多功能无线遥控插座的开发【毕业论文】.doc

1、 本科毕业设计 （ 20 届） 多功能无线遥控插座的开发 所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 - 2 - 摘要 本设计是开发一个多功能无线遥控插座。此插座能够实现无线遥控、定时开关等一些功能。是基于传统插座的基础上，增加了一些无线遥控以及 定时的设置。本系统核心部分是采用单片机 PIC16F917 作为主控芯片，结合时钟芯片 DS1302和无线遥控收发电路来实现总体的功能。 本系统可以 应用于智能住宅的远程监控系统中，用户在远离住宅 一定距离的情况下，可以通过 手上的无线遥控器 ，发送无线 编码数据，插座上有无线接收器，接收到该编码数据以后，通过

2、单片机处理，控制插座来通断电 ， 从而间接的来控制家用电器，这样就 实现对家用电器设备的远程控制 ，这是插座的远程无线遥控功能。 当然插座内部有定时器，可以设置插座：通过按键设置时间输入到单片机，单片机会控制时钟芯片实现定时 功能 。 插座的无线功能让使用家用电器更加的方便，不但可以远距离操作，还可以一起操作在使用该插座的所有家用电器；定时功能对现在节省待机能耗可以起很大作用。因此该插座是很有广泛的应用前景。 关键词： 多功能；无线；遥控；定时；插座 - 3 - Abstract This design is to develop a multi-function wireless remot

3、e control socket. This socket can realize the wireless remote control, timer switch and some other functions. Is based on the basis of traditional socket, increased some wireless remote control and timing Settings. This system is the core part adopts single-chip microcomputer control chip, combined

4、with PIC16f917 as DS1302 and clock chip wireless remote controlled transceiver circuit to achieve overall function. This system can be applied to the intelligent residence remote monitoring and control system, users in a certain distance away from residential the circumstances, can pass on the wirel

5、ess remote, send wireless encoding data, socket have wireless receiver, after receiving the encoding data by SCM processing, control, power sockets, causing an indirect access to control household appliances, thus realize to house hold appliances equipment long-distance control, this is socket remot

6、e wireless remote control function. Of course, can have internal timer socket set socket: through input to button time single-chip microcomputer, microcontroller will control clock chip achieve timing function. Socket wireless function let use appliances more convenience not only can operate from a

7、long distance, still can use this socket once again the operation of all household appliances; Timing function to now save standby energy consumption can play a large role. So this socket is very broad prospect of application. Key Words: multi-function; wireless; remote; timing; socket - 4 - 目 录 1 引

8、言 . 1 2 总体设计 . 2 2.1 系统部分功能介绍 . 2 2.2 系统总体运行方式介绍 . 3 3 硬件设计。 . 4 3.1 单片机 . 4 3.1.1 单片机 PIC16f917 及其特性。 . 4 3.1.2 芯片引脚图 . 5 3.2 LCD 显示模块 . 5 3.3 发射和接收模块 . 6 3.3.1 发射模块 . 6 3.3.2 无线接收模块 . 8 3.3.3 芯片编码 . 8 3.4 时钟芯片 . 9 3.4.1 时钟芯片的介绍 . 9 3.4.2 DS1302 芯片的特点 . 10 3.4.3 DS1302 的芯片引脚图 . 10 3.4.4 时钟芯片读写时序图 .

9、 10 3.5 电源部分 . 11 3.5.1 电源的原理图 . 11 3.5.2 电源的各个部件 . 11 3.6 继电器 . 12 3.7 开关和喇叭 . 13 4 软件部分 . 14 4.1 编译编程软件的介绍 . 15 4.1.1 编译软件的介绍 . 15 4.1.2 编程软件的介绍 . 15 4.2 程序部分 . 17 4.2.1 无线编码部分 . 17 4.2.2 液晶显示程序 . 21 4.2.3 时钟读取部分 . 24 制作和调试 . 27 结论 . 28 致 谢 .错误 !未定义书签。 参考文献 . 29 - 1 - 1 引言 待机能耗，它是指一些东西在处于关机状态但是并没有

