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呼伦贝尔学院论文开题报告专业：电子信息工程论文题目：红外遥控步进电机控制学生姓名：张世霞学号：2011081435指导教师：红峰开题报告日期：2015年1月1日1一、选题意义、国内外发展现状与发展趋势1.课题的意义21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，贝尔发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速。随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，开始出现了诸如“智能化仪表、智能化机器人、智能化汽车”等具有不同智能程度的产品、设备、工具，并且呈现出迅猛发展趋势。家庭智能化适应国际社会信息化、智能化的发展要求，必将成为21世纪的新概念。近年来,由于DTMF编码通信技术和扩展通信技术的发展,使其在各个领域得到了广泛的应用,在住宅智能化领域,该技术也显现出优越性，可实现的主要功能为：用电话远程控制家中的电器。该系统借助遍及千家万户的电话线网做为住宅内部与外界通信手段,即其可以检测由电话线传来的控制家电的双音频信号，使人们在千里之外就可以有效控制家里的各种电器装置，这一发明应用大大提高了人们的生活质量。2．国内外现状家庭智能化系统是20实际70年代后期开始出现的，80年代中期，欧美市场上出现了第一台家庭智能控制机。1984年1月第一栋智能大楼在美国建成投入使用。自此，智能大楼在许多国家积极兴起，同时家庭、楼宇的智能化也成为对人们生活水平和生活质量需要提高的必然趋势，各种家庭智能控制系统应运而生。我国在这方面起步较晚，急需完成的是研制出实现基本功能又有符合我国应用现状的家庭智能控制系统。近年来对家庭智能控制系统的研究开始踊跃并出现热潮。有些单位已取得一批重要成果。3．发展趋势家庭智能控制系统的主要功能主要集中在家庭电话远程控制上。组网方式分为两大类：有线组网和无线组网。有线组网是利用固定的电话线，单独布置通信控制线路。无线组网的主要技术有家庭射频技术和蓝牙技术。我们研究的主要是有线组网的控制。双音多频(DTMF)信号广泛应用于通讯网中。加拿大Mitel公司生产的DTMF信号收发芯片MT8870以其功能强、功耗低、工作稳定、可靠等优点在须同时具备DTMF信号接收和发送功能的系统中倍受人们青睐。二、论文综述1．课题预期目的目前，在城市家庭中，家用电器如热水器、电饭锅、微波炉、空调器等几乎家家都有。随着生活质量的提高，人们希望能像在家里能随时随地的对家电进行遥控。这样，在炎炎夏日，主人就可以在下班前半小提前打开空调，下班一进到家就能充分享受到凉爽的感觉。可以遥控微波炉、电饭煲等炊具，一回到家就可以享受美味。根据家用电器在室内的分布具有随意性这一特点，家庭内的电力线遍布在家2庭内的每个房间的适当位置;公用电话线通信资源遍及千家万户，并且家庭电话与外界的联系具有双向性和随时性的特点。人们可以随时随地地与家庭取得联系。为此我设计了这种个家庭远程智能控制系统。该系统以单片机为主控制器，利用现有的通信资源（公用电话网和电力线网）与家用电器进行组网。使整个家庭的电器与网络的一体化，从而实现家用电器的远程智能控制2．主要工作1）设计思想利用电力线和电话线进行组网，采用DTFM双音多频编解码芯片MT8870作为调制解调器，实现对家用电器的远程智能化控制家用电器的远程智能控制当用户不在家时，可通过公用电话网控制室内电器。此时用户只需拨打家话。家庭的中心控制系统在振铃八声仍不认接听的情况下启动，用户根据语音提示输入密码和设备的地址码，然后输入控制码，系统控制器接收到正确的控制码后，发送控制码耦合到电力线上。相应设备接收到控制码接收到的控制信号控制电器的开启和关闭。