四路无线遥控开关毕业论文

本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 ( (论论 文文) ) 四路无线遥控开关四路无线遥控开关 Four-way wirelessFour-way wireless remote control switchemote control switch 学院 ： XX 专 业 班 级 ： XXXX 学 生 姓 名 ： XX学号： XX 指 导 教 师 ： XX 2012年 5月 毕业设计（论文）中文摘要 四路无线遥控开关 摘要：无线电遥控器是利用无线电信号对远方的机构进行控制的遥控设备，无 线遥控装置具有成本低，功耗低、功能强、体积小、好前景等特点。本论文介绍 了一种四路无线遥控开关系统的设计方法， 并对该系统的组成结构和工作原理进 行了详细的说明。针对于所需要的设计要求，我主要采用了 PT2262SC2272M4 与 STC89C52RC 和继电器的搭配，设计出 315MHz 的无线电控制模块，4 个开关 可分别对 4 路进行独立控制，并且利用 USB 接口提供所需要的电压的方法更加 能够简单方便的演示所需要的结果。本模块可以用于室内的灯具照明，也可用于 一般的办公场所，如酒店、 商场等。本论文重点突出设计四路开关的软件程序部 分，分析设计的想法和在设计中重要元器件的简单的介绍。 关键词：无线电；遥控控制；编码；解码；继电器 毕业设计（论文）外文摘要毕业设计（论文）外文摘要 Four-way wireless remote control switchFour-way wireless remote control switch Abstract:Abstract: Radio remote control is remote control device that use radio freque- ncy signal to control the various agencies of the distant, the wireless remote c- ontrol device has the advantages of small volume、low power consumption、st- rong function、low cost. This paper describes the design of a four-way wireless remote control switch system, and a detailed description of the system archite- cture and working principle. According to the requirements, I mainly used the PT2262SC2272M4 and STC89C52RC and relay, design a315MHz radio control module, the four switches on the 4-way independent control, use the USB int- erface to provide the required voltage can be simpler and convenient demonstr- ation results needed. This module can be used for indoor lighting, can also be used for general office places, such as hotels, shopping malls and others. This paper focuses on Design of four way switch software program and design id- eas and simple introduction of the main components. Keywords:Keywords: Radio; remote control; coding; decoding; relay 目录 1 绪论.1 1.1 研究的时代背景.1 1.2 研究的目的和意义.2 2无线遥控开关的发展与应用.2 2.1 国内外无线遥控开关设备现状.2 2.2 国内外无线遥控开关应用情况.2 2.3 无线遥控开关的应用展望.3 3 设计要求和解决方案.3 3.1 设计要求和分析.3 3.2 设计理念.4 3.3 无线电遥控开关的工作原理.4 3.4 电路图与分析 .5 4 元器件清单及后期处理分析 .9 4.1 元器件清单列表 .9 4.2 电路的焊接与调试 .9 4.3 结构完善 .10 结论.11 致谢.12 参 考 文 献.13 附录：.14 1 1 绪论绪论 随着现代通信技术的快速发展，近距离无线通信技术呈现出良好的发展势 头，受到越来越多人的关注，但免不了存在成本高、功耗大、体积大的问题，这 时成本小、功耗低、体积小的短距离无线通信技术就发挥了它的优势，在很多地 方是传统的无线通信技术不能够去控制的， 但是短距离无线通信技术可以很好的 对这些近距离区域来实现相互操作或相关通信。 