實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源無線控制系統(tǒng)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源無線控制系統(tǒng) 院系名稱： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一二年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeLaboratory Equipment Power Wireless Control SystemCandidate：Specialty：Class：Supervisor：Heilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin摘 要電源是人們在日常生活中必不可少的，無論是家居，辦公，還是商場等需要用電的場所都離不開它。但目前市場上

2、大多數(shù)電源都是有線連接的，平常用還可以，要是在多用戶集中控制場合，采用有線開關(guān)集中控制每個(gè)用戶的電源開關(guān)（例如學(xué)生宿舍、智能小區(qū)、學(xué)校計(jì)算機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室），在原材料和工程施工方面，將是一大筆開支。再說，從工程的整體美觀程度來講，它也不美觀，若采用電源無線控制的方式，則可以節(jié)省一大筆開支和減少一些不必要的麻煩。 本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的無線控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)采用的是315MHz穩(wěn)頻無線電遙控組件及其它的外圍元件，組裝的遙控開關(guān)。通過單片機(jī)可以對各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)分為無線模塊PT2262/PT2272編碼電路、電源開關(guān)及單片機(jī)控制部分。單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，送到PT2262的

3、數(shù)據(jù)輸入端。由PT2262編碼并調(diào)制在315MHZ載波上，經(jīng)過一級(jí)高頻放大后由天線發(fā)射出去。再由接收板接收信號(hào)，經(jīng)過LM358兩級(jí)高增益放大后送入PT2272進(jìn)行解碼，輸出端送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)動(dòng)作信號(hào)分別去控制相應(yīng)用電器的控制繼電器，完成對用電器的控制。本設(shè)計(jì)通過無線電實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的傳遞，單片機(jī)作為控制部件協(xié)調(diào)處理整個(gè)系統(tǒng)的工作。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；無線收發(fā)系統(tǒng)；電源開關(guān)；PT2262/PT2272；LM358ABSTRACTThe power supply is essential in everyday life, whether home, office, or shopping mal

4、ls and other places need electricity are inseparable from it. Currently on the market, most of the power supply are wired, usually you can also, in a multi-user centralized control applications, the use of wired switches focus to control each users power switch (such as student dormitories, intellig

5、ent community, school computer room and experimental room), raw materials and construction, it will be a lot of money. Moreover, from the overall aesthetic appearance of the project is concerned, it is not beautiful, if the power of wireless control, you can save a lot of expenses and reduce some un

6、necessary trouble.The design is based on single chip wireless control system for laboratory equipment. The design uses a remote control switch to the 315MHz frequency stabilization of radio-controlled components and other peripheral components assembled. Microcontroller can control a variety of labo

7、ratory equipment. The design is divided into the wireless module PT2262/PT2272 coding circuits, power switch and microcontroller control section. The MCU sends the corresponding control signal sent to the data input of PT2262. By the PT2262 encoding and modulation in 315MHZ carrier, antenna out afte

8、r a high-frequency amplification. Then the signal received by the receiver board, after two LM358 high-gain amplification into the PT2272 to decode the output sent to the microcontroller, the microcontroller according to the operation signal to control the corresponding electrical control relay, the

9、 completion of the electrical control. This design to achieve the transfer of the control signal by radio, microcontroller as control unit to coordinate the handling of the whole system.Key words: Microcontroller; wireless transceiver system; power switch; PT2262/PT2272; LM358目 錄 TOC o 1-3 h z u HYP

10、ERLINK l _Toc325964788 摘 要 PAGEREF _Toc325964788 h I HYPERLINK l _Toc325964789 Abstract PAGEREF _Toc325964789 h II HYPERLINK l _Toc325964790 第1章 引 言 PAGEREF _Toc325964790 h 1 HYPERLINK l _Toc325964791 1.1 概述 PAGEREF _Toc325964791 h 1 HYPERLINK l _Toc325964792 1.2電源無線控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc325964792 h

