【电子信息工程】无线远程潜水泵控制系统发射模块设计

【电子信息工程】无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 南阳理工学院本科生毕业设计(论文) 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 Design of Transmit Control Module Based on Wireless Remote Submersible Pump Control 总 计 : 22 页 表 格 : 2 个 插 图 : 17 幅 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 [] 本设计是一套无线远程控制潜水泵启停的系统，可应用于很多种需摘 要 要潜水泵工作的场合，本文完成了对整个系统的发射部分的设计。 系统采用通过对AT89C51单片机编程和315M无线低速数据传输的设计思想， 最后实现每个遥控器控制一个潜水泵。本设计的核心部件是单片机，主要是用单 片机控制编码芯片PT2262进行控制信号编码。控制信号由315M无线低速电波输 送，传输距离远、系统反应快，由于在软件的设计中还加入了防干扰设计，所以 系统可以实现远距离的快速控制潜水泵的启停。 [关键词] 无线遥控;单片机;编码 Design of Transmit Control Module Based on Wireless Remote Submersible Pump Control Abstract: The design is a wireless remote control submersible pump start and stop the system, can be applied to the needs of a variety of occasions, the work of submersible pumps, the paper completed the launch of part of the whole system design. System of AT89C51 single-chip programming and low-speed wireless data transmission 315M of the design idea, and finally the realization of each remote control of a submersible pump. The core components of this design is the single-chip, single-chip control is mainly used for encoding control signals PT2262 chip encoding. 315M wireless control signal by low-speed radio transmission, transmission distance, the system responds quickly, due to the design of the software has also joined the anti-interference design, so the system can achieve rapid control of remote pump start and stop diving. Key words: Wireless Control; Single Chip Microcomputer; Modulation 目 录 1 引言............................................................................................................................ 1 1.1 课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的背景及意义.......................................................................................... 1 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 1.2 系统的组成...................................................................................................... 1 1.3 本设计的主要内容.......................................................................................... 2 2 无线远程潜水泵控制系统的构成和工作原理........................................................ 3 2.1 概述.................................................................................................................. 3 2.2 无线远程潜水泵控制系统的构成.................................................................. 3 2.2.1 无线远程潜水泵控制系统发射电路的构成........................................ 3 2.2.2 无线远程潜水泵控制系统接收电路的构成........................................ 3 2.3 无线远程潜水泵控制系统的工作原理........................................................ 