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第一:
自学单片机汇编语言及keil软件,编制并调试遥控器发射特定信号的程序段,以确保能够对遥控器进行准确编程,保证遥控装置与照明系统的信息交换;
第二:
自主学习Protel软件掌握基本的电路图制版原理,以达到将各种实现系统需要的电子组件进行连接组合的目的。
第三:
系统的组装及实验。
2、无线遥控遥控器介绍
无线遥控器(WirelssRemoteControl)从字面上解释就是一种用来控制远程机器的装置。
主要由集成电路和用来产生不同控制信息按键所组成。
随着无线电技术的不断进步,无线电分为很多种类,常见的有两种:
一种是红外遥控;
另一种是无线电遥控。
两者都具有不同的优势,应用领域也有所不同。
3、设计任务
设计要求
设计实现无线遥控分别控制2盏照明灯,对室内范围内的受控照明灯进行无线遥控控制和手动控制相结合,遥控距离5m以上,本设计不光可以控制家用照明灯;
也可以对办公室,商场,酒店,仓库的灯具照明控制,还可以隔墙实现遥控,在卧室可以遥控客厅的灯具。
参考数据:
遥控通道2通道以上;
遥控距离5m以上;
受控对象:
灯具。
4、方案设定与分析
首先,要做无线遥控照明灯的控制器就需要无线遥控的发射与接收,对此设定了两种方案A利用红外线遥控B利用无线电遥控。
4.1方案A(采用红外遥控器)
4.1.1红外线定义
红外线是太阳光线中许多不可见光中的一种,1800年发现由德国科学家霍胥尔于1800年发现.“红外”指在红光的外面光线。
具体来说,红外线发射部分的主要元器件为红外发光二极管。
由于内部的材料不同于普通发光二极管,因而在其两端加上工作电压便能发出不可见的红外线。
到目前为止大量使用红外发光二极管发出的红外线波长为940*10-7左右,外形和普通二极管相似,颜色不同。
4.1.2红外发射元件
红外光发射元件一般指半导体红外发光二极管,因为发射红外光,又称之为红外线,现代物理学称之为热射线。
其管芯材料主要有GaAs和GaAIAs两种材料。
工艺掺杂等原因而得到不同峰值波长的红外发光管。
如图1:
a)外形封装,b)符号
4.1.3红外接收器件
红外线接收器件是将光(红外)信号转变成电信号的半导体器件,常见用pin硅光电二极管,核心部件是一个特殊材料的PN结,比普通光电二极管,光电三极管(光电三极管分为两种是NPN型和PNP型。
)管相应速度快,灵敏度高。
比GaAs或GaAIAs红外二极管抗干扰能力强。
如图2是光电二极管。
4.1.4红外线特点
不干扰其他电器设备,由于不能穿墙;
所以不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生干扰。
其传输距离短(<
10米)。
4.1.5红外线的应用
其广泛应用于彩色电视机、VCD/DVD、空调等家用电器中。
而且发展越来越广。
4.1.6组成方框图
图3发射电路组成框图
图4接收电路组成框图
4.1方案B(采用无线电遥控)
无线电遥控器是利用无线电信号对远方的受控对象进行控制的遥控设备。
这些信号被远方的接收设备接收后,可以驱动其它各种相应的电子设备或者机械动作,去完成各种操作。
图5发射机
4.2.1发射部分
由遥控器与发射模块组成,遥控器和发射模块对于应用方式来说的,遥控器可以当一个整体独立使用,对外引出接线柱;
而发射模块在电路中可以看成元件使用根据引脚定义进行应用。
图6接收机
4.2.2接收部分
有超外差和超再生接收方式,超再生解调电路也称为超再生检波电路。
工作在间歇性振荡状态下的再生检波电路。
超外差解调电路和超外差式调幅收音机差不多,在超外差式调幅收音机的变频器电路中有一个本机振荡器,它的本机振荡频率可以随着外界输入的高频信号频率的变化而同步变化,并且超过外界输入的高频信号频率的差额总是465khz,即“超外差”额是中频。
超外差式的接收器灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力也相对较好;
超再生式的接收器体积小、成本低。
无线电遥控常用的载波频率是315Mhz(我国)或433Mhz(欧美国家),遥控器使用的是国家规定的开放频段,在此频段内发射功率小于10mW、有效范围100m之内。
在此频段内不必经过“国家无线电管理委员会”申请可以自由使用。
4.2.3红外遥控器与无线电遥控器的区别