11、 2 HYPERLINK l _Toc325964793 1.3主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc325964793 h 2 HYPERLINK l _Toc325964794 1.4 本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安排 PAGEREF _Toc325964794 h 3 HYPERLINK l _Toc325964795 第2章 總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc325964795 h 4 HYPERLINK l _Toc325964796 2.1 總體設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc325964796 h 4 HYPERLINK l _Toc325964797 2.2器件的選擇 PAGEREF _To

12、c325964797 h 6 HYPERLINK l _Toc325964798 單片機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc325964798 h 6 HYPERLINK l _Toc325964799 無線模塊的選擇 PAGEREF _Toc325964799 h 6 HYPERLINK l _Toc325964800 2.3本章小結(jié) PAGEREF _Toc325964800 h 7 HYPERLINK l _Toc325964801 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325964801 h 8 HYPERLINK l _Toc325964802 3.1主控制器芯片STC89C52

13、簡介 PAGEREF _Toc325964802 h 8 HYPERLINK l _Toc325964803 3.1.1 概述 PAGEREF _Toc325964803 h 8 HYPERLINK l _Toc325964804 3.1.2 引腳功能 PAGEREF _Toc325964804 h 9 HYPERLINK l _Toc325964805 3.2無線網(wǎng)關(guān)電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325964805 h 10 HYPERLINK l _Toc325964806 3.2.1 MAX232芯片簡介 PAGEREF _Toc325964806 h 10 HYPERLINK l

14、_Toc325964807 無線發(fā)射電路 PAGEREF _Toc325964807 h 11 HYPERLINK l _Toc325964808 單片機(jī)最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc325964808 h 12 HYPERLINK l _Toc325964809 3.3節(jié)點(diǎn)控制器設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325964809 h 13 HYPERLINK l _Toc325964810 3.3.1 繼電器電路 PAGEREF _Toc325964810 h 13 HYPERLINK l _Toc325964811 3.3.2 無線接收電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc32596481

15、1 h 14 HYPERLINK l _Toc325964812 3.4電源模塊 PAGEREF _Toc325964812 h 15 HYPERLINK l _Toc325964813 3.5本章小結(jié) PAGEREF _Toc325964813 h 16 HYPERLINK l _Toc325964814 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325964814 h 17 HYPERLINK l _Toc325964815 4.1無線網(wǎng)關(guān)程序流程圖 PAGEREF _Toc325964815 h 17 HYPERLINK l _Toc325964816 發(fā)送子程序 PAGEREF _

16、Toc325964816 h 18 HYPERLINK l _Toc325964817 讀取數(shù)據(jù)子程序 PAGEREF _Toc325964817 h 18 HYPERLINK l _Toc325964818 4.2節(jié)點(diǎn)控制器程序流程圖 PAGEREF _Toc325964818 h 19 HYPERLINK l _Toc325964819 4.3串口通訊子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325964819 h 20 HYPERLINK l _Toc325964820 4.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc325964820 h 20 HYPERLINK l _Toc325964821 結(jié)

17、束語 PAGEREF _Toc325964821 h 21 HYPERLINK l _Toc325964822 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325964822 h 22 HYPERLINK l _Toc325964823 致 謝 PAGEREF _Toc325964823 h 24 HYPERLINK l _Toc325964824 附 錄 PAGEREF _Toc325964824 h 25第1章 引 言1.1 概述 在電子技術(shù)日益發(fā)展的今天，電源的控制從以前單一的有線開關(guān)控制方式，逐步轉(zhuǎn)變到有線和無線等多種控制結(jié)合的方式。尤其在多用戶集中控制場合，如學(xué)生宿舍、智能小區(qū)、學(xué)校計(jì)算機(jī)房和

