两路无线电开关.docx
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两路无线电开关
两路无线电开关
[摘要]：
本实用新型是由一个发射器和多个分散安装的接收器构成的无线电多路遥控开关，发射器主要由电路板、若干个导电橡胶按键、电池电源、上盖与下盖构成；接收器主要由电路板、机械手动开关、外盖与内盖构成。
由于采用无线电方式与多路编码与解码集成电路，采用可控硅及并联机械开关，使本实用新型具有全方向空间控制效能，不受障碍物阻挡、可靠性强、电路简单、遥控距离远，适用于家庭、办公楼等用电设备的遥控。
比以往家里所用的那种开关即节能有环保。
[关键词]：
单片机发射器接收器
Twowayradioswitch
Abstract:
theutilitymodelconsistsofatransmitterandmultiplescatteredinstallmulti-channelreceivercomposedofwirelessremotecontrolswitch,transmitterismainlycomposedofcircuitboards,anumberofconductiverubberbuttons,batterypower,uppercoverandlowercover;Receiverismainlycomposedofcircuitboards,mechanicalmanualswitch,coverandinnercover.Becauseofusingradioandmultiplexcodinganddecodingintegratedcircuit,thyristorandparallelmechanicalswitch,makethespaceoftheutilitymodelhastheomnidirectionalcontroleffectiveness,fromtheobstaclesblocking,highreliability,simplecircuit,remotecontroldistance,suitableforfamily,officebuildingsandotherelectricalequipmentremotecontrol.Thatkindofswitchusedinthehomethaneverthatenergy-savingenvironmentalprotection.
Keywords：
single-chiptransmitterreceiver
目录
第一章绪论11
1.1选题背景11
1.2目标效果11
第二章系统总体设计12
2.1方案分析与选择12
2.2系统结构设计13
第三章硬件电路设计15
3.1AT89C51单片机简介15
3.1.1．主要特性：
15
3.1.2．管脚说明：
15
3.1.3.振荡器特性：
17
3.1.4.芯片擦除：
17
3.2复位电路18
3.3收发电路20
3.4系统总原理图21
第四章软件程序设计24
4.1主程序设计24
4.2延时程序24
4.3定时器程序24
第五章系统的安装调试与运行27
5.1本设计使用KeilμVision进行程序的调试27
5.1.1KeilμVision软件的介绍27
5.1.2KeilμVision软件的操作使用27
5.2proteus进行电路仿真，proteus的介绍和使用.30
5.2.1proteus的介绍30
5.2.2proteus的使用31
5.3基于at89c51的控制板焊接的注意事项32
5.3.1手工焊接的基本概述32
5.3.2焊接材料的物理特性32
5.3.3手工焊接遇到的主要问题及成因分析33
5.4实物照片33
心得体会35
致谢36
参考文献37
附录38
第一章绪论
1.1选题背景
本实用新型是由一个发射器和多个分散安装的接收器构成的无线电多路遥控开关，发射器主要由电路板、若干个导电橡胶按键、电池电源、上盖与下盖构成；接收器主要由电路板、机械手动开关、外盖与内盖构成。
由于采用无线电方式与多路编码与解码集成电路，采用可控硅及并联机械开关，使本实用新型具有全方向空间控制效能，不受障碍物阻挡、可靠性强、电路简单、遥控距离远，适用于家庭、办公楼等用电设备的遥控。
比以往家里所用的那种开关即节能有环保。
1.2目标效果
本设计可以实现在6米的范围内检测到收发模块是否正常。
一个发射模块，一个接收模块。
在发射模块发射信号时，利用指示灯可以判断是否接收模块接收到发射木块发射的信号。
若发射模块的第一个按键按下，同时接收模块的第一个灯亮，则说明收到了信号。
若发射模块的第二个按键按下，同时接收模块的第二个灯亮，则说明收到了信号。
若发射模块的两个按键都按下，同时接收模块的两个灯都亮，则说明收到了信号。
第二章系统总体设计
2.1方案分析与选择
方案一：
采用数字电路控制，但是精确度不高。
方案二：
采用单片机控制，则容易实现，并且精确度也高。
双电源转换开关
◆采用双列复合式触头、横接式机构、微电机预储能及微电子控制技术，基本实现零飞弧（无灭弧罩）
◆采用可靠的机械联锁和电气联锁技术
◆采用过零位技术
◆具有明显通断位置指示、挂锁功能，可靠实现电源与负载间的隔离可靠性高，使用寿命8000次以上
◆机电一体设计，开关转换准确、灵活、可靠电磁兼容好，抗干扰能力强，对外无干扰，自动化程序高
◆全自动型不需外接任何控制元器件外形美观、体积小、重量轻由逻辑控制板，以不同的逻辑来管理直接装于开关内的电机，变速箱的动行操作来保证开关的位置。
电机为聚氯丁橡胶绝缘湿热型电机装有安全装置，在超出110℃湿度和过电流状态时跳闸。
在故障消失后即自动投入工作，可逆减速齿轮采用直齿齿轮
所以本设计采用方案二。
2.2系统结构设计
本设计采用AT89C51单片机，一片单片机接的是发射装置，一片单片机接的是接收装置，可以在五到六米的范围内检测到接收和发射信号是否一至，在接收和发射端都有相应的LED指示灯来显示，接收和发射是否正常，在按下发射端KI键后，若在接收端K3的相应指示灯也亮了，则说明接受和发射是正常的，否则不正常；在按下发射端K2键后，若在接收端K4的相应指示灯也亮了，则说明接受和发射是正常的，否则不正常；
