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无线遥控窗帘控制系统王中林江苏省徐州技师学院【摘 要】根据生活中的使用需求，本文论述了系统主要用到PT2262、PT2272和AT89c2051等芯片，并把它们按照题目设计的要求结合在一起的合理性，详细的讲解到了调试和测试的整个过程和步骤，论证了整个智能无线遥控窗帘控制系统的可行性。【关键词】 AT89c2051、PT2262、PT2272、遥控窗帘。引言：生活在提高，时代在进步，人类在向文明迈进，不同的时代对居住空间、环境有不同的要求，而单片机控制的无线遥控自动窗帘系统，既能解决每天手拉开和关上窗帘的不便，又提高了生活水平，更进一步地满足了人们对生活享受的需求。本文详细的介绍了开发单片机控制的无线遥控窗帘控制系统所用到的集成芯片、无线发射接收器等硬件的结构原理。采用分块的模式，对整个系统的硬件电路设计进行分析，分别给出了系统总体框图、无线发射接收电路图、主控制电路图、电源电路图、电机控制电路图，并对相应电路设计进行了相关的阐述。1 总体方案 为了满足经济实用、体积小、结构简单、灵敏度高、抗干扰性强、工作稳定可靠的设计要求，控制流程如图1所示。图 1 系统结构图我们按照意图对遥控器进行相关的操作，遥控系统把相对应的按键指令送到主控制系统，主控芯片在接到指令后作出对应的输出去控制执行子系统来完成相应的动作。2 主要元件的选择 2.1 遥控芯片的选择遥控子系统包括无线发射模块（遥控器）和无线接收模块。平常用来遥控玩具车的TX-2B/ RX-2B发射与接收集成IC稳定性是不强的，因为它是专为玩具汽车能实现遥控而制造的，也就是说它只有5个端口可供接外围设备并且是不能编码的。为了保证遥控的抗干扰能力强、稳定可靠、遥控距离远，所以我们选择可编码的PT2262芯片作为遥控模块的指令处理元件。PT2262/2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路PT2262/2272最多可有12位(A0A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码, PT2262最多可有6位(D0D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出, 只有地址匹配时才能传输数据，可用于无线遥控发射电路,红外遥控发射电路。参数符号参数范围单位电源电压VCC215.0V输入电压Vi-0.3Vcc+0.3V输出电压Vo-0.3Vcc+0.3V最大功耗Pa300mW工作温度ToPr-20+70度储存温度Tstg-40+125度表 1 PT2262电气参数表表2 PT2262的管脚说明表说明管脚说明A0A1118，1013地址管脚，用于地址编码可置为“0”，“1”和悬空 D0D578，1013 数据输入端有一个为“1”即可有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（+）TE14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效OSC116振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率OSC215振荡电阻振荡器输出端DOUT17编码输出端（正常时为低电平）Vss9电源负端（-）正确的选择数据编码处理芯片后，还要把处理的信号发射出去，信号的发射主要有电磁波发售表和红外线发射两种方式，而红外线发射方式的传送距离在10米以内，角度在30左右，而本系统的设计要求是要求在不定的位置对窗帘进行遥控控制，因此红外线遥控不能满足我们的系统要求，所以采用电磁波发射，超外差电磁波发射电路简单、体积小、工作稳定、发射距离远可用于一发多收或多发一收。主要用于计算机、单片机信号通讯、编译码遥控防盗器发射、接收通讯。2.2 主控制子系统的主要芯片的选择现在多数产品的处理芯片大部分都是采用的AT89s51或AT89c51，但是它们也就是因为功能的强大所以引脚的定义也是多样的，而本系统中用不到那么多的引脚，而剩余的引脚就成了不必要的浪费，它们的体积要比AT89c2051大将近2倍。所以经过对比我选择由ATMEL公司推出的一种小型单片机AT89c2051（如图2所示），其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造成本，AT89C2051与MCS-51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容；片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器；全静态工作,工作范围:0Hz24MHz；三级程序存储器加密；1288位内部RAM；32位双向输入输出线；两个十六位定时器/计数器五个中断源,两级中断优先级；一个全双工的异步串行口；间歇和掉电两种工作方式。