红外遥控和无线电是对不同的载波来说的,前者是用红外线来传输控制信号的,特点是有方向性、不能有阻挡、距离短(<
8m)、电磁干扰没有。
后者是用无线电波来传输控制信号的,特点是无方向行、可以不用“面对面”控制、距离远(有几十米到几千米不等)、受电磁很严重。
在需要穿透或者无方向性控制领域使用较多,比如工业控制等等,使用无线电遥控轻而易举的解决,基于本课程在家庭中用需要穿墙,故选择无线电遥控。
4.2.4无线电遥控的发展及应用
无线电遥控技术的发展历程不算长,上个世纪20年代才出现无线电的雏形。
二次世界大战之后,无线电遥控技术发展迅猛,并逐渐在军事、工农业生产等方面得到广泛的应用。
现今新型大规模遥控集成电路的出现,迅速推动遥控技术的发展。
遥控装置的核心由早期的分立元件、集成电路发展现在的单片微型计算机,人性化程度上有了很大的提高。
在诸如工业生产控制、遥控爆破和一些人难接近或者不能的场合中,更显魅力和便捷。
在日常生活中也占主导地位,在电动车、汽车的防盗系统中、在儿童玩具中等等无线电遥控获得更加广泛的应。
4.2.5无线电遥控影响距离因素
1)发射功率:
功率大距离远,耗电大,受外界干扰能力弱;
2)接收灵敏度:
误动作或失控;
3)天线:
天线(可拉伸)越长遥控距离越远,占据空间大;
天线
越高,遥控距离也更远受客观条件限制;
4)阻挡:
可以穿墙壁,但遥控距离将降低;
5、无线电工作原理
接收机由高频解调电路和译码电路组成的。
由接收天线送来弱信号经过高频电路放大后,送到解调器。
解调器的作用就是从载波信号还原指令信号。
又因为取下的指令信号是混合在一块的,所以还要送到译码电路译码。
译码电路的作用是把取下的信号进行分类,然后再送到相应的执行放大电路中。
执行放大电路的作用是把取下的指令信号放大到一定的功率以足以驱动执行机构。
执行机构就是将电能转变成机械动作;
如电磁继电器、电机带动被控对象实现目地控制。
5.1电磁继电器工作原理
继电器是利用电转化为磁的方式来实现的,它是用过电产生磁来拖动动触点衔铁来实现电路的通断。
实际上电磁继电器可以看成高级
一点的单刀双掷开关。
图7继电器
5.2电磁继电器的结构及组成
1)继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、触点组成。
2)电磁铁:
通电时产生磁,吸引衔铁
3)衔铁:
让电磁铁磁性带动动作,带动动触点上下运动
4)弹簧:
电磁铁无磁时,带动衔铁脱离电磁铁
5)触点:
有3个触点两个静触点一个连接衔铁的动触点
5.3电磁继电器的作用
利用电磁继电器可以实现用小电压、小电流控制大电压、大电流的电路,使人更安全的操作。
5.4CC4013介绍
CC4013是正边沿双D(两个)集成触发器。
且它们相互独立,而且是相同的。
每个触发器有数据、复位、置位、时钟输入Q和Q输出。
在时钟正边沿触发时,加在D输入端的逻辑电平传到输出端Q。
复位、置位和时钟没有关系,分别由复位和置位上的正边沿完成。
其中一个D触发器可以构成多路控制开关电路。
碍于本课件的要求两个CC4013(双D)才能符合要求。
图8CC4013引脚真值表
设电路初始状态在复位后状态,CC4013有两个触发器IC1和IC2,以IC1(IC2和IC1一样)为例。
Q1为低电平。
当信号输入时,在第一个时钟脉冲的正边沿作用下,触发器IC1出现翻转状态。
当一个脉冲下跳时,IC1再次翻转;
使Q1取得一个完整的周期输出。
一个触发脉冲翻转一次(改变一次状态)。
5.5电路工作原理
本电路是采用315MHZ(我国常用)无线遥控模块及一些外围元件构成,组装的遥控照明灯电路,可对四路照明灯进行控制。
而且用到继电器可以隔离高压高流,利用继电器电磁作用对触点产生作用去控制照明灯。
本电路中遥控高频部分就不再介绍了。
电路中采用数字电路中CC4013触发器,输出端
与输入端Dn相连,接成具有技术功能的触发器,另一个输入端
接三极管,控制三极管的导通(开)和截止(关),进而控制继电器工作。
此电路还有工作指示灯,图上没有画出来。
有了工作指示灯更便于操作;
很是方便。
看下工作指示灯就知道照明灯有没有工作。
5.6手动控制
将采用每个CP接两个并联自复位开关(4个CP接8个)。
每一个CP上面的两个开关可以控制照明灯的打开和关闭。
就是两个开关控制一个照明灯。
5.7遥控控制
