無(wú)線多路遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜述

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：無(wú)線多路遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)機(jī)械與電子工程學(xué)院學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在學(xué)院： 專業(yè)班級(jí)： 屆別：指導(dǎo)教師:張亞男2010010898電信10042014 屆黃家兵目 錄前言 11無(wú)線遙控通信技術(shù)概述 11.1無(wú)線遙控通信技術(shù) 11.2無(wú)線遙控通信技術(shù)的應(yīng)用 12系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 22.1設(shè)計(jì)要求 22.2方案分析 33硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33.2無(wú)線遙控發(fā)射接收模塊設(shè)計(jì) 43.2.1 基于PT2262無(wú)線編碼模塊 43.2.2基于PT2272無(wú)線解碼模塊 63.3點(diǎn)陣屏顯示模塊設(shè)計(jì) 73.3.1點(diǎn)陣屏概述 73.3.2點(diǎn)陣屏設(shè)計(jì)思路 83.4實(shí)

2、物圖 94軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 104.1語(yǔ)言選擇 104.2軟件總體設(shè)計(jì) 104.3整體程序設(shè)計(jì) 105調(diào)試 115.1調(diào)試過程 115.2實(shí)物調(diào)試 116抗干擾措施 127總結(jié) 12皖西學(xué)院2014屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）刖言無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)代最具發(fā)展前景的信息技術(shù)之一，得到了相關(guān)領(lǐng)域人士的高度重視。它的應(yīng)用非常廣泛，發(fā)展也非常迅速，其在航空航天、航海、無(wú)線電遙控等 領(lǐng)域?qū)嵱脙r(jià)值很高。無(wú)線通信技術(shù)，就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它能耗低，易于集成化， 可控性強(qiáng)。在民用和工業(yè)等領(lǐng)域中，小功耗的無(wú)線電通訊模塊日益受到人們的青睞，其 模塊化強(qiáng)，只需用不同型號(hào)的單片機(jī)加上各種無(wú)線收發(fā)模塊和相應(yīng)的外圍器件電路即

3、可 構(gòu)成適用于不同場(chǎng)合的無(wú)線電通訊模塊。只要硬件電路搭建規(guī)范，軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確合 理，即可實(shí)現(xiàn)基本的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸功能。無(wú)線通信技術(shù)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，數(shù)據(jù)反饋精 確，抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)。本課題采用了編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272與STC89C52 和LED點(diǎn)陣屏的搭配，設(shè)計(jì)了無(wú)線電遙控發(fā)射接收系統(tǒng)，利用按鍵實(shí)現(xiàn)多路無(wú)線遙控控 制，控制51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的顯示功能。1無(wú)線遙控通信技術(shù)概述1.1無(wú)線遙控通信技術(shù)無(wú)線多路遙控通訊技術(shù)，一般是，將受控信號(hào)調(diào)制后，經(jīng)功率放大發(fā)射出去，再 利用電磁波的空間自由傳播特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方受控對(duì)象的及時(shí)控制，適用于民用和工業(yè) 化控制中。目前，無(wú)線多路遙控器

4、已經(jīng)普遍的應(yīng)用于人們的日常生活中，極大的方便了 人們的生活。因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用的條件不同，所以兩者在不同的方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。本課題研 究的是無(wú)線電遙控模式。1.2無(wú)線遙控通信技術(shù)的應(yīng)用（1）遙控玩具：目前，市面上的遙控玩具種類繁多，遙控玩具占據(jù)玩具市場(chǎng)的很 大份額。比如當(dāng)下很受航模愛好者所喜歡的遙控小車、遙控直升機(jī)、四軸飛行器、遙控 機(jī)器人等等。航模愛好者除了購(gòu)買成品外，很大一部分愛好者也喜歡自己動(dòng)手制作，就 出現(xiàn)了當(dāng)下很流行的DIY小車、DIY四軸飛行器等，既開發(fā)了他們的智力，也增強(qiáng)了其 動(dòng)手能力。（2）吊車：一輛大型卡車起重機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，一般情況下都配備了數(shù)據(jù)反饋裝 置，反饋裝置再將各種反饋的運(yùn)

5、行參數(shù)，實(shí)時(shí)顯示在控制系統(tǒng)的顯示屏上，操作人員根 據(jù)反饋在顯示屏上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。（3）礦山機(jī)械：使用本裝置，操作者可以選擇最佳的定位孔，而不必因?yàn)殂@孔定 位不準(zhǔn)確造成不必要的誤差。為了增強(qiáng)工地施工的安全性，提高無(wú)線電遙控裝置的可控 性，我們通常使用ip65安全保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。使用工業(yè)無(wú)線電遙控裝置不僅提高了效率，而 且也節(jié)約了投資。（4）混凝土泵車：混凝土泵車操作控制臺(tái)從幾十米面澆筑作業(yè)，甚至幾百米的高 度，傳統(tǒng)模式運(yùn)行成本高，而且效率低，大大限制了混凝土泵車的性能發(fā)揮，若是大排 量泵車，問題就更加的突出。因此，利用工業(yè)無(wú)線遙控裝置，可以充分發(fā)揮其整體性能, 開闊操作人員的視野

