無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)接收控制模塊設(shè)計

本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)接收控制模塊設(shè)計TheDesignofReceiveControlModuleBasedonWirelessLong-distanceDivingPumpControlSystem總計：畢業(yè)設(shè)計（論文）22頁表格：2個插圖：20幅無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)接收控制模塊設(shè)計[摘要]本文介紹了一種無線遙控灌溉系統(tǒng)接收控制模塊的組成、特點和各部分的功能，設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路和相關(guān)的軟件控制流程。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計中，選用PT2272和315MHz無線接收模塊作為接收解碼電路，51單片機(jī)最小系統(tǒng)和繼電器組成控制電路，這兩個電路共同構(gòu)成無線接收控制模塊。PT2272將高頻載波的產(chǎn)生電路和數(shù)字信號的解調(diào)電路集成在一塊芯片中，這樣既降低了成本，又能使系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行；系統(tǒng)以調(diào)頻方式接收無線信號，最大接收距離為5km，功率為5W。在軟件設(shè)計中，通過運(yùn)用KeilC51軟件編程實現(xiàn)地址碼、同步校驗碼和數(shù)據(jù)碼的識別控制，確保了準(zhǔn)確的解碼，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全可靠性；數(shù)據(jù)碼經(jīng)單片機(jī)處理后輸出控制信號來控制繼電器動態(tài)觸點的閉合和斷開。[關(guān)鍵詞]無線遙控；單片機(jī)；解碼TheDesignofReceiveControlModuleBasedonWirelessLong-distanceDivingPumpControlSystemAbstract:Thisarticleintroducedonekindofwirelessremotecontrolirrigationsystemreceivecontrolmodule’scomposition,thecharacteristicandvariouspartoffunctions,havedesignedcontrolsystem’shardwarecircuitandtherelatedsoftwarecontrolflow.Insystem’shardwaredesign,selectsPT2272andthe315MHzwirelessreceivemoduletakesthereceivedemodingcircuit,theminimumSystemof51single-chipcomputerandrelaycompositionmastercontrolelectriccircuit,thetwotogetherconstituteawirelessreceivercircuitcontrolmodule.PT2272carrierwillhaveahigh-frequencycircuitsanddigitalsignaldemodulationcircuitintegratedonachip,bothreducedlikethecost,andcancausethesystemstable,tomovereliably;Thesystemtakethefrequencymodulationwayreceivewirelesssignal,themaximumreceivedistanceas5km,thepoweris5W.Inthesoftwaredesign,throughrealizestheaddress,thesynchronizedverificationcodeandthedatacoderecognitioncontrolbytheKeilC51softwareprogramming,hadguaranteedtheaccuratedecoding,furtherenhancessystem’ssecurityreliability;Datacodeaftermonolithicintegratedcircuitprocessingoutputcontrolsignalcontrolrelaydynamicelectroniccontactclosedandseparation.Keywords:wirelessremotecontrol;single-chipcomputer;decoding目錄1引言 11.1課題概述 11.2本文的主要內(nèi)容 12無線遙控灌溉接收控制模塊的整體設(shè)計 12.1農(nóng)田灌溉集中控制系統(tǒng)組成 12.2設(shè)計重點及難點解決 23系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計 43.1無線接收解碼電路設(shè)計 43.1.1PT2272芯片介紹 