4 3 无线遥控灌溉系统发射模块电路的设计.............................................................. 4 3.1 发射系统硬件设计.......................................................................................... 4 3.2 键盘电路的设计.............................................................................................. 5 3.3 看门狗电路设计.............................................................................................. 5 3.3.1 X5045芯片简介..................................................................................... 5 3.3.2 X5045工作原理..................................................................................... 6 3.3.3 X5045看门狗电路设计......................................................................... 6 3.4 编码芯片PT2262 ............................................................................................ 7 3.4.1 PT2262特点 ........................................................................................... 8 3.4.2 PT2262的编码格式 ............................................................................... 9 3.4.3 PT2262编码原理 ................................................................................. 10 3.4.4 PT2262地址码的设定 ......................................................................... 10 3.5 发射部分硬件电路设计................................................................................ 11 4 系统软件设计.......................................................................................................... 12 4.1 软件的总体设计框图.................................................................................... 12 4.2 键盘扫描程序设计........................................................................................ 13 4.3 看门狗程序设计............................................................................................ 13 4.4 控制信号数据传输程序设计........................................................................ 14 4.5 系统调试........................................................................................................ 15 结束语.......................................................................................................................... 17 参考文献...................................................................................................................... 18 附录.............................................................................................................................. 19 致谢.............................................................................................................................. 22 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 1 引言 1.1 课题的背景及意义 我国是一个水资源短缺，水早灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第6位，但是按人均水资源量计算，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。 另一方面，我国水资源的分步很不平衡。