2）模拟采用的方法及手段首先用双音频接收发送器MT8870检测电话线上传输的双音频信号、实现自动拨号功能、检测呼叫过程中的各种信号,再由电话线将传送过来的高低两个音频组合信号送给中心控制器的DTMF双音多频编解码接收编码并以BCD码的形式传送入单片机，单片机即可对相应的设备进行控制操作。相反，由单片机送出的BCD码经DTMF双音多频编解码接收解码后，产生两个高低音频组合信号也可以通过电话线向外发送出去。这样，根据DTMF双音多频编解码原理，就可以接着遍及千家万户的电话线网络实现家庭内部与外界的信息交换。三、论文的理论依据、研究方法、研究内容论文通过AT89C2051核心芯片（俗称单片机）控制整个系统的摘挂机电路，运用MT8870芯片控制双音频DTMF解码电路，核心芯片74LS273控制家用电器。整个控制系统由硬件电路的设计以及软件程序的驱动通过核心芯片的控制达到家用电器的远程控制。智能部件（单片机AT89C2051）。AT89C2051是一种廉价的高性能通用型单片微控制器，俗称单片机，为双列直插式20脚封装。主要功能特性：（1）兼容MCS51指令系统。(2)15个双向I/O口。（3）两个16位可编程定时/计数器。（4）时钟频率0-24MHZ。(5)两个外部中断源。（6）可直接驱动LED。（7）低功耗睡眠功能。（8）可编程UARL通道。（9）2k可反复擦写(1000次）FlashROM。（10）6个中断源。（11）2.7-6.0V的宽工作电压范围。（12）128x8bit内部RAM。（13）两个串行中断。（14）两级加密位。（15）内置一个模拟比较放大器。（16）软件设置睡眠和唤醒功能。作为电话网，无线移动通信网和计算机通信网的终端设备。DTMF信号通过IN－端输入MT8870,GS引脚接反馈电阻对输入的DTMF信号进行放大，OSC1和OSC2引脚之间接一个3.5795MHZ的晶振，产生DTMF信号双音对中各单音比较3信号。信号在MT8870内经过滤波、放大、高低频分离，再经过数字处理转化为与DTMF信号相对应的二进制编码。DTMF信号解码为4位二进制码，由Q1~Q4直接输出，如按下电话“1”号键,则电话线上就有高频1200HZ和低频697HZ的DTMF信号.此信号进入MT8870进行解码，解码的结果由Q1、Q2，Q3、Q4，输出，MT8870输出结果与电话按键的对应关系如表格所示。芯片STD引脚提供DTMF信号检测输出，当MT8870接收到DTMF信号并解码完成后该引脚为高电平，平时该引脚为低电平，该信号通过反相后可向单片机申请中断，TOE引脚为输出使能端，当TOE为高电平时解码结果可以从Q1~Q4输出。TOE为低电平时Q1~Q4引脚为高阻态。74LS273是8位数据/地址锁存器，它是一种带清除功能的8D触发器。1D～8D为数据输入端，1Q～8Q为数据输出端，正脉冲触发，低电平清除，常用作8位地址锁存器。第一脚CLR：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0-D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0-D7的数据不变。74LS273的输入端D0-D7能接受输入信号的必要条件是CLK端有正跳变出现，这必须同时满足两个条件：其一是DTMF解码器的STD端须为高电平，也就是遥控发送端有DTMF信令送到；其二是AT89C2051的P1.2必须送出一个由“0”变到“1”的跳变信号。只有当这两个条件同时满足时与门G5才输出正跳变信号，74LS273才能接受外部信息，这就大大提高了电路的抗干扰能力，防止AT89C2051因受到意外干扰而可能导致的受控对象的误动作。AT89C2051从P1.3-P1.7输出的信号只不过是先由74LS273记忆后再送出，其控制逻辑与直接接到的T1-T5是一样的。四、研究条件和可能存在的问题1、遥控失灵：遥控失灵是智能开关的致命故障，有间断失灵的，有用了一段时间后便彻底失灵的。间断失灵的主要原因是四个方面，第一是环境温度的变化，影响载波频率点飘移；第二是发射电路设计不合理；第三是解码比较时间对高低电平的确认的总码宽度是否处于临界值；第四是采用CPU解码的电路中会出现掉码现象而引起失灵。