43.1.2PT2272的典型應(yīng)用 63.1.3接收電路設(shè)計 63.2單片機(jī)控制電路設(shè)計 73.2.1單片機(jī)的選用 73.2.2AT89C51管腳說明 73.2.3控制電路設(shè)計 93.3電源電路設(shè)計 93.4硬件實物 114系統(tǒng)軟件設(shè)計 124.1系統(tǒng)軟件程序流程圖 124.2系統(tǒng)軟件程序調(diào)試 125系統(tǒng)設(shè)計改進(jìn) 135.1系統(tǒng)存在的問題 135.2設(shè)計改進(jìn) 145.2.1系統(tǒng)化的設(shè)計 145.2.2程序設(shè)計改進(jìn) 15結(jié)束語 16參考文獻(xiàn) 16附錄 17致謝 181引言1.1課題概述我國是一個水資源短缺，水早災(zāi)害頻繁的國家。雖然水資源的總量居世界第6位，但是按人均水資源量計算，人均占有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，在世界排110位，已被聯(lián)合國列為13個貧水國家之一。另一方面，我國水資源的分布很不平衡。北方有些地區(qū)水資源的占有量僅為900立方米，低于國際公認(rèn)的1000立方米的水資源下限。有些地區(qū)的人均占有量甚至低于世界最貧水的國家埃及和以色列的水平。我國農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的80%左右，由于農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率普遍低下，就全國范圍而言，水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家己達(dá)70%-80%，因而，解決農(nóng)業(yè)灌溉用水的問題，對于緩解水資源的緊缺是非常重要的。在灌溉系統(tǒng)合理地推廣自動化控制，不僅可以提高水資源的利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。灌溉系統(tǒng)自動化是世界先進(jìn)國家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，而我國目前的灌溉系統(tǒng)自動化的水平較低，這也是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。以色列、日本、美國等一些國家已采用先進(jìn)節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報，實行動態(tài)管理。采用遙感遙測來監(jiān)測土壤的墑情和農(nóng)作物的生長，實現(xiàn)水管理的自動遙控。本系統(tǒng)主要用來準(zhǔn)確控制灌溉系統(tǒng)中的潛水泵的開啟和停止。通過線路將控制信息傳輸出去，能夠保證信息準(zhǔn)確可靠地傳送，其自動化的程度也是比較高的。由于農(nóng)業(yè)灌溉的特殊性，有線控制在農(nóng)業(yè)灌溉中的應(yīng)用有一定的局限性。尤其是長距離的架設(shè)線路，需要的投資是很大的，因而長距離的有線控制在農(nóng)業(yè)灌溉中很難去實施。有線控制一般適宜在小范圍的區(qū)域中應(yīng)用。采取無線遙控可以省去線路的架設(shè)，因而在農(nóng)業(yè)灌溉中有著廣泛的應(yīng)用前景。無線遙控灌溉系統(tǒng)就是利用高頻載波將控制信息傳輸出去。在研究時，可以參考有線控制中控制部分的內(nèi)容。1.2本文的主要內(nèi)容(1)介紹PT2272解碼芯片的功能和使用方法以及在無線遙控灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用。(2)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。(3)系統(tǒng)軟件的設(shè)計及調(diào)試。(4)系統(tǒng)中存在的問題和進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計的發(fā)展方向。2無線遙控灌溉接收控制模塊的整體設(shè)計2.1農(nóng)田灌溉集中控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成，系統(tǒng)組成及原理框圖見圖2、圖3、圖4。發(fā)射機(jī)通過無線搖控方式發(fā)出指定編碼信號，對應(yīng)的接收器接收并解碼輸出開、關(guān)機(jī)信號，再由開、關(guān)機(jī)信號控制交流接觸器接通或關(guān)斷水泵供電線路，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。中央控制器具有再開發(fā)功能，可通過改變編碼方案實現(xiàn)對更多控制點的控制；接收器接收編碼信號，輸出控制交流接觸器的信號，并通過中央控制器對狀態(tài)信號進(jìn)行監(jiān)控。圖2發(fā)射原理結(jié)構(gòu)圖圖3接收原理結(jié)構(gòu)圖在圖2中，發(fā)射模塊由ICPT2262、315M調(diào)制器和功率放大器組成。PT2262編碼后送給調(diào)制器經(jīng)調(diào)制器后的信號再經(jīng)功率放大器放大后輸出。