北方有些地区水资源的占有量仅为900立方米，低于国际公认的1000立方米的水资源下限。有些地区的人均占有量甚至低于世界最贫水的国家埃及和以色列的水平。我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家己达70%-80%, 因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。 在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高水资源的利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。无线控制灌溉系统的自动化是将计算机技术、单片机技术、通信技术等应用于一体，可以直接降低运行费用，提高灌溉效率，对充分发挥灌溉工程的效益具有重要意义。灌溉系统自动化是世界先进国家发展高效农业的重要手段，而我国目前的灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。 目前，国内外在农业灌溉系统中应用自动化控制主要以有线控制为主。有线控制就是通过架设的线路将控制信息传输出去，同时也可见将信息返回到控制中心。通过线路将控制信息传输出去，能够保证信息准确可靠地传送。其自动化的程度也是比较高的。由于农业灌溉的特殊性，有线控制在农业灌溉中的无线遥控灌溉系统研究应用有一定的局限性。尤其是长距离的架设线路.需要的投资是很大的，因而长距离的有线控制在农业灌溉中很难去实施。有线控制一般适宜在小范围的区域中应用。采取无线遥控可以省去线路的架设，节约了使用成本，因而在农业灌溉中有着广泛的应用前景。无线远程潜水泵控制系统是将计算机技术、单片机技术、通讯技术综合应用于系统中。 1.2 系统的组成 无线远程潜水泵控制系统由发射控制部分和接收控制部分组成，发射控制部分和接收部分的信号传输采用315M无线低速数据传输方式。发射部分主要负责数据发射和数据编码，接收部分主要负责数据接收、数据解码、和控制潜水泵的启停。 无线远程潜水泵控制系统主要有: AT89C51单片机、315M无线发射及接收模块、编解码芯片PT2262/PT2272、继电器等。其系统组成原理框图如图1所示。 1 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 AT89C51编码PT2262 315M发射模块 AT89C51解码PT2272 315M接收模块 控制信号 继电器 水泵 图1 系统组成原理图 整个系统由发射子系统和接收子系统构成。发射部分通过单片机控制PT2262编码,通过无线电波发送到接收模块，然后通过PT2272解码芯片进行解码，解码后将控制信号送入单片机，由单片机控制继电器的启停，最终实现了控制潜水泵的目的。 各部分的功能: (1)AT89C51单片机:发射电路中的单片机的功能是进行控制数据的编码，这种编码的主要功能是防止外界干扰，接收电路的单片机的功能除了要进行解码以外还要控制继电器的启停。 (2)315M无线发射及接收模块:315M无线发射模块是无线发射控制数据的电路模块，315M无线接收模块是接收发射部分的控制数据的电路模块。 (3)编解码芯片PT2262/PT2272:编码芯片PT2262是对单片机送来的数据进行二进制编码，编码芯片PT2262编码信号是由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字。解码芯片PT2272的作用是对PT2262发来的数据进行解码。 (4)继电器:由单片机控制其开关状态，并由继电器来控制潜水泵的工作或停止状态。 1.3 本设计的主要内容 (1) 无线远程潜水泵控制系统由发射模块和接收模块构成，发射模块发射控制信号给接收模块来控制潜水泵的工作状态。系统编码防干扰，为了准确地控制灌溉系统，必须对系统进行防干扰编码和解码，本设计完成无线远程潜水泵控制系统中的发射模块电路设计及软件设计。 (2) 单片机是整个系统的核心部分，系统中选用型号为AT89C51的单片机，发射芯片选用PT2262。 (3) 发射模块软件的设计。 2 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 (4) 系统调试 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 2 无线远程潜水泵控制系统的构成和工作原理 2.1 概述 从控制信息传输的途径，可以把自动化控制分为有线控制和无线控制无线遥控就是通过无线电波将控制信息传输出去，来控制灌溉系统中的设备。在农业灌溉中推广自动化控制，就必须考虑农业灌溉的特殊性。一方面，在耕种农田时，如果有线路铺设在其中，会带来很大的不便，同时也不利于农业机械化的推广。另一方面，就农业生产的整体而言，对灌溉的成本要求是很低的，如果灌溉的成本比较高，要想大规模的推广几乎是不可能的。在灌溉系统中采用无线遥控的方式，单节省架设线路这一项，就可以降低许多成本。另外，与有线控制相比，无线遥控可以不考虑控制区域的地形，具有很大的灵活性。总之，在灌溉系统中采用无线遥控有着非常广阔的前景。 2.2 无线远程潜水泵控制系统的构成 无线遥控灌溉系统由发射部分和接收部分组成(如图1所示)，，在无线遥控灌溉系统的模型中选用的是PT2262/PT2272收发芯片，发射时的输出功率为25mW，可以有效传输控制信息的距离为l000米。 2.2.1 无线远程潜水泵控制系统发射电路的构成 发射控制系统是无线远程潜水泵控制系统的核心，它主要包括AT89C51单片机一台、发射编码芯片PT2262一块、无线发射接收装置、电源和键盘等构成.发射部分结构如图2所示。 图 2 发射部分示意图 发射部分中作原理是，首先按键送入控制信号给单片机编码，经单片机编码完成后送给发射编码芯片进行二进制编码，完成二进制编码后传送至发射电路进行控制信号发射。信号最终发射到接收端。 2.2.2 无线远程潜水泵控制系统接收电路的构成 接收部分为现场控制设备，其结构为:AT89C51单片机、无线接收装置、继电器、解 3 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 码芯片PT2272、控制电路等部分组成,接收部分结构如图3所示. 