所有无线数据传输系统也很自然 的成为了通信领域及整个信息区域的最热的系统，广泛的应用于无线电遥控、无 线网、无线电报警、海洋无线探测、航空技术等范围，很有实际应用价值。 1.11.1 研究的时代背景研究的时代背景 随着经济的不断发展，无线电遥控系统在居家保安、工业遥控系统、自动化 系统、轿车保安系统、玩具遥控、车库门控制器、电扇遥控等等各个领域的成功 运作，不仅加快了国家工业、 民用领域的自动化水平，也带动了相关副产业的发 展。 但是依据目前的遥控设备的发展状况可以看出现在普通的民用的遥控设备技 术指标不高，如遥控设备的保密性、稳定性、抗干扰能力、传输距离、静态的功 耗等许多方面都要再一步的改进和完善，尤其是许多厂家为了利益，没有在遥控 系统中采用性价比高的芯片，从而影响了总体遥控技术水平的发展，阻碍了人类 的生活向更高水平的、更高层次的领域的发展；同时随着大自然环境的不断被人 类的破坏，并且随着对海洋领域、核领域、太空领域的不断地探究，无线遥控技 术也越来越被各个国家重视利用。随着机械学、电子学、自动化技术学、无线电 技术、计算机的发展、信息处理技术、光信息技术与科学等学科的发展，现代无 线遥控已经成为了当今社会各个学科的龙头， 由于无线遥控技术还具有远程数据 通信的功能，使其更有竞争力和发展方向。无线遥控技术结合光机电一体化的技 术是当今社会发展的主流， 它的快速发展定会给全世界带来巨大的社会效益和经 济效益，带动社会不断地进步。 图 1-1 传统机械开关图 1-2 无线遥控开关 1.21.2 研究的目的和意义研究的目的和意义 随着人类生活水平的提高，科学技术的不断发展，一般的机械开关愈来愈不 能够满足不了人们生活的一般需求，相比而下，无线遥控开关更能够满足人类的 要求和需要，所以无线遥控开关会一步一步的取代手动机械开关。运用无线遥控 开关，可以在一定的范围内，任意调控所需要控制的电器和部件， 让我们能够真 正享受到先进科学技术带来的无穷魅力和方便快捷。相比较于红外遥控和声控， 无线遥控的覆盖范围更广，遥控的范围更远，透射行更强，在一般的隧道爆破、 海洋资源的探测、卫星和火箭的发射、重要的工厂生产控制和人员不能够靠近的 场合中，无线电遥控更显其的优越之处，在科学研究中用的地方越来越多。 同时 近些年来由于无线遥控技术的发展， 在家庭生活和一般的工作中也占很重要的地 位，在门、窗、仓库的控制中，在儿童玩具无线数据传输中，在自行车、汽车、 摩托车防盗报警中，无线定时控制中，无线遥控得到了更加广泛的应用。 无线电遥控器是通过传输电信号对一定范围内的元器件进行控制的设备。 在 范围内的无线接收模块接收到这些电信号后， 可以发出相关的指令控制各种机械 设备或电子设备，进而去完成相关操作，例如接通电源、闭合电路。 2 2无线遥控开关的发展与应用无线遥控开关的发展与应用 2.12.1 国内外无线遥控开关设备现状国内外无线遥控开关设备现状 目前无线开关的生产和研究工作的大多数是国际知名厂商如西门子和阿海 珐等，这些厂商均同时具备很好的生产和开发无线开关设备的能力。无线遥控开 关设备在其设计之初，就已经把绝缘设备、控制设备、外接电路、无线传感器设 计到遥控开关周围或内部，使得其设计合理，内部结构紧凑，绝缘更好。 国内厂商如西开、平高和沈高等也正积极开展对无线遥控的研究，来面对外 国对中国的压力，其中主要成果包括西开、平高等研制出的智能化GIS样机。其 解决方案为通过在一次设备附近或继电器小室保护屏上加装智能单元设备以实 现一次设备智能化，智能单元具备与控制设备的电缆连接口连接的功能，从而来 实现一次设备智能化控制。 2.22.2 国内外无线遥控开关应用情况国内外无线遥控开关应用情况 国外无线遥控开关应用比较广泛， PASS、 HIS等的智能化水平已经相当高了， 但是国内原来建的变电厂中还是很少运用无线遥控开关的， 近期建设的大部分建 筑和变电厂大都运用了先进的无线遥控装置。 智能开关设备的智能组件主要集成 安装于HGIS、GIS 和高压开关的汇控柜中，或在配电装置区就地安装在智能控 制柜内。在不改变传统开关结构的基础上提升了开关设备的智能化程度，将大量 的信号和控制电缆连接在汇控柜内完成，并且提供GOOSE 协议的光纤数字接口 与控制室设备连接，完成开关设备信息的上传和远方控制。 在应用于智能电厂的同时，无线开关还应用在很多的场所，如上面提到的各 种应用，随着技术的不断开发和成熟，相信无线遥控对很多产业都会有越来越大 的影响。 2.32.3 无线遥控开关的应用展望无线遥控开关的应用展望 随着智能电网的发展， 促进无线设备和无线遥控技术的技术水平也必将突飞 猛进，无线设备将逐步加上内嵌的包含状态检测单元的智能组件，同时在外围电 路上加上不同个无线组件的方案发展。