无线风扇遥控--单片机课程设计报告.doc

单片机应用设计报告

设计题目 无线遥控风扇

班 级： 机电（一）班

姓 名： 旷 成

学 号： B10350113

完成日期：2013/6/29——2013/7/5

浙江理工大学

目 录

概述 2
1 设计任务与要求 3
1.1 设计任务： 3
1.2 基本要求： 3
2 设计方案 4
2.1 无线电家电遥控的基础知识 4
2.1.1 遥控模块的特性 4
2.1.2 遥控模块系统组成 5
3 硬件电路设计 7
3.1 电路中用到的器件的简单介绍： 7
3.2 MSC-51单片机引脚接线图及工作原理 7
3.3 HT-12系列的编解码芯片 11
3.3.1 HT-12系列芯片的引脚定义。 11
3.3.2 HT12编码器的基本工作原理。 12
3.4 89C51遥控接收模块电路图。……………………………………………….13
3.4 89C51、继电器驱动位、驱动7段数码管、步进电机引脚分配表 14
4 软件程序设计 16
4.1 接收程序 16
4.2 操作程序 16
4.3 总程序 17
5 总结 22
参考文献 23

概述
随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，而遥控遥测技术在高科技研究、工农业生产、通信技术、军事技术、家用电器等诸多领域得到了广泛地应用。特别是随着各类遥控专用集成电路不断问世，使得各类遥控设备的性能更加优越、可靠，功能也更加完善。本设计将介绍一种基于单片机简易无线电家电遥控系统，它的传输方式也是利用无线遥控发射，它可对家中各种无线电遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型无线电遥控器。该设计控制器采用单片机8051，遥控模块，选用的解码芯片是HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18脚DIP封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。该遥控系统可以通过调节电容而改变发射频率的无线电遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对众多遥控器的烦恼。 本次课程设计，不仅设计了无线遥控的原理图，同时以此原理图为基础设计了无线风扇遥控系统，实现利用遥控控制风扇的起停以及档位调节，并分别利用软件A绘制出原理图，利用软件B进行了仿真实验，实验结果达到了预期的目标，证明了我们的设计合理。
关键字：单片机，遥控模块，编解码芯片，8051，无线风扇遥控系统

1 设计任务与要求
1.1 设计任务：
设计制作一个无线遥控器控制系统，控制对象为家用风扇，能在家用环境内无线遥控控制家用风扇的开启、关闭以及档位调节，以达到方便实用的效果。该遥控装置采用晶体稳频脉冲调幅发射机，电路较简单，频率稳定度高，发射的是间断的28MHZ等幅载波。接收机采用自熄式超再生检波方式，检波级工作在非线性工作状态，具有间歇高频振荡和检波双重功能，接收灵敏度较高。检波后的沙沙噪音为超再生电路所特有的。它的有效控制距离不低于10M，可以轻松地实现对室内风扇的无线控制。
1.2 基本要求：
(1)无线遥控控制家电的开启、闭合以及档位调节；
（2）控制过程具备LED灯及压电喇叭提示；
(3)操作方便的设计理念；

2 设计方案
本系统设计分两部分：一是无线电遥控发射机部分，它是通过键盘对开关方式编码的控制来调制信号的发送，再由功放外接天线进行无线电传输。二是无线电接收机部分，它是由外接天线接收无线电，经过功放放大后，进行解调，解码，从而控制被控设备。两部分均市直流供电，方便实用，但其不同的是，遥控发射机是采用电池，而接收机是外供直流稳压电源。
2.1 无线电家电遥控的基础知识
无线电家电遥控的基础知识包括遥控模块的特性，遥控模块系统组成和各模块的工作原理。
2.1.1 遥控模块的特性
无线遥控系统简单实用，能够穿透建筑物进行通信，而且没有方向的限制，是十分常用的控制器。它由一组发射器和接收机组成。如图所示。

