無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射模塊設(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)發(fā)射模塊設(shè)計DESIGNOFTRANSMITCONTROLMODULEBASEDONWIRELESSREMOTESUBMERSIBLEPUMPCONTROL總計22頁表格2個插圖17幅學(xué)院（系）電子與電氣工程專業(yè)電子信息工程無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射模塊設(shè)計摘要本設(shè)計是一套無線遠(yuǎn)程控制潛水泵啟停的系統(tǒng)，可應(yīng)用于很多種需要潛水泵工作的場合，本文完成了對整個系統(tǒng)的發(fā)射部分的設(shè)計。系統(tǒng)采用通過對AT89C51單片機(jī)編程和315M無線低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)計思想，最后實(shí)現(xiàn)每個遙控器控制一個潛水泵。本設(shè)計的核心部件是單片機(jī)，主要是用單片機(jī)控制編碼芯片PT2262進(jìn)行控制信號編碼?？刂菩盘栍?15M無線低速電波輸送，傳輸距離遠(yuǎn)、系統(tǒng)反應(yīng)快，由于在軟件的設(shè)計中還加入了防干擾設(shè)計，所以系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的快速控制潛水泵的啟停。關(guān)鍵詞無線遙控；單片機(jī)；編碼DESIGNOFTRANSMITCONTROLMODULEBASEDONWIRELESSREMOTESUBMERSIBLEPUMPCONTROLABSTRACTTHEDESIGNISAWIRELESSREMOTECONTROLSUBMERSIBLEPUMPSTARTANDSTOPTHESYSTEM,CANBEAPPLIEDTOTHENEEDSOFAVARIETYOFOCCASIONS,THEWORKOFSUBMERSIBLEPUMPS,THEPAPERCOMPLETEDTHELAUNCHOFPARTOFTHEWHOLESYSTEMDESIGNSYSTEMOFAT89C51SINGLECHIPPROGRAMMINGANDLOWSPEEDWIRELESSDATATRANSMISSION315MOFTHEDESIGNIDEA,ANDFINALLYTHEREALIZATIONOFEACHREMOTECONTROLOFASUBMERSIBLEPUMPTHECORECOMPONENTSOFTHISDESIGNISTHESINGLECHIP,SINGLECHIPCONTROLISMAINLYUSEDFORENCODINGCONTROLSIGNALSPT2262CHIPENCODING315MWIRELESSCONTROLSIGNALBYLOWSPEEDRADIOTRANSMISSION,TRANSMISSIONDISTANCE,THESYSTEMRESPONDSQUICKLY,DUETOTHEDESIGNOFTHESOFTWAREHASALSOJOINEDTHEANTIINTERFERENCEDESIGN,SOTHESYSTEMCANACHIEVERAPIDCONTROLOFREMOTEPUMPSTARTANDSTOPDIVINGKEYWORDSWIRELESSCONTROLSINGLECHIPMICROCOMPUTERMODULATION目錄1引言111課題的背景及意義112系統(tǒng)的組成113本設(shè)計的主要內(nèi)容22無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理321概述322無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的構(gòu)成3221無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射電路的構(gòu)成3222無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)接收電路的構(gòu)成323無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的工作原理43無線遙控灌溉系統(tǒng)發(fā)射模塊電路的設(shè)計431發(fā)射系統(tǒng)硬件設(shè)計432鍵盤電路的設(shè)計533看門狗電路設(shè)計5331X5045芯片簡介5332X5045工作原理6333X5045看門狗電路設(shè)計634編碼芯片PT22627341PT2262特點(diǎn)8342PT2262的編碼格式9343PT2262編碼原理10344PT2262地址碼的設(shè)定1035發(fā)射部分硬件電路設(shè)計114系統(tǒng)軟件設(shè)計1241軟件的總體設(shè)計框圖1242鍵盤掃描程序設(shè)計1343看門狗程序設(shè)計1344控制信號數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計1445系統(tǒng)調(diào)試15結(jié)束語17參考文獻(xiàn)18附錄19致謝221引言11課題的背景及意義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，我國水資源的分步很不平衡。