6、，并且可以實(shí)現(xiàn)靈活的控制操作。使用工業(yè)無(wú)線電遙控裝置不僅提 高了效率，而且也節(jié)約了投資。（5）其它方面：以上闡述了無(wú)線電遙控通訊技術(shù)的一些應(yīng)用，不僅與此，在其他 的一些方面，該技術(shù)仍有廣泛的應(yīng)用。而且作為與其他技術(shù)的交叉學(xué)科，其對(duì)其他技術(shù) 的發(fā)展也起到了極大的推動(dòng)作用。圖1四軸飛行器圖2混凝土泵車2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求按照畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，本課題要求設(shè)計(jì)出一個(gè)無(wú)線電遙控發(fā)射與接收系統(tǒng)，利用按 鍵控制操作實(shí)現(xiàn)多路遙控控制，并且要給出該設(shè)計(jì)的原理說(shuō)明和相應(yīng)的電路說(shuō)明。同時(shí) 也要給出該設(shè)計(jì)的硬件電路，以及所選遙控電路的編碼和解碼原理說(shuō)明，并且提出合理的抗干擾措施。2.2方案分析為了使無(wú)線多路

7、遙控發(fā)射接收系統(tǒng)，描述起來(lái)不那么抽象，并且為了滿足設(shè)計(jì)要求， 達(dá)到課題設(shè)計(jì)的目的，本設(shè)計(jì)是利用 4路無(wú)線遙控裝置控制51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的顯 示功能，做出實(shí)物以驗(yàn)證方案可行性。發(fā)射模塊利用按鍵控制，利用編碼芯片PT2262進(jìn)行編碼，然后再進(jìn)行功率放大將發(fā)射信號(hào)發(fā)射出去。天線接收該信號(hào)，與之相對(duì)應(yīng)地 址碼相同的解碼芯片PT2272進(jìn)行解碼，VT端口由常態(tài)低電平轉(zhuǎn)為高電平，說(shuō)明此次接 收有效，進(jìn)而再利用51單片機(jī)控制點(diǎn)陣屏實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的顯示功能。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)造清晰明 了，很好得達(dá)到了方案設(shè)計(jì)的既定要求。2.3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)、I按鍵控制PT2262編碼315MHz調(diào)制匚二功率放大 匸豈 編碼輸出1JIV

8、點(diǎn)陣屏顯示廣rU-單片機(jī)控制PT2272解碼Ja in天線接收?qǐng)D3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，主要是由51單片機(jī)，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路外加電源 供電電路所組成。它提供四個(gè)外部接口，分別是P0 口、P1 口、P2 口、P3 口作為公用的輸入與輸出接口為用戶所使用。51系列的單片機(jī)有很多，本設(shè)計(jì)我們用的是51單片機(jī)， STC12C5A60S2引腳跟51單片機(jī)兼容，并且擴(kuò)展了其功能。兩個(gè)電容我們通常選擇30皮法，晶振頻率選為12MHz復(fù)位電路：當(dāng)RST端由低電平轉(zhuǎn)為高電平的時(shí)候，可實(shí)現(xiàn) 單片機(jī)的復(fù)位與初始化。本設(shè)計(jì)采用的是已模塊化的單片機(jī)最小系統(tǒng)，

9、工作穩(wěn)定。15輸入/輸出設(shè)備電源圖4單片機(jī)最小系統(tǒng)方框圖單片機(jī)最小系統(tǒng)XIX2RESETgPO.OFO.lPO.2FO.3PO 4PO.3FO.6P0.7沖3圖5單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖P2KP1P1F2P1KEn呵二耳._MHTF p p p- p F p Pfel.悲5九2IOCPl* A1345 牟73 中站FW ArsyA沁；A嚴(yán)科昨占丁 P02 AAH :AAPOi APO”A34P05 AKA- :ar?卄32 P07 AK4Aa vccA PM 竝JK*SCONJ:pq 二 U 心A.2 ： FX 丸28 P2? AP36 A2F5E? A- I :- X 1： -?： - JC