结合国外厂商经验以及国内生产运行需 求，就无线开关设备而言，重点需要关注的状态检测内容涵盖泄漏电流、速度、 分合闸线圈电流波形、时间特性以及贮能机构状态（压力、电动机等）。 随着技术不断进步，在不远的将来，将最终实现无线开关有效地控制特殊的 场合的发展需求，并且能够不断地扩展它的应用领域，实现用无线智能开关取代 原有的机械开关的愿望。 3 3 设计要求和解决方案设计要求和解决方案 3.13.1 设计要求和分析设计要求和分析 设计实现四路无线遥控开关 ,对室内范围内的受控对象进行无线遥控 .可以 对家庭、办公室、商场、酒店、医院、仓库、等场所的灯具照明控制和类似用途 家具的控制，也可以实现隔墙遥控， 在房间可以遥控客厅的灯具等。此设计要用 到数字电子技术、模拟电子技术、单片机等知识。 要求与数据： （1）工作频率 315MHZ； （2）遥控路数 4 路； （3）遥控距离 10 米以上； （4）受控对象：灯具和家用电器。 3.1.13.1.1影响遥控距离的因素影响遥控距离的因素 （1）发射功率：发射端电压越大（功率越大）则发射距离越远，但同时会 造成耗电量大，容易产生电信号的干扰； （2）接收灵敏度：接收器的接收灵敏度越高，遥控的距离越远，但容易受 不同电波的干扰从而造成误动或失控，不能接收到所需要的电波； （3）天线：天线越高越长，接收的距离越远，但在设计的时候要留一定的 空间放天线； （4）阻挡：虽说无线电有一定的穿透力，但是手动的无线遥控器毕竟不是 很精确很灵敏的，所以墙面的阻挡也是影响遥控距离的一个大的因素，有的墙面 对电磁波还有吸收，更影响了距离； 针对此要求和影响因素，我和队友一起查阅资料，了解到无线遥控开关有无 线电遥控、红外线遥控和激光遥控， 经过多方面的比较，在许多的设计方法里面 的选择了运用无线电控制的设计方案，并利用PT22622272和单片STC89C52RC 相结合的方法设计出能够很好的满足每个要求的方案。 3.23.2 设计理念设计理念 发射模块是将315MHz的高频载波发射出去，而在此高频上还携带着编码后 的地址码、同步码、数据码，将所需要的编码都完整的传输出去，方便接收模块 准确的接收到编码。 编码模块 Pt2262 发射天线 发射电路 按键电路 12v 电池 图3-1 无线发射模块 接收模块将发射模块发射出的高频电信号接收过来， 经过元器件内部的放大 处理后，再送入单片机芯片中，单片机将接收到的信号通过编程进行解码后， 转 变回所需的电信号传送给外围电路。外围电路是将传输进来的电信号经3极管放 大来控制继电器，从而实现无线遥控开关的作用。 编 接收天线 外围辅助电 码 路 模 接收电路 块 PT2 272 5v 稳压电源 图 3-2无线接收模块 被控电器 3.33.3 无线电遥控开关的工作原理无线电遥控开关的工作原理 无线遥控开关由发射模块和接收模块和外接电路 3 大部分组成， 整体组成结 构框架如上图 1、图2 所示。无线遥控开关系统的工作原理是首先通过手动按键 电路输入所想要控制电路的位号， 在按下位号的同时编发射电路产生带有地址码 和开关状态数据码的信号，因为编码器发出的电信号比较弱，所以需要先加载到 较高频率的载波上，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。我们把指令信号 载到载波上去的过程叫调制，调制作用由发射电路的调制器完成。发射模块的主 要作用是产生载波，并由调制器将指令信号调制在载波上，由天线将已调制波发 送出去。而无线电接收电路是由高频部分和解调电路组成，由于接收到的信号经 过高频部分的放大和选择， 所以要将接收到的编码通过解码电路进行编码地址确 认， 将所需要的电信号分离出来， 从而确认是不是有用的开关地址信号。 如果是， 则解码电路产生相应的输出信号控制继电器电路，继电器工作，由于电路中连接 有发光二级管，二极管会因为通电而发光；如果不是，则解码电路不能解码，继 电器不工作，发光二级管也不会发光。 3.43.4 电路图与分析电路图与分析 3.4.1 发射模块电路 J7 发 射头 1 2 3 D6 R15 510 LED JP2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PT2262 18 17 16 15 14 13 12 11 10 R17 4.7M D7D8D9D10 4148 4148 4148 4148 S2 S3SW-PB SW-PBS4 SW-PBS5 SW-PB R6R7R8R9 10K10K10K10K BT1 9-12V 图 3-3四路无线遥控开关发送模块 3.4.2 发送模块电路简介 本套件设计是采用 PT2262 编码器和 315MHz 无线发射模块及单片机相互组 合来满足需要的组件。当需要用哪一路电路工作时，只要任意按下开关S2、S3、 S4、S5 即可实现功能。