PT2262編碼信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，從17腳輸出到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端發(fā)射出去。在圖3中，接收模塊由ICPT2272、放大整形電路、315M解調(diào)器和接收器四部分組成。首先由接收器接收編碼信號，接收到的信號送給解調(diào)器，解調(diào)后再經(jīng)放大整形電路放大后，送給PT2272進(jìn)行解碼。圖4無線灌溉接收控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖在圖4中，無線接收模塊解碼電路由與編碼電路配對使用的集成電路lClPT2272組成。解碼器的地址A0--A7與編碼器的地址A0--A7相同時，解碼器將接收發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并行呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)輸出端送到單片機(jī)，由單片機(jī)編程輸出控制信號作為水泵控制電路的啟停按鈕，完成水泵控制電路啟動、停止的遙控控制。2.2設(shè)計重點及難點解決(1)無線低速數(shù)據(jù)通信。(2)單片機(jī)控制技術(shù)。(3)本課題的重點和難點是在無線低速數(shù)據(jù)通信中確保數(shù)據(jù)安全可靠的編解碼。在利用單片機(jī)和無線數(shù)傳模塊進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信時，通常的辦法是通過單片機(jī)的串行I／O口來完成數(shù)據(jù)的串行通信，然而此方法存在許多不足之處，如差錯檢測能力差，幀格式不靈活等，針對低速通信的場合，提出了一種通過單片機(jī)和無線數(shù)傳模塊以軟件為方式實現(xiàn)對傳輸數(shù)據(jù)編碼、解碼的原理和方法，數(shù)據(jù)的編碼采用了曼徹斯特編碼格式，每幀數(shù)據(jù)包括地址碼、有效數(shù)據(jù)碼和同步校驗位三部分，解碼包括地址碼和數(shù)據(jù)碼的判定及同步碼校驗，在數(shù)據(jù)位的判定中提出用軟件實現(xiàn)“測三取二”的判定方法，該判定方法不但可以提高準(zhǔn)確度，而且還具有一定的濾波功能，實驗結(jié)果表明，與單片機(jī)的串口通信相比，該編碼方法具有抗干擾能力強(qiáng)，傳輸數(shù)據(jù)靈活等優(yōu)點。本設(shè)計的軟件編解碼格式如圖5、圖6、圖7，由圖可以看出，用單片機(jī)控制編解碼電路，通過軟件編程實現(xiàn)地址碼、同步校驗碼、數(shù)據(jù)碼三碼編解碼控制，將很好地減少信號干擾問題。圖5地址碼格式圖6同步校驗碼格式圖7數(shù)據(jù)碼格式3系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要由無線接收解碼電路、51單片機(jī)控制電路和電源電路組成。其中無線接收解碼電路和單片機(jī)控制電路時本設(shè)計的重點，在設(shè)計時除了要選用元器件，還要考慮硬件干擾問題，盡可能確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.1無線接收解碼電路設(shè)計3.1.1PTPT2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，它最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空、接高電平、接低電平)，任意組合可提供531441地址碼，可用于無線遙控接收電路。解碼芯片PT2272的解碼信號是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步校驗碼組成一個完整的碼字。射頻接收模塊接收信號后送到解碼芯片PT2272，其地址碼經(jīng)過三次比較核對后，PT2272的VT腳才輸出高電平，否則PT2272的VT端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)。PT2272特點：(1)CMOS工藝制造，低功耗；(2)外部元器件少；(3)工作電壓范圍：2.6--15v；(4)RC振蕩電阻；(5)數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位；(6)地址碼最多可達(dá)531441種。PT2272解碼：地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個窄脈沖表示“0”；兩個寬脈沖表示“1”；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。每組字碼之間有同步碼隔開，如果用單片機(jī)軟件解碼時，程序只要判斷出同步碼，然后對后面的字碼進(jìn)行脈沖寬度識別即可。一個字碼由12位AD碼（地址碼加數(shù)據(jù)碼，比如8位地址碼加4位數(shù)據(jù)碼）組成，每個AD位用兩個脈沖來代表：兩個窄脈沖表示“0”；兩個寬脈沖表示“1”；一個窄脈沖和一個寬脈沖表示“F”表示“懸空”。PT2272只有在連續(xù)三次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動VT端同步為高電平。