嵌入式课程设计报告解读.doc

1、嵌入式系统课程设计报告题目基于 ARM的数字编码遥控系统院系：河南科技学院机电学院学生姓名：张胜林专业：应用电子技术教育班级：111指导教师：付广春杜留锋完成时间：2014年 10 月 15 日目录111.111.21212.112.222.322.43343.143.283.394951061010111 需求分析1.1 引言数字编码无线遥控是指在控制端把指令以某种编码的形式形成易于传输的信号，经过无线传输， 在受控端经过解码等形式进行相应的处理， 再进行相应的控制。数字编码遥控系统由发射部分， 接收部分和控制部分组成。 发射部分先由震荡产生电路产生高频信号后， 经键盘编码， 再经放大电路放

2、大后， 由发射端发射出去形成发射部分； 接收部分经与编码芯片相应的解码芯片进行解码， 再经放大后进行输出控制； 控制部分设计成由接收输出控制。 随着现代科技的发展， 无线遥控在现代生活中发挥着越来越重要的作用。 目前他已广泛应用到社会生活的各个领域，包括军事，国防，经济，工农业的各个方面。1.2 数字编码无线遥控控制方式数字编码无线遥控控制的方式多种多样， 可以根据不同的需要进行相应的处理，采取简单易行的控制方式可使电路简单，方便易行。各种遥控方式的不同，主要在于编码处理方式和信息的传输方式。 所传信息的形式和信息量的大小主决定采用何种编码方式和处理方式，而信息传输的距离觉得采用何种传输方式。

3、在传输方式上，对于近距离遥控，可以采用基带传输。对于远距离遥控，需要选择适当的调制方式， 进行频带传输。 目前常用的调制方式有幅度调制，频率调制，和相位调制。对于不同形式的基带信号，又可分为模拟调制和数字调制。对于各种调制方式的选择， 可以根据基带信号的形式， 传输的带宽限制等因素决定。为此，在前人的基础上设计出了集成芯片多通道开关系统的设计方案。 在此方案的基础上，我们得以更为简便的实现无线控制。2 总体设计2.1 设计思路本设计根据无线遥控控制系统的设计原理，在本实习设计中亦采用通用模式。整个控制系统由发射部分， 接收部分和控制部分组成。通过发射接收电路一一对应的编码解码实现无线控制。具体

4、电路用 2262 编码芯片组成无线发射电路， 用 2272 解码芯片组成接收电1路，用 STM32F103最小系统组成输出控制电路。实现4 路控制 LED灯亮灭。2.2 总体设计框图2.2.1 发射电路按键编码调制功放图 2.1 无线遥控发射电路2.2.2 接收输出控制电路放大解调解码STM32F103外供直流稳压电源图 2.2无线遥控接收电路2.3 设计原理分析2.3.1 无线信号的传输部分（ 1）调制方式的选择根据要求，对象是四个 LED灯显示明灭， 被控状态采用二进制编码。由于数字信号具有丰富的低频成分， 不宜进行无线传输， 因而需要将基带信号进行高频正弦调制，即数字调制。基本的数字调制

5、有三种：即振幅键控(ASK)，频率键控(FSK) 和相位键控方式 (PSK)。目前用的最多的数字调制方式是相干2DPSK和非相干 FSK。相干 2DPSK主要用于高速数据传输，而非相干 FSK则用于中低速数据传输中。为了提高抗干扰的能力， 同时实现方法比较简单， 载波传输采用 FSK调制方式。（ 2）发射电路用 2262 芯片对某一指令进行编码处理，输出后信号由发射器件将指令信号发射出去。（ 3）发射装置功放电路的选择功率放大器一般由推动级， 中间级和输出级组成， 具体级数应由所要求的总2功率增益而定。假设天线特性阻抗 75，则在匹配良好条件下天线上的电压峰一峰值要小于 3.5 v 。一般西勒

6、振荡器输出电压峰一峰值为 1V 是可以实现的，所以用一级功率放大器应该能满足要求。 考虑到前后级影响的问题， 在振荡器与功率放大器之间加入一级射随器， 起隔离和激励的作用。 鉴于输出功率低， 兼顾效益，功放管工作状态选为甲乙类。（ 4）接收与输出控制通过查阅资料，接收装置接收信号后由2272 解码输出信号，输出信号由STM32F103控制。2.3.2 数字编码电路部分控制对象是四个 LED灯，它们只有两种开关状态： 明或灭。因此将其用数字信号来表示是合理的。 四个按键开关对应四种控制状态。 文中采用四位二进制码表示各种控制状态。为了方便码元的传输，需要对码元进行在编码( 一是进行并串转换，二是

7、加入一定冗余信息提高可靠性) 然后再接收端进行解码。2.4 设计方案2.4.1 硬件设计2262 的编码方法如图2 所示 地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示,两个窄脉冲表示 0，两个宽脉冲表示 l, 一个窄脉冲和一个宽脉冲表示f(/ 悬空 0),两次发送数据包间的同步采用一个4a 窄的且其占空比为1/32 的同步脉冲 件2262每次发射时至少发射4 组字码 ,2272 连续两次检测到相同字码才会产生输出 这里选用 T 型解码器具有自锁功能 , 这可以防止窄脉冲干扰 , 增加可靠性 2262和 2272 除地址编码必须一致外 , 载波频率也必须一致 , 要满足这个条件就可合适地选择振荡电阻，