18、實(shí)驗(yàn)室。在這些場合，若采用有線開關(guān)集中控制每個(gè)用戶的電源開關(guān)，在原材料和工程施工方面，將節(jié)約一大筆開支。從工程的整體美觀程度來講，后者也優(yōu)于前者。無線遙控采用無線電波或激光束傳輸主要用于活動(dòng)的受控對象。可以在遠(yuǎn)離設(shè)備操作盤的地方對設(shè)備進(jìn)行操作控制，相當(dāng)于把設(shè)備操作盤上的按鈕（開關(guān)）移到操作人員手中的操作器上，而且無須使用導(dǎo)線連接。操作人員活動(dòng)范圍大：可以近距離觀測目標(biāo)，也可以遠(yuǎn)離危險(xiǎn)場所。與傳統(tǒng)有線相比主要有以下特點(diǎn)：1、非接觸；2、遠(yuǎn)距離操控；3、控制及時(shí)；4、專人?？?。此外，它還有很多優(yōu)點(diǎn)。操控精準(zhǔn)，一個(gè)人既可以近距離觀測目標(biāo)，又可以遠(yuǎn)距離控制設(shè)備，無操作盲點(diǎn)。提高生產(chǎn)效率，無須兩個(gè)人之間

19、的聯(lián)系， 安全，可靠。系統(tǒng)在運(yùn)行中，發(fā)射器與接收器之間始終保持聯(lián)系，一旦信號(hào)中斷，接收器立即自動(dòng)停機(jī)，保證生產(chǎn)安全，無線電信號(hào)沒有方向性，能夠跨越障礙物。無線遙控技術(shù)，市場前景廣闊，廣泛應(yīng)用于家用照明開關(guān)控制，老人、小孩使用安全，并可遙控家用電器，對此類產(chǎn)品，消費(fèi)者反映較好，很受歡迎，市場潛力很大。21世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)信息飛速發(fā)展普及的時(shí)候，信息高速公路等一系列信息化工程已經(jīng)在許多國家和各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，對科技經(jīng)濟(jì)以及人們的工作、生活產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響高校實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的承擔(dān)者，是整個(gè)教學(xué)體系的重要組成部分，在高校教育中占據(jù)極其重要的地位。隨著國內(nèi)高校管理改革的逐步推進(jìn)，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)一步

20、系統(tǒng)化、規(guī)范化，高校實(shí)驗(yàn)室管理工作也變得更加復(fù)雜和繁重。而高校實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)具有實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才、開展創(chuàng)新的重要基地，對提升人才培養(yǎng)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)科和科技水平發(fā)展具有重要意義。所以，實(shí)驗(yàn)室管理工作的展開以及提高其工作效率，是現(xiàn)代教育理論中，最重要的一個(gè)方面。合理的利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，為探索有效的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)開放管理模式，規(guī)范實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息，優(yōu)化資源共享配置，提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)質(zhì)量有著重要意義。目前，我校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電源可以被學(xué)生任意操作，對設(shè)備的管理工作非常不利，因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源管理的規(guī)范化十分必要。1.2電源無線控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀電源無線控制系統(tǒng)是以非接觸的方式對電器的開啟和關(guān)閉進(jìn)行控制

21、，其控制按鍵和被控制電器之間不需要連線，控制信號(hào)以無線電波為載體進(jìn)行傳輸，據(jù)現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展和人們?nèi)找鎻V泛應(yīng)用的要求，電源無線控制系統(tǒng)扮演著越來越重要的角色，并滿足人們舒適、快節(jié)奏的生活需要。他的出現(xiàn)不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，而且減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。電源的控制從以前單一的有線開關(guān)控制力一式，逐步轉(zhuǎn)變到有線和無線等多種控制結(jié)合的力一式。尤其在多用戶集中控制場合，如學(xué)生宿舍、智能小區(qū)、學(xué)校計(jì)算機(jī)房和實(shí)驗(yàn)室。在這些場合，若采用有線開關(guān)集中控制在多用戶集中控制電源開關(guān),無疑將要消耗大量的電纜,提高了施工的成本。換用無線方式控制其電源開關(guān),在原材料和工程施工方面,將大大節(jié)約

22、開支,提高工程的美觀程度,簡化控制過程。電源無線控制采用無線電波或激光束傳輸主要用于活動(dòng)的受控對象可以在遠(yuǎn)離設(shè)備操作盤的地方對設(shè)備進(jìn)行操作控制，相當(dāng)于把設(shè)備操作盤上的按鈕（開關(guān)）移到操作人員手中的操作器上，而且無須使用導(dǎo)線連接。操作人員活動(dòng)范圍大，可以近距離觀測目標(biāo)，也可以遠(yuǎn)離危險(xiǎn)場所。如南京崇茂科技有限公司生產(chǎn)的M2000無線電源開關(guān)，它是GPRS/CDMA1X平臺(tái)，內(nèi)嵌GPRS/CDMA1X通訊模塊，工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，具有GPRS/CDMA1X數(shù)據(jù)傳輸、DC12V輸入輸出，等功能，提供RS232、485等接口，可連接各種電源接入終端或直接與用戶設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)GPRS/CDMA1X通訊功能。電