图 3 接收部分示意图 接收部分工作原理是天线接收到控制信号传到接收模块,再传送到PT2272进行二进制解码，然后再送到单片机做进一步解码，解码出正确控制信息后控制继电器的启停，最终达到控制潜水泵的目的。 2.3 无线远程潜水泵控制系统的工作原理 无线远程潜水泵控制系统是通过发射部分发送控制信息，来控制接收部分潜水泵的运行状态。在发射部分操作继电器，将无线发射接收装置设置为开通状态，通过发射电路中的单片机编码，以无线高频电波的形式发射出去，接收电路接收信号解码并执行。接收部分要对接收到的信息进行辨别。发射部分发送的信息包括两部分的内容，(1)地址信息、(2)控制潜水泵运行状态。首先我们来看无线远程潜水泵控制系统的接收部分是怎样来识别地址信息的。 当按下控制按钮时，信息传往发射电路中的单片机，经过单片机的编码程序把控制数据编成数据帧，然后再把控制数据传到发送芯片PT2262发送出去，接收芯片PT2272接收到数据经接收电路的单片机解码并控制继电器的通断，从而控制灌溉水泵的开启和关闭。 3 无线遥控灌溉系统发射模块电路的设计 3.1 发射系统硬件设计 在无线遥控灌溉系统的发射部分设计中采用AT89C51单片机作为微处理器，AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内4K bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 MSC-51指令系统，片内置通用八位中央处理器(CPU)和Flash存储单元。 发射模块的外围电路由键盘、晶振、看门狗、编码芯片PT2262等组成，如图4所示。 4 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 键盘看门狗 89C51 PT2262晶振 图4 发射部分硬件电路结构框图 3.2 键盘电路的设计 键盘是人机对话的纽带，操作人员可以通过键盘输入数据和命令。键盘可分为非编码键盘和编码键盘两种，前者用软件来识别输入键和产生代码，后者则用硬件来识别和产生代码。本设计使用的键盘按键数是四个，图5是键盘电路的设计。 图5 键盘电路设计 3.3 看门狗电路设计 看门狗电路一般有软件看门狗和硬件看门狗两种。软件看门狗不需外接硬件电路，但系统需要出让一个定时器资源，这在许多系统中很难办到，而且若系统软件运行不正常，可能导致看门狗系统也瘫痪。硬件看门狗是真正意义上的“程序运行监视器”，当程序跑飞或死机时，cpu不能在1.6s内给出“喂狗”信号，RESET端输出复位脉冲，单片机复位，看门狗定时器清零。 3.3.1 X5045芯片简介 本系统采用Xicor公司的X5045，它将EEPROM、看门狗定时器、电压监控三种功能组合在单个芯片之内，大大简化了硬件设计，提高了系统的可靠性，减少了对印制电 5 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 路板的空间要求，降低了成本和系统功耗，是一种理想的单片机外围芯片。 SO:串行数据输出脚，在一个读操作的过程中，数据从SO脚移位输出。在时钟的下降沿时数据改变。 SI:串行数据输入脚，所有的操作码、字节地址和数据从SI脚写人，在时钟的上升沿时数据被锁定。 SCK:串行时钟，控制总线上数据输入和输出的时序。 /CS:芯片使能信号，当其为高电平时，芯片不被选择，SO脚为高阻态，除非一个内部的写操作正在进行，否则芯片处于待机模式;当引脚为低电平时，芯片处于活动模式，在上电后，在任何操作之前需要CS的一个从高电平到低电平的跳变。 /WP:当WP引脚为低时，芯片禁止写入，但是其他的功能正常。当WP引脚为高电平时，所有的功能都正常。当CS为低时，WP变为低可以中断对芯片的写操作。但是如果内部的写周期已经被初始化后，WP变为低不会对写操作造成影响。 RESET:复位输出端。 VCC:电源端。 VSS:接地端。 3.3.2 X5045工作原理 X5045是一种集上电复位、看门狗、电压监控和串行EEPROM 四种功能于一身的可编程控制电路，它有助于简化应用系统的设计，减少电路板的占用面积，提高可靠性。 (1)上电复位 X5045加电时会激活其内部的上电复位电路，从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当VCC超过器件的Vtrip限值时，电路将在200ms(典型)延时后释放RESET以允许系统开始工作。 (2)低电压检测 工作时，X5045对VCC电平进行监测，若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时，系统即确认RESET，从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当RESET被确认后，该RESET信号将一直保持有效，直到电压跌到低于1V 。而当VCC返回并超过Vtrip达200ms时，系统重新开始工作。 (3)看门狗定时器 看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位，所以CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。 3.3.3 X5045看门狗电路设计 门X5045硬件连接图如图6所示。X5045芯片内包含有一个看门狗定时器，可通过 6 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 软件预置系统的监控时间。看门狗定时器的预置时间是通过X5045的状态寄存器的相应位来设定的。X5045状态寄存器共有6位有含义，其中WD1、WD0和看门狗电路有关，其余位和EEPR0M的工作设置有关。 WD1=0，WD0=0，预置时间为1.4s。 WD1=0，WD0=I，预置时间为0.6s。 WD1=l，WD0=0，预置时间为0.2s。 WD1=l，WD0=I，禁止看门狗工作。 看门狗电路的定时时间长短可由具体应用程序的循环周期决定，通常比系统正常工作时最大循环周期的时间略长即可。编程时，可在软件的合适地方加一条喂狗指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置时间，系统就不会复位而正常工作。