基于单片机的无线电遥控系统正文及结论

本文由囩惔風輕贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。哈尔滨工程大学本科生毕业论文第1章1.1本论文研究的背景及其意义绪论遥控是指对被控对象按照所预定的意图对其内部参数、工作状态等进行远距离操纵。遥控技术在现代工农业生产、科研、国防等领域有非常广泛的应用。随着现代科技的发展，它们的应用也越来越普遍。遥控技术一般应用于操作者不能或难以到达受控对象的场合。而对于移动式的受控对象，则更不得不使用遥控技术。例如在恶劣环境下作业的机器，人难以到现场操纵，就必须使用遥控技术进行远距离操纵。又如工厂里的行车、模型飞机、模型舰艇，乃至当代的无人驾驶飞机、宇宙飞船、无线电制造导弹等，这些移动式设施就更缺不了遥控技术了。现代遥控技术也是十分普遍地应用于各类家用电器中，如电视遥控、电灯遥控、电风扇遥控、空调器遥控等，这类应用提高了家用电器的功能和档次，更重要的是给使用者带来极大的方便。设有遥控功能的电视机，使用者不用离开座位，只需使用手持红外遥控器旧可以进行节目切换，以及对音量、对比度、亮度等的调节。在这些应用中，操作者与受控者之间并非“遥”，也非“难以到达”，仅为方便而已，因此对遥控的定义，应该广义的理解为操作者没有直接对遥控对象进行操纵。遥控的种类有很多。若以遥控信息传送方式区别，可以分为有线遥控和无线遥控两大类，而无限遥控又包含了红外线遥控、超声波遥控和无线电遥控之类，有线遥控和无线电遥控可以达到很远的距离，而红外线和超声波遥控只能在十几米之内。无线电遥控是使用无线电射频为载体来栽送遥控信息。所谓射频，就是具有较强辐射能力的无线电频率，一般在几百kHz以上，通常也称为“高频”。使用无线电射频传送遥控命令与红外或超声遥控有所不同，后二者遥控距离较近，而且具有方向性，特别是红外线的方向性强，不能跨越墙壁的阻挡，因此只能在小范围内，同一个房间内实现遥控操作，多用于家用电器的遥控。1哈尔滨工程大学本科生毕业论文本设计为基于51单片机的无线电遥控系统，使之能在多障碍物的条件下进行有效通信，并且能够控制两个接收机[14]。1.2国内外本课题的研究现状美国、日本、德国以及包括中国在内的很多国家对遥控技术这一课题进行了大量的研究并取得了显著的成果。从遥控视距的角度来看，遥控技术发展经历了下面三个阶段：视距遥控（LOS）、超视距遥控（ELOS）和远程无线遥控。对于视距遥控，操作员不与机器直接接触，已位于作业区的危险范围外，通过直接观察、发送指令来控制各种设备，一般来说，其可靠遥控作业距离为几十米。在视距遥控基础上发展起来的超视距遥控，虽然仍需要操作员靠近工作区作业，但通过其先进的数据传输手段和控制技术能够为操作员提供作业区的反馈信息来克服视距遥控的某些局限性，增强了操作员对设备的遥控控制能力（视距范围之外）。1.3对选题的研究设想和试验方法无线电遥控电路是利用无线电信号作为遥控指令来完成各种指定动作，按规定.业余频段有28.0～29.7MHz、50～54MHz、144～148MHz和420～448MHz等，频率愈高对器件的要求也就愈高。随着各种专用遥控集成电路和无线电发射和接收专用集成电路的不断涌现，使许多复杂的遥控、遥测系统设计变得越来越多样化而且工作稳定性可靠。无线电遥控系统包括两个最基本的模块：无线发射模块、无线接收模块。无线发射模块包括了控制电路及发射机。控制者通过控制电路产生控制信号，再通过编码产生具有某些特征的、相互间易区分的电信号。但是编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送的遥控目标上去，还要将指令信号送到发射电路，使它载在高频信号上，即要经过调制电路调制以后才能由天线发射出去。无线接收模块由接收机及受控电路组成。接收机又包括高频部分及解调2哈尔滨工程大学本科生毕业论文部分及译码电路。由接收天线送来的微弱信号经接收机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调后的是混在一起的各种指令信号，将这些信号送到译码电路，译码电路的工作就是对各种指令信号高进行鉴别，然后送到受控电路。1.4设计的预期结果及意义相对于红外遥控系统，无线电遥控系统能够穿透一般障碍物进行通信，并且没有方向的限制，非常适合于布局复杂的建筑物内的电器设备遥控。本课题利用单片机设计一套无线电器控制系统，此系统由一个发射机和两个接收机构成。课题预期目标：1、传输距离不小于20m（在传输方向有障碍物的情况）；2、接收机可以控制继电器，达到控制强电的目的。3哈尔滨工程大学本科生毕业论文第2章2.1收发模块的选择方案总体设计与论证根据实验要求，该遥控系统传输距离不小于20m（在传输方向有障碍物的情况）。因此载波频率及发射功率必须达到一定要求。本设计采用的收发芯片是CC1100。CC1100是一种低成本真正单片的UHF收发器，为低功耗无线应用而设计。电路主要设定为在315、433、868和915MHz的ISM（工业，科学和医学）和SRD（短距离设备）频率波段，也可以容易地设置为300-348MHz、400-464MHz和800-928MHz的其他频率。RF收发器集成了一个高度可配置的调制解调器。这个调制解调器支持不同的调制格式，其数据传输率可达500kbps。通过开启集成在调制解调器上的前向误差校正选项，能使性能得到提升。CC1100为数据包处理、数据缓冲、突发数据传输、清晰信道评估、连接质量指示和电磁波激发提供广泛的硬件支持。其主要操作参数和64位传输/接收FIFO（先进先出堆栈）可通过SPI接口控制。在一个典型系统里，CC1150和一个微控制器及若干被动元件一起使用。使用STC12C5410AD（20）单片机实现对CC1100的控制。该单片机是1个时钟/机器周期8051单片机。具有无法解密、低功耗、高速、高可靠性、强抗静电性、强抗干扰性等优点2.2控制方式的选择[17]单片机控制系统以键盘输入命令，使用STC12C5AS62单片机对控制对象进行控制，控制信号经调制放大，通过天线发射和接受，解调后就可以对目标进行全面而且细节的控制，如可以完成对继电器的控制以达到控强电的目的，也可以实现数码管显示数字功能。