应用电子毕业设计（论文）-无线电发射与频率显示系统.doc

河南科技学院毕 业 设 计（论 文）设计（论文）题目：无线电发射与频率显示系统系 别：电子信息系专 业：应用电子技术班 级：09级(3)班姓 名： 学 号：指导老师:无完成时间：2011年09月目录第一章 概述11引言111无线电源的发展现状112电磁波的传播方式12无线遥控技术的典型应用1.2.1 基于fsk方式的无线电遥控系统1.2.2 基于ask方式的计算机遥控装置1.3 总体设计思路1.3.1设计方案第二章 系统硬件设计2.1无线发射和无线接受模块2.1.1编码和解码原理2.1.2 315mhz 无线发射、接受原理2.1.3 电路分析2.2控制及显示部分2.3电源控制部分第三章 系统软件设计3.1软件组成以及结构31发射部分32显示部分第 一 章 概述1.1引言在电子技术日益发展的今天，电源的控制从以前单一的有线开关控制方式，逐步转变到有线和无线等多种控制结合的方式。尤其在多用户集中控制场合，如学生宿舍、智能小区、学校计算机房和实验室。在这些场合，若采用有线开关集中控制每个用户的电源开关，在原材料和工程施工方面，将节约一大笔开支。从工程的整体美观程度来讲，后者也优于前者。无线遥控采用无线电波或激光束传输主要用于活动的受控对象。可以在远离设备操作盘的地方对设备进行操作控制，相当于把设备操作盘上的按钮（开关）移到操作人员手中的操作器上，而且无须使用导线连接。操作人员活动范围大：可以近距离观测目标，也可以远离危险场所。与传统有线相比主要有以下特点：1、非接触；2、远距离操控；3、控制及时；4、专人专控。此外，它还有很多优点。操控精准，一个人既可以近距离观测目标，又可以远距离控制设备，无操作盲点，在目标前操作，无盲点。提高生产效率，无须两个人之间的联系， 安全，可靠。连续信号，系统运行中，发射器与接收器之间始终保持联系，一旦信号中断，接收器立即自动停机，保证生产安全。无线电信号没有方向性，能够跨越障碍物。无线遥控技术，市场前景广阔，广泛应用于家用照明开关控制，老人、小孩使用安全，并可遥控家用电器，对此类产品，消费者反映较好，很受欢迎，市场潜力很大。无线电源控制系统的主要设计目标如下：1.由教师机能可靠控制所有学生机的电源开关。多个计算机机房能同时使用并不受干扰。2.控制信号的传输方式为无线电波，工作频率在业余频段。考虑到多个计算机机房同时使用时存在多个发射机，为避免同频干扰，必须选用不同的业余频率，如433.92mhz、315mhz、216mhz等。3.考虑到一般计算机机房的大小在100平方米到300平方米之间，所以要求遥控距离大于50米。4.为避免干扰其他用电设备，要求发射机的发射功率 小于20mw。5.接收机的灵敏度小于10uv。6.为方便机房管理，在教师机处，开发一个机房ic卡管理系统，实现学生持卡上机和定时上机等功能。7.同一机房所容纳的计算机台数最多要求达到200台。同一学校的计算机机房个数最多要求能达到60个。无线电源控制系统的系统图如图2.1所示。1.1.1无线电源的发展现状有关无线电源的想法由来已久。早在19世纪30年代，迈克尔法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪晚期，尼古拉特斯拉有了一个伟大的构想，那就是将电传送到世界各地。因为很难构建一个可以延伸到每座城市、每栋大楼和每个房间的基础架构，特斯拉将视线转向了无线传输。他制定了一个发射塔规划，想以无线的方式在远隔数公里之外的地点间传输电力。他的团队确实在此方面作了一些试验，但在发射塔建成之前，他们的经费就用完了。后来，由于工业界接受了以有线的方式传输电力，无线电源的梦想也就随之搁浅。可是这一想法在。无线遥控开关是以非接触的方式对电器的开启和关闭进行控制，其控制按键和被控制电器之间不需要连线，控制信号以无线电波为载体进行传输，据现代信息社会的发展和人们日益广泛应用的要求，无线电源控制系统扮演着越来越重要的角色，并满足人们舒适、快节奏的生活需要开关电源在电子行业中,应用在通讯、计算机、自动化、军事、工业、农业等各个领域。如今高精度数字开关电源得到了越来越多的关注,同时取得了长足的发展，在电子技术日益发展的今天，电源控制从有线开关控制方式，发展到今天有线与无线结合的控制方式，提高了我们的生活素质。