因為無線發(fā)射的特點，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理。PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應(yīng)，可以用于類似點動的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時（PT2272-M4），對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(PT2272-M6)，對應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。PT2272地址碼的設(shè)定：在通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時PT2272的第1--8腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時，接收機(jī)對應(yīng)的D0--D3端輸出約4V互鎖高電平控制信號，同時VT端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這些信號加一級三極管放大，便可驅(qū)動繼電器等負(fù)載進(jìn)行遙控操縱。PT2272的振蕩電阻：PT2272除地址編碼與發(fā)射機(jī)必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會變近甚至無法接收，在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越低，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時間越長。根據(jù)試驗情況，各種品牌的2272工作電壓在3--5V比較可靠，最低工作電壓2.4V沒有問題，最高工作電壓超過5V易燒毀。特別需要注意2272的地址端高電平不得超過18腳的工作電壓。若PT2272與PT2262配對使用，類似2262和2272芯片的振蕩電阻匹配如表1：表1振蕩電阻配套參考編碼芯片解碼芯片PT2262PT2260SC2260SC2262CS5211PT2272/SC2272/CS52121.2M無3.3M1.1M1.3M200K1.5M無4.3M1.4M1.6M270K2.2M無6.2M2M2.4M390K3.3M無9.1M3M3.6M680K4.7M1.2M12M4.3M5.1M820K3.1.2圖8是ICPT2272在實際運(yùn)用中的電路設(shè)計，可以看出接收電路主要由無線接收模塊和PT2272組成，解碼輸出數(shù)據(jù)端為引腳10—13，分別輸出高電平時與之相連的LED發(fā)光。圖8PT2272典型應(yīng)用其中PT2272的管腳說明如表2：表2PT2272管腳說明名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時,只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換VCC18電源正端（＋）GND9電源負(fù)端（－）DIN14數(shù)據(jù)信號輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端VT17解碼有效確認(rèn)輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）3.1.3接收電路設(shè)計接收電路如圖9，用到的元器件主要有315MHZ無線接收模塊和PT2272解碼芯片，工作電壓為+5V。在圖中A0--A7為PT2272的地址端，根據(jù)需要可以將其設(shè)定為高電平（接電源）、低電平（接地）和懸空三種狀態(tài)。工作原理是通過315MHZ無線接收模塊接收發(fā)射信號并送給ICPT2272，經(jīng)ICPT227解碼后輸出到端口D0--D3，然后送給51單片機(jī)的P1.0--P1.3。圖9無線接收解碼電路原理圖3.2單片機(jī)控制電路設(shè)計3.2.1單片機(jī)的選用在無線遙控灌溉系統(tǒng)中控制部分的主機(jī)電路是核心，單片微機(jī)當(dāng)然是核心的核心了。本接收控制系統(tǒng)選用單片機(jī)的型號是AT89C51。AT89C51是一個低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的AT89C51提供了高性價比的解決方案。AT89C51是一個低功耗高性能單片機(jī)，40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。3.2.2AT89C51管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：P3.0RXD（串行輸入口）；P3.1TXD（串行輸出口）；P3.2（外部中斷0）；P3.3（外部中斷1）；P3.4T0（記時器0外部輸入）；P3.5T1（記時器1外部輸入）；P3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）；P3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）；P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)的ALE禁止，置位將無效。