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)7080,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。無線控制灌溉系統(tǒng)的自動化是將計算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等應(yīng)用于一體，可以直接降低運(yùn)行費(fèi)用，提高灌溉效率，對充分發(fā)揮灌溉工程的效益具有重要意義。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。目前，國內(nèi)外在農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中應(yīng)用自動化控制主要以有線控制為主。有線控制就是通過架設(shè)的線路將控制信息傳輸出去，同時也可見將信息返回到控制中心。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)灌溉中的無線遙控灌溉系統(tǒng)研究應(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(shí)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)，節(jié)約了使用成本，因而在農(nóng)業(yè)灌溉中有著廣泛的應(yīng)用前景。無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)是將計算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)綜合應(yīng)用于系統(tǒng)中。12系統(tǒng)的組成無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)由發(fā)射控制部分和接收控制部分組成，發(fā)射控制部分和接收部分的信號傳輸采用315M無線低速數(shù)據(jù)傳輸方式。發(fā)射部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)發(fā)射和數(shù)據(jù)編碼，接收部分主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)解碼、和控制潛水泵的啟停。無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)主要有AT89C51單片機(jī)、315M無線發(fā)射及接收模塊、編解碼芯片PT2262/PT2272、繼電器等。其系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。PT2262AT89C51編碼315M發(fā)射模塊315M接收模塊PT2272解碼AT89C51控制信號繼電器水泵圖1系統(tǒng)組成原理圖整個系統(tǒng)由發(fā)射子系統(tǒng)和接收子系統(tǒng)構(gòu)成。發(fā)射部分通過單片機(jī)控制PT2262編碼,通過無線電波發(fā)送到接收模塊，然后通過PT2272解碼芯片進(jìn)行解碼，解碼后將控制信號送入單片機(jī)，由單片機(jī)控制繼電器的啟停，最終實(shí)現(xiàn)了控制潛水泵的目的。各部分的功能（1）AT89C51單片機(jī)發(fā)射電路中的單片機(jī)的功能是進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的編碼，這種編碼的主要功能是防止外界干擾，接收電路的單片機(jī)的功能除了要進(jìn)行解碼以外還要控制繼電器的啟停。（2）315M無線發(fā)射及接收模塊315M無線發(fā)射模塊是無線發(fā)射控制數(shù)據(jù)的電路模塊，315M無線接收模塊是接收發(fā)射部分的控制數(shù)據(jù)的電路模塊。（3）編解碼芯片PT2262/PT2272編碼芯片PT2262是對單片機(jī)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，編碼芯片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。解碼芯片PT2272的作用是對PT2262發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。（4）繼電器由單片機(jī)控制其開關(guān)狀態(tài)，并由繼電器來控制潛水泵的工作或停止?fàn)顟B(tài)。13本設(shè)計的主要內(nèi)容1無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)由發(fā)射模塊和接收模塊構(gòu)成，發(fā)射模塊發(fā)射控制信號給接收模塊來控制潛水泵的工作狀態(tài)。