以单片机为核心设计一个用无线方式集中控制其电源开关的管理系统，这一课题，使工程设计开发能力得到提高，有利于理论和实践相结合，动手能力得到进一步加强，敢于接受新任务的挑战.1.1.2电磁波的传播方式当电磁波从天线辐射出来，在地球空间中传播，根据不同的传播性质有3种可能的途径。一是直射波（见图2.2），电磁波像光线一样直接传播到接收天线。电磁波通过这种途径传播所受的衰减很小，传播很稳定，但由于地球本身是个球体，所以，这种方式传播距离有限，收发天线的高度越高，传输距离就越远。电磁波的频率越高，越倾向于以直射波传播。二是地面波（见图2.3），电磁波贴着地表面传播。地面波传播只受地面电性能和地形的影响，因此，地面波传播最稳定可靠，受太阳、昼夜和四季等的变化影响很少。电磁波的频率越低，越有沿地表面传播的倾向，当频率升高时，地面对电磁波的衰减会很大，传输距离很短，特别是在起伏大的地形中。三是反射波（见图2.4），电磁波经过地面、地物和天空的电离层等反射后传播到接收天线。对于业余无线电来说，最重要的是经过电离层反射的短波传输。1.2无线遥控技术的典型应用1.2.1 基于fsk方式的无线电遥控系统fsk发射机。主振级由晶体管vt1与电容c2、c3、c4、c5、变容二极管和电感l1组成西勒振荡器。功放的工作状态为甲乙类，r8、r9给vt3提供偏压，其中l4与c10和天线为等效电容谐振于载频，l3与l2起阻抗变换作用，以使输出功率最大。1.2.2 基于ask方式的计算机遥控装置发射电路。遥控装置的发射电路主要采用单片机发射芯片micrf102，它是micrel产生的单片机uhfask发射机，具有低功耗模式，数据传输速率可达20kb/s,是一个数据输入无线输出的单片无线发射器件。1.3总体设计思路为了实现遥控电路能够对控制信号进行较远距离的有效传送，接收到的控制信号能够被主控制系统识别并产生控制信号。本系统将采用pt2262/pt2272编码解码芯片进行编解码；使用315mhz的发射、接收头实现无线传输信号；采用atmel公司的at89c51作为mcu控制处理整个系统；发射接收部分的关键问题是：如何有效的实现控制信号的无线传输。控制部分的关键问题是：如何根据接收到的控制信号产生对应的输出信号。(一） 无线发射与接收方案无线收发方案的关键问题有两个:一是信号的编码和解码;二是信号的发射与接收。系统的原理框图如图1-1所示。信号编码发 射接 收信号解码控制信 信号编码发 射接 收信号解码控制信号输入 号输出 图1-1系统的原理框图 控制信号由设定的按键输入，然后对其编码，再将编码信号调制成适合发射的信号后发射出去；接收端接收到信号后解调产生原编码信号，最后由解码电路解码就恢复出了原控制信号，也就实现了控制信号的无线传输。（1）、编码和解码编码的目的就是让各个控制信号有所区别，以便收到编码信号后通过解码又可以独立的恢复出原控制信号来，各控制信号不会出现混乱。具体实现是：由编解码芯片实现。此类编码与解码电路一般都是由两片配套的芯片组成。比如pt2262/pt2272，pt2262/2272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，pt2262/2272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地址码,pt2262最多可有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。对硬件的要求而言，需要两片芯片，电路简单。其中编码解码芯片是无线遥控方面的专用芯片，使用方便。（2）、发射与接收部分电路是本遥控系统能够实现无线收发的关键所在，实现无线收发传输控制信号。使用高频无线电通过天线发射出去，然后再由天线接收无线电信号，再对接收到的信号进行放大、解调等处理后，最后解码得到发送端传出的控制信号。天线发射功率大，覆盖范围广，很适合远距离传输。(二)系统控制部分方案本部分是整个系统的核心，负责协调整个系统的工作，对传来的控制信号进行判断，然后发出相应的控制信号，控制执行部件实现具体的功能。具有处理能力的芯片都可以完成本部分的功能，处理芯片有信号处理芯片如dsp，嵌入式芯片如arm，单片机等。本系统对处理芯片的要求不是很高，只要能对接收到的控制信号做出判断，能产生两个电机控制信号和数码管驱动信号就够了。所以从成本和本电路的要求考虑，处理芯片采用一般的单片机芯片就行了。