：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。/VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H--FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳將用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2.3控制電路設(shè)計圖10控制電路原理圖在圖10中，控制電路主要有51單片機(jī)最小系統(tǒng)和繼電器組成，P1.0--P1.3為PT2272的數(shù)據(jù)端接口。通過編程控制繼電器工作，相應(yīng)連接的LED亮或滅。為了減少硬件干擾，單片機(jī)最小系統(tǒng)選用4MHz或3.58MHz的晶體。為了有效抑制單片機(jī)對接收模塊的電磁干擾，可以采用電源隔離和端口隔離；端口隔離可采用三極管或比較器。實踐表明采用隔離的效果非常明顯。3.3電源電路設(shè)計從圖10可知，AT89C51單片機(jī)工作電源要用到+5V的直流電源，所以，一個穩(wěn)定的、持續(xù)的+5V直流電源對本系統(tǒng)十分重要。本系統(tǒng)運(yùn)用橋式整流電路，將交流轉(zhuǎn)換為直流，為各部分電路提供恒定的+5V直流。模擬部分和數(shù)字部分分別采用一個獨(dú)立的穩(wěn)壓管供電，保證電路的穩(wěn)定性和抗干擾，其電路如圖11：圖11電源電路原理圖工作原理：從接口J1輸入的9V左右的交流電壓，經(jīng)全波整流電橋DB整流后，得到一幅值為0--8V左右的波動直流。這一波動的直流經(jīng)C1、C2、C3濾波后，得到一較平穩(wěn)的直流，再經(jīng)LM7805穩(wěn)壓為+5V，C4再次濾波后，得到穩(wěn)定的+5V直流電流），為系統(tǒng)無線電接收模塊和解碼芯片PT2272路供電。Q1為繼電器驅(qū)動管，當(dāng)其基極接收到解碼芯片的高電平時，繼電器吸合，K1接通，電壓經(jīng)7805穩(wěn)壓后為AT89C51開機(jī)供電。圖11中D1—D4為全波整流電橋，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12：圖12整流電橋其工作原理如下：電橋1、3端接交流電源，2、4為支直流輸出端。當(dāng)某一時刻，交瞬時值為上+下-（即1端為+，3端為-），電流從1端輸入，經(jīng)1、2間的二極管到2端，再經(jīng)2、4端的負(fù)載流到4端，然后經(jīng)3、4間的二極管流回交流負(fù)端；同理，電流從3端流入，從1端流回交流負(fù)端。3.4硬件實物實物連接圖如圖13，在實物圖上主要有單片機(jī)一塊及其最小系統(tǒng)組成、集成接收模塊SC2272-L4、天線一根、8路撥碼開關(guān)一個、2塊繼電器以及若干電阻、LED、插針和導(dǎo)線。單片機(jī)的P2.0和P2.1分別控制兩個繼電器的工作，其對應(yīng)的LED發(fā)光或熄滅。整個接收控制模塊的原理圖如圖14，其PCB圖、3D圖見附錄。圖13實物圖圖14原理圖4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件程序流程圖如圖15，控制程序運(yùn)行初始化后，首先檢測是否有信號發(fā)射并被接收，若無線接收器接收到發(fā)射信號，則將信號送給PT2272進(jìn)行解碼。在這個過程中，需要通過驗證程序?qū)Φ刂反a和同步碼進(jìn)行驗證，當(dāng)接收信號準(zhǔn)確無誤時才能進(jìn)行解碼。解碼后PT2272輸出控制信號數(shù)據(jù)碼給單片機(jī)，單片機(jī)通過I/O口控制信號的轉(zhuǎn)換，然后輸出控制信號控制繼電器；繼電器得到控制信號后執(zhí)行相應(yīng)動作（動態(tài)觸點的閉合和斷開），進(jìn)而控制潛水泵的啟動和停止。圖15程序流程圖4.2系統(tǒng)軟件程序調(diào)試該程序?qū)崿F(xiàn)4個繼電器輸出的雙穩(wěn)態(tài)自鎖輸出，當(dāng)按壓遙控器的按鍵A，繼電器J1吸合，再次按壓遙控器按鍵A，則繼電器J1釋放，如此觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)開關(guān)功能，J2、J3、J4的功能相同。程序如下：////ORG0000HAJMPMAINORG0033HMAIN:MOVP1,#00H;上電初始化JBP1.0,P10H;檢測遙控器按鍵AJBP1.1,P11H;檢測遙控器按鍵BJBP1.2,P12H;檢測遙控器按鍵CJBP1.3,P13H;檢測遙控器按鍵DAJMPMAIN;循環(huán)檢測P10H:CPLP1.4;按鍵A有效，繼電器J1動作ACALLDELAY;延時JBP1.0,$;等待按鍵釋放AJMPMAINP11H:CPLP1.5;按鍵B有效，繼電器J2動作ACALLDELAY;延時JBP1.1,$;等待按鍵釋放AJMPMAINP12H:CPLP1.6;按鍵C有效，繼電器J3動作ACALLDELAY;延時JBP1.2,$;等待按鍵釋放AJMPMAINP13H:CPLP1.7;按鍵D有效，繼電器J4動作ACALLDELAY;延時JBP1.3,$;等待按鍵釋放AJMPMAINDELAY:MOVR7,#228;延時子程序SDL1:MOVR6,#0FFHSDL0:DJNZR6,SDL0DJNZR7,SDL1RETEND////5系統(tǒng)設(shè)計改進(jìn)5.1系統(tǒng)存在的問題由于芯片PT2262/2272是配對使用的，當(dāng)需要增加一個通訊機(jī)時，用戶不得不求助于技術(shù)人員或廠家來設(shè)置相同地址碼，客戶自己設(shè)置相對比較麻煩。