当系统跑飞，用软件陷阱等别的方法无法捕捉回程序时，则看狗定时时间很快增长到预置时间，迫使系统复位。 图6 X25045芯片与AT89C51单片机接口电路 实践证明，采用该电路的无线远程潜水泵控制系统的性能稳定可靠。X5045看门狗电路具有多功能、反应速度快、抗干扰能力强等特点。可以说X5045是一种性价比较高的电路芯片，并可非常方便地与许多常用CPU系列器件接口，非常适用于智能仪器、实时控制、微型化等场合。 3.4 编码芯片PT2262 PT2262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。如图7所示PT2262与AT89C51接口电 7 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 路。 图7 PT2262与AT89C51接口电路 工作原理是单片机把已经编码过的控制数据通过P1.0-P1.4口传送到编码芯片 PT2262的D0-D3口，然后PT2262进行二进制编码。 3.4.1 PT2262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:2.6-15v。 (5) 数据最多可达6位。 (6)地址码最多可达531441种。 PT2262管脚说明如表1。 表1 PT2262管脚说明 名称 管脚 说明 A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空) D0-D5 7-8、10-13 数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉 Vcc 18 电源正端(，) Vss 9 电源负端(,) TE 14 编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效 OSC1 16 振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率 OSC2 15 振荡电阻振荡器输出端 Dout 17 编码输出端(正常时为低电平) 8 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 PT2262性能参数如表2。 表2 PT2262性能参数表 参数 符号 参数范围 单位 电源电压 Vcc -0.3―15 V 输入电压 Vi -0.3―Vcc+0.3 V 输出电压 Vo -0.3―Vcc+0.3 V 最大功率(Vcc=10V) Pa 300 mW 工作温度 Topr -20―+70 ? 储存温度 Tstg -40―+125 ? 3.4.2 PT2262的编码格式 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“1”;一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”如图8。每组字码之间有同步码隔开，如果用单片机软件解码时，程序只要判断出同步码，然后对后面的字码进行脉冲宽度识别即可。一个字码由12位AD码(地址码加数据码，比如8位地址码加4位数据码)组成，每个AD位用两个脉冲来代表:两个窄脉冲表示“0”，两个宽脉冲表示“1”，一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。 图8 PT2262编码时序图 这里，a=2*osc时钟振荡周期，位“f”仅对码地址有效。 同步位的长度是4个AD位的长度，含一个1/8AD位宽的脉冲如图9。 图 9 同步脉冲图 PT2262每次发射时至少发射4组字码，PT2272只有在连续三次检测到相同的地址 9 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平如图10。 图10 数据编码协议 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，所以程序可以丢弃处理。 3.4.3 PT2262编码原理 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后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直有高电平，编码芯片也会连续发射。当单片机没有电平信号时，PT2262不接通电源其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有高电平时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，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PT2262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。 3.4.4 PT2262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PT2262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PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，例如将发射机的PT2262的第2脚接地第3脚接正电源(电源电压应在规定范围内如表3)，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272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D1,D4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 10 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 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。 设置地址码的原则是:同一个系统地址码必须一致。 