8、 这里采用 3MHz的高频发射电路 ,2262 编码器采用 47M的电阻 ,接收解码部分用的是 820kn 的电阻 , 由 2622/272 数据手册 , 查得窄脉冲宽度为 450 林 s, 宽脉冲宽度为 1350 林 s, 同步位宽 14ms。图 2.3 2262编码方法2.4.2 软件设计3软件设计以硬件上需实现的任务为中心, 主要括包以下几部分括：(1) 实现与计算机通信协议。(2)LCD 显示与键盘处理。 LCD显示了各受控装置的对应断电器的通断状态 , 并同步显示键盘操作的结果和操作提示 。(3) 无线发射与接收功能。 为确保发射的有效性 , 发射完成后必须等待相应的状态返回 , 所

9、以要在设定的时间内判断是否有返回数据 。3 详细设计3.1 主要元器件3.1.1 总体简介（ 1）大体认识2262/2272 是一种 CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，最多可有 12 位 (A0-A11) 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 种地址 , 2262 最多可 6 位(D0-D5) 数据端管脚 , 设定的地址码和数据码从17 脚串行输出，可用于无线遥控发射电路。（ 2） 2262/2272 地址码的设定 :在通常使用中，一般采用8 位地址码和 4 位数据码，这时编码电路2262 和解码 2272 的第 1 8 脚为地址

10、设定脚， 有三种状态可供选择： 悬空、接正电源、接地三种状态， 3 的 8 次方为 6561 ，所以地址 编码不重复度为 6561 组，只有发射端 2262 和接收端 2272 的地址编码完全相同，才能配对使用。例如将发射机的 2262 的第 2 脚接地第 3 脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的 2272 只要第 2 脚接 地第 3 脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1D4 端输出约 4V 互锁高电平控制信号，同时 VT 端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级三极 管放大，便可驱动继电器等负载进行遥控操纵。（ 3）设置地址码原则设

11、置地址码的原则是： 同一个系统地址码必须一致； 不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。至于设置什么样的地址码完全随客户喜欢。（ 4）震荡电阻2262 和 2272 除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则接收距离会变近甚至无法接收，在具体的应用中，外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越低，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。相对来说 2262 用 1.2M ， 2272 用 200K 配套发射效果比较好。43.1.2 编码 2262 芯片编码芯片 2262 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是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常

12、用的芯片之一。2262将从数据和地址输入管脚并行输入的“地址/ 数据”转换为串行的、适用于RF或 IR 调制的波形，由 DOUT管脚输出。2262最多可有 12位三态地址，提供 531441(3的 12 次方 ) 个地址码，减少了地址码冲突的可能性， 提高了抗非法代码扫描的能力。 2262 最多可有 6 位 (D0-D5) 数据端管脚。2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后， VT 脚才输出高电平，与此同时数据脚也输出相应的高、低电平。 2262 的 14 脚 TE 为低电平时，启动 17 脚的编码输出

13、。当 17 脚为高电平期间 315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号， 当 17 脚为低平期间 315MHz的高频发射电路停止振荡， 所以高频发射电路完全收控于 2262 的 17 脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ ASK调制）相当于调制度为 100的调幅。（ 1） 2262 特点1、CMOS工艺制造，低功耗2、外部元器件少3、RC振荡电阻4、工作电压范围宽： 2.6-15v5 、数据最多可达 6 位6、地址码最多可达531441 种7、2262 常用震荡电阻（直接接在 OSC1-OSC2端）1.2M，1.5M ，2.2M，3.3M ，4.7M。（ 2）应用范围1、车辆防

14、盗系统2、家庭防盗系统3、遥控玩具4、遥控风扇5、房门控制6、工业控制7、其他电器遥控5（ 3）管脚图及管脚说明图 3.1 2262管脚图表 3.1 2262管脚说明表名称管脚说 明A0-A111-8 、 10-13地址管脚 , 用于进行地址编码 , 可置为“ 0”, “1”, “f ”(悬空)D0-D57-8 、 10-13数据输入端，有一个为“ 1”即有编码发出，内部下拉Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）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

15、电平）3.1.2解码 2272 芯片解码芯片 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是目前在无线通讯电路中作地址编码识别最常用的芯片之一。2272 解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6 之分，其中L表示锁存输出， 数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。 M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应， 可以用于类似点动的控制。 后缀的 6 和 4 表示有几路并行6的控制通道，当采用4 路并行数据时（ 2272-M4)，对应的地址编码应该是8 位，如果采用 6 路的并行数