l 内含一组7段数码管，数据显示方便。
l 有编译码IC，控制不受外界噪声干扰。
l 系统由4组按键的无线电发射器及8051接收控制板组成。
l 采用UHF发射电路，发射频率约为310MHz，能够进行无线数据传输及无线控制。
l 有2组继电器，可以直接控制强电。
l 遥控器及接收端上均有密码设定装置，由8组DIP开关调整，仅当两者调节一致时动作有效。
l 无线电接收电路采用无线电接收模块设计，方便实验及改装。
l 包含工作指示灯LED及压电喇叭作动作指示用。
l 由继电器开关可以控制家电产品电源的开启和关闭。
2.1.2 遥控模块系统组成
整个系统的组成分为发射器和接收机两个部分。
发射器功率小，采用电池供电，而且体积小，可以随身携带，接收机可由市电供电，也可选用蓄电池供电。发射器和接收机只有在两者的DIP密码一致时，才能正常工作。同时，一部接收器在需要的时候还可以有多部发射器吗，只需将这些发射器的DIP密码都设成与接收机相同即可。
1.发射器。
发射器的结构图如图下所示。发射器本身由12V的小型电池供电，内含8组DIP开关，可有256组密码设定。在本模块中采用的发射器有4个按键，在市场上销售的发射器也有两个键或3个键。当按下任何一键时，工作指示灯LED亮，将对应的数据发送出去，由接收机接收并执行对应的工作。发射器上的按键是常开开关，平时按键未按下时并不需耗电，只有某个按键按下时，开关闭合才会耗电，因此不需要装上电源开关。另外，无线电遥控通过频率在310MHz左右的高频载波传送数字代码数据，出厂时其工作频率已先行设定调整完成，因此发送接收电路无需作任何调整。这对使用者来说是十分方便并且重要的。

2.接收机。
接收机的工作原理图如下图所示，其结构较复杂，由单片机控制单元、高频电路单元、解码芯片组成。

l 单片机控制。单片机在系统在中是控制中心，完成将无线数据转换为控制信号的任务，这里选用的是89C51。单片机的控制信号通过通用I/O口输出，通过驱动电路或者相应的转换电路输入到控制设备中心。
l 高频电路。高频电路用于接收来自发射器送来的信号，并将信号波放大后送至解码IC。
l 解码芯片。解码芯片用于对接收的无线数据进行解码，将解码后的数据以TTL电平发送至单片机的通用I/O口。

3 硬件电路设计
除了89C51之外，遥控器均有密码功能避免了因代码的重复而造成使用上的互相干扰，以下介绍无线遥控模块（RF51）中用到的编解码器IC的工作原理，以及模块中用到的HT-12系列编码器的介绍。
3.1 电路中用到的器件简单介绍：
高频模块（RF Module）提供经过高频接收机电路接收进来的信号及解码器转换出来的数据(D0~D3)，同时送出的数据使能信号VT(高电位工作)，且VT接至89C51 P2.4引脚。电路使用步进电机表示风扇的电机，步进电机共接4跟并行I/O口线，即P0.0-P0.3，由X1,X2口输入11.0592MHz的晶振信号，另外还有LED指示灯接P3.7口，压电喇叭接P3.4口，整体接线图如下所示：
3.2 MSC-51单片机引脚接线图及工作原理
MCS-51的逻辑符号图如下：

在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。由于51单片机运用已经非常普遍，此处不详细介绍。本系统所用接线将在各模块介绍时详细说明，同时在总电路图也可以看出。
3.3 HT-12系列的编解码芯片
选用的解码芯片是HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18脚DIP封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。
HT-12系列的芯片应用CMOS技术制造，具有省电、耐干扰的特点，工作电压范围2V~13V，可由电池供电，内含振荡电路，只需外加一只电阻即可提供工作频率，使用简单。HT-12E解码器可以有4096组密码，并可传送4位的数据，

3.3.1 HT-12系列芯片的引脚定义。
l A0~A11:密码设定，共有4096中组合。
l HT-12E的D0~D3:数据输出位。
l HT-12D的D0~D3:数据输出位。如HT12D与HT12E搭配使用，当A0~A7密码一致时，HT12E所传送的4位数据会出现在HT12D的D3~D0引脚上。
l DATA OUT:数据发送端。
l DATA IN：数据接收端。
l TE：允许发射信号，低电位工作，此时所编码的信号由DATA OUT引脚送出。
l VT：当发射端与接收端密码一致时，接收端接收进来的数据解码完成，在D0~D3引脚完成数据解码时，此引脚会出现高电位信号。
l OSC1、OSC2：振荡电路控制引脚，只要加入一只电阻即可工作。需要注意的是解码器的振荡工作频率约为编码器的50倍，所选择的电阻如下所示。
HT-12E和 HT-12F/D振荡电阻和振荡频率的关系
HT-12E
HT-12F/D
振荡电阻
振荡频率
振荡电阻
振荡频率
1.5M
3kHz
75k
150kHz
1M
4.3kHz
47k
240kHz