其程序的可擦写特性强，使得开发与试验比较容易。图 2 AT89c2051引脚图 2.3 执行子系统执行子系统主要由执行电机组成的。根据系统要求，在此电机选择市场上比较容易购买到的普通小型直流电动机，其体积应能装在窗帘的导轨里并留有一定的余量为宜。我在这里选用的是某公司生产的S50K型12V的直流电动机，见表4。表4 电机参数表3 系统硬件的设计及系统的工作原理3.1 收发模块 型号电压 V空载转速 r/min额定转速r/min扭矩kg.cm空载电流mAS50KDC124232160无线发射接收子系统有无线发射模块（遥控器）和无线接收模块组成，无线发射模块主要是有编码芯片PT2262和声表面谐振器R315组成。无线接收模块主要是有以PT2272解码芯片为核心元件组成的，它是用天线把发射模块发出的电磁波接收进来并送入解码芯片PT2272。解码芯片把收到的带有编码的数字指令解码，然后对应的引脚以状态量给传输给下一个环节的受控端。PT2262的编码脚18脚有3种状态 必须与PT2272的编码线完全一致否则将不能实现遥控。遥控收发模块如图3和图4所示，图3其工作原理是：当按下按键S1S4时PT2262的D0D4脚是处于一个高电平的状态，这时其内部就会通过编译把指令由DOUT（17脚）送到载波电路，通过天线发射出去。同时每当按下一个按键时，LED5都会闪烁一下，给出指示。图4所示，当天线接收到电磁波信号后送到LM358进行放大处理，得到的放到指令送到PT2272的第18脚，这时接收芯片会对编码的信息进行解码处理，然后通过第13口给出一个+5v的高电平，同理当按下发射模块的14键PT2272就会给相对应的D口给予输出。图 3 发射电路原理图图 4 接受电路原理图无线遥控发射和接收模块可以按照上图自行搭建也可以直接选用市场上的成品PT2262和PT2272做成的模块。这里选择成品模块。3.2 系统控制设计如图5所示，我们设计了4个行程开关也接在单片机的输入口上，SQ1和SQ2是电机1和2到中点时的位置控制；SQ3和SQ4分别是电机1和电机2到两端点的行程控制。P1.4P1.7口输出对应开关窗。图5 控制示意图3.3 系统硬件设计主控制子系统（图 6）是采用AT89c2051单片机作为核心的程序处理模块，由接收模块发出的控制信号送入单片机的受控引脚，单片机接到指令后进行内部相应程序的调用，进而通过输出引脚输出主控制信号来驱动最终的执行电路。如图4所示，接收芯片PT2272的输出脚D0D4是和单片机的P3.0P3.3对应相接的。当D口输出对应编码时，单片机根据内部程序进行解码，使其相应的P1.4P1.7引脚给出一个高、低电平。P3.5控制的是我们让窗帘在工作状态下的声音提示。P3.7为LED工作信号指示。图 6 AT89c2051主控系统电路原理图执行子系统包括继电器和直流电机。继电器触点控制电机的正转或反转，如图7所示。图7 两电机正反转原理图3.3.1电源设计一般用来给接收模块和单片机供电的电源在以往的系统中基本上使用的是蓄电池或干电池组，但是以上方案都存在着缺点，首先是蓄电池的体积大，而干电池的所能提供的电流就太小，无法在本系统中使用。通过对比我们在这里采用的是直插式电源。如图8所示，其原理是220v的交流电通过变压器T变压致直流8v12v的交流电，经有4个4007二极管组成的整流桥整流后得到的+8v+12v的直流电，然后通过7805的降压稳压后我们就得到了较理想的+5v直流电，可以满足PT2272和AT89c2051正常工作的需要。变压器的次级得到的是AC12V，而经过整流桥后就得到了DC12。就可以用作执行电机的供电电源了。 图 8 电源原理图4. 系统的调试对系统的调试我们还是按照先分块后整体的方式进行，这样我们可以及时、快速的发现问题解决存在的问题。首先要检查电源部分，调试完毕后，再把发射模块、接收模块和单片机的电源都连接好，之后来调试主控子系统部分。按下遥控器的各键发现发射模块和接收模块的指示灯都闪烁了一下，而单片机的输出口接的继电器没有反应，检查发现单片机的电源并没有接反，确认单片机硬件正确后，这说明是单片机没有工作，也就说是程序或电路连接的问题。我们把单片机的程序调出来从新检查、编辑，把修改好的程序再次导入芯片内，看单片机是否插反，包括检查其他电路连接。按下遥控器的对应控制A键若发现LED闪烁指示，并蜂鸣器响，以此按下遥控器的其余按键一切正常，主控系统已正确。若不执行动作，则怀疑外部电机正反转电路问题，仔细检查，最终系统调试完毕。结论:该遥控智能窗帘控制系统把单片机作为了核心程序控制芯片，这是对现在市场上同类产品的一个改进，使我更深地了解AT89C2051系列单片机的端口控制技术和单片机调试技术的综合使用方法，以及对PT2262/PT2272芯片的进一步了解和学习。按照先粗后细把整个系统软件分为多个功能独立模块。明确规定了个模块的功能，各模块间的接口信息，尽可能使各模块的联系减少到最低限度。这样各个模块可以分别独立设计、编制和调试，最后再将各个程序模块连接成一个完整的程序进行总调试，基本上满足了设计的要求。