3.5 发射部分硬件电路设计 图11 发射部分硬件设计图 发射系统硬件电路图如图11，系统中有四个按键，也就是说可以分别控制四台潜水泵。工作时首先按下按键，由按键把控制信号送给单片机，由单片机负责控制编码芯片 11 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 PT2262编码，最后把控制信息发送出去，如果程序执行过程中出错，看门狗会使单片机复位。 4 系统软件设计 软件是计算机系统的灵魂，没有软件计算机就不能充分发挥其功能，这是软件在计算机中的地位。在无线远程潜水泵控制系统发射部分中，硬件设备的功能是由软件来定义的，如系统要控制潜水泵，通过无线通信程序来完成控制功能，通过软件定义键盘功能等，由此可见，软件是控制系统的一个重要组成部分。 程序是在keil c51开发环境下编写的，Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势，基于以上优点程序选用汇编语言编写。 4.1 软件的总体设计框图 潜水泵控制系统 潜水泵启停控制人机交互通信 无 键线PT 2262盘数 编扫据 码描传 输 图12 潜水泵控制系统软件程序总体结构图 发射部分软件程序结构如图12，该无线远程潜水泵控制系统发射部分的软件程序总体图包括:潜水泵启停控制程序、人机交互程序、通信编码程序等。本着软件设计的基本方法，潜水泵控制发射部分的软件设计方法是利用传统的结构化分析与设计方法来完成的。结构化系统分析与设计贯穿整个软件设计过程，遵循“自顶向下，逐步实现”的基本原则。 12 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 4.2 键盘扫描程序设计 本系统的键盘采用四按键设计，分别控制四个继电器工作，这种设计结构简单，系统只要逐个扫描就可以检测到按键信号。 由于键盘扫描的速度很快，而人按键时总会持续一定的时间，因此只要单片机处在等待输入的状态，这个键盘扫描程序基本上不会错过任何一个按键信号。由于一般人按键时会有抖动，抖动信号会造成键盘扫描时会出现一些错误的信号，要不就扫描不进数据，要不就重复输入很多次数据，因此需要一个消除抖动的程序。让单片机不响相应一些抖动信号，而只响相应一次确实存在的按键信号。键盘扫描程序的流程图如图13所示. 开始 初始化 键盘扫描 否判断是否有键 按下 是 否否否否p2.2=0, p2.3=0?p2.0=0?p2.1=0? 是是是是 执行k3键功能执行k4键功能执行k1键功能执行k2键功能 图13 键盘扫描程序流程图 上电初始化后开始执行键盘扫描程序，判断是否有按键按下，如果没有就返回到键盘扫描，如果有则向下执行检测那个键被按下，确定那个按键被按下后就执行其按键功能。 4.3 看门狗程序设计 看门狗电路主要用于提高系统的可靠性.为了防止串程序一旦进入非正常程序而不 13 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 能回到正常状态，在电路中增加了看门狗监控芯片，软件每隔一定时间送一个脉冲信号，该脉冲信号维持看门狗电路工作，使之不产生复位信号。如果程序出现不正常，则看门狗电路作用，使程序复位，如图14看门狗程序流程图。 初始化 程序体 喂狗程序 Y 程序正常, N 强制复位 图14 看门狗程序流程图 上电初始化后，系统开始执行程序体里面的主程序，主程序可以调用软件看门狗子程序，如程序出现问题不能及时喂狗，这样看门狗就会产生复位信号给单片机，是单片机复位。 4.4 控制信号数据传输程序设计 本设计的无线数据传输系统是采用主从式通信方式，发射部分设为主机，接收部分设为从机，主从机之间都编一个唯一的地址。主站发送的控制数据包括3部分:地址码、数据码、校验码。这样的编码控制可以有效的避免干扰。 在正常作时，系统中单片机的绝大部分的时间是进入“掉电状态”，占空比很小。系统上电后，首先初始化芯片，检测编码芯片PT2262有无数据发送，如没有，进入掉电状态，如果有数据(地址编码)，接收后并检测是不是本站地址，如果不是则进入掉电状态。进入掉电状态后，等待复位。系统进入掉电状态也有其它的好处，因为发射系统是便携式设计，这样做可以起到省电的作用。以此来延长电池使用时间。 发射系统是利用键盘上的按键进行人机对话的，通过扫描按键来确定按键键值，然后通过发射无线编码控制信号来控制潜水泵的开启和停止的，其控制信号的软件流程图如图15所示。 14 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 开始 初始化 掉电状态 调用键盘扫描子程序 N有键按下下吗, Y 取键值 发送控制数据 返回 图15 控制信号程序流程图 开始后首先执行初始化，然后调用键盘扫描子程序，通过键盘扫描程序判断有没有按键按下，如果没有单片机就进入掉电状态，如果有按键按下就取键值，根据键值发送相关控制数据，发送完毕返回。 4.5系统调试 当电路板加工完成之后，便进入了系统调试阶段，对发射部分的系统调试分为两部分进行，硬件调试和软件调试，下面将详述调试过程。 硬件调试的主要任务是排除电路板故障，其中包括设计错误和工艺性故障。调试的过程如下: (1)电路板检查，用万能表按照电路原理图检查电路板中电子元器件的电源及各引脚的连接是否正确,检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。对需要特别保护的芯片，先对各管座的电位(或电源)进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。 (2)检查硬件电路是否工作正常，检查流程为:首先检查单片机的时钟电路，通过测试ALE信号判断晶振工作是否正常。 在保证硬件系统正常工作的前提下，进行了软件的调试。这种软件调试是通过检测硬件的时序信号、工作流程来实现的。考虑到系统的数据格式及其时序，设计了检测数 15 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 据源。这个数据源按照实际的数据格式，给出模拟的数据信息和相应的控制信号。我们通过逻辑分析仪对输出的数据信号进行检测并与理想的数据波形进行比较，从而分析系统中存在的偏差。