为了资料的获取的方便，系统开发、程序设计的简单以及我对mcs51单片机的熟悉。决定选用最常用的mcs51系列单片机at89c51。at89c51 为 atmel 所生产的可电气烧录清洗的与 8051 相容的单片机，其内部程序代码容量为4kb。1.3.1设计方案整个系统的设计方框图如图1-2示。按键电路编码电路无线发射电路 图（a）无线遥控发射器无线接收电路解 码电 路继电器电路开 关电 路图（b）无线遥控接收器图1-2无线遥控开关系统框图发射系统主要由按键电路、编码电路、无线电发射电路组成。发射系统的电路原理如图1-2（a）所示。发射系统主要功能是将按键电路的信息进行编码后得到编码脉冲信号,此信号调制无线电发射电路并发射出去。编码电路采用编解码芯片组pt2262/ 2272中的编码芯片pt2262。该芯片内部有振荡器、系统定时器、地址解码器、编码脉冲发生器和控制逻辑电路。接收系统主要由无线电接收电路、解码电路、继电器电路、开关电路组成。接收控制系统的电路接收控制系统主要完成的功能是对接收进来的信号解调后进行解码,解码后的数据控制相应的开关进行动作。第 二 章 系统硬件设计2.1 无线发射和无线接收模块本部分电路要完成的功能是：按钮开关作为控制键发出控制信号，再对控制信号编码，最后把编码信号通过315m发射头以无线电波的形式发射出去。2.1.1 编码和解码原理本系统选用的编码解码芯片是pt2262/pt2272。编码解码的原理是：编码芯片pt2262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pt2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对地址一致后，vt脚才输出高电平，与此同时与pt2262相对应的数据脚输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片就会连续发射。pt2262、pt2272的引脚图如图2-1所示。 图2-1 pt2262、pt2272引脚图引脚说明： 表2-1 pt2262的引脚功能 名称管脚说明a0-a111-8、10-13地址管脚,用于地址编码,可置为“0”,“1”,“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 vcc、vss18、9电源正端（）、电源负端（）或是接地te14编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效osc1、osc216、15振荡电阻输入、输出端，振荡电阻决定振荡频率dout17编码输出端（正常时为低电平）表2-2 pt2272的引脚功能名称管脚 说明a0-a111-8、10-13地址管脚,可置为“0”,“1”,“悬空”,与2262一致才解码d0-d57-8、10-13数据管脚，地址码与2262一致时,对应位输出高电平vcc、vss18、9电源正端（）、电源负端（）或是接地din14数据信号输入端，来自接收模块输出端osc1、osc216、15振荡电阻输入、输出端，振荡电阻决定振荡频率vt17解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）2262每次发射时至少发射4组码字，2272只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码后才会把数据码中的“1”相应的数据输出端置为高电平同时把vt端置为高电平。因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以作丢弃处理。 pt2262发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态，数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定，编码信号从输出端dout输出。其编码时序波形如图2-2所示。osc1、osc2外接的电阻决定载波频率。 