3.3.2 HT12编码器的基本工作原理。

HT12编辑器的基本工作电路

3.4 89C51遥控接收模块电路图
8051遥控接收模块电路图如图所示

由DIP开关设定8位密码值，当两边密码一致时，若将数据放入HT-12E的D0~D3，同时设定TE引脚为低电平，则代码的信号会由DATA OUT引脚发送出而由HT-12D接收进来并进行解码，一旦解码完成则VT引脚会成为高电位状态，同时数据将会锁存到D0~D3数据线上。
若将传输线去掉，转接至无线遥控接口的发射端及接收端，则可以做无线电编码的控制。

3.5 89C51、继电器驱动位、驱动7段数码管引脚分配表
无线遥控数据分为4位，D0~D3到信号/EN，连接8051的位引脚分配如下所示：

89C51与H12引脚分配表
信号
D3
D2
D1
D0
VT
控制位
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
P2.4

继电器驱动位引脚分配表

继电器
RY1
RY2
引脚
P3.5
P3.6

七段式数码显示管采用共阳极接线法,数码管a—g分别连接至单片机的P1.0-P1.7口，数字显示控制方式如下表所示：

显示数字
控制字
关闭
0FFH
数字1
7EH
数字2
0A2H
数字3
62H

4 软件程序设计
4.1 接收程序段
本程序通过不断循环判断VT的值扫描遥控器的发射信号
程序如下：
LOOP:
JNB VT,LOOP ;若VT=1 则读取数据
JB VT,$ ;等待遥控器放开才进行下一步动作
MOV A,P2 ;读取数据
ANL A,#0FH ;忽略高4位数据
CALL OP ;执行译码动作
JMP LOOP ;继续执行扫描

4.2 操作子程序
操作子程序主要是对接收到的数据进行相应的操作，由于可能出现的情况较多，应注意判断之后的跳转。采用的是累加寄存器作为输入参数的途径，这样就能实现类似C语言的参数输入。操作子程序清单如下：
OP: ;按键比较程序（按键K1比较，等于执行1档）
CJNE A,#CK1,L1
CALL LED_BL ;调用LED闪动程序，提示接收信号
CALL BZ ;调用压电喇叭程序，声音提示接收信号，且每一个按键响声次数不同
MOV A,#00H
LCALL XIANSHI ;数码管显示风扇当前档位
MOV R5,#100 ;R5为控制步进电机转速的参数
LCALL Z_M ;步进电机正转
RET

L1: ;按键比较程序（按键K2比较，等于执行2档）
CJNE A,#CK2,L2
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#01H
LCALL XIANSHI
MOV R5,#10
LCALL Z_M
RET

L2: ;按键比较程序（按键K3比较，等于执行3档）
CJNE A,#CK3,L3
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#02H
LCALL XIANSHI
MOV R5,#2
LCALL Z_M
RET

L3: ;按键比较程序（按键K4比较，等于关闭风扇）
CJNE A,#CK4,L4
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#03H
LCALL XIANSHI
RET

L4:RET ;不执行任何程序，返回循环扫描程序

4.3 程序全貌
通过单片机实现了无线遥控信号的接收，并通过接收的数据对步进电机进行相应的控制，从而实现了无线遥控的功能。程序清单如下：

通过无线遥控实现对继电器的控制
SPK EQU P3.4 ;压电喇叭控制信号
;RY1 EQU P3.5 ;继电器1控制信号
;RY2 EQU P3.6 ;继电器1控制信号
VT EQU P2.4 ;接收模块HT12D启用信号
WLED EQU P3.7 ;工作指示灯引脚定义
CK1 EQU 07H ;按键1比较码
CK2 EQU 0BH ;按键2比较码
CK3 EQU 0DH ;按键3比较码
CK4 EQU 0EH ;按键4比较码
ORG 0H ;程序代码开始地址
JMP START
START:
;CLR RY1
;CLR RY2
CALL BZ ;开机提示
CALL LED_BL
LOOP: ;遥控器信号扫描
JNB VT,LOOP ;若VT=1 则读取数据
JB VT,$ ;等待遥控器放开才进行下一步动作
MOV A,P2 ;读取数据
ANL A,#0FH ;忽略高4位数据
CALL OP ;执行译码动作
JMP LOOP ;继续执行扫描

