無線多路遙控發(fā)射與接收系統的設計

1、畢業(yè)設計（論文） 題 目：無線多路遙控發(fā)射與接收系統的設計學生姓名：張亞男學 號：2010010898所在學院：機械與電子工程學院專業(yè)班級：電信1004屆 別：2014屆指導教師：黃家兵目 錄前言11 無線遙控通信技術概述11.1 無線遙控通信技術11.2 無線遙控通信技術的應用12系統總體方案設計22.1 設計要求22.2 方案分析33硬件系統設計33.1 單片機最小系統設計33.2 無線遙控發(fā)射接收模塊設計43.2.1 基于PT2262無線編碼模塊43.2.2 基于PT2272無線解碼模塊63.3 點陣屏顯示模塊設計73.3.1點陣屏概述73.3.2 點陣屏設計思路83.4 實物圖94軟件

2、系統設計104.1語言選擇104.2軟件總體設計104.3整體程序設計105調試115.1 調試過程115.2 實物調試116 抗干擾措施127 總結12皖西學院2014屆本科畢業(yè)設計（論文）前言無線通信技術已經成為當代最具發(fā)展前景的信息技術之一，得到了相關領域人士的高度重視。它的應用非常廣泛，發(fā)展也非常迅速，其在航空航天、航海、無線電遙控等領域實用價值很高。無線通信技術，就目前的發(fā)展趨勢來看，它能耗低，易于集成化，可控性強。在民用和工業(yè)等領域中，小功耗的無線電通訊模塊日益受到人們的青睞，其模塊化強，只需用不同型號的單片機加上各種無線收發(fā)模塊和相應的外圍器件電路即可構成適用于不同場合的無線電通

3、訊模塊。只要硬件電路搭建規(guī)范，軟件系統設計正確合理，即可實現基本的無線數據傳輸功能。無線通信技術具有很強的適應性，數據反饋精確，抗外界擾動能力強。本課題采用了編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272與STC89C52和LED點陣屏的搭配，設計了無線電遙控發(fā)射接收系統，利用按鍵實現多路無線遙控控制，控制51單片機實現點陣屏的顯示功能。1 無線遙控通信技術概述1.1 無線遙控通信技術 無線多路遙控通訊技術，一般是，將受控信號調制后，經功率放大發(fā)射出去，再利用電磁波的空間自由傳播特性，實現對遠方受控對象的及時控制，適用于民用和工業(yè)化控制中。目前，無線多路遙控器已經普遍的應用于人們的日常生活中，極大

4、的方便了人們的生活。因為實際應用的條件不同，所以兩者在不同的方面各有優(yōu)缺點。本課題研究的是無線電遙控模式。1.2 無線遙控通信技術的應用（1）遙控玩具：目前，市面上的遙控玩具種類繁多，遙控玩具占據玩具市場的很大份額。比如當下很受航模愛好者所喜歡的遙控小車、遙控直升機、四軸飛行器、遙控機器人等等。航模愛好者除了購買成品外，很大一部分愛好者也喜歡自己動手制作，就出現了當下很流行的DIY小車、DIY四軸飛行器等，既開發(fā)了他們的智力，也增強了其動手能力。（2）吊車：一輛大型卡車起重機遠程控制系統，一般情況下都配備了數據反饋裝置，反饋裝置再將各種反饋的運行參數，實時顯示在控制系統的顯示屏上，操作人員根據

5、反饋在顯示屏上的實時數據，從而進行相應的控制操作。（3）礦山機械：使用本裝置，操作者可以選擇最佳的定位孔，而不必因為鉆孔定位不準確造成不必要的誤差。為了增強工地施工的安全性，提高無線電遙控裝置的可控性，我們通常使用ip65安全保護標準。使用工業(yè)無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從幾十米面澆筑作業(yè)，甚至幾百米的高度，傳統模式運行成本高，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，并且可以實現靈活的控制操作。使用工業(yè)無線電遙控裝置不僅提高了效