致谢：在论文完成之际，我首先要对我的指导老师仇老师和帮助过我的所有同学及老师表示最真挚的谢意。在整个论文的选题、理论研究、需求分析和系统设计的过程中，他们给了我不少启发，并对论文的设计方案提出了许多至关重要的建议并辅助完成了实验通过这次毕业设计我得到了很好的学习和锻炼，为以后走向工作岗位做好准备。参考文献(1)腾飞.智能家居就在眼前.中国计算机用户，2004.4:35(2)王效华，张咏梅主编，单片机原理与应用，北京交通大学出版社，2007.5(3)周航慈，单片机应用程序设计技术，北京航空航天大学出版社，2002(4)何利民，单片机应用系统设计，北京航空航天大学出版社，1991(5)李坚PT2262、PT2272芯片应用J现代通信1997(2)28- 29.(6)陈伟人，MCS-51系统单片机实用子程序集锦，清华大学出版社，1993(7)吴文佳PT2262/ PT2272 编解码IC 在无线智能报警系统中的应用J 世界电子元器件2004 附录I 系统流程图附录II 汇编程序;- 程序初始化 - SPK EQU P3.5 ; 压电喇叭信号输入位 VT EQU P3.4 ; 接收控制信号位 SLED EQU P3.7 ; 工作指示灯引脚定义 WK_A EQU 01H ; 遥控器按键A比较码 00000001B WK_B EQU 02H ; 遥控器按键B比较码 00000010B WK_C EQU 04H ; 遥控器按键C比较码 00000100B WK_D EQU 08H ; 遥控器按键D比较码 00001000 B ;-主程序 - MAIN: ACALL FS_SPK ; 调用发声子程序，响一声 LOOP: JNB VT, LOOP ; 等待发射信号出现，VT=1 JB VT, $ ; 等待遥控器按键放开，TV=0 MOV A, P3 ; 读取数据 ANL A, #0FH ; 忽略高4位 ACALL WX_ZX ; 调用遥控执行子程序 JMP LOOP ; 继续循环执行 ;- 遥控执行子程序 - WX_ZX: CJNE A, #WK_A, A1 ; 比较不是按键A,则继续比较 CPL SLED ; 取反标志位，LED指示ACALL FS_SPK ; 调用发声子程序 ，响两下以示开关机 ACALL FS_SPK RET A1: CJNE A, #WK_B, A2 ; 比较不是按键B,则继续比较。 JB SLED, MAIN ; 检测标志位,系统是否开 MOV p1, #0FFH ;停止 ACALL FS_SPK ; 调用发声子程序，响1声ACALL SD_LED ; 调用门铃灯闪动子程序，闪动0.5s RET A2: CJNE A, #WK_C, A3 ; 比较不是按键C,则继续比较 JB SLED, MAIN JNB P1.2, MAIN ;检测关闭行程开关,若闭合返回 JNB P1.3, MAIN LCALL OPEN; 呼叫开窗子程序 RET A3: CJNE A, #WK_D, A4 ; 比较不是按键D,则子程序返回 JB SLED, MAIN JNB P1.0, MAIN;检测开启行程开关,若闭合返回 JNB P1.1, MAIN LCALL close ; 呼叫关窗子程序 A4: RET;- 开窗子程序 - OPEN: SETB P1.4/*开左窗帘*/ CLR P1.5 SETB P1.6/*开右窗帘*/ CLR P1.7 clr SLED ACALL FS_SPK ; 调用发声子程序,响1声 ACALL SD_LED ; 指示灯闪动子程序; e1: JB VT, w1 ; 等待发射信号出现，VT=1 JNB P1.2, LEFT0/*确认窗帘左是否为到位 */ JNB P1.3, RIGHT0/*确认窗帘右是否为到位 */ ajmp e1 w1: MOV A, P3 ; 读取数据 ANL A, #0FH CJNE A, #WK_B, e1; 是否是B键按下 Ljmp A1;跳到停止 LEFT0: SETB P1.5 JB P1.3,$ ;等待 另一个行程到位，到位后就在关另一个电机 SETB P1.7 LCALL MAIN RIGHT0: SETB P1.7 ;等待 另一个行程到位，到位后就关闭另一个电机 JB P1.2,$ SETB P1.5LCALL MAIN RET;- 关窗子程序 - CLOSE: SETB P1.5 SETB P1.7 CLR P1.4 /*CLOSE窗帘*/CLR P1.6 clr SLEDACALL FS_SPK ACALL SD_LED e2: JB VT, w2 ; 等待发射信号出现，VT=1 JNB P1.0, LEFT1 /*确认窗帘左是否为到位 */ JNB P1.1, RIGHT1 /*确认窗帘右是否为到位*/ ajmp e2 w2: MOV A, P3 ; 读取数据 ANL A, #0FH cjne a, #WK_B, e2; 是否是B键按下 ljmp A1;跳到停止 LEFT1: SETB P1.4 JB P1.1, $;等待 另一个行程到位，到位后就在关另一个电机 SETB P1.6 LCALL