求

输出功率是遥控发射器的另一个重要技术指标。

设计时应根据遥控距离的远近，保证输出功率略大于发射器实际输出功率。

如果输出功率过小，则发射不到接收器的接收距离；

过大则造成浪费，使电路设计复杂化，同时也提高成本。

所以，在设计发射电路时，把多方面的因素考虑进去，使发射器的输出功率达到理想化，满足实际要求。

在设计时，要根据具体要求的输出功率，灵活掌握。

如，经常见到儿童玩具遥控汽车、飞机，发射距离仅有几十米，发射功率10~20mW即可，电路设计可以节省掉某个放大环节，就可以满足要求了；

对于航模、海模比赛，其活动范围在300~500M内，发射功率为100~200mW范围即可，必须有功放级等电路。

2.3.3.主振级

主振电路一般采用石英晶体振荡器，正弦波振荡器由放大电路、正反馈电路、选频电路等组成。

如图2-3为串联型，图2-4为并联型。

2-3串联型发射电路2-4并联型发射电路

石英晶体振荡器是利用石英晶体固有谐振频率及其稳定而构成的一种高稳定度的正弦波振荡器，其频率高达e（-10）量级，因而是一种应用十分广泛的正弦波振荡器。

2.3.4.中级放大级

中频放大器的任务是对载波信号进行放大，然后去推动高频功率放大器。

中间放大不一定就是一级，根据对发射功率要求的不同，中间级也可以有一级以上的电路组成。

中频放大器是保证整机灵敏度、选择性和通频带的主要环节，它是超外差接收机中的关键部件。

对中频放大器的基本要求：

合适而稳定的频率，即中频；

适当的通频带；

足够大的增益。

2.3.5.高频功率放大器

由于主振级输出的高频载波功率很小，一般不能满足遥控距离的要求，必须进行功率放大后从天线送出去，才能发射较远的距离。

主振电路是一个高频正弦波振荡器，用来生成载波信号。

高频放大电路即可采用分立元件的功率放大电路，也可采用集成功率放放大器。

2.3.6.调制电路

调制电路是把编码信号加装到高频载波上去由天线发射出去的电路。

它包括调幅、调频两中。

调幅的目的是让载波的振幅随调制信号的变化而变化，频率终

始终不变。

调频电路中，使载波频率随调制信号变化而变化，而振幅始终不变。

与调幅相比，调频具有抗干扰能力强、性能稳定、频率偏移小等优点。

调频信号本来应该是等幅的，由于在传输过程中受到各种干扰，使振幅产生起伏。

为了消除干扰的影响，在鉴频器之前常用限幅进行限幅，使调频信号恢复成等幅状态。

第3章．硬件电路设计

3.1．遥控电路

3.1.1.遥控发射电路

图3-1无线遥控发射电路

每按一次按扭，BG7和BG8组成一个脉冲振荡电路，该振荡信号通过BG9放大后由L4

回路对外辐射出去。

3.1.2．遥控接收电路

无线接收电路如图11所示以BG1为核心的接收电路把电感L2上的无线电信号放大，从集电极输出一脉冲电压，通过R4、C4加到BG2的基极进行再放大，然后又由R8送到L3、C8、

BG3组成的选频放大电路选频整形，再经BG4放大成开关信号。

图3-2遥