图2-2 pt2262的编码时序图 pt2272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表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（pt2272-m4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(pt2272-m6)，对应的地址编码应该是6位。 pt2262和pt2272除地址编码必须完全一致外，振荡电阻还必须匹配，否则无法有效解码接收到的信号，随着技术的发展市场上出现一批兼容芯片（例如：sc2262/2272，cs5211/5212），在实际使用中只要对振荡电阻稍做改动就能配套使用，实现有效编码和解码。根据我四处查阅各种应用电路，搜集资料，最后整理出了振荡电阻的几组典型匹配阻值和芯片代换如下表： 表2-3 编码解码芯片振荡电阻匹配编码发射芯片编码接收芯片pt2262pt2260sc2260sc2262cs5211pt2272/sc2272/cs52121.2m无3.3m1.1m1.3m200k1.5m无4.3m1.4m1.6m270k2.2m无6.2m2m2.4m390k3.3m无9.1m3m3.6m680k4.7m1.2m12m4.3m5.1m820k本系统的振荡电阻使用的是4.7k/820k的组合，解码芯片pt2272的输入端是din，信号从din端输入解码。编码和解码芯片的地址设置一致时才能解码，同时vt置为高电平。pt2272的解码时序图如图2-3所示。本系统中解码电路使用的是锁存型的解码芯片。 图2-3 pt2272的解码时序图编解码芯片pt2262/pt2272的工作电压范围是315v，收发数据最多可到6位。地址编码为8位。2.1.2 315mhz无线发射、接收原理本系统电路实现无线收发采用的是315mhz无线发射和超外差式无线接收。（1）、315m无线发射电路 ook调制尽管性能较差，然而其电路简单容易实现，工作稳定，因此得到了广泛的应用，在汽车、摩托车报警器，仓库大门，以及家庭保安系统中，几乎无一例外地使用了这样的电路。早期的发射机较多使用lc振荡器，频率漂移较为严重。声表器件的出现解决了这一问题，其频率稳定性与晶振大体相同，而其基频可达几百兆甚至上千兆赫兹。无需倍频，与晶振相比电路极其简单。以下两个电路为常见的发射机电路，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手碰到天线、声表或者电路的其他部位，发射频率均不会漂移。与图（a）相比，图（b）的发射功率更大一些，可达200米以上。无线发射电路如图2-4所示。图2-4 315mhz发射电路（2）、315mhz无线接收电路接收机可使用超再生电路或超外差电路。超再生电路成本低，功耗小可达100ua左右，调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。然而，超再生电路是用分立元件制作的，所以工作稳定性比较差，选择性也很差，从而降低了抗干扰能力。所以本系统将采用超外差电路作为接收电路，超外差电路的灵敏度和选择性都可以做得很好，美国micrel公司推出的单片集成电路可完成接收及解调，其micrf002为micrf001的改进型，与micrf001相比，功耗更低，并具有电源关断控制端。micrf002性能稳定，使用非常简单。与超再生产电路相比，缺点是成本较高，典型应用如图2-5所示。图2-5 315mhz接收电路micrf002使用陶瓷谐振器，换用不同的谐振器，接收频率可覆300-440mhz。micrf002具有两种工作模式：扫描模式和固定模式。扫描模式接收带宽可达几百khz,此模式主要用来和lc振荡的发射机配套使用，因为，lc发射机的频率漂移较大，在扫描模式下，数据通讯速率为每秒2.5kb。固定模式的带宽仅几十khz，此模式用于和使用晶振稳频的发射机配套，数据速率可达每秒钟10kb。工作模式选择通过micrf002的第16脚（swen）实现。另外，使用唤醒功能可以唤醒译码器或cpu，以最大限度地降低功耗。micrf002为完整的单片超外差接收电路，基本实现了“天线输入”之后“数据直接输出”，接收距离一般为200米。2.1.3 电路设计本系统的发射电路采用图2-4的b图所示的方案。这部分功能可以独立出来，我们可以把发射和接收电路单独制作成小模块：发射头和接收头，然后再嵌入到发射、接收模块电路中去实现整个电路的功能。根据频率计算需要使用大约25cm的漆包线绕制成天线。