无线电遥控系统设计论文(1)

吉林电子信息职业技术学院

毕业论文

题目：简易无线电遥控系统

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学生姓名：

指导老师：

摘要

本系统主要由单片机进行控制，发射部分通过单片机对信号进行编码输出，与晶体振荡电路产生的载波信号，共同作用到ASK调制器经谐振功率放大器，低通滤波器发射出去。接收部分，天线接收到信号经小信号放大器、解调器、解码器，把信号送到被控端，从而控制灯泡的亮度及LED的亮灭。

关键词：AT89C52单片机晶体振荡电路 ASK

Abstract

This system mainly by the single-chip microcomputer control, partly through the monolithic integrated circuit to launch code, and the output signal of crystal oscillator circuit carrier signal, produced by the joint action of ASK modulator resonant power amplifier, low-pass filter launch out. Receiving part, the antenna to signal the small signal amplifiers, modem and decoder, accused the signals to the bulb, which control the bright brightness and LED them.

Key words:AT89C52 single chip computer crystal oscillator circuit ASK

目录

一、引言 (5)

二、设计要求 (6)

2.1、基本要求 (6)

2.2、发挥部分 (6)

三、方案设计 (7)

3.1方案一 (7)

3.2方案二 (8)

四、系统设计与分析 (9)

4.1键盘编码解码 (9)

4.2调制与解调 (16)

4.3功率放大器与天线 (14)

4.4放大器 (15)

五、主要软件流程图 (16)

六、系统功能与测试 (18)

6.1、测试仪器与设备 (18)

6.2、指标测试 (18)

七、小结 (19)

八、总结体会 (20)

九、附主要程序 (21)

参考文献...............................................

致谢...............................................

一、引言

二十一世纪，科技飞速发展的时代，无线遥控不再是个传说。简单的家电，都配带遥控器，教学设备，先进的机械设备也需要遥控器，操作起来相当方便简单。可是为什么按下一个按键，对应的那个功能就实现了呢？这是为什么呢？出于有心对问题的探讨，我们加深对电路及无线遥控知识的理解，决定做一个简单的模块。我们通过单片机编写程序键盘为控制对象，灯泡及LED为被控制对象。键盘按下后，单片机发射信号，中间通过一系列的调制解调，放大，译码，最终实现了无线遥控的功能，以下便是具体内容.

二、设计要求

2.1 基本要求

（1）工作频率：f o=6～10MHz中任选一种频率。

（2）调制方式：AM、FM或FSK……任选一种。

（3）输出功率：不大于20mW（在标准75Ω假负载上）。

（4）遥控对象：8个，被控设备用LED分别代替，LED发光表示工作。

（5）接收机距离发射机不小于10m。

2.2 发挥部分

（1）8路设备中的一路为电灯，用指令遥控电灯亮度，亮度分为8级并用数码管显示级数。

（2）在一定发射功率下（不大于20mW ），尽量增大接收距离。 （3）增加信道抗干扰措施。 （4）尽量降低电源功耗。

三、方案设计

四、 方案一： 框图如下：

（1）发射部分

本系统的接收部分主要由51单片机通过对键盘进行编码控制输出调制信号。载波由10MHZ 的晶体振荡电路产生，与调制信号共同输入到AM 调制模块的输入端进行调制，然后依次经过谐振功率放大器、LC 低通滤波器发射出去。

（2）接收部分

天线接收到信号后，经小信号放大器对信号进行放大，AM 解调方式对信号解调，最后单片机对接收到的信号解码，控制灯的亮度和LED 的亮灭。

键盘编码

AM 调制

谐振功放

LC 低通滤波器

晶体振荡器

小信号放大器 AM 解调

单片机解码

被控模块

电池

外供直流稳压电源

此方案能很好的发挥单片机的优越性，所有电路都是经过计算、比较自行设计出来的，加深了对各电路的原理及运用的理解。亲手焊制电路，提高了我们的动手能力。

方案二：

发射端

发射部分方框图

接收端

译码

七段显示译码

接受部分方框图

主要采用芯片设计：编码解码部分采用MC145026/MC145027编码解码芯片。调制解调电路，采用FSK调制解调芯片XR2206/XR2211。因为由上述模块构成的电路频率不稳定，所以在发射部分加一个VCO压控振荡电路，以稳定发射频率。此电路易实现，大部分都是现成的模块，没有挑战性，而且与单片机的关联不大，不能很好的发挥单片机的优越性。