凡此种种建议生产厂商在生产产品时应采用严格措施，力保品质。发射电路中最好使用声表晶体稳频，板材最好使用波纤板，振荡电阻使用精密帖片电阻，批量生产要用仪器核准码宽，不能处于临界值，同时对学码电路中的存贮IC进行写码保护。2、开关失控：导致开关失控的主要原因是继电器带负载能力不够。一般来说，感性负载功率是阻性负功功率的五倍，大功率的节能灯和日光灯要求继电器功率要大，其次开关中电路驱动电器所用的三极管漏电严重，再次就是降压电容的虚焊，稳压管击穿等。这样要求选用元器件时要全面测试，最好选用质量好的生产厂家直接供货，确保品质。3、稳定性差：主要出现在双稳态控制带手动功能的智能开关上。一方面要求手动开启机械开关时，开关工作状态可快可慢，适用各类人群使用习惯，另一方面要求遥控控制单路独立开关。要做到这二者完美结合，只有选用电脑CPU解码方案才能做到开关稳定性好，若选用专用编码IC控制方案，须选用不带锁存的PC2272M型，而M型解码时扫描频率只有带锁存的L型1/60，故稳定性差。4、重码、误码：普通编解码IC常会出现编码错误而引起重码误码，同时易出现遥控器丢失返修的困难，而使用电脑CPU解码控制的开关，都会采用了独特的学码技术并使用大规模编码芯片，避免了重码，误码和返修的麻烦。4五、预期的结果本论文实现了家用电器的远程控制，用户可以通过固定电话或者手机对家里的电器进行控制以达到自己想要的结果。比如下班回家的路上，用手机给家中的电热水器打个电话控制其开关，到家后就能洗上热水澡；给空调打个电话，设定温度，到家就能享受舒适的室温；给洗衣机发个指令，它就自动将衣物洗涤干净，到家后就能直接晾晒……该设计有可行的理论基础并且是可以实现的。使得生活更加舒适方便。六、论文提纲第1章绪论第2章系统设计原理第3章系统硬件电路设计第4章系统软件设计第5章结束语参考文献七、论文写作进度安排工作阶段内容起迄时间第一阶段收集关于远程控制的相关资料以及一些家用电器远程控制的相关实例，了解其实现意义并对论文的整体结构作了部署，草拟论文开题报告并于2012年12月8日提交开题报告。2012年11月30日至2012年12月8日第二阶段根据论文开题报告的提纲及整体构思按要求书写论文，并于2013年1月20日完成论文一稿。2012年12月10日至2013年1月20日第三阶段经过指导老师的悉心评阅，我又查阅了一些参考文献把一稿不合格的地方做了修改。2013年2月6日至2013年3月15日第四阶段经过指导老师的二次审阅，我又重新阅读了整篇论文把老师指点的地方逐一修改，并按照毕业论文排版要求对论文进行整体排版格式，最终定成终稿。2013年3月20日至2013年4月5日5八、参考文献［1］罗厚军，魏敏敏.经典集成电路应用手册[M].福州：福建科学技术出版社，2006［2］刘修文.实用电子电路设计制作300例[M].北京：中国电力出版社，2004［3］何希才.常用电子电路应用365例[M].西安：电子工业出版社，2007［4］杨旭东，刘行景，杨兴瑶.实用电子电路精选[M].合肥：化学工业出版社，2000［5］何书森，何华斌.实用电子线路设计速成[M].福州：福建科学技术出版社，2006［6］李国厚，王春阳.自动化专业英语[M].北京：北京大学出版社，2006［7］何立民.单片机高级教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.［8］李鸿.单片机原理及应用[M].长沙：湖南大学出版社，2003.［9］王宇.智能电话远程遥控器[M].长沙：湖南大学出版社，2003［10］熊瑞香.新型电话机基本原理与维修[M].北京：人民邮电出版社，1996［11］马忠梅，刘滨，戚军.单片机C语言Windows环境编程宝典[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003九、导师评语导师签字：（盖章）年月日