系統(tǒng)編碼防干擾，為了準(zhǔn)確地控制灌溉系統(tǒng)，必須對系統(tǒng)進(jìn)行防干擾編碼和解碼，本設(shè)計完成無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)中的發(fā)射模塊電路設(shè)計及軟件設(shè)計。2單片機(jī)是整個系統(tǒng)的核心部分，系統(tǒng)中選用型號為AT89C51的單片機(jī)，發(fā)射芯片選用PT2262。3發(fā)射模塊軟件的設(shè)計。4系統(tǒng)調(diào)試方法。2無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理21概述從控制信息傳輸?shù)耐緩剑梢园炎詣踊刂品譃橛芯€控制和無線控制無線遙控就是通過無線電波將控制信息傳輸出去，來控制灌溉系統(tǒng)中的設(shè)備。在農(nóng)業(yè)灌溉中推廣自動化控制，就必須考慮農(nóng)業(yè)灌溉的特殊性。一方面，在耕種農(nóng)田時，如果有線路鋪設(shè)在其中，會帶來很大的不便，同時也不利于農(nóng)業(yè)機(jī)械化的推廣。另一方面，就農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體而言，對灌溉的成本要求是很低的，如果灌溉的成本比較高，要想大規(guī)模的推廣幾乎是不可能的。在灌溉系統(tǒng)中采用無線遙控的方式，單節(jié)省架設(shè)線路這一項(xiàng)，就可以降低許多成本。另外，與有線控制相比，無線遙控可以不考慮控制區(qū)域的地形，具有很大的靈活性?？傊?，在灌溉系統(tǒng)中采用無線遙控有著非常廣闊的前景。22無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的構(gòu)成無線遙控灌溉系統(tǒng)由發(fā)射部分和接收部分組成如圖1所示，在無線遙控灌溉系統(tǒng)的模型中選用的是PT2262/PT2272收發(fā)芯片，發(fā)射時的輸出功率為25MW，可以有效傳輸控制信息的距離為L000米。221無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射電路的構(gòu)成發(fā)射控制系統(tǒng)是無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的核心，它主要包括AT89C51單片機(jī)一臺、發(fā)射編碼芯片PT2262一塊、無線發(fā)射接收裝置、電源和鍵盤等構(gòu)成發(fā)射部分結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2發(fā)射部分示意圖發(fā)射部分中作原理是，首先按鍵送入控制信號給單片機(jī)編碼，經(jīng)單片機(jī)編碼完成后送給發(fā)射編碼芯片進(jìn)行二進(jìn)制編碼，完成二進(jìn)制編碼后傳送至發(fā)射電路進(jìn)行控制信號發(fā)射。信號最終發(fā)射到接收端。222無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)接收電路的構(gòu)成接收部分為現(xiàn)場控制設(shè)備，其結(jié)構(gòu)為AT89C51單片機(jī)、無線接收裝置、繼電器、解碼芯片PT2272、控制電路等部分組成,接收部分結(jié)構(gòu)如圖3所示圖3接收部分示意圖接收部分工作原理是天線接收到控制信號傳到接收模塊,再傳送到PT2272進(jìn)行二進(jìn)制解碼，然后再送到單片機(jī)做進(jìn)一步解碼，解碼出正確控制信息后控制繼電器的啟停，最終達(dá)到控制潛水泵的目的。23無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的工作原理無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)是通過發(fā)射部分發(fā)送控制信息，來控制接收部分潛水泵的運(yùn)行狀態(tài)。在發(fā)射部分操作繼電器，將無線發(fā)射接收裝置設(shè)置為開通狀態(tài)，通過發(fā)射電路中的單片機(jī)編碼，以無線高頻電波的形式發(fā)射出去，接收電路接收信號解碼并執(zhí)行。接收部分要對接收到的信息進(jìn)行辨別。發(fā)射部分發(fā)送的信息包括兩部分的內(nèi)容，1地址信息、2控制潛水泵運(yùn)行狀態(tài)。首先我們來看無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的接收部分是怎樣來識別地址信息的。當(dāng)按下控制按鈕時，信息傳往發(fā)射電路中的單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的編碼程序把控制數(shù)據(jù)編成數(shù)據(jù)幀，然后再把控制數(shù)據(jù)傳到發(fā)送芯片PT2262發(fā)送出去，接收芯片PT2272接收到數(shù)據(jù)經(jīng)接收電路的單片機(jī)解碼并控制繼電器的通斷，從而控制灌溉水泵的開啟和關(guān)閉。