发射头有三个接口，一个数据输入口，一个电源端，一个接地端。接收头有四个接口，中间两个连接在一起为接收到的数据的输出端口，其他两个一个是接地，一个是电源端。315mhz发射、接收头如图2-6所示。 图2-6 315mhz发射接收头（1）、发射模块电路设计发射模块电路原理图如图2-7所示。 图2-7 发射电路原理图 发射电路由pt2262编码构成4路发射电路，振荡电阻选用的是1.2m的电阻，图中pt2262的18脚vdd是通过按键和二极管向芯片供电的，只有当按键按下时二极管导通才向pt2262芯片供电；没有键按下时，pt2262并不耗电，这种设计特别适合使用电池供电的场合。如果使用的电源电压较低（如3v），则二极管应选用低压差的型号（如1n60等），若是工作电压较大（如5v）时，可以使用分压较大的in4148。地址编码由8位拨码开关的状态构成，可以分别置为“0”或“1”。当按下k1、k2、k3、k4中的一个时，pt2262对应的数据输入端就由低电平被置为高电平，同时18脚也得到高电平pt2262工作，将数据码和地址码一起编码，从17脚输出编码信号。17脚是编码信号输出端，在此我加上了个接线柱jc，用于和后级的315mhz发射头分隔开，方便测试所用。当需要发射信号的时候，在jc上加一个跳线帽接通编码电路和315mhz发射头就可以了。（2）、接收模块电路电路设计接收模块电路原理图如图2-8所示。 图2-8 接收电路原理图接收电路：315mhz接收头接收到信号后送入锁存型的解码芯片pt2272的数据输入端14脚解码，振荡电阻选用200k的电阻与pt2262匹配。8位地址编码必须与编码芯片pt2262的地址编码一致才能实现解码，解码成功时第17脚将会输出高电平。图中的j0是与控制模块的接口，本模块需要嵌入到控制模块中，所以需要做得特别小。2.2 控制及显示部分控制电路的主要元件是单片机，单片机在工业控制、电子产品、仪器仪表等行业中已得到广泛应用。我们利用单片机进行开发应用时,都必须先了解单片机的硬件配置、软件编写、提供的内部资源等等资料。单片机已成为电子系统中进行数据采集、信息处理、通信联络和实施控制的重要器件。通常利用单片机技术在各种系统、仪器设备或装置中，形成嵌入式智能系统或子系统（1）本系统选用的是at89c51，下面将介绍此单片机的基础知识。at89c5的主要功能列举如下：管脚说明：vcc：供电电压。gnd：接地。p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0输出原码，此时p0外部必须被拉高。p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。p3口也可作为at89c51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.4 t0（记时器0外部输入）p3.5 t1（记时器1外部输入）p3.6 /wr（外部数据存储器写选通）p3.7 /rd（外部数据存储器读选通）p3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。/psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。/ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。xtal2：来自反向振荡器的输出。（2）控制模块电路设计 制模块电路原理图如图2-9所示。 图2-9 控制模块原理图控制模块主要由核心元件单片机组成，还有围绕单片机设计的一系列外围电路：复位电路，时钟振荡电路，程序烧写口可以实现在线下载程序，方便调试。单片机的p1口作为控制信号的输入端，p0口作为显示输出，p2口作为继电器控制信号的输出，p2.0输出方向控制信号。p2.1输出信号控制开/关。p1口的输入就是接收模块接收到的数据，也就是发射模块的4个按键产生的高低电平控制信号。也就是说通过无线收发后，按键k1、k2、k3、k4就对应于解码芯片pt2272的数据输出d0、d1、d2、d3，在这控制模块中输入到单片机的p1口。接收模块的vt端输入到单片机的int0口，用于产生中断信号。在接收模块中当有有效信号输入时pt2272解码置对应的数据端为高，同时也置vt为高电平。所以vt表示发射电路的按键按下时被识别到了，所以用vt作为中断信号在适合不过了。