隨著人們對操作的要求越來越高，功能變化越來越豐富，2262/2272的這種配對使用嚴(yán)重制約著使用的方便性，而且與51單片機(jī)配合使用很難減少硬件干擾，一定程度上影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，本系統(tǒng)不適合工業(yè)應(yīng)用，多用于小范圍的單一控制。5.2設(shè)計改進(jìn)5.2.1系統(tǒng)化的設(shè)計隨著技術(shù)的發(fā)展和自動化程度的進(jìn)程，無線遙控灌溉系統(tǒng)可以更加系統(tǒng)化。設(shè)計整個系統(tǒng)由主站和子站構(gòu)成（子站可以多個），通過主站發(fā)送控制信息，來控制子站中閥門的運(yùn)行狀態(tài)。在主站操作工控微機(jī)，將無線發(fā)射接收裝置設(shè)置為發(fā)射狀態(tài)，通過異步通信將發(fā)送的信息輸入到收發(fā)芯片，以無線高頻電波的形式發(fā)射出去，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)存入磁盤中的數(shù)據(jù)庫文件，以便今后的查詢、打印等需要。子站對接收到的信息進(jìn)行辨別：一是地址信息的識別，二是控制閥門運(yùn)行狀態(tài)信息的辨別。當(dāng)信息核對無誤后才能進(jìn)行通信，以準(zhǔn)確的控制系統(tǒng)的運(yùn)作。主站是無線遙控灌溉系統(tǒng)的核心，它主要包括工控微機(jī)、多功能接口板、無線發(fā)射接收裝置、UPS電源和打印機(jī)等。主站結(jié)構(gòu)如圖16：圖16主站的構(gòu)成子站為現(xiàn)場控制和測量設(shè)備，主要由單片機(jī)系統(tǒng)、無線發(fā)射接收裝置、土壤溫濕度采集電路、流量測量裝置、控制電路、自動閥門和顯示器幾部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖17：圖17子站的構(gòu)成5.2.2程序設(shè)計改進(jìn)圖18子站程序流程圖主站發(fā)送信息后，子站要對接收到的信息進(jìn)行辨別。當(dāng)子站確認(rèn)收到的地址是本站的地址后，便起動串行口接收后面的控制閥門運(yùn)行狀態(tài)的信息，數(shù)據(jù)也是以一幀一幀的形式傳輸?shù)模瑯赢?dāng)接收到一幀數(shù)據(jù)后，首先要進(jìn)行幀錯誤檢測，如果發(fā)生錯誤就不繼續(xù)接收后面的數(shù)據(jù)。控制閥門運(yùn)行狀態(tài)的信息包括兩部分的內(nèi)容：控制閥門開啟的時間和通過閥門的流量對時間的控制。可分為兩種情況：(1)每天的定時開、關(guān)，開啟一定時間后自動關(guān)閉。(2)任意時間的開、關(guān)，開啟一定時間后自動關(guān)閉；對流量的控制為每次開啟后，當(dāng)通過閥門的流量達(dá)到一定值時，閥門自動關(guān)閉。結(jié)束語系統(tǒng)由SC2272-L4和AT89C51單片機(jī)為核心的控制器部分、繼電器和潛水泵三部分組成。整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定，性價比高，具有很好的使用推廣價值。系統(tǒng)安裝時，在靠近水源的地方豎一電桿，電桿頂端安裝接收器，電源(接收機(jī))采用三相電的某一相與接地線供給，接地線一端接地，另一端架在電桿頂部，做防雷用。系統(tǒng)中特別要注意強(qiáng)、弱電隔離，應(yīng)在交流接觸器觸點并聯(lián)阻容吸收電路，并在殼體內(nèi)以金屬罩屏蔽。靈敏繼電器觸點也應(yīng)當(dāng)采用這一方法，以防強(qiáng)電干擾。本系統(tǒng)安裝使用方便，性能穩(wěn)定、可靠，如加入定時控制系統(tǒng)將更加完善。另外，本系統(tǒng)主要用到單片機(jī)進(jìn)行控制，很難完全避免輻射干擾信號，在這一點上有待進(jìn)一步解決。由于微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，高性能、低功耗的集成電路及電子元器件層出不窮，本系統(tǒng)也需要不斷改進(jìn)，盡量采用性價比更高的電子元器件，優(yōu)化整個系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。隨著通信網(wǎng)絡(luò)的日益普及，計算機(jī)遠(yuǎn)程通信己在教育醫(yī)療軍事商貿(mào)等領(lǐng)域得到迅速應(yīng)用。將計算機(jī)通信技術(shù)與節(jié)水灌溉系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，形成具有特色，性能優(yōu)