10、断掉的电源所消耗的能源。它就 像一只隐形的吸血虫，在浪费能源的同时形成了巨大的环保压力。据中国节能产品认证中心负责人介绍，与产品在使用过程中产生的有效能耗不同，待机能耗基本是一种能源浪费。 对此国外对各种家用电器都有该方面的规定，中国也已开始待机节能认证。 中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示 , 待机能耗占到家庭电力消耗的 10% 左右。 该中心的调查发现，我国城市家庭的平均待机能耗相当于每户使用一盏 15 瓦到 30 瓦的长明灯！照此推算，一 户普通人家一年因待机而消耗的能源折合人民币近 60 元，全北京市 300 多万户居民家庭每年要为待机能耗支付 1 8 亿元。如果算上企事业单

11、位在办公过程中产生的待机能耗，数字更为惊人 1。 除了国家对家用电器产品本身待机能耗的规定，我们还能怎样来降低待机能耗呢？我认为 使用节电插座， 也 有效的减少家用电器所带来的额外能耗 。 随着电器产品待机能耗的迅速增长 , 家庭和社会付出了太多的代价 ,而且由于现在工作节奏的加快，以至于会忽视或者没时间去理会，所以现在智能开关插座因其方便节能 , 受到了国外消费者的广泛欢迎 , 目前智能开关插 座正在成为新节能产品的研究热点。 设计的红外遥控智能插座是一种比较简单而实用的插座 , 本文阐述了红外节能开关插座的硬件电路设计、软件设计 , 以及对产品进行的调试 ,自己的设计和定型方案 , 消费者

12、利用它可以对家中一些需要不断开关的电器进行自动断电控制 , 而不需要拔掉插头。同时还加入了定时功能。 - 2 - 2 总体设计 图 2-1 总体框架 本系统是由无线发射接收模块、单片机、 LCD 显示模块部分、时钟芯片部分、继电器部分、电源部分、和按键蜂鸣器组成。 2.1 系 统部分功能介绍 无线发射接收模块作用是发射模块发射一个无线编码数据，然后通过接收模块接收该编码数据以后传送给单片机。 单片机是该系统的核心，电指令传送到它以后，它经过处理来控制继电器来导通或者断开电路；设置时间也是先经过单片机再进入时钟芯片，再传回单片机控制继电器， LCD 显示通过单片机来显示时间数据。 LCD 显示模

13、块是为了对你的设置的可视化，显示你时钟，和你设置的时间。 继电器是单片机控制的一个媒介，是控制插座导通或者断开的主要部分。 无线遥控器 接收器 单片机 继电器 插座插孔 按键 编码数据 时钟芯片 蜂鸣器 LCD 显示模块 - 3 - 蜂鸣器是对是否有接收信号的提示，通过蜂鸣器的鸣叫表示插座已经接收了你的指 令。 2.2 系统总体运行方式介绍 当无线遥控器发射一个无线编码数据，插座上的接收器会接收该编码数据，插座会发出一个声音（这是蜂鸣器提示接收到指令），编码数据被传送到单片机，单片机来判断，然后通过控制继电器来导通或者断开电路。还可以通过插座上的按键来设置时间，按键设置时间可以在 LCD 显示

14、设置状况，实现了直观的人机界面。时间设置后储存在单片机内，单片机把设置的时间传送给时钟芯片，时钟芯片会进行计时，到时间到后会传送给单片机，单片机控制继电器来实现插座的导通和断开。 - 4 - 3 硬件设计 。 该插座的 硬件组成部分有：单片机 PIC16f917、 LCD 显示模块、发射和接收模块、时钟电路部分、电源部分、继电器控制部分、按键和蜂鸣器部分组成。 3.1 单片机 单片机是该系统的核心，是整个插座的信息处理中心，主要完成对接收到的无线编码数据的处理、对继电器的控制、对时钟芯片和 LCD 的数据输入和时钟芯片输出的处理。 市场上有很多中类型的单片机，有 AVR 单片机， PIC 单片