6、率，而且也節(jié)約了投資。（5）其它方面：以上闡述了無線電遙控通訊技術的一些應用，不僅與此，在其他的一些方面，該技術仍有廣泛的應用。而且作為與其他技術的交叉學科，其對其他技術的發(fā)展也起到了極大的推動作用。 圖1四軸飛行器 圖2混凝土泵車2系統總體方案設計2.1 設計要求按照畢業(yè)設計的要求，本課題要求設計出一個無線電遙控發(fā)射與接收系統，利用按鍵控制操作實現多路遙控控制，并且要給出該設計的原理說明和相應的電路說明。同時也要給出該設計的硬件電路，以及所選遙控電路的編碼和解碼原理說明，并且提出合理1的抗干擾措施。2.2 方案分析為了使無線多路遙控發(fā)射接收系統，描述起來不那么抽象，并且為了滿足設計要求，達到

7、課題設計的目的，本設計是利用4路無線遙控裝置控制51單片機實現點陣屏的顯示功能，做出實物以驗證方案可行性。發(fā)射模塊利用按鍵控制，利用編碼芯片PT2262進行編碼，然后再進行功率放大將發(fā)射信號發(fā)射出去。天線接收該信號，與之相對應地址碼相同的解碼芯片PT2272進行解碼，VT端口由常態(tài)低電平轉為高電平，說明此次接收有效，進而再利用51單片機控制點陣屏實現相應的顯示功能。整個系統構造清晰明了，很好得達到了方案設計的既定要求。2.3 系統總體方案設計按鍵控制PT2262編碼功率放大315MHz調制編碼輸出PT2272解碼天線接收單片機控制點陣屏顯示圖3 系統總體方案設計3硬件系統設計3.1 單片機最小

8、系統設計 51單片機最小系統設計簡單，主要是由51單片機，復位電路，時鐘電路外加電源供電電路所組成。它提供四個外部接口，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系列的單片機有很多，本設計我們用的是51單片機，STC12C5A60S2，引腳跟51單片機兼容，并且擴展了其功能。兩個電容我們通常選擇30皮法，晶振頻率選為12MHz。復位電路：當RST端由低電平轉為高電平的時候，可實現單片機的復位與初始化。本設計采用的是已模塊化的單片機最小系統，工作穩(wěn)定。 單 片 機 復位電路時鐘電路電源輸入/輸出 設備圖4 單片機最小系統方框圖圖5 單片機最小系統電路原理圖3.

9、2 無線遙控發(fā)射接收模塊設計3.2.1 基于PT2262無線編碼模塊正如許多車輛防盜系統中的遙控裝置一樣，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，電路板上有四個控制按鍵和一個LED指示燈，12V電池供電。目前市面上的一般還使用L C振蕩器，穩(wěn)定性差，即便是使用微調電容，也不能很好的保證在當外界溫度變化過大或者出現震蕩后已調的頻點不會發(fā)生偏移，縮短發(fā)射距離。而該編碼發(fā)射模塊，內部使用聲表諧振器，有很好的穩(wěn)頻功能，頻率穩(wěn)定性，也很高，不需要調整頻點，多發(fā)一收的狀態(tài)下，效果顯著。當接收天線接收到發(fā)射端的信號后，解碼芯片 PT2272進行兩次核查比較后，VT端輸出高電平（常態(tài)低電平），

10、同時D0 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，VT端口以及數據端口一直輸出高電平。當發(fā)射模塊未按下按鈕的時候，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；當停止按下按鍵時，Dout端為低電平，此時高頻發(fā)射電路停蕩，高頻發(fā)射模塊終止發(fā)送數據。因此，17引腳Dout端控制著高頻發(fā)射模塊數據的發(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合使用，只要接收解碼后信號有效，即可進行相應的控制，比如用單片機進行控