简单地说是当按下开关 S2 时，电池供电，PT2262 编码 器的 13 管脚导通使其正常工作，同时管脚 17 输出信号给无线发射模块的 Data 管脚；由于开关的闭合，使无线发射模块高电平管脚导通，无线发射模块工作， 无线发射模块工作后把编码中编写的编码发送出去， 电路中的发光二极管是作为 开关是否闭合的指示，发光二极管发光说明开关闭和，如果接收模块没收到信号 的话，也可以很简单的检查电路状况。 图 3-4 无线发射模块 3.4.3 接收模块和外接电路设计 J1 CON3 J2 CON3 3 2 13 2 1 J3 CON3 3 2 1 J4 CON3 3 2 1 JDQ3 JDQ1 V1 1N4148 JDQ2 V2 1N4148 V3 1N4148 JDQ4 V4 1N4148 Q1 8550 R1 10K P1.0 Q2 8550 R2 10K Q3 8550 P1.1 R3 10K P1.2 Q4 8550 R4 10K P1.3 +5V +5V+5V AT1 +5VP1.0 P1.1 P1.2 P1.3 C1 10uF 2 +5V +5V D1 LED D2 LED D3 LED D4 LED R5 10K 地 址 码 R10 510 R11 510 R12 510 R13 510 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 2 C3 22 22 2 12MHZ P 2 . 0 P 2 . 1 P 2 . 2 P 2 . 3 C2 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0VCC P1.1P0.0 P1.2P0.1 P1.3P0.2 P1.4P0.3 P1.5P0.4 P1.6P0.5 STC40 P1.7P0.6 RSTP0.7 P3.0/RXD EX_LVD P3.1/TXD ALE P3.2 INT0NA P3.3/INT1 P2.7 P3.4/T0P2.6 P3.5/T1P2.5 P3.6/WPP2.4 P3.7/RDP2.3 XTAL2P2.2 XTAL1P2.1 GNDP2.0 STC89C52RC 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 J5 接 收 头 1 2 3 1 +5V J6 +5V 电 源 1 2 D5 LED JP1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PT2272 18 17 16 15 14 13 12 11 10 R16820K S1 SW-SPST R14 510 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 +5V CRYSTAL1图 3-5接收模块与外接电路 3.4.4 接收模块电路简介 当接通电源，支路上的发光二级管发光，无线接收模块工作，将收到的信号 发送到 PT2272 解码器的 14 管脚，通过解码将数据传到单片机芯片内，然后通 过软件的编程分别将电信号传道不同的管脚，根据人按下不同的键位，传送的数 据也会不同，根据编程和芯片的接点， 连接在单片机上的发光二级管会发光；同 时电信号传送到三极管上，经三极管的放大使电压带动继电器工作，依据继电器 的工作，从而达到了无线控制电器的作用。 继电器是一种利用电信号来控制的元器件，它有控制系统和被控制系统。一 般是应用在自动化的控制电路中， 它实际上是用小电流去控制大电流的一种“自 动开关”。故在电路中起着安全保护、转换电路、自动调节等作用。 由继电器控制以后，外接3 个接线口，分别是常开、常闭和公共接口，在没 有按下开关时，常闭和公共接口工作，外接电气连接在公共端口和常开端口，不 能形成通路，所以不能工作；当按下开关时，继电器工作，由于线圈通电而具有 磁性，将开关打到常开端口上，从而实现智能控制电器的功能。 图 3-6无线接收模块 3.4.5 单片机程序与分析 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit One_out=P10; /*定义输出口 1 接继电器 1*/ sbit Two_out=P11; /*定义输出口 2 接继电器 2*/ sbit Three_out=P12; /*定义输出口 3 接继电器 3*/ sbit four_out=P13; /*定义输出口 4 接继电器 4*/ sbit Led1=P20; /*定义单片机输出口 1 接 Led 灯 1*/ sbit Led2=P21; /*定义单片机输出口 2 接 Led 灯 2*/ sbit Led3=P22; /*定义单片机输出口 3 接 Led 灯 3*/ sbit Led4=P23; /*定义单片机输出口 4 接 Led 灯 4*/ sbit Dat1=P34; /*定义接收模块输出口 