在手动控制的输出接的继电器和遥控输出接的继电器并联,利用两组继电器的通断(把两个继电器看成两个用电控制单刀双掷的开关)从而也实现手动和遥控两种方法控制控制一个照明灯。
图9一路工作图
5.8原理
当手动控制和遥控控制都没工作时,K1,K2都打在上面位置;
照明灯开始在220交流点的作用下开始发光。
现在如果手动控制或遥控任意一组工作时工作时照明灯不发光。
其实也就是把继电器看成高级一点的一刀双掷开关(用电控制),此电路就是两个开关控制一个照明灯。
图10原理图
6.单片机编程
通过学习单片机相关知识,分析该系统需要根据遥控器发射不同的信号给灯座,从而控制灯的电位进而实现对灯亮度的调节,结合单片机特点,以及为了控制简便,编制出相应程序。
每一个单片机有6个按键输入,其中1键为开按键,2键为关按键,3、4、5、6按键通过不同的开关状态组合成16种不同的输入,实现16种不同信号,继而使得灯按照16种不同电位工作。
附单片机程序:
#include
#include
//---------------------------------------------------------
voidsysint(void);
main(void)
{
uint32_ti;
/*EnableAHBclocktotheGPIOdomain.*/
LPC_SYSCON->
SYSAHBCLKCTRL|=(1<
<
6);
/*SetupNVICwhenI/Opinsareconfiguredasexternalinterrupts.*/
NVIC_EnableIRQ(EINT0_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(EINT1_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(EINT2_IRQn);
NVIC_EnableIRQ(EINT3_IRQn);
LPC_GPIO0->
DIR=0xFF;
while
(1)
DATA=~LPC_GPIO0->
DATA;
i=300000;
while(i--);
}
voidsysint(void)
//uint32_ti;
#ifdef__DEBUG_RAM
SYSMEMREMAP=0x1;
/*remaptointernalRAM*/
#else
#ifdef__DEBUG_FLASH
SYSMEMREMAP=0x2;
/*remaptointernalflash*/
#endif
#if(CLOCK_SETUP)/*ClockSetup*/
/*bit0defaultiscrystalbypass,
bit10=0~20Mhzcrystalinput,1=15~50Mhzcrystalinput.*/
SYSOSCCTRL=0x00;
/*mainsystemOSCruniscleared,bit5inPDRUNCFGregister*/
PDRUNCFG&
=~(0x1<
5);
/*Wait200usforOSCtobestablized,nostatus
indication,dummywait.*/
for(i=0;
i<
0x100;
i++);
#if(MAIN_PLL_SETUP)
Main_PLL_Setup();
#endif/*endifCLOCK_SETUP*/
/*SystemclocktotheIOCONneedstobeenabledor
mostoftheI/Orelatedperipheralswon'
twork.*/
16);
return;
}
7、研究结果
本照明系统基本能够完成各项指令,但由于做工粗糙,导致亮度调节变化不明显。
经过系统调试,照明系统运行良好,无较大缺陷,基本符合最初实际目标,且操作简单具有极大的深入研究改造价值.
8、结束语
在本次SRT设计中小组成员大有收获,通过不断的查阅资料,提升了自学能力。
在这短暂的SRT设计过程当中,小组成员得到了许多锻炼,受益匪浅。
9、参考文献
(1)陈其纯《电子线路(第二版)》2002
(2)刘仁宇《模拟电子技术》机械工业出版社2000
(3)张梦欣《数字电路基础》中国劳动社会保障出版社2009
(4)黄文锦《无线电基础》中国劳动出版社1995
指导教师:
负责人:
2013年4月8日
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