综上所述，方案一更能锻炼我们，对我们设计电路和扩展电路有所帮助。另外此系统的精度、稳定性能、由各方面造成的误差都是经过严格计算过的。因此

选择方案一。

四、系统设计与分析

4.1单片机编码与解码

单片机控制系统以键盘输入命令，使用80c52单片机对控制对象编码和解码，控制信号经调制与放大，通过天线发射和接收，解调后就可以对目标进行全面而且细节性的控制，如可以对每一个LED的亮灭和灯泡的亮灭及亮度控制，也可以完成发挥部分的功能，实现数码管显示数字的功能。

管脚9，29,30,31接单片机的复位电路，P3口接拨码开关，通过开关电路对单片机写入1、0代码信号来控制载波的输入，因为采用的是8位数据传输，所以接了八个拨码开关。单片机的18、19号管脚接的是载波电路。

调制信号输出

编码电路原理图

解调出的数字信号输入到单片机进行译码，输出相应的控制信号控制七个LED （发光二极管）的亮灭和一个灯泡的亮度。P1口与数码管相连控制灯泡的亮度。原理图如下：

解码电路原理图

4.2调制与解调

调制是将信号转换为适合信道传输或便于信道多路复用的已调信号，即将基带信号变换为适合于信道传输的频带信号。由于ASK原理比较简单，实现也比较容易，不需要太复杂的设备，因此这里此用了ASK调制方式。

二进制振幅键控ASK，即载波在数字信号1 或0的控制下来实现通断。时域表达式为：

其中

()()

2cos

ASK c e t s t t

ω

=

式中， T 0为码元持续时间；g(t)是持续时间为T 0、高度为1的矩形脉冲；n a 是第n 个符号的电平取值。则相应的2-ASK 信号就是OOK 信号。如图2-3所示为2-ASK 信号的波形。

2-ASK 信号时间波形

如下图所示，此图为用开关电路实现数字键控法的原理图。

Cos ωc t

开关电路

S （t ）

2()

ASK t e

数字键控法原理图

()0()

n

n

s t a

g t nT =

-∑

载波电路图及计算：

LC振荡电路的计算：

振荡频率

f o=1/（2π√L q*C q(C o+C L)/(C q+C0+C L)）=f q√(1+C q/(C o+C L)) 载波电路采用10MHZ的晶振，所以

fo=10M

ASK 数字调制原理图

2-ASK 的解调方法有两种：非相干解调(包络检波法)和相干解调(同步检测法)。非相干解调电路简单，但性能较差，不需本地载波，相干解调电路复杂，但性能较好，而且需要同频同相的本地载波。

带通滤波器抽样判决器低通滤波器乘法器定时脉冲

输出

Cos ωc t

2()

ASK t e 相干解调原理图

4.3功率放大器与天线

功率放大电路原理图

甲类功放（A类功放）输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等

量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压。相关计算如下：

直流功率 P= =Ico*Vcc

交流输出功率 P=1/2Vcm*Icm1=1/2ξ*Vcc*α1(θc)icmax

集电极效率ηc=Po/P= =1/2ξ*gc(θc)

根据Po=1/2(Vcm2/Rp)=1/2(ξVcc)2/Rp, 可求得最佳负载电阻

Rp=(ξVcc)2/2PO

在临界工作时，ξ接近于1，作为工作估算，可设定ξ=1，则上式可近似为

Rp=Vcc2/2Po

关于天线的计算：

接收频率为314MHZ，则其波长: λ=C/f=300/314

天线长度: l=1/4λ*0.96= 0.229m 【C=3*10^8m/s,0.96(波长缩短率)】

4.4放大器

信号放大电路原理图

信号经接收天线进入放大电路，首先通过滤波器将中心频率fo的ASK调频信号滤出，放大器的直流电压为5v，输出部分接一变压器进一步对信号放大，然后传送给解调电路进行解调。

五、主要软件流程图

开始

进入睡眠状态

打包数据

延时

发送按数据包

赋初值

再判断是否真有按键按下？

判断是否有按键按下？

扫描键盘

读取按键值

Y 初始化

Y 结束

N

N

发射模块流程图

开始

等待接收状态

对应的开关断开或闭合是否接收到数据？

是否按键信号？

初始化

对信号解码

结束

Y 相应的LED 灯亮/灭

N

N

接收数据包

Y

接收模块流程图

六、系统功能与测试

6.1、测试仪器与设备

基本仪器清单如表1所示：

表1 基本仪器清单

仪器名称型号数量

直流稳压信号源SG173SB3A 1

数字示波器Tektronix TDS1002 1

万用表MODEL MF47 1

6.2、指标测试

天线发射距离： 10-50m；控制成功率：50% 试验次数： 6次

1发射与接收波形：在用数字示波器观察下，得到的发射与接收波形完全一致，比较稳定，少量的波形失真。

2发射频率与接收频率：同样在数字示波器观察下，得到的发射与接收频率一致，不稳定变化幅度基本相同，只是频率较小，在50HZ左右，应该是天线发射与接收过程中损失较大，或是载波电路存在失真所致。