23、源無線控制系統(tǒng)在電子行業(yè)中,應(yīng)用在通訊、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。如今高精度數(shù)字開關(guān)電源得到了越來越多的關(guān)注,同時(shí)取得了長足的發(fā)展，在電子技術(shù)日益發(fā)展的今天，電源控制從有線開關(guān)控制方式，發(fā)展到今天有線與無線結(jié)合的控制方式，提高了我們的生活素質(zhì)。1.3主要內(nèi)容1、基本內(nèi)容實(shí)驗(yàn)室設(shè)備電源控制系統(tǒng)由上位PC機(jī)和設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)組成，設(shè)備控制節(jié)點(diǎn)可以按照指令斷開和接通實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電源，節(jié)點(diǎn)通過無線方式與主機(jī)進(jìn)行通信；PC機(jī)接受管理人員的指令，可向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)備的電源開關(guān)。本設(shè)計(jì)可采用PT2262/PT2272編碼解碼芯片進(jìn)行編解碼，使用315MHZ的發(fā)射、接收頭實(shí)現(xiàn)無線

24、傳輸信號(hào)。 2、預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)（1）無線通信距離達(dá)到50米；（2）主機(jī)具有實(shí)驗(yàn)設(shè)備單獨(dú)控制功能；（3）主機(jī)可以存儲(chǔ)各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用情況。1.4 本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)安排本設(shè)計(jì)為實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源無線控制系統(tǒng)，主要分為四章進(jìn)行全面闡述。第一章主要介紹了本設(shè)計(jì)的課題現(xiàn)狀以及課題的研究意義和本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 第二章主要介紹了本設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案。第三章詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)。其硬件電路的設(shè)計(jì)包括PT2262/PT2272編解碼電路、單片機(jī)主控模塊設(shè)計(jì)、系統(tǒng)發(fā)射電路、系統(tǒng)接收電路等。第四章介紹了本設(shè)計(jì)的軟件程序設(shè)計(jì)。第2章 總體設(shè)計(jì)方案2.1 總體設(shè)計(jì)方案為了實(shí)現(xiàn)遙控電路能夠?qū)刂菩盘?hào)進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的有效

25、傳送，接收到的控制信號(hào)能夠被主控制系統(tǒng)識(shí)別并產(chǎn)生控制信號(hào)。本系統(tǒng)將采用PT2262/PT2272編碼解碼芯片進(jìn)行編解碼；使用315MHz的發(fā)射、接收頭實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號(hào)；采用Atmel公司的ST89C52作為MCU控制處理整個(gè)系統(tǒng)。發(fā)射接收部分的關(guān)鍵問題是：如何根據(jù)接收到的控制信號(hào)產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號(hào)。無線發(fā)射與接收方案：無線收發(fā)方案的關(guān)鍵問題有兩個(gè):一是信號(hào)的編碼和解碼;二是信號(hào)的發(fā)射與接收。系統(tǒng)的原理框圖如圖2.1所示。信號(hào)解碼接 收發(fā) 送信號(hào)編碼碼控制信 控制信號(hào)輸入 號(hào)輸出 圖2.1系統(tǒng)的原理框圖控制信號(hào)由設(shè)定的按鍵輸入，然后對其編碼，再將編碼信號(hào)調(diào)制成適合發(fā)射的信號(hào)后發(fā)射出去；接收端接收