3無線遙控灌溉系統(tǒng)發(fā)射模塊電路的設(shè)計31發(fā)射系統(tǒng)硬件設(shè)計在無線遙控灌溉系統(tǒng)的發(fā)射部分設(shè)計中采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)4KBYTES的可反復(fù)擦寫的FLASH只讀程序存儲器和128BYTES的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)（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)MSC51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用八位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元。發(fā)射模塊的外圍電路由鍵盤、晶振、看門狗、編碼芯片PT2262等組成，如圖4所示。89C51鍵盤晶振PT2262看門狗圖4發(fā)射部分硬件電路結(jié)構(gòu)框圖32鍵盤電路的設(shè)計鍵盤是人機(jī)對話的紐帶，操作人員可以通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令。鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種，前者用軟件來識別輸入鍵和產(chǎn)生代碼，后者則用硬件來識別和產(chǎn)生代碼。本設(shè)計使用的鍵盤按鍵數(shù)是四個，圖5是鍵盤電路的設(shè)計。圖5鍵盤電路設(shè)計33看門狗電路設(shè)計看門狗電路一般有軟件看門狗和硬件看門狗兩種。軟件看門狗不需外接硬件電路，但系統(tǒng)需要出讓一個定時器資源，這在許多系統(tǒng)中很難辦到，而且若系統(tǒng)軟件運(yùn)行不正常，可能導(dǎo)致看門狗系統(tǒng)也癱瘓。硬件看門狗是真正意義上的“程序運(yùn)行監(jiān)視器”，當(dāng)程序跑飛或死機(jī)時，CPU不能在16S內(nèi)給出“喂狗”信號，RESET端輸出復(fù)位脈沖，單片機(jī)復(fù)位，看門狗定時器清零。331X5045芯片簡介本系統(tǒng)采用XICOR公司的X5045，它將EEPROM、看門狗定時器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。SO串行數(shù)據(jù)輸出腳，在一個讀操作的過程中，數(shù)據(jù)從SO腳移位輸出。在時鐘的下降沿時數(shù)據(jù)改變。SI串行數(shù)據(jù)輸入腳，所有的操作碼、字節(jié)地址和數(shù)據(jù)從SI腳寫人，在時鐘的上升沿時數(shù)據(jù)被鎖定。SCK串行時鐘，控制總線上數(shù)據(jù)輸入和輸出的時序。/CS芯片使能信號，當(dāng)其為高電平時，芯片不被選擇，SO腳為高阻態(tài)，除非一個內(nèi)部的寫操作正在進(jìn)行，否則芯片處于待機(jī)模式；當(dāng)引腳為低電平時，芯片處于活動模式，在上電后，在任何操作之前需要CS的一個從高電平到低電平的跳變。/WP當(dāng)WP引腳為低時，芯片禁止寫入，但是其他的功能正常。當(dāng)WP引腳為高電平時，所有的功能都正常。當(dāng)CS為低時，WP變?yōu)榈涂梢灾袛鄬π酒膶懖僮?。但是如果?nèi)部的寫周期已經(jīng)被初始化后，WP變?yōu)榈筒粫懖僮髟斐捎绊?。RESET復(fù)位輸出端。VCC電源端。VSS接地端。332X5045工作原理X5045是一種集上電復(fù)位、看門狗、電壓監(jiān)控和串行EEPROM四種功能于一身的可編程控制電路，它有助于簡化應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計，減少電路板的占用面積，提高可靠性。（1）上電復(fù)位X5045加電時會激活其內(nèi)部的上電復(fù)位電路，從而使RESET引腳有效。該信號可避免系統(tǒng)微處理器在電壓不足或振蕩器未穩(wěn)定的情況下工作。當(dāng)VCC超過器件的VTRIP限值時，電路將在200MS典型延時后釋放RESET以允許系統(tǒng)開始工作。（2）低電壓檢測工作時，X5045對VCC電平進(jìn)行監(jiān)測，若電源電壓跌落至預(yù)置的最小VTRIP以下時，系統(tǒng)即確認(rèn)RESET，從而避免微處理器在電源失效或斷開的情況下工作。當(dāng)RESET被確認(rèn)后，該RESET信號將一直保持有效，直到電壓跌到低于1V。而當(dāng)VCC返回并超過VTRIP達(dá)200MS時，系統(tǒng)重新開始工作。（3）看門狗定時器看門狗定時器的作用是通過監(jiān)視WDI輸入來監(jiān)視微處理器是否激活。由于微處理器必須周期性的觸發(fā)CS/WDI引腳以避免RESET信號激活而使電路復(fù)位，所以CS/WDI引腳必須在看門狗超時時間終止之前受到由高至低信號的觸發(fā)。333X5045看門狗電路設(shè)計門X5045硬件連接圖如圖6所示。X5045芯片內(nèi)包含有一個看門狗定時器，可通過軟件預(yù)置系統(tǒng)的監(jiān)控時間?？