STC12C5AS62是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes4哈尔滨工程大学本科生毕业论文的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的STC12C5AS62提供了高性价比的解决方案。STC12C5AS62CPU使用5V供电，STC12C5410ADCPU及CC1100使用3.3V供电，它们都是低功耗，因此可以使用在发射机和接收机上，适合干电池供电，只需加一片3.3V的稳压片。2.3调制解调方式的选择对数字信号的而言，FM调制解调方式调制效果远好于其他调制方式。而CC1100提供的2-FSK调制方式是比较理想的选择。二进制频移键控(2FSK)调制是指传号（指发送“1”）时，发送一个频率的正弦波；空号（指发送“0”）时，发送另一频率的正弦波。由于2-FSK传号及空号时采用两种不同频率的信号，因而不需要固定的比较电压。即使在空号时也有足够的信号幅度，不至于因噪声产生误码，另外其自身就是一个调频系统，因此有较好的抗干扰能力，抗衰落性能好。5哈尔滨工程大学本科生毕业论文第三章51单片机原理及应用技术3.1单片机的概述及应用领域单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。3.2STC12C5AS62单片机主要性能特点[15]1、增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051单片机。2、工作电压：STC12C5A60S2系列工作电压：5.5V-3.3V。3、工作频率范围：0-35MHz，相当于普通8051的0～420MHz。4、用户应用程序空间8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字节……5、片上集成1280字节RAM。6、通用I/O口（36/40/44个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）；可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA。7、ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无6哈尔滨工程大学本科生毕业论文需专用仿真器。可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。8、有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)。9、看门狗。10、内部集成MAX810专用复位电路（外部晶体12M以下时，复位脚可直接1K电阻到地）。11、外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%；3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%。12、时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内)。用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟。常温下内部R/C振荡器频率。5.0V单片机为：11MHz～15.5MHz；3.3V单片机为：8MHz～12MHz。精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准。13、共4个16位定时器。两个与传统8051兼容的定时器/计数器，16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器。做串行通讯的波特率发生器，再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器。14、2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟。15、外部中断I/O口7路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块，PowerDown模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3(也可通过寄存器设置到P4.2)，CCP1/P1.4(也可通过寄存器设置到P4.3)。16、PWM(2路）/PCA（可编程计数器阵列，2路）也可用来当2路D/A使用也可用来再实现2个定时器也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持)7哈尔滨工程大学本科生毕业论文17、A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)。18、通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口。19、STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3)。20、工作温度范围：-40-+85℃(工业级)/0-75℃(商业级)。21、封装：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48I/O口不够时，可用2到3根普通I/O口线外接，74HC164/165/595（均可级联）来扩展I/O口，还可用A/D做按键扫描来节省I/O口，或用双CPU,三线通信，还多了串口。3.3STC12C5AS62端口3.3.1端口概述如图3.1所示：1、VCC40脚接电源