11、制相應的燈或著電源開關，或者是各種顯示模塊的顯示切換。 圖6編碼發(fā)射模塊實物圖 圖7 PT2262引腳圖按鍵控制PT2262編碼功率放大315MHz調制編碼輸出圖8 PT2262無線編碼模塊3.2.2 基于PT2272無線解碼模塊接收天線收到的信號，輸入解碼芯片PT2272的DIN端（14腳），進而對所收到的信號解碼。接收模塊工作電壓為：直流 5 V；尺寸(mm)為：7×20×49 ；工作電流為：5 mA 。應用說明：無線電遙控接收模塊一般是與相同類型的編碼發(fā)射模塊結合使用，只要接收解碼后信號有效，即可進行相應的控制。 圖9 編碼接收模塊實物圖 圖10 PT2272引腳圖編

12、碼芯片PT2262、解碼芯片PT2272的1-8引腳，通常，我們設為地址的設置位。對于本設計所使用的遙控收發(fā)模塊，我們默認8位地址碼和4位數據碼進行設置。每個引腳有3種選擇，所以3的8次方共有6561種不同的情況，即地址編碼共6561種。無線收發(fā)模塊的生產廠商為了用戶的便利以及為了用戶能更具靈活性的使用該模塊，市面上的編碼芯片PT2262以及解碼芯片PT2272的18引腳通常情況下都設置為懸空狀態(tài)，用戶若想改變無線收發(fā)模塊的地址碼，只需在相同的引腳上設置相同即可。比如，某個實驗室里在一家店里買回來一批該無線收發(fā)模塊去遙控四軸飛行器，若在不事先查閱資料的情況下，就會很詫異的發(fā)現每一個遙控器都可以

13、控制所有的四軸。要想解決該問題，例如只需將編碼芯片PT2262的第2引腳接GND，再將解碼芯片PT2272的第2引腳接GND，其他的引腳懸空，實現配對設置即可。這樣，在與其他人員設置不同的情況下，就不會再出現一控多的情況。配對設置后，接收模塊VT（解碼有效確認）端以及D1D4端就會出現高電平信號，用戶只需放大該信號便可驅動相應設備進行相應的控制。3.3 點陣屏顯示模塊設計3.3.1點陣屏概述 近些年來，LED點陣屏得到廣泛的關注，發(fā)展也很快。它被應用于商場、店鋪、車站、公告牌、酒店、學校等不同的戶外場所，其中以廣告宣傳為主。之所以選擇LED，是因為它有能耗低而且高亮度，使用時間長，使用穩(wěn)定等優(yōu)

14、點。LED點陣屏是由LED燈組成，以同一時刻點亮不同LED燈來顯示不同的文字、圖畫、視頻等。它通常情況下由電源模塊、控制模塊以及顯示系統組成，用戶使用時各部件已模塊化，使用起來非常方便，電腦輸入不同的字庫或者圖片，即可顯示相應的圖像，達到相應的控制目的。圖11 LED點陣屏常見的LED點陣的尺寸為：16×16、8×8、5×8、4×8、4×4等。比如拿8×8點陣屏舉例，它的LED燈的數量是64個，每一個LED燈都分布在行與列的交叉點上，如下圖所示。若想點亮發(fā)光二極管，必須行線給高電平，列線給低電平，這樣點亮才有效。例如要想把右上角的一個

15、發(fā)光二極管點亮，只需Y0給高電平，X0給低電平；要想把最右邊的一列點亮，只需將X0給低電平，將Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7給高電平，這樣第一列即可顯示出來。因此，用上述方法，只需將相應位置的發(fā)光二極管點亮，即可組成不同的文字或圖案。本設計中，我們的即定要求是當發(fā)射模塊按鈕A按下時，8×8點陣顯示1的圖案。這時數組里存放的是：0x00，0x00，0x00，0x80，0xFF，0x82，0x00，0x00，從右往左取，因為發(fā)光二極管低電平時點亮，所以代碼進行取反操作，LED點陣屏上即顯示出1的圖案。其他圖形的顯示與上述類似。 圖12 8*8 LED模塊內部電路3.3.2