撮T狗定時器的預(yù)置時間是通過X5045的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來設(shè)定的。X5045狀態(tài)寄存器共有6位有含義，其中WD1、WD0和看門狗電路有關(guān)，其余位和EEPR0M的工作設(shè)置有關(guān)。WD10，WD00，預(yù)置時間為14S。WD10，WD0I，預(yù)置時間為06S。WD1L，WD00，預(yù)置時間為02S。WD1L，WD0I，禁止看門狗工作?？撮T狗電路的定時時間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時最大循環(huán)周期的時間略長即可。編程時，可在軟件的合適地方加一條喂狗指令，使看門狗的定時時間永遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)置時間，系統(tǒng)就不會復(fù)位而正常工作。當(dāng)系統(tǒng)跑飛，用軟件陷阱等別的方法無法捕捉回程序時，則看狗定時時間很快增長到預(yù)置時間，迫使系統(tǒng)復(fù)位。圖6X25045芯片與AT89C51單片機(jī)接口電路實(shí)踐證明，采用該電路的無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)的性能穩(wěn)定可靠。X5045看門狗電路具有多功能、反應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)?？梢哉fX5045是一種性價比較高的電路芯片，并可非常方便地與許多常用CPU系列器件接口，非常適用于智能儀器、實(shí)時控制、微型化等場合。34編碼芯片PT2262PT2262是臺灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路，PT2262最多可有12位A0A11三態(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,PT2262最多可有6位D0D5數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。如圖7所示PT2262與AT89C51接口電路。圖7PT2262與AT89C51接口電路工作原理是單片機(jī)把已經(jīng)編碼過的控制數(shù)據(jù)通過P10P14口傳送到編碼芯片PT2262的D0D3口，然后PT2262進(jìn)行二進(jìn)制編碼。341PT2262特點(diǎn)1CMOS工藝制造，低功耗。2外部元器件少。3RC振蕩電阻。4工作電壓范圍寬2615V。5數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位。6地址碼最多可達(dá)531441種。PT2262管腳說明如表1。表1PT2262管腳說明名稱管腳說明A0A1118、1013地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“F”懸空D0D578、1013數(shù)據(jù)輸入端，有一個為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉VCC18電源正端（）VSS9電源負(fù)端（）TE14編碼啟動端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效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DOUT17編碼輸出端（正常時為低電平）PT2262性能參數(shù)如表2。表2PT2262性能參數(shù)表參數(shù)符號參數(shù)范圍單位電源電壓VCC0315V輸入電壓VI03VCC03V輸出電壓VO03VCC03V最大功率（VCC10V）PA300MW工作溫度TOPR2070儲存溫度TSTG40125342PT2262的編碼格式地址碼和數(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”如圖8。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”也就是地址碼的“懸空”。圖8PT2262編碼時序圖這里，A2OSC時鐘振蕩周期，位“F”僅對碼地址有效。同步位的長度是4個AD位的長度，含一個1/8AD位寬的脈沖如圖9。圖9同步脈沖圖PT2262每次發(fā)射時至少發(fā)射4組字碼，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端同步為高電平如圖10。圖10數(shù)據(jù)編碼協(xié)議因?yàn)闊o線發(fā)射的特點(diǎn)，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。