图2-1接受发射模块原理图
第三章硬件电路设计
3.1AT89C51单片机简介
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
图3-1AT89C51引脚图及实物图
3.1.1．主要特性：
与MCS-51兼容、4K字节可编程闪烁存储器、寿命：
1000写/擦循环、数据保留时间：
10年、全静态工作：
0Hz-24Hz、三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路.
3.1.2．管脚说明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
3.1.3.振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.1.4.芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。
在闲置模式下，CPU停止工作。
但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。
在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
3.2复位电路
图3-2复位电路
为确保系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分。
无论是哪种类型的单片机，用户在使用时都必须设计复位电路，以提高单片机在强磁场、电源尖峰等强干扰环境下的工作稳定性或实现从误操作中正确恢复初试状态。
如果复位电路可靠性较差，将直接影响到整个单片机系统工作的稳定性，造成系统调试成功后出现死机或“程密码存储电路图键盘输入电路图程序跑飞”等现象。
单片机复位是使CPU和系统的其他功能部件都处在一个确定的初试状态，并从这个状态开始工作，无论是在单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位。
完成复位操作共需24个状态周期，复位结束后，单片机从地址0000H开始执行程序。
0000H~0002H是系统的启动单元，而0003H~002AH是程序存储器中的特殊保留单元，所以一般在启动单元中存放一条无条件转移指令，以便直接转去执行指定的应用程序。
复位电路的基本功能是：
系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。
为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防止复位开关闭合过程中引起的抖动而影响复位。
复位电路可以基本实现上述功能，该电路在最基本的复位电路基础上增加了一个手动复位开关，当人为按下按钮时，则Vcc的高电平就会直接加到RST端。
由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以完全能够满足复位的时间要求。
单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。
89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。
当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期（24个振荡周期）以上，则CPU就可以响应并将系统复位。
单片机系统的复位方式有：
手动按钮复位和上电复位。
1、手动按钮复位
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图1）。
一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。
当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。
手动按钮复位的电路如所示。
由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。
2、上电复位
AT89C51的上电复位电路如图2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。
对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1uF。
上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。
为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。
上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。
在图2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。
另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。
如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。
3.3收发电路
图3-3收发电路
nRF401无线收发芯片nRF401是Nordic公司研制的单片UHF无线收发芯片，工作在433MHzISM（Industrial,ScientificandMedical）频段。
它采用FSK调制解调技术，抗干扰能力强，并采用PLL频率合成技术，频率稳定性好，发射功率最大可达10dBm，接收灵敏度最大为－105dBm，数据传输速率可达20Kbps，工作电压在+3～5V之间。
nRF401无线收发芯片所需外围元件较少，并可直接单片机串口。