26、到信號(hào)后解調(diào)產(chǎn)生原編碼信號(hào)，最后由解碼電路解碼就恢復(fù)出了原控制信號(hào)，也就實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)的無線傳輸。（1）編碼和解碼編碼的目的就是讓各個(gè)控制信號(hào)有所區(qū)別，以便收到編碼信號(hào)后通過解碼又可以獨(dú)立的恢復(fù)出原控制信號(hào)來，各控制信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)混亂。具體實(shí)現(xiàn)是：由編解碼芯片實(shí)現(xiàn)。此類編碼與解碼電路一般都是由兩片配套的芯片組成。比如本次設(shè)計(jì)所用的PT2262/PT2272，PT2262/PT2272 是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS 工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/PT2272 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,P

27、T2262 最多可有6 位(D0-D5)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。編碼芯片PT2262 發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272 接收到信號(hào)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(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，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)有按鍵按下時(shí)，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(hào)，當(dāng)17 腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路

28、起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，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)射電路完全受控于PT2262的17 腳輸出的數(shù)字信號(hào)，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。（2）發(fā)射與接收發(fā)射和接收電路是本遙控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線收發(fā)的關(guān)鍵所在，實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)傳輸控制信號(hào)，使用高頻無線電通過天線發(fā)射出去，然后再由天線接收無線電信號(hào)，再對接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、解調(diào)等處理后，最后解碼得到發(fā)送端傳出的控制信號(hào)。天線發(fā)射功率大，覆蓋范圍廣，很適合遠(yuǎn)距離傳輸。根據(jù)前期的試探性實(shí)踐和研究，提出本設(shè)計(jì)的整體方案，系統(tǒng)的組成框圖如圖2.2所示。其中節(jié)點(diǎn)控制器及無線網(wǎng)關(guān)的結(jié)

29、構(gòu)圖如圖2.3和圖2.4。節(jié)點(diǎn)1控制器節(jié)點(diǎn)n控制器節(jié)點(diǎn)2控制器上位機(jī)無線網(wǎng)關(guān)RS232圖2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源無線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖2.3 節(jié)點(diǎn)控制器結(jié)構(gòu)圖圖2.4 無線網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)圖節(jié)點(diǎn)通過無線方式與PC上位機(jī)進(jìn)行通信，但PC上位機(jī)并不具有無線通信能力，通過一個(gè)無線網(wǎng)關(guān)將無線協(xié)議轉(zhuǎn)換成PC上位機(jī)可接收的RS232協(xié)議。PC上位機(jī)接受管理人員的指令，可向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，命令由無線發(fā)射模塊發(fā)出，再由無線接收模塊接受命令，繼而繼電器來控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)備的電源。2.2器件的選擇單片機(jī)的選擇STC89C52和AT89C52的對比 ：1.STC89C52單片機(jī)：（1）8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； （2）512字節(jié)

30、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； （3）內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間; （4）可直接使用串口下載。 2.AT89S52單片機(jī)：（1）8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； （2）256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； （3）沒有內(nèi)帶EEPROM存儲(chǔ)空間。綜上所述：本設(shè)計(jì)選擇STC89C52作為主控制系統(tǒng)的核心。無線模塊的選擇方案一：采用nRF905無線模塊。nRF905可以自動(dòng)完成處理字頭和CRC（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）的工作，可由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，其功耗非常低，以-10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA，在接收模式時(shí)電流為12.5mA。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個(gè)完

31、全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成。ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，可以很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。方案二：采用PT2262/PT2272編解碼電路作為無線模塊。其特點(diǎn)：（1）CMOS 工藝制造，低功耗； （2）外部元器件少； （3）RC 振蕩電阻； （4）工作電壓范圍寬：2.6-15v； （5）數(shù)據(jù)最多可達(dá)6 位；（6）地址碼最多可達(dá)531441種。以上兩種模塊都很好，但本著操作簡單，價(jià)格便宜的原則，所以本設(shè)計(jì)選擇方案二。2.3本章小結(jié)本章主要講述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，其中包括系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)的方

32、案框圖。我確定使用PT2262/PT2272編碼解碼芯片進(jìn)行編解碼；使用315MHz的發(fā)射、接收頭實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號(hào)；采用Atmel公司的ST89C52作為MCU控制處理整個(gè)系統(tǒng)。第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主控制器芯片STC89C52簡介 概述STC89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗

33、定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。它的主要特性如下：（1）增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；（2）工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機(jī)