343PT2262編碼原理編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對后，VT腳才輸出高電平，與此同時相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直有高電平，編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當(dāng)單片機(jī)沒有電平信號時，PT2262不接通電源其17腳為低電平，所以315MHZ的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有高電平時，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號，當(dāng)17腳為高電平期間315MHZ的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號，當(dāng)17腳為低平期間315MHZ的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號，從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。344PT2262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，這時編碼電路PT2262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PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用，例如將發(fā)射機(jī)的PT2262的第2腳接地第3腳接正電源（電源電壓應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)如表3），其它引腳懸空，那么接收機(jī)的PT2272只要第2腳接地第3腳接正電源，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時，接收機(jī)對應(yīng)的D1D4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。設(shè)置地址碼的原則是同一個系統(tǒng)地址碼必須一致。35發(fā)射部分硬件電路設(shè)計圖11發(fā)射部分硬件設(shè)計圖發(fā)射系統(tǒng)硬件電路圖如圖11，系統(tǒng)中有四個按鍵，也就是說可以分別控制四臺潛水泵。工作時首先按下按鍵，由按鍵把控制信號送給單片機(jī)，由單片機(jī)負(fù)責(zé)控制編碼芯片PT2262編碼，最后把控制信息發(fā)送出去，如果程序執(zhí)行過程中出錯，看門狗會使單片機(jī)復(fù)位。4系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件是計算機(jī)系統(tǒng)的靈魂，沒有軟件計算機(jī)就不能充分發(fā)揮其功能，這是軟件在計算機(jī)中的地位。在無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射部分中，硬件設(shè)備的功能是由軟件來定義的，如系統(tǒng)要控制潛水泵，通過無線通信程序來完成控制功能，通過軟件定義鍵盤功能等，由此可見，軟件是控制系統(tǒng)的一個重要組成部分。程序是在KEILC51開發(fā)環(huán)境下編寫的，KEILC51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全WINDOWS界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到KEILC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢，基于以上優(yōu)點(diǎn)程序選用匯編語言編寫。41軟件的總體設(shè)計框圖潛水泵控制系統(tǒng)潛水泵啟停控制人機(jī)交互通信PT2262編碼鍵盤掃描無線數(shù)據(jù)傳輸圖12潛水泵控制系統(tǒng)軟件程序總體結(jié)構(gòu)圖發(fā)射部分軟件程序結(jié)構(gòu)如圖12，該無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射部分的軟件程序總體圖包括潛水泵啟?？刂瞥绦?、人機(jī)交互程序、通信編碼程序等。本著軟件設(shè)計的基本方法，潛水泵控制發(fā)射部分的軟件設(shè)計方法是利用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法來完成的。結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計貫穿整個軟件設(shè)計過程，遵循“自頂向下，逐步實(shí)現(xiàn)”的基本原則。42鍵盤掃描程序設(shè)計本系統(tǒng)的鍵盤采用四按鍵設(shè)計，分別控制四個繼電器工作，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)只要逐個掃描就可以檢測到按鍵信號。由于鍵盤掃描的速度很快，而人按鍵時總會持續(xù)一定的時間，因此只要單片機(jī)處在等待輸入的狀態(tài)，這個鍵盤掃描程序基本上不會錯過任何一個按鍵信號。由于一般人按鍵時會有抖動，抖動信號會造成鍵盤掃描時會出現(xiàn)一些錯誤的信號，要不就掃描不進(jìn)數(shù)據(jù)，要不就重復(fù)輸入很多次數(shù)據(jù)，因此需要一個消除抖動的程序。