但是由于单片机的外部中断是低电平有效的，而vt是高电平。所以需要加入一个非门，然而特意的加入一个非门会增加不必要的开销。所以就加了一个由三极管构成的非逻辑结构。为了知道vt什么时候变高电平、是否变高电平，我在vt端加了一个绿色的led作为指示，限流电阻为200欧。三极管非门的输入端必须加上输入电阻，否则非门不会很好的工作，要有0.7v左右的电压就b、e极就导通了，而且led也始终不会点亮，因为此点被钳位在0.7v。单片机的p0口输出信号经过10k的上拉电阻后输入到显示驱动芯片cd4511。数码管选用共阴数码管，在公共端加上200欧的电阻限流。数码管主要是显示电机的速度档位，可以通过修改软件修改。修改好的软件编译后通过下图烧写入单片机执行。在线下载口如图2-10所示。图2-10 单片机在线下载口单片机编译好的程序就是从此烧写口写进单片机执行的，at89c51支持在线下载的优点就体现在这里。在电路板上留下程序下载口，软件调试时就变得非常方便，不需要每次都把芯片取下来使用专用的烧写器下载好后再装上调试，直接可以实现在线调试。2.3 电源控制部分（1）继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。微电子技术、电子计算机技术、现代通讯技术、光电子技术以及空间技术的飞速发展，对继电器技术提出了新的要求，新工艺、新技术的发展无疑对继电器技术的发展起到促进作用。微电子技术和超大规模ic的飞速发展对继电器也提出了新的要求。第一是小型化和片状化。如ic封装的军用to5(8.58.57.0mm)继电器，它具有很高的抗振性，可使设备更加可靠；第二是组合化和多功能化，能与ic兼容、可内置放大器，要求灵敏度提高到微瓦级；第三是全固体化。固体继电器灵敏度高，可防电磁干扰和射频干扰。通讯技术的发展对继电器的发展具有深远的意义。一方面是由于通讯技术的迅速发展使整个继电器的应用增加。另一方面，由于光纤将是未来信息社会传输的主动脉，在光纤通讯、光传感、光计算机、光信息处理技术的推动下将出现光纤继电器、舌簧管光纤开关等新型继电器。同时光电子技术对于继电器技术将产生巨大的促进作用，为实现光计算机的可靠运行，目前已试制出双稳态继电器。为了提高航空、航天继电器的可靠性，期望继电器失效率应由目前的0.1ppm降至0.01ppm；载人空间站则要求达到0.001ppm。耐温要达到200以上，耐振要求高于490m/s，同时应能承受2.3210(4)c/kg的射线辐射。为满足空间要求，必须加强可靠性研究，并建立专门的高可靠生产线。新型特殊结构材料、新分子材料、高性能复合材料、光电子材料，还有吸氧磁性材料、感温磁性材料、非晶体软磁材料的发展对研制新型磁保持继电器、温度继电器、电磁继电器都具有重要的意义，并必将出现新原理、新效应的继电器。电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 热敏干簧继电器的工作原理和特性热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。 固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以光电隔离型为最多。 继电器主要产品技术参数 额定工作电压是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。 直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。 吸合电流是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。 释放电流是指继电器产生释放动作的最大电流。当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。这时的电流远远小于吸合电流。 触点切换电压和电流是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。 继电器的选用 先了解必要的条件：控制电路的电源电压，能提供的最大电流；被控制电路中的电压和电流；被控电路需要几组、什么形式的触点。选用继电器时，一般控制电路的电源电压可作为选用的依据。控制电路应能给继电器提供足够的工作电流，否则继电器吸合是不稳定的。 （2）电源控制部分无线遥控开关由发射系统和接收系统两大部分组成，系统组成结构如第一章图1.1所示。开关系统的工作原理是首先通过按键输入所需控制电路的位号，同时启动编码电路产生带有地址编码信息和开关状态信息的编码脉冲信号，再通过无线电发射电路将该信号发射出去。而无线电接收电路将接收到的编码脉冲信号通过解码电路进行编码地址确认，确认是否为本遥控开关系统地址。如果是，则解码电路产生相应的输出信号控制继电器电路，开关电路动作；如果不是，则解码电路不解码，继电器电路不响应，开关电路无任何动作。第 三 章 软件设计3.1 软件组成及结构3.1.1 发射部分发射部分的主要功能是接收计算机的串行数据，将其转换为自定义编码信号，从发射模块发射出去，另外，还要负责给看门狗加喂狗信号，程序流程图如图3-1所示。开始喂看门狗系统初始化教师机是否有数据发送n教师机是否有数据发送n数据编码发射数据图3-1 发射部分程序流程图3.1.2接收部分接收部分的主要功能是接收自定义编码信号，判断是否为本机地址，然后控制固态继电器动作，程序流程图如图3-2所示。开始系统初始化判断是否有数据接收ny接收数据是否成功nyy判断地址位是否相同nyy功能码是否为开机n关电源y开电源图3-2 接收部分程序流程图3.2自定义编码的软件实现自定义编码的软件主要以延时程序实现，图3-3所示为其程序流程图开始返回调用200us延时子程序调用400us延时子程序输出口置0输出口置1图3-3 延时程序流程图程序源代码：cjne a,#10b,nextdata ;判断是否为10bclr dataout ;数据输出口置0acall delay400us ;延时400ussetb dataout ;数据输出口置1acall delay200us ;延时200usret ;返回；200us延时子程序delay200us: mov r2, #9delay200us1: mov r3, #9delay200us2: djnz 03h, delay200us2djnz 02h, delay200us1 nop nop nop nopret；400us延时子程序delay400us: mov r4, #10delay400us1: mov r5, #18delay400us2: djnz 05h, delay400us2 djnz 04h, delay400us1 nop nop nop ret3.3 宽度固定的脉冲信号的识别本系统属于远程数据传输。所传输的数据格式是自定义的。详细的编码格式前已述及。这样，所接收的数据不一定符合单片机串行通信的需要。这表现在两个方面：一是电气特性有差异，这通过电平转换等硬件电路可以很好地匹配；二是数据格式不符合计算机通信的需要。主要表现在：外设信号每帧位数超过或少于单片机通信最高或最低位数的限制；传输速率与单片机不匹配；帧格式与单片机不同等。在第一个问题解决后，外设发来的数据经过变换后与单片机i/o口可直接相连。但第二个问题不能用单片机现成通信口直接编程来解决。外设来的串行数据为非标准的，我们只能把它当成脉冲信号经i/o口输入来识别。对于本系统的码型，我们用一段时间的高电平加一段时间的低电平来表示两个二进制位。对于此类信号的识别，最直接的方法是严格按照高低电平的维持时间长短来定时检测。但其中仍然有一个问题，即接收不可靠。原因是由于串行数据的发送方和接收方的时钟存在误差，所以发送的脉冲与规定有误差，接收端的定时也有误差，另外数据在远程传输过程中会产生相移等失真，同样会产生误差。鉴于此，编写识别程序时，要允许有一定大小的误差。如200us，可以为140us到260us均为正确。图3-4所示为检测二进制10b的程序流程图。开始定时器初始化判断定时器是否超时判断接收端是否为0nnyy清定时器高电平宽度是否大于340us n高电平宽度是否小于460usy ny接收缓冲区高位置1判断定时器是否超时判断接收端是否为1nny低电平宽度是否大于140usy n低电平宽度是否小于260usyny接收缓冲区低位置0返回图3-4 检测二进制数10程序流程图程序源代码如下：；伪指令pdata equ 0b2h ；p3.2 接收端口counth equ 30hcountl equ 31hn200hh equ 00h ; 240usn200hl equ 0f0hn200lh equ 00