34、）/3.8V2.0V（3V單片機(jī)）；（3）工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通8051的080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；（4）用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)；（5）片上集成512字節(jié)RAM；（6）通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需加上拉電阻；（7）ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；（8）具有EEPROM功能；（9）具有看門狗功能；（10）共3

35、個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器T0、T1、T2；（11）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；（12）通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART；（13）工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)）。 引腳功能單片機(jī)引腳圖如下圖3.1所示：圖3.1 STC89C52單片機(jī)引腳功能見表3-1：表3-1 引腳功能管腳名稱管腳號(hào)管腳功能VCC40接+5V電源VSS20接地P0.0P0.73932I/OP1.01I/O; T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.12I/O; T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

36、捕獲/重裝觸發(fā)和方向控制）P1.2P1.738I/OP2.0P2.72128I/OP3.010I/O; RXD（串行輸入口）P3.111I/O; TXD（串行輸出口）P3.212I/O; 外部中斷0P3.313I/O;外部中斷1P3.414I/O; T0（定時(shí)器0的外部輸入）P3.515I/O; T1（定時(shí)器1的外部輸入）P3.616I/O; 外部數(shù)存儲(chǔ)器寫選通P3.717I/O; 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通RST9復(fù)位ALE30鎖存/輸入脈沖PSEN29外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)VPP31訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)XTAL119振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端XTAK218振蕩器反相放大器的

37、輸入端3.2無線網(wǎng)關(guān)電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的無線網(wǎng)關(guān)是由MAX232芯片、無線發(fā)射電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)組成的。3.2.1 MAX232芯片簡介MAX232芯片是專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。其主要特點(diǎn)如下：1、符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 2、只需要單一 +5V電源供電； 3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-； 4、功耗低，典型供電電流5mA； 5、內(nèi)部集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器； 6、高集成度，片外最低只需4個(gè)電容即可工作。MAX232的引腳圖如圖3.2所示：圖3.2 MAX232引腳圖MAX232引腳介紹

38、：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS-232串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL

39、/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。3.2.2無線發(fā)射電路本設(shè)計(jì)的發(fā)射電路由編碼器PT2262、聲表面波諧振器R315A和高頻放大管9018組成。（一）編碼器PT2262簡介編碼解碼的原理是：編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對地址一致后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)與PT2262相對應(yīng)的數(shù)據(jù)腳輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片就會(huì)連續(xù)發(fā)射。PT2262的引腳圖圖3.3如下：圖3.3 PT2262引腳圖PT2262的引

40、腳功能如表3-2：表3-2 PT2262的引腳功能名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于地址編碼,可置為“0”,“1”,“懸空”D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc、Vss18、9電源正端（）、電源負(fù)端（）或是接地TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效OSC1、OSC216、15振蕩電阻輸入、輸出端，振蕩電阻決定振蕩頻率Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）（二）無線發(fā)射電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的發(fā)射電路由編碼器PT2262、聲表面波諧振器R315A和高頻放大管9018組成。PT2262的數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)由單片機(jī)P1口四

41、個(gè)管腳直接提供。PT2262的電源由單片機(jī)的P0.4端控制三極管8550，當(dāng)P0.4為低電平是時(shí)，8550導(dǎo)通為繼電器線圈供電，其中二極管的作用是保護(hù)繼電器。繼電器吸合為PT2262的電源端供電使其工作，每次發(fā)射讓其吸合20MS。PT2262接收到信號(hào)后，將信號(hào)調(diào)制在315MHZ的載波上。調(diào)制信號(hào)由PT2262的17腳輸出，送給高頻放大電路，高頻放大電路由高放管9018、聲表面波諧振器R315A、電容等組成。其中R315A、C1、C2組成電容三點(diǎn)式振蕩電路，使其頻率穩(wěn)定在315MHZ。然后經(jīng)過9018進(jìn)行功率放大，由線發(fā)射出去。電路如圖3.4所示：圖3.4 發(fā)射電路單片機(jī)最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)使用的單