3发光二极管与灯泡：不能达到设计要求，经检查可能是接收的功率较低，无

法起到提供足够大的电压带动器件的显示。

七、小结

本设计制作完成了题目要求的基本部分的全部要求和发挥部分的大部分要求，而且部分功能大大高于发挥部分的要求。硬件集成度较高，集成芯片用得较少，大部分电路都是自行设计的，大大提高了我们的动手能力。发射部分采用调幅电路，可以不必采用较低的线性功率放大器，这对提高发射机整机效率有利，并且有效地将频率成分发射出去，并接收，解调后的信号失真度小，信噪比大，所以成功率较大。利用单片机进行编码解码方便简单，可以很好的发挥单片机的优势。

八、总结体会

在本次设计的过程中，我们发现很多以前没有发现过的问题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来。这不论是对我们以后的学习还是就业，都会起到很大的帮助和促进作用。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完这个题目后，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些元件的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。比赛同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次比赛过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。

经过一个月的学习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我们回味无长。设计确实有些辛苦，但苦中也有乐，在如今单一的理论学习中，很少有机会能有实践的机会，但我们可以，而且设计也是一个团队的任务，一起的工作可以让我们有说有笑，相互帮助，配合默契，难忘的经历与共同的志向让我们结下了深厚的友情。我想说，这段时间确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋。伟大的发明都是从最基本的设计开始的。所以我们会把基础打捞，并不断积累相关知识，从最基本的设计开始，不断深入，向着设计的梦想迈进。通过本次比赛，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高！

，

九、附主要程序（1）发射部分

#include

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char sbit fas=P2^0;

sbit b1=P3^0;

sbit b2=P3^1;

sbit b3=P3^2;

sbit b4=P3^3;

sbit b5=P3^4;

sbit b6=P3^5;

sbit b7=P3^6;

sbit b8=P3^7;

uint a,b,c,d,e,f,g,h;

void delay_ms(uint);

void main()

{

if(b1==0)

a=b1;

else

a=1;

if(b2==0)

b=b2;

else

b=1;

if(b3==0)

c=b3;

else

c=1;

if(b4==0)

d=b4;

else

d=1;

if(b5==0)

e=b5;

else

e=1;

if(b6==0)

f=b6;

else

f=1;

if(b7==0)

g=b7;

else

g=1;

if(b8==0)

h=b8;

else

h=1;

}

void fasong() //发送编码（前十毫秒高电平表示开始发送编码，后十毫秒低电平表示结束发送编码）

{

fas=1;

delay_ms(10);

fas=a;

delay_ms(1);

fas=b;

delay_ms(1);

fas=c;

delay_ms(1);

fas=d;

delay_ms(1);

fas=e;

delay_ms(1);

fas=f;

delay_ms(1);

fas=g;

delay_ms(1);

fas=h;

delay_ms(1);

fas=0;

delay_ms(10);

}

void delay_ms(uint x) //1 毫秒的子函数

{

uint i,j;

for(i=x;i>0;i--)

for(j=112;j>0;j--);

}

（2）接收部分

#include

#define uint unsigned int #define uchar unsigned char uchar code duanx[]={

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,

0x66,0x6d,0x7d,0x07,

0x7f,0x6f,0x77,0x7c,

0x39,0x5e,0x79,0x40};

sbit jis=P3^1;

sbit clock=P3^0;

sbit a=P0^0;

sbit b=P0^1;

sbit c=P0^2;

sbit d=P0^3;

sbit e=P0^4;

sbit f=P0^5;

sbit g=P0^6;

sbit h=P0^7;

void delay_ms(uint);

void main()

{

clock=1;

if(jis==1)

{

delay_ms(9);

if(jis==1)

{

delay_ms(1);

a=jis;

delay_ms(1);

b=jis;

delay_ms(1);

c=jis;

delay_ms(1);

d=jis;

delay_ms(1);

e=jis;

delay_ms(1);

f=jis;

delay_ms(1);

g=jis;

delay_ms(1);