10、- P30 AFOtRINCOM4 下IS咗揀1=13.2無(wú)線遙控發(fā)射接收模塊設(shè)計(jì)3.2.1基于PT2262無(wú)線編碼模塊正如許多車輛防盜系統(tǒng)中的遙控裝置一樣，該遙控編碼發(fā)射模塊的外形精巧美觀。下圖為發(fā)射器的外形圖，電路板上有四個(gè)控制按鍵和一個(gè)LED指示燈，12V電池供電。目前市面上的一般還使用LC振蕩器，穩(wěn)定性差，即便是使用微調(diào)電容，也不能很好的 保證在當(dāng)外界溫度變化過大或者出現(xiàn)震蕩后已調(diào)的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移，縮短發(fā)射距離。 而該編碼發(fā)射模塊，內(nèi)部使用聲表諧振器，有很好的穩(wěn)頻功能，頻率穩(wěn)定性，也很高， 不需要調(diào)整頻點(diǎn)，多發(fā)一收的狀態(tài)下，效果顯著。當(dāng)接收天線接收到發(fā)射端的信號(hào)后，解碼芯片 PT22

11、72進(jìn)行兩次核查比較后，VT端 輸出高電平（常態(tài)低電平），同時(shí)D（ D4引腳輸出高電平，如果按鍵一直按下不松開，則編碼芯片連續(xù)發(fā)射信號(hào)，VT端口以及數(shù)據(jù)端口一直輸出高電平。當(dāng)發(fā)射模塊未按下按 鈕的時(shí)候，編碼芯片未上電，其 Dout（編碼輸出）端（17引腳）處于常態(tài)低電平，因此 編碼發(fā)射電路不工作；當(dāng)停止按下按鍵時(shí)，Dout端為低電平，此時(shí)高頻發(fā)射電路停蕩，高頻發(fā)射模塊終止發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，17引腳Dout端控制著高頻發(fā)射模塊數(shù)據(jù)的發(fā)送。發(fā)射頻率：315MHZ（聲表諧振器）；傳輸距離為：0-80m；編碼器類型為：固定碼類 型；供電電壓：12v。無(wú)線電遙控發(fā)射模塊一般是與相同類型的解碼接收模塊結(jié)合使

12、用, 只要接收解碼后信號(hào)有效，即可進(jìn)行相應(yīng)的控制，比如用單片機(jī)進(jìn)行控制相應(yīng)的燈或著電源開關(guān)，或者是各種顯示模塊的顯示切換。圖6編碼發(fā)射模塊實(shí)物圖130二VKAl U2 19二 TOUTA2 U3ItOfiClA3 =4171 OSCIA4 U5USn SAS USRCLK02SRCLR0304RCIJtOSE0607Q7T4IK59515 QLOKO1 QCXJNIZ QCON3 1OC11N3 TZ0CON4 Lqcow? QCON79 雙色點(diǎn)陣DIS IJ49vrc|TooJIMPU4SLRCONJ SRCLKSRCLR7049QCOiN?QCU!M 七22212U ONOQCONIQCO

13、N2 (N3 15乂 1SliRSRTLK 卄SRTLRII11 CC圖13點(diǎn)陣屏電路原理圖3.4實(shí)物圖圖14實(shí)物圖4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1語(yǔ)言選擇對(duì)于我們經(jīng)常使用的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，我們通常用到的編程語(yǔ)言是C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言與硬件關(guān)聯(lián)更大，但相對(duì)而言，編程較復(fù)雜，設(shè)置內(nèi)容較多。而C語(yǔ)言，編程比較簡(jiǎn)單，模塊化強(qiáng)，且可維護(hù)性強(qiáng)。所以在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇自己較為了解的C語(yǔ)言來(lái)編程。4.2軟件總體設(shè)計(jì)圖15發(fā)射部分程序流程圖剤If報(bào)據(jù)值圖16接收部分程序流程圖4.3整體程序設(shè)計(jì)見附錄5調(diào)試5.1調(diào)試過程電路連接過程：在保證最小系統(tǒng)正常工作的前提下，給最小系統(tǒng)、接收模塊、點(diǎn)陣屏模塊供電。用6個(gè)I/O

14、口去控制點(diǎn)陣屏正常顯示，它們分別是PM0 P1M、P1A2和P2P、P2A1、P2A2,后三個(gè)I/O 端口連接另外一片 74HC595芯片的12，11，14引腳。然后用P0A0、P0A1、P0A2、P1A3四個(gè)I/O端口分別去連接接收模塊的 DO D1、D2、D3當(dāng)發(fā)射模塊按下A鍵時(shí)，點(diǎn)陣屏上顯示為1；當(dāng)發(fā)射模塊按下B鍵時(shí)，點(diǎn)陣屏上顯 示為2;當(dāng)發(fā)射模塊按下C鍵時(shí)，點(diǎn)陣屏上顯示為3;當(dāng)發(fā)射模塊按下D鍵時(shí)，點(diǎn)陣屏 上顯示為4。當(dāng)按下不松手時(shí)，點(diǎn)陣屏數(shù)字顯示，當(dāng)一旦松手，點(diǎn)陣屏數(shù)字消失。設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的最初想法是利用按鍵控制來(lái)實(shí)現(xiàn)多路的遙控控制。本設(shè)計(jì)利用4路無(wú)線遙控裝置控制51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)陣屏的顯示