42、片機(jī)是STC89C52，其簡介在見本章第一節(jié)，其電路圖如圖3.5所示。圖3.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.3節(jié)點(diǎn)控制器設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)控制器是由繼電器電路、無線接收電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)組成，其中單片機(jī)最小系統(tǒng)見本章單片機(jī)最小系統(tǒng)。3.3.1 繼電器電路繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器電路圖如圖3.6所示：圖3.6 繼電器電路圖3.3.2 無線接收電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的無線接收電路使用的解碼器是PT2272。它與PT2

43、262構(gòu)成一套編解碼電路，只有當(dāng)PT2262和PT2272的地址編碼完全一致時(shí)，編解碼電路才能工作。PT2262/2272 芯片的地址編碼設(shè)定和修改：在通常使用中，我們一般采用8 位地址碼和4 位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路PT2262 和解碼PT2272 的第18 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PT2262 和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對使用，遙控模塊的生產(chǎn)廠家為了便于生產(chǎn)管理，出廠時(shí)遙控模塊的PT2262 和PT2272 的八位地址編碼端全部懸空，這樣用戶可以很方便選擇各種

44、編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將PT2262 和PT2272 的18 腳設(shè)置相同即可，例如將發(fā)射機(jī)的PT2262 的第1 腳接地第5 腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的PT2272 只要也第1 腳接地第5 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(shí)，接收機(jī)對應(yīng)的D1D4 端輸出約4V 互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT 端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。用戶可將這些信號(hào)加一級(jí)放大，便可驅(qū)動(dòng)繼電器、功率三極管等進(jìn)行負(fù)載遙控開關(guān)操縱。此外，PT2262和PT2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則無法有效解碼接收到的信號(hào)，在實(shí)際使用中只要對振蕩電阻稍做改動(dòng)

45、就能配套使用，實(shí)現(xiàn)有效編碼和解碼。根據(jù)我查閱各種應(yīng)用電路，搜集資料，最后整理出了振蕩電阻的幾組典型匹配阻值如表3-5：表3-5 PT2262/PT2272振蕩電阻配對值PT22621.2M1.5M2.2M3.3M7MPT2272200K270K390K680K820K本設(shè)計(jì)所選用的振蕩電阻阻值為第二組，1.5M和270K。（一）PT2272的引腳圖圖3.4如下：圖3.4 PT2272的引腳圖PT2272的引腳說明如表3-4：表3-4 PT2272的引腳說明名稱管腳 說明A0-A111-8、10-13地址管腳,可置為“0”,“1”,“懸空”,與2262一致才解碼D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)管

46、腳，地址碼與2262一致時(shí),對應(yīng)位輸出高電平Vcc、Vss18、9電源正端（）、電源負(fù)端（）或是接地DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端OSC1、OSC216、15振蕩電阻輸入、輸出端，振蕩電阻決定振蕩頻率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)）（二）接收電路的作用是將發(fā)射電路發(fā)出的315MHZ高頻信號(hào)通過天線接收。經(jīng)過兩級(jí)高頻放大、檢波電路、濾除雜波電路，然后送入LM358雙運(yùn)算放大器進(jìn)行兩級(jí)放大，增加信號(hào)強(qiáng)度。最后將放大后的信號(hào)送到PT2272的數(shù)據(jù)輸入端，由PT2272進(jìn)行解碼分析。其電路圖如圖3.6所示：圖3.6 接收電路3.4電源模塊本設(shè)計(jì)的電源是將220

47、V交流電壓通過電橋整流變?yōu)橹绷麟妷海偻ㄟ^三端穩(wěn)壓集成電路LM7805將電壓穩(wěn)定在5V,具體電路圖如圖3.8所示：圖3.8 電源電路圖3.5本章小結(jié)本章主要講述了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其中包括PT2262/PT2272編解碼電路的詳細(xì)講解，系統(tǒng)發(fā)射電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)接受電路的設(shè)計(jì)和電源控制部分的詳細(xì)講解，從而完成了本設(shè)計(jì)的硬件部分。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1無線網(wǎng)關(guān)程序流程圖系統(tǒng)上電之后，各個(gè)模塊系統(tǒng)初始化，主控制器向各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送連接數(shù)據(jù)并等待各個(gè)節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)數(shù)據(jù)，以此來判斷出各個(gè)節(jié)點(diǎn)相應(yīng)的狀態(tài)，在通過串口向各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信號(hào)，以此來實(shí)現(xiàn)對各個(gè)節(jié)點(diǎn)電源的控制。如圖4.1為系統(tǒng)的主控制器的主程序流程圖。圖