Z_M: ;步进电机正转，速度由R5的大小决定
MOV p0,#0FEH
ACALL DELAY
MOV P0,#0FDH
ACALL DELAY
MOV p0,#0FBH
ACALL DELAY
MOV p0,#0F7H
ACALL DELAY
JB VT,LOOP ;当接收模块启动使VT=1时，程序跳转到LOOP程序段
JMP Z_M

DELAY: ;延时程序，延时时间 R5*10ms
MOV R6,#50
D1: MOV R7,#100
DJNZ R7,$
DJNZ R6,D1
DJNZ R5,DELAY
RET

LED_BL: ;LED灯闪动指示灯， 接收到遥控器信号时闪动
MOV R4,#4
L0:CPL WLED
MOV R5,#5
CALL DELAY
DJNZ R4,L0
RET

OP: ;按键比较程序（按键K1比较，等于执行1档）
CJNE A,#CK1,L1
CALL LED_BL
CALL BZ
MOV A,#00H
LCALL XIANSHI
MOV R5,#100
LCALL Z_M
RET

L1: ;按键比较程序（按键K2比较，等于执行2档）
CJNE A,#CK2,L2
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#01H
LCALL XIANSHI
MOV R5,#10
LCALL Z_M
RET

L2: ;按键比较程序（按键K3比较，等于执行3档）
CJNE A,#CK3,L3
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#02H
LCALL XIANSHI
MOV R5,#2
LCALL Z_M
RET

L3: ;按键比较程序（按键K4比较，等于关闭风扇）
CJNE A,#CK4,L4
CALL LED_BL
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
CALL BZ
MOV A,#03H
LCALL XIANSHI
RET

L4:RET

BZ: ;压电喇叭发声
MOV R6,#0
B1:
CALL DEX
CPL SPK
DJNZ R6,B1
MOV R5,#10
CALL DELAY
RET

DEX:
MOV R7,#180

DE0:
NOP
DJNZ R7,DE0
RET

XIANSHI: ;数码管显示子程序
MOV P1,0FFH
MOV DPTR,#TAB
MOVC A,@A+DPTR
MOV P1,A
MOV R5,#50
LCALL DELAY
RET

TAB: DB 7EH, 0A2H, 62H, 0FFH ;数码管显示数表
END

5 总结
通过本次课程设计，既巩固了以前所学的理论知识，同时又学到了许许多多新的知识，新的技术，在很大程度上，提高了我的研究开发能力和实际解决问题的能力。具体来说，收获最大的还是提高了无线收发器的设计能力，加深了对无线电理论的理解。
在导师的指导下完成课题任务，是一次理论知识和动手实践的完美结合。相比起单纯的理论学习，课程设计的亲自动手经历让人更容易理解掌握在其中蕴含的技巧和经验；导师的指导更为周到具体，当然选题的范围也更广阔，自然学到的东西更多。
我所做的课题是简易无线电遥控系统，主要的知识和技术就是信号采集，信号处理，信号收发。由于单片机的汇编语言没有学好，在做设计的过程中，不得不多次把以前的课本拿出来好好复习。另外，虽然课题已经比较简单，但是，在实际开工设计中还是遇到了很多问题，首先是对各种芯片比较陌生，其次刚开始编写程序的思路也是不容易理清的，最大的问题还是程序的调试，往往几个小时找不出毛病但是结果又达不到预期，索性，在小组的共同努力下，通过查阅文献资料，网上搜索软件实用技巧同时耐心调试等方法最终解决遇到的问题，完成了本次课程设计。
经过本次课程设计，我巩固了所学的知识，同时，Protues和keiluvision这两门软件技术，在完成设计中，不知不觉就比较熟悉了，相信在以后的继续学习中也会非常有用。我相信，在课程设计中学到的课题研究的方法和经验，对我以后的学习和工作都会有很大的帮助。
参考文献
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内部资料
仅供参考
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