15、功能，做出了實(shí)物，很好了驗(yàn)證了本課 題的可行性。5.2實(shí)物調(diào)試圖17實(shí)物調(diào)試6抗干擾措施對(duì)于無(wú)線電系統(tǒng)的運(yùn)作常常受到很多方面的干擾，最主要的一般有工業(yè)類、電臺(tái)類 和天電等因素都會(huì)干擾其正常運(yùn)作。 工業(yè)干擾指：不同的電器引起的干擾；電臺(tái)干擾指: 其他的無(wú)線電設(shè)備引起的干擾。天電干擾指：大氣中不同的電磁現(xiàn)象所產(chǎn)生的干擾。為 了降低各種干擾的影響，我們一般采用的方法有：選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ黝l率以減少其他無(wú)線 電設(shè)備引起的干擾；在電路板設(shè)計(jì)的時(shí)候，地線與電源線要盡可能的粗，并且模擬地與 數(shù)字地要分開設(shè)置，最后再并接至電源地。在實(shí)際測(cè)試中，我們觀察到其實(shí)際的遙控距離沒有我們想象的那么遠(yuǎn)。在多次測(cè)試 后效果還是

16、不佳，后來(lái)翻閱資料后得知原來(lái) 51系列的單片機(jī)容易受到外界的各種電磁 干擾，當(dāng)單片機(jī)遇到電磁干擾后，其時(shí)鐘頻率會(huì)對(duì)系統(tǒng)的接收模塊造成干擾從而導(dǎo)致遙 控距離縮短。為了盡可能的提高接收距離，我們可以把單片機(jī)與接收模塊分別進(jìn)行供電， 并且使接收模塊遠(yuǎn)離單片機(jī)的時(shí)鐘區(qū)， 除此之外還可以連接一個(gè)隔離電路在單片機(jī)的接 口與遙控接收模塊之間，以減小單片機(jī)的工作頻率，從而減少電磁因素對(duì)單片機(jī)的干擾。7總結(jié)大學(xué)階段最后一項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），因此我高度重視，積極籌劃, 認(rèn)真準(zhǔn)備，以此來(lái)圓滿的結(jié)束我的本科階段學(xué)習(xí)。從最開始到圖書館大量的閱讀文獻(xiàn)， 查閱資料，認(rèn)真寫下開題報(bào)告，到中期的論文初稿編寫，實(shí)物制

17、作，程序編寫，再到近 段時(shí)間的無(wú)數(shù)次論文修改，每一個(gè)環(huán)節(jié)我都記憶猶新。本設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，有 無(wú)線電通訊技術(shù)，電路分析，LED點(diǎn)陣屏知識(shí)，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)等等，因此，不少內(nèi)容 也是從頭學(xué)起，但是最終經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，很好的達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，把遙控裝置多路信號(hào)展示出來(lái)，本設(shè)計(jì)采用了編碼芯片PT2262 解碼芯片PT2272 STC12C5A60S和LED點(diǎn)陣屏的組合搭配，設(shè)計(jì)出了無(wú)線遙控發(fā)射接 收系統(tǒng)。利用按鍵實(shí)現(xiàn)四路信號(hào)的發(fā)射，控制 51單片機(jī)，在8X 8的LED點(diǎn)陣屏上顯示 四路信號(hào)的數(shù)字。并且提出了幾點(diǎn)抗干擾的措施。系統(tǒng)設(shè)計(jì)清晰明了，很好的達(dá)到了設(shè) 計(jì)要求。但因個(gè)人學(xué)術(shù)水平有限，知識(shí)面不夠廣闊，因此，在此設(shè)計(jì)中還有許多地方有待修 正。例如通訊距離較近問題以及信號(hào)出來(lái)后再進(jìn)行其他外部應(yīng)用的擴(kuò)展等等。致謝大學(xué)中的得與失已成為過去，社會(huì)中諸多挑戰(zhàn)等待我去迎接，我將揚(yáng)帆起航。在此, 首先我要感謝的是我的指導(dǎo)老師黃家兵老師。黃老師知識(shí)淵博，專業(yè)功底扎實(shí)，治學(xué)態(tài) 度嚴(yán)謹(jǐn)，在本科的專業(yè)課程中，我已經(jīng)深受教誨，我不僅在專業(yè)知識(shí)