从系统中检测到的信道编码、解码，我们对各种数据格式进行了测试，取得了较好的测试效果。实现的测试数据波形与理想的数据波形能够实现较好的吻合，这证明了硬件电路和软件编程是正确的。 在发射系统和接收系统的联合调试中，发现系统的发射距离没有理论上的远，经过仔细检查和查阅有关资料，在更换了接收部分天线后，系统接收距离得到了改善，基本达到了预期目标。 整个硬件系统的测试取得了较好的效果，这证明了无线远程潜水泵控制系统发射部分的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计、硬件设计和软件编程时有效、可行的，完全可以满足系统的性能要求。 16 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 结束语 本文研究了采用基于AT89C51单片机的无线远程潜水泵控制系统发射部分的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计。首先根据设计要求用Protel DXP软件绘制出原理图，然后依照原理图选择元器件，在实验板上布置元器件并连接电路，对硬件电路进行测试，检验器件端口是否选错，复位是否正确，单片机是否起振等等。接着就要按照功能及要求编写程序，这里用Keil C编程工具，需要根据要求划分模块，优化结构，再根据各模块特点确定何为主程序，何为子程序，何为终端服务程序，相互间如何调用，再根据各模块性质和功能将各模块细化，设计出程序流程图，最后才根据各模块流程图编写具体程序。调试时应先调主程序，实现最基本最主要的功能，然后再布置子程序。 在试验过程中，首先通过发射控制器上的键盘输入控制信号，控制信号经过编码后是由地址码、数据码、校验码三码组成的，信号经过传输后，接收部分将收到的数据进行确认后，就执行下一步的程序，从而实现潜水泵的启停。 由于系统采用的是315M低速无线数据传输方式传输，如果使用在现场环境中就必然存在干扰的问题，所以抗干扰与可靠性设计就显得尤为重要。虽然系统中考虑了可靠性设计问你题，如看门狗技术，复位电路等在电路设计中的应用，但这也只是解决了部分问题，所以系统中又加入了信号抗干扰技术。这样整个无线远程潜水泵发射部分的设计才得到了进一步的完善。 17 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 参考文献 [1] 陈永甫 . 实用无线电遥控电路[M], 人民邮电出版社. 2007-7-7 [2] 王福瑞编著.单片微机测控系统设计大全[M],北京航空航天大学出版社，1998 年4月 [3] 李仲令. 现代无线与移动技术[M], 科学出版社. 2006-9-1 [4](美)斯托林斯(Stallings,W.). 无线通信与网络(第二版)[M],电子工业出版社. 2006-8-1 [5] 陆起涌 .近代无线电试验—电子学基础系列[M]. 复旦大学出版社. 2004-8-1 [6] 陈永甫. 无线电遥控入门[M], 人民邮电出版社 2007-1-1 [7] 袁杰. 实用无线电设计[M], 电子工业出版社 2006-6-1 [8] 曹学军. 无线电通讯设备原理与系统应用[M], 机械工业出版社 2007-1-1 [9] 姜宇柏、 游思晴.软件无线电原理与工程应用[M], 机械工业出版社2007-1-1 [10] 张志方、孙常胜编著.线性控制系统教程[M],科学出版社1993年10月 [11] 梅晓榕、兰朴森、柏桂珍编著.自动控制元件及线路[M],哈尔滨工业大学出版社， 1993年10月 [12](加)赫金、(加)默尔. 现代无线通信[M],人民邮电出版社. 2007-2-1 [13] 王世一编著.数字信号处理[M]，北京理工大学出版社，1997年 [14] 陈佩青编著.数字信号处理教程[M]，清华大学出版社，1998年 [15] 张友德、赵志英、涂时亮编.单片微型机原理应用与实践(修订版) [M]，复旦大学 出版社,1995年12月 [16] 丁元杰主编.单片微机原理及应用[M]，机械工业出版社，1995年10月 [17] 何立民编著.低功耗单片微机系统设计[M]，北京航空航天大学出版社，1993年 6月 [18] 周航慈、饶运涛编著.单片机程序设计基础[M]. 北京航空航天大学出版社， 1997年4月 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MOV R7,#228 SDL1: MOV R6,#0FFH SDL0: DJNZ R6,SDL0 DJNZ R7,SDL1 RET END 附录二:系统发射部分电路图及PCB图 图 16 发射硬件电路pcb图 20 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 图17 发射硬件电路3D图 21 图3 2FSK信 号的解调器 无线远程潜水泵控制系统发射模块设计 致谢 本研究及学位论文是在郭建昌老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。在整个毕业设计过程中郭老师一直对我教导和帮助，为我准备学习资料，指导 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 ，讲解相关知识。郭老师严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，郭老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。四年来，郭老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想上给我以无微不至的关怀，在此谨向郭老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 从开始进入课题到论文的顺利完成，有很多可敬的师长、同学、朋友给了我建议和帮助，在这里请接受我诚挚的谢意! 同时，通过本次毕业设计，提高了我的学习能力，但也更深刻的认识到，我在某些方面知识的欠缺与不足，明白了今后需要努力的还有很多很多。 最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 22