1 接单片机接口*/ sbit Dat2=P35; /*定义接收模块输出口 2 接单片机接口*/ sbit Dat3=P36; /*定义接收模块输出口 3 接单片机接口*/ sbit Dat4=P37; /*定义接收模块输出口 4 接单片机接口*/ unsigned char num1,num2,num3,num4; /* 函数名称：Delay_Nms 功能：延时约 Nms 的时间 参数：uint n 返回值 ：无 */ void delay(uint n)/*延时程序*/ uint i; while(n-) for(i=0;i125;i+); /*/ void main(void) while(1) if(Dat1=1) delay(100); if(Dat1=1) num1+; delay(100); if(num1=2)num1=0; if(num1=1) One_out=0;Led1=0; else One_out=1;Led1=1; if(Dat2=1) delay(100); if(Dat2=1) num2+; delay(100); if(num2=2)num2=0; if(num2=1) Two_out=0;Led2=0; else Two_out=1;Led2=1; if(Dat3=1) delay(100); if(Dat3=1) num3+; delay(100); if(num3=2)num3=0; if(num3=1) Three_out=0;Led3=0; 按下手动开关*/ 第一次按下开关继电器工作*/ /*第二次按下开关继电器不工作*/ /* /* else Three_out=1;Led3=1; if(Dat4=1) delay(100); if(Dat4=1) num4+; delay(100); if(num4=2)num4=0; if(num4=1) four_out=0;Led4=0; else four_out=1;Led4=1; 4 4 元器件清单及后期处理分析元器件清单及后期处理分析 4.14.1 元器件清单列表元器件清单列表 元器件名称 STC89C52RC SC2272M4 PT2262 DF 发射模块 超外差接收模块 继电器 三极管（PNP） 二极管 LED 10K 电阻 4.7M 和 820K 电阻 0.51K 电阻 元器件个数 一个 一个 一个 一个 一个 四个 四个 8 个 6 个 8 个 各 1 个 6 个 备注 编写程序 编码 解码 发送信号 接收信号 控制作用 放大信号 保护继电器、控制电路 指示作用 保护电路 搭配使用 保护 LED 4.24.2 电路的焊接与调试电路的焊接与调试 整个四路无线遥控开关系统的设计中，每一步都十分的重要，从刚开始的元 器件的选择和软件的编程及后期的电路的焊接与调试都不能马虎。总体来说，本 设计由软件系统和硬件电路两大部分组成，所以焊接必须仔细认真完成，因为管 脚很多，一处出错，整个系统就不能运行。首先，在焊接前要确定每个元器件都 是良好的；然后在焊接时要仔细认真，丝毫不能马虎，确保每个管脚都焊接好； 在焊接完成后，更需要认真仔细的根据电路图对比焊接出来的实物，确保没有虚 焊、漏焊、错焊；最后的调试要从局部到整体调试，以免因小失大。 4.34.3 结构完善结构完善 从调试的结果看，需要有一定的电压才能够更好地实现发送和接受的信号，但电 池会不断地消耗， 这就一定程度上影响了发送的功率， 为此我们根据现有的设备， 运用 USB 接口来为接收系统和外围电压供电， 从而解决了电池不断消耗的状况。 结论 毕业设计是学习阶段一次非常难得理论和实际相结合的机会， 通过这次比较 完整的四路无线遥控开关的设计，我更加懂得了理论结合实际的重要性，同时也 增强了解决实际问题的能力，在这次的设计中，我收获很大， 从刚开始的啥也不 懂，到不断地了解，再到对整个设计的了如指掌。 为了圆满完成本次的毕业设计 和论文，我和队友从开始选过题目后就查找相关的文献资料、设计手册、 设计规 范以及相关的软件的应用。虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐， 对我们是很大的 考验，但是经过我们不懈的努力都一一的解决掉，使我们收获很大。尤其是在通 信理论的学习和实际电路的识别、 分析以及后来的测试过程中不可避免地遇到各 种问题，这要求保持沉着冷静积极地思考，并且还要请教同学或指导老师。 为了完成这次的毕业设计和论文， 我们不仅要复习巩固所学过的电方面的有 关知识，包括数电、模电、单片机等，还要去学习在大学期间没有学习到的无线 通讯技术方面的知识，了解无线发射系统和无线接收系统的相关芯片的学习，并 通过不断地尝试和后期的不断地调试，基本完成了所提出的设计的要求，但是也 有不足之处，主要是无线传输的距离的问题。 为了解决这个问题，我们也采用了 几种解决的方法，一种是调节提供的电压的大小（也是调节功率大小