16、据时 (2272-M6) ，对应的地址编码应该是6 位。（ 1） 2272 管脚图图 3.2 2272管脚图（ 2） 2272 管脚说明表 3.2 2272 管脚说明表名称管脚说 明A0-A111-8 、10-13地址管脚 , 用于进行地址编码 , 可置为“ 0”, “1”, “f ”( 悬空), 必须与 2262 一致 , 否则不解码地址或数据管脚 , 当做为数据管脚时 , 只有在地址码与 2262D0-D57-8 、10-13一致 , 数据管脚才能输出与 2262 数据端对应的高电平 , 否则输出为低电平 , 锁存型只有在接收到下一数据才能转换Vcc18电源正端（）Vss9电源负端（）DI

17、N14数据信号输入端，来自接收模块输出端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；VT17解码有效确认 输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）73.2 发射电路设计3.2.1 电路原理图图 3.3 发射电路设计原理图3.2.2 工作原理当 S1,S2,S3,S4 有一按键按下，对应指示灯亮， 2262 芯片编码后输出信号经放大发射出去。3.3 接收电路设计3.3.1 电路原理图8图 3.4 接收电路设计原理图3.3.2 工作原理无线接收信号接收后由 2272 解码后由 STM32F103最小系统控制输出，从而使对应 LED灯亮。4 系统测

18、试本系统由发射电路、接收电路、控制输出电路三部分组成。具体用 2262 编码芯片组成无线发射电路，用 2272 解码芯片组成接收电路，用 STM32F103最小系统组成输出控制电路。 当按下四路按键的某一路， 信号经编码发射接收解码后输出信号由 STM32F103最小系统控制，从而实现了 4 路控制 LED灯亮灭。5 系统不足及改进无线控制距离短， 控制灵敏度受不同方向、 角度约束。 可以通过用优化的硬件电路（发射、接收的主要元器件）来改善。96 总结与体会课程设计期间， 按照任务要求， 我设计出了数字编码无线遥控控制系统， 它基本上实现了无线遥控控制系统的简单应用， 但由于时间、 精力有限等

19、原因， 此系统也存在一定的不足，譬如说发射器的功率能否使无线控制达到足够远的距离，还需要动手实践来检测。希望老师给予意见和指正。经过这两周课程设计的学习， 我感觉有很大的收获： 首先，通过学习新的知识使自己的学习能力有一个质的提高， 同时又加深自己对课本知识的理解， 也达到复习课本的目的。 在此期间，我充分的利用图书馆以及互联网资源查资料， 学到了许多课本以外的知识， 能对电路绘制、 分析的几个软件进行操作， 能达到学以致用的目的。 对我们学生来说， 理论与实际同样重要， 这是我们以后在工作中说明自己能力的一个重要标准。参考文献1 高吉祥 . 高频电子线路设计 M. 北京：电工电子出版社， 2

20、007.52 康华光 . 电子技术基础数字部分 （第五版）M. 北京：高等教育出版社， 2006.13 康华光 . 电子技术基础模拟部分 （第五版）M. 北京：高等教育出版社， 2006.14 路勇 . 电子电路试验及仿真 M. 北京：清华大学出版社 .2004.15 刘征宇 . 电子设计实践攻略 M. 福州：福建科学技术出版社， 2006.210附录 1程序（ 1） main.cGPIO_InitStructure.GPIO_Speed=#include stm32f10x.hGPIO_Speed_50MHz;#include bsp_led.hGPIO_Init(GPIOC,&GPIO_#

21、include bsp_exti.hInitStructure);#define CLI() _set_PRIMASK(1)#define SEI() _set_PRIMASK(0)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =int main(void)GPIO_Pin_1;GPIO_Init(GPIOC,LED_GPIO_Config();&GPIO_InitStructure);LED0_ON;CLI();GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=SEI();GPIO_Pin_2;EXTI_PA_Config();GPIO_Init(GPIOC,while(1)

22、&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;（ 2） bsp_led.cGPIO_Init(GPIOC,#include bsp_led.h&GPIO_InitStructure);void LED_GPIO_Config(void)GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_InitTypeDef .GPIO_GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|InitStructure;GPIO_Pin_3);RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_（3）stm32f10x_it.

23、cAPB2Periph_GPIOC, ENABLE);void SysTick_Handler(void)GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=void EXTI0_IRQHandler(void)GPIO_Mode_Out_PP;11if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!=EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_RESET)Line3);LED0_TOGGLE;EXTI_ClearITPendingBit(EXTI（4）bsp_exti.c_Line0)

24、;#include bsp_exti.hstatic void NVIC_Configuration(void)void EXTI1_IRQHandler(void)NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1)NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_!= RESET)PriorityGroup_1);LED1_TOGGLE;NVIC_InitStructure.NVIC_EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_IRQChannel = EXTI0_IRQn;Line1);

25、NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_void EXTI2_IRQHandler(void)IRQChannelSubPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChanif(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2)!=nelCmd = ENABLE;RESET)NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);LED2_TOGGLE;NVIC_InitStructure.NVIC_EXTI_ClearITP

26、endingBit(EXTI_IRQChannel = EXTI1_IRQn;Line2);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_void EXTI3_IRQHandler(void)IRQChannelSubPriority = 1;NVIC_InitStructure.NVIC_if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!=IRQChannelCmd = ENABLE;RESET)NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);LED3_TOGGLE;NVIC_InitStructure.NVIC_12IRQChannel =