讓單片機(jī)不響相應(yīng)一些抖動信號，而只響相應(yīng)一次確實(shí)存在的按鍵信號。鍵盤掃描程序的流程圖如圖13所示開始判斷是否有鍵按下初始化執(zhí)行K3鍵功能鍵盤掃描執(zhí)行K4鍵功能執(zhí)行K1鍵功能執(zhí)行K2鍵功能P210P200P230P220否是否否否否是是是是圖13鍵盤掃描程序流程圖上電初始化后開始執(zhí)行鍵盤掃描程序，判斷是否有按鍵按下，如果沒有就返回到鍵盤掃描，如果有則向下執(zhí)行檢測那個鍵被按下，確定那個按鍵被按下后就執(zhí)行其按鍵功能。43看門狗程序設(shè)計看門狗電路主要用于提高系統(tǒng)的可靠性為了防止串程序一旦進(jìn)入非正常程序而不能回到正常狀態(tài)，在電路中增加了看門狗監(jiān)控芯片，軟件每隔一定時間送一個脈沖信號，該脈沖信號維持看門狗電路工作，使之不產(chǎn)生復(fù)位信號。如果程序出現(xiàn)不正常，則看門狗電路作用，使程序復(fù)位，如圖14看門狗程序流程圖。程序體初始化喂狗程序程序正常強(qiáng)制復(fù)位YN圖14看門狗程序流程圖上電初始化后，系統(tǒng)開始執(zhí)行程序體里面的主程序，主程序可以調(diào)用軟件看門狗子程序，如程序出現(xiàn)問題不能及時喂狗，這樣看門狗就會產(chǎn)生復(fù)位信號給單片機(jī)，是單片機(jī)復(fù)位。44控制信號數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計本設(shè)計的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是采用主從式通信方式，發(fā)射部分設(shè)為主機(jī)，接收部分設(shè)為從機(jī)，主從機(jī)之間都編一個唯一的地址。主站發(fā)送的控制數(shù)據(jù)包括3部分地址碼、數(shù)據(jù)碼、校驗(yàn)碼。這樣的編碼控制可以有效的避免干擾。在正常作時，系統(tǒng)中單片機(jī)的絕大部分的時間是進(jìn)入“掉電狀態(tài)”，占空比很小。系統(tǒng)上電后，首先初始化芯片，檢測編碼芯片PT2262有無數(shù)據(jù)發(fā)送，如沒有，進(jìn)入掉電狀態(tài)，如果有數(shù)據(jù)地址編碼，接收后并檢測是不是本站地址，如果不是則進(jìn)入掉電狀態(tài)。進(jìn)入掉電狀態(tài)后，等待復(fù)位。系統(tǒng)進(jìn)入掉電狀態(tài)也有其它的好處，因?yàn)榘l(fā)射系統(tǒng)是便攜式設(shè)計，這樣做可以起到省電的作用。以此來延長電池使用時間。發(fā)射系統(tǒng)是利用鍵盤上的按鍵進(jìn)行人機(jī)對話的，通過掃描按鍵來確定按鍵鍵值，然后通過發(fā)射無線編碼控制信號來控制潛水泵的開啟和停止的，其控制信號的軟件流程圖如圖15所示。有鍵按下下嗎初始化取鍵值調(diào)用鍵盤掃描子程序發(fā)送控制數(shù)據(jù)開始返回NY掉電狀態(tài)圖15控制信號程序流程圖開始后首先執(zhí)行初始化，然后調(diào)用鍵盤掃描子程序，通過鍵盤掃描程序判斷有沒有按鍵按下，如果沒有單片機(jī)就進(jìn)入掉電狀態(tài)，如果有按鍵按下就取鍵值，根據(jù)鍵值發(fā)送相關(guān)控制數(shù)據(jù)，發(fā)送完畢返回。45系統(tǒng)調(diào)試當(dāng)電路板加工完成之后，便進(jìn)入了系統(tǒng)調(diào)試階段，對發(fā)射部分的系統(tǒng)調(diào)試分為兩部分進(jìn)行，硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，下面將詳述調(diào)試過程。硬件調(diào)試的主要任務(wù)是排除電路板故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。調(diào)試的過程如下（1）電路板檢查，用萬能表按照電路原理圖檢查電路板中電子元器件的電源及各引腳的連接是否正確,檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。對需要特別保護(hù)的芯片，先對各管座的電位或電源進(jìn)行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。（2）檢查硬件電路是否工作正常，檢查流程為首先檢查單片機(jī)的時鐘電路，通過測試ALE信號判斷晶振工作是否正常。在保證硬件系統(tǒng)正常工作的前提下，進(jìn)行了軟件的調(diào)試。這種軟件調(diào)試是通過檢測硬件的時序信號、工作流程來實(shí)現(xiàn)的?？紤]到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式及其時序，設(shè)計了檢測數(shù)據(jù)源。這個數(shù)據(jù)源按照實(shí)際的數(shù)據(jù)格式，給出模擬的數(shù)據(jù)信息和相應(yīng)的控制信號。我們通過邏輯分析儀對輸出的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行檢測并與理想的數(shù)據(jù)波形進(jìn)行比較，從而分析系統(tǒng)中存在的偏差。