16、 點陣屏設計思路此次設計我們使用了三片74HC595芯片，這種芯片是移位寄存器的一種，其最大的特點是其輸出時為可控制的三態(tài)輸出，當其為串行輸出時還可以控制下一級的級聯芯片。三個芯片工作時其中的一個芯片控制兩種顏色的公共端，另外兩個芯片分別控制剩下的的兩種顏色，不過此次設計只用了其中一種顏色。74HC595是串行轉并行的芯片，可以多級級聯。SCK為數據輸入提供時間基礎，為輸入時鐘信號，數據輸入后，控制鎖存，然后保持，文字或者圖形顯示在LED點陣屏上。圖13 點陣屏電路原理圖3.4 實物圖圖14 實物圖4軟件系統設計4.1語言選擇對于我們經常使用的單片機來說，我們通常用到的編程語言是C語言和匯編語

17、言。匯編語言與硬件關聯更大，但相對而言，編程較復雜，設置內容較多。而C語言，編程比較簡單，模塊化強，且可維護性強。所以在此次畢業(yè)設計中我選擇自己較為了解的C語言來編程。4.2軟件總體設計 圖15 發(fā)射部分程序流程圖 圖16 接收部分程序流程圖4.3整體程序設計 見附錄5調試5.1 調試過程電路連接過程：在保證最小系統正常工作的前提下，給最小系統、接收模塊、點陣屏模塊供電。用6個I/O口去控制點陣屏正常顯示，它們分別是P10、P11、P12和P20、P21、P22，后三個I/O端口連接另外一片74HC595芯片的12，11，14引腳。然后用P00、P01、P02、P13四個I/O端口分別去連接接

18、收模塊的D0、D1、D2、D3。 當發(fā)射模塊按下A鍵時，點陣屏上顯示為1；當發(fā)射模塊按下B鍵時，點陣屏上顯示為2；當發(fā)射模塊按下C鍵時，點陣屏上顯示為3；當發(fā)射模塊按下D鍵時，點陣屏上顯示為4。當按下不松手時，點陣屏數字顯示，當一旦松手，點陣屏數字消失。 設計此系統的最初想法是利用按鍵控制來實現多路的遙控控制。本設計利用4路無線遙控裝置控制51單片機實現點陣屏的顯示功能，做出了實物，很好了驗證了本課題的可行性。5.2 實物調試 圖17 實物調試6 抗干擾措施對于無線電系統的運作常常受到很多方面的干擾，最主要的一般有工業(yè)類、電臺類和天電等因素都會干擾其正常運作。工業(yè)干擾指：不同的電器引起的干擾；

19、電臺干擾指：其他的無線電設備引起的干擾。天電干擾指：大氣中不同的電磁現象所產生的干擾。為了降低各種干擾的影響，我們一般采用的方法有：選擇適當的工作頻率以減少其他無線電設備引起的干擾；在電路板設計的時候，地線與電源線要盡可能的粗，并且模擬地與數字地要分開設置，最后再并接至電源地。在實際測試中，我們觀察到其實際的遙控距離沒有我們想象的那么遠。在多次測試后效果還是不佳，后來翻閱資料后得知原來51系列的單片機容易受到外界的各種電磁干擾，當單片機遇到電磁干擾后，其時鐘頻率會對系統的接收模塊造成干擾從而導致遙控距離縮短。為了盡可能的提高接收距離，我們可以把單片機與接收模塊分別進行供電，并且使接收模塊遠離單片機的時鐘區(qū)，除此之外還可以連接一個隔離電路在單片機的接口與遙控接收模塊之間，以減小單片機的工作頻率，從而減少電磁因素對單片機的干擾。7 總結大學階段最后一項學習任務就是畢業(yè)設計（論文），因此我高度重視，積極籌劃，認真準備，以此來圓滿的結束我的本科階段學習。從最開始到圖書館大量的閱讀文獻，查閱資料，認真寫下開題報告，到中期的論文初稿編寫，實物制作，程序編寫，再到近13段時間的無數次論文修改，每一個環(huán)節(jié)我都記憶猶新。本設計所涉及的知識點較多，有無線電通訊技術，電路分析，LED點陣屏知識，單片機應用技術等等，因此