图1所示为使用单端天线的nRF401的电路图，50Ω的单端天线通过差分转换匹配网络连接到nRF401的ANT1和ANT2引脚。
nRF401芯片内包含有发射功率放大器（PA）、低噪声接收放大器（LNA）、晶体振荡器（OSC）、锁相环（PLL）、压控振荡器（VCO）、混频器（MIXFR）、解调器（DEM）等电路。
在接收模式中，nRF401被配置成传统的外差式接收机，所接收的射频调制的数字信号被低噪声较大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器，解调后变换成数字信号输出（DOUT端）。
在发射模式中，数字信号经DIN端输入，经锁相环和压控振荡器处理后进入到发射功率放大器射频输出。
由于采用了晶体振荡和PLL合成技木，频率稳定性极好；采用FSK调制和解调，抗干扰能力强。
nRF401的ANT1和ANT2引脚是接收时低噪声接收放大器LNA的输入，以及发送时发射功率放大器PA的输出。
连接nRF401的天线可以以差分方式连接到nRF401，一个50Ω的单端天线也可以通过一个差分转换匹配网络连接到nRF401。
为使用环形天线的nRF401的电路图，整个环形天线可以做在PCB上，对比传统的鞭状天线或单端天线，不仅节省空间和生产成本，机构上也更稳固可靠。
3.4系统总原理图
图3-5系统接收原理图
图3-6系统接收原理图的PCB板
图3-7系统发射原理图
图3-8系统接收原理图的PCB板
第四章软件程序设计
本此设计软件设计由主程序、初始化程序、LED显示程序、定时器程序和延时程序等组成。
4.1主程序设计
当时间到后，就进入定时器的工作模式。
#include
sbitjk1=P2^0;
sbitjk2=P2^1;
sbitled1=P2^6;
sbitled2=P2^7;
voidmain（）
{
timerinit（）;
while
（1）
{
}
}
4.2延时程序
voiddelay（intt）
{
chari;
while（t--）
{
for（i=0;i<100;i++）;
}
}
4.3定时器程序
voidtimerinit（）
{
PCON&=0x7F;//波特率不倍速
SCON=0x50;//8位数据,可变波特率
TMOD&=0x0F;//清除定时器1模式位
TMOD|=0x20;//设定定时器1为8位自动重装方式
TL1=0xe8;//设定定时初值//1200
TH1=0xe8;//设定定时器重装值
ET1=0;//禁止定时器1中断
TR1=1;//启动定时器1
ES=1;
EA=1;
}
voiduart（）interrupt4
{
staticunsignedchartimes,dat;
if（RI）//接收中断
{
RI=0;//读取接受到的数据
dat=SBUF;
}//如果是按键1的编码
if（dat==0xf0）
{
times++;
if（times==10）//确认无误,
{//继电器开关受控做出反应times=0;
REN=0;
delay（200）;//延时确保受控电器不致于频繁开关
jk1=~jk1;
led1=~led1;//开关指示灯状态,灯灭断开,灯亮接通
dat=0;
REN=1;
}
}
if（dat==0x0f）
{
times++;
if（times==10）
{
times=0;
REN=0;
delay（200）;
jk2=~jk2;
led2=~led2;
dat=0;
REN=1;
}
}
}
第五章系统的安装调试与运行
5.1本设计使用KeilμVision进行程序的调试
5.1.1KeilμVision软件的介绍
KeilμVision是目前较为流行和优秀的MCS-51系列单片机软件集成开发环境（IDE）,集成了文件编辑、编译连接、项目管理和软件仿真调试等多种功能。
要使用Keil软件，必须先安装它。
对于学习者，下载一份能编译2KB程序的DEMO版软件，基于可以满足一般人的个人学习和小型应用的开发。
优点：
KeilC51通过编找出错误的，修改错误比较容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势；与汇编相比，C语言在功能上、可以读出的性质，条理的性质、可行的性质上有明显的优势，因而简单的学习简单的用。
用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试，全Windows界面。
5.1.2KeilμVision软件的操作使用
1）安装好了Keil软件以后，我们打开它，打开以后界面如下：
图5-1启动KeilμVision软件
图5-1-1KeilμVision软件的操作使用
2）我们先新建一个工程文件，选择工程文件要存放的路径,输入工程文件名，.：
图5-2xuyan最后单击保存
3）在弹出的对话框中选择CPU厂商及型号Atmel
图5-3CPU厂商及型号Atmel
4）选择好Atmel公司的AT89c51后,单击确定
图5-4选择好Atmel公司的AT89c51
5）新建一个C51文件,单击左上角的NewFile如下图所示
图5-5新建一个C51文件
6）在出现的对话框中输入（注意后缀名必须为.C）
“
图5-6保存文件名xuyan.c
7）存好后把此文件加入到工程中方法如下:
用鼠标在SourceGroup1上单击右键,然后再单击AddFilestoGroup‘SourceGroup1'选择要加入的文件,找到xuyan.c后,单击Add,然后单击Close
图5-7把文件加入工程
8）生成.hex烧写文件,先单击OptionsforTarget,修改晶振频率为12.0
图5-8HEX文件
9）单击Output,选中CreateHEXF。
再单击“确定”。
图5-9设置目标属性
5.2proteus进行电路仿真，proteus的介绍和使用.
5.2.1proteus的介绍
Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB
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