48、4.1 主控制器程序流程圖發(fā)送子程序發(fā)送數(shù)據(jù)子程序如圖4.2所示：圖4.2 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序讀取數(shù)據(jù)子程序讀取子程序如圖4.3所示：圖4.3 讀取子程序4.2節(jié)點(diǎn)控制器程序流程圖系統(tǒng)上電之后，各個(gè)模塊系統(tǒng)初始化，接收控制器發(fā)送的連接數(shù)據(jù)并根據(jù)自己相應(yīng)的狀態(tài)發(fā)送回應(yīng)數(shù)據(jù)，最后接收由控制器發(fā)送的控制信號(hào)，判斷是否為本機(jī)地址，然后控制繼電器工作，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)控制器主程序流程圖如圖4.4、接收子程序如圖4.5所示。圖4.4 系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)控制器主程序流程圖圖4.5 接收子程序4.3串口通訊子程序設(shè)計(jì)串口通訊函數(shù)的功能是將接收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過傳輸速率的設(shè)置和傳輸方式的定義以后，處理傳輸?shù)缴衔粰C(jī)軟件當(dāng)中。已完成對PC機(jī)

49、的控制過程。其流程圖如圖4.5所示：圖4.5 串口通訊子程序流程圖4.4本章小結(jié)本章對系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)有詳細(xì)的論述，主要對系統(tǒng)的發(fā)射和系統(tǒng)的接收等進(jìn)行了比較具體的設(shè)計(jì)和說明。結(jié)束語電源無線控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，電源無線控制將具有更廣闊的市場前景。本設(shè)計(jì)在了解了電源無線控制系統(tǒng)的應(yīng)用背景及發(fā)展現(xiàn)狀之后，提出了以STC89C52單片機(jī)為主體控制器、PT2262/PT2272編碼電路的總體方案。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件方面完成了單片機(jī)總控制電路、系統(tǒng)發(fā)射電路、系統(tǒng)接受電路以及電源電路的設(shè)計(jì)。軟件方面也完成了相應(yīng)的程序流

50、程圖。通過硬件和軟件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于STC89C52的實(shí)驗(yàn)設(shè)備電源無線控制系統(tǒng)的電源無線遙控功能。通過本次的設(shè)計(jì)使我受益匪淺，這次設(shè)計(jì)使我對STC89C52芯片和PT2262/PT2272編解碼電路的應(yīng)用有了更加深刻的了解，并且在實(shí)際動(dòng)手操作能力和軟件編寫等方面都有了很大的提高。這對我在今后的工作，生活中都會(huì)有很大的幫助。同時(shí)，此次設(shè)計(jì)還有一些問題需要解決和完善，也使我了解到了自己的許多不足之處，需要我在以后的生活中不斷的學(xué)習(xí)來提高自己的能力。參考文獻(xiàn)1李善倉, 張克旺. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用M北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2008. 1.2張毅剛， 彭喜元. 單片機(jī)與原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 北京

51、:電子工業(yè)出版社，2008. 4.3王巍, 陳金鷹, 鄭恭明. 基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的FPGA設(shè)計(jì)無線收發(fā)系統(tǒng)J. 成都理工大學(xué)，信息工程學(xué)院, 2008（03）- 0038-03.4李文仲, 段錦玉.ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2009.5原裔, 蘇鴻根. 基于ZigBee 技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究J. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件, 2004, 21（6）: 89-91.6蔣挺, 趙成林. 紫峰技術(shù)及其應(yīng)用M. 北京: 北京郵電大學(xué)出版社, 2006.7李明, 王睿, 石磊. 一種ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)J. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用, 2008（1）: 91-94.8金海紅. 一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee通信平臺(tái)的設(shè)計(jì)J. 國外電子測量技術(shù), 2008（11）: 60-