從系統(tǒng)中檢測到的信道編碼、解碼，我們對各種數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了測試，取得了較好的測試效果。實(shí)現(xiàn)的測試數(shù)據(jù)波形與理想的數(shù)據(jù)波形能夠?qū)崿F(xiàn)較好的吻合，這證明了硬件電路和軟件編程是正確的。在發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的發(fā)射距離沒有理論上的遠(yuǎn)，經(jīng)過仔細(xì)檢查和查閱有關(guān)資料，在更換了接收部分天線后，系統(tǒng)接收距離得到了改善，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。整個硬件系統(tǒng)的測試取得了較好的效果，這證明了無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射部分的方案設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件編程時有效、可行的，完全可以滿足系統(tǒng)的性能要求。結(jié)束語本文研究了采用基于AT89C51單片機(jī)的無線遠(yuǎn)程潛水泵控制系統(tǒng)發(fā)射部分的設(shè)計原理與實(shí)現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計與軟件設(shè)計。首先根據(jù)設(shè)計要求用PROTELDXP軟件繪制出原理圖，然后依照原理圖選擇元器件，在實(shí)驗(yàn)板上布置元器件并連接電路，對硬件電路進(jìn)行測試，檢驗(yàn)器件端口是否選錯，復(fù)位是否正確，單片機(jī)是否起振等等。接著就要按照功能及要求編寫程序，這里用KEILC編程工具，需要根據(jù)要求劃分模塊，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，再根據(jù)各模塊特點(diǎn)確定何為主程序，何為子程序，何為終端服務(wù)程序，相互間如何調(diào)用，再根據(jù)各模塊性質(zhì)和功能將各模塊細(xì)化，設(shè)計出程序流程圖，最后才根據(jù)各模塊流程圖編寫具體程序。調(diào)試時應(yīng)先調(diào)主程序，實(shí)現(xiàn)最基本最主要的功能，然后再布置子程序。在試驗(yàn)過程中，首先通過發(fā)射控制器上的鍵盤輸入控制信號，控制信號經(jīng)過編碼后是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、校驗(yàn)碼三碼組成的，信號經(jīng)過傳輸后，接收部分將收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)后，就執(zhí)行下一步的程序，從而實(shí)現(xiàn)潛水泵的啟停。由于系統(tǒng)采用的是315M低速無線數(shù)據(jù)傳輸方式傳輸，如果使用在現(xiàn)場環(huán)境中就必然存在干擾的問題，所以抗干擾與可靠性設(shè)計就顯得尤為重要。雖然系統(tǒng)中考慮了可靠性設(shè)計問你題，如看門狗技術(shù)，復(fù)位電路等在電路設(shè)計中的應(yīng)用，但這也只是解決了部分問題，所以系統(tǒng)中又加入了信號抗干擾技術(shù)。這樣整個無線遠(yuǎn)程潛水泵發(fā)射部分的設(shè)計才得到了進(jìn)一步的完善。參考文獻(xiàn)1陳永甫實(shí)用無線電遙控電路M,人民郵電出版社2007772王福瑞編著單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計大全M,北京航空航天大學(xué)出版社，1998年4月3李仲令現(xiàn)代無線與移動技術(shù)M,科學(xué)出版社2006914（美）斯托林斯（STALLINGS,W）無線通信與網(wǎng)絡(luò)（第二版）M,電子工業(yè)出版社2006815陸起涌近代無線電試驗(yàn)電子學(xué)基礎(chǔ)系列M復(fù)旦大學(xué)出版社2004816陳永甫無線電遙控入門M,人民郵電出版社2007117袁杰實(shí)用無線電設(shè)計M,電子工業(yè)出版社2006618曹學(xué)軍無線電通訊設(shè)備原理與系統(tǒng)應(yīng)用M,機(jī)械工業(yè)出版社2007119姜宇柏、游思晴軟件無線電原理與工程應(yīng)用M,機(jī)械工業(yè)出版社20071110張志方、孫常勝編著線性控制系統(tǒng)教程M,科學(xué)出版社1993年10月11梅曉榕、蘭樸森、柏桂珍編著自動控制元件及線路M,哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1993年10月12（加）赫金、（加）默爾現(xiàn)代無線通信M,人民郵電出版社20072113王世一編著數(shù)字信號處理M，北京理工大學(xué)出版社，1997年14陳佩青編著數(shù)字信號處理教程M，清華大學(xué)出版社，1998年15張友德、趙志英、涂時亮編