15、机， 51 单片机、MSP430 单片机等等。 51 单片机它是基础入门的一个单片机，它有很多自己的优点：首先它从硬件到软件都有自己的一套按键操作系统，其次它具 有乘法和除法指令，但是随着单片机的发展，跟其他一系列的单片机相比，它的工作速度较慢，不过还是在不断改进发展。到目前位置它还是应用最广泛的单片机一种。 AVR 单片机是比较新颖的单片机，它的特点是高性能、高速度、低功耗，但是在相对情况下的 AVR 单片机的可靠性没有 PIC 单片机好。 MSP430 单片机的处理能力强、速度快、超低功耗但是同样的价格比较高。 根据以上一些单片机的性能特征，本插座选择的单片机是 PIC16f917。因为考

16、虑到性价比和可靠性都比较好。 3.1.1 单片机 PIC16f917 及其特性。 单片机 PIC16f917 是带 LCD 驱动器、采用纳瓦计数的 28/40/44 引脚 8 位CMOS 闪存单片机。具有高性能的 RISC CPU，工作的速度快；而且低功耗、可以直接驱动液晶模块。 具有高性能 RISC CPU：只仅需学习 35 条指令，除跳转指令外的所有指令都是单周期的； 工作速度：振荡器 / 时钟的输入频率为 DC 20 MHz，指令周期为 DC 200 ns；程序存储器读取（ PMR）功能；中断功能； 8 级深硬件堆栈；直接、间接和相对寻址模式 2。 - 5 - 单片机性能特性：具有高精度

17、内部振荡器；节能的休眠模式；宽工作电压范围（ 2.0V 到 5.5V）；工业级和扩展级温度范围；上电复位；上电延时定时器和振荡器起振定时器；带软件控制选择的欠压复位；带片上振荡器并且可软件使能的增强型低电流看门狗；与上拉 / 输入引脚复用的主复位；可编程代码保护；高耐用性 /EEPROM 单元，闪存可经受 10 万次写操作， EEPROM 可经受100 万次写操作，闪存 / 数据 EEPROM 保存时间： 40 年 2。 低功耗特性 :待机电流： 100nA （当电压为 2.0V 时）；工作电流： 8.5 A （当频率为 32 kHz，电压为 2.0V 时）， 100 A （当频 率为 1 M

18、Hz，电压为 2.0V时）；看门狗定时器电流： 1 A （当电压为 2.0V 时） 2。 3.1.2 芯片引脚图 R C 7 /R X1R D 42R D 53R D 64R D 75V S S6V D D7R B 0 /I N T8R B 19R B 210R B 311NC12NC13RB414RB515RB6/ICPSCLK16RB7/ICPSDAT17MCLR/VPP18RA019RA120RA221RA322R A 423R A 5 /A N 424R E 0 / A N 525R E 1 / A N 626R E 2 / A N 727V D D28V S S29R A 7 /O

19、S C 130R A 6 /O S C 231R C 0 /V L C D 132NC33NC34RC135RC236RC337RD038RD139RD240RD341RC442RC543RC644U1P I C 1 6 F 9 1 7CLKDATVPPG N DV C CG N DV C CR X DTXDRD0RD1RD2RD3R D 4R D 5R D 6R D 7I N TR A 4R A 5R E 0R E 1R E 2R A 7R A 6R C 0RC1RC2RC3RC4RC5R B 1R B 2R B 3RB4RB5RA0RA1RA2RA3图 3-1 单片机 PIC16f917

20、芯片引脚图 3.2 LCD 显示模块 采用的 LCD 的 Nokia5110 液晶显示屏 是一款我认为很有市场和性价比很好的液晶产品，是 Nokia 手机上的液晶屏， 只需要 3.3v 电压供电， 不过 唯一的缺点是没有背光，需要自己加 LED 作为背光 。它的性价比主要体现在：首先是价格， 跟 LCD1602和 LCD12964相比较， LCD1602 市场价格 20 25元不等 ， LCD12864就更贵 了，而 Nokia5110 裸屏价格 就几元而已。不但在价格上， Nokia5110 液- 6 - 晶显示屏它还有一些特点 3： (1)84*48 的点阵 LCD，可以显示 4行汉字。

21、(2)采用串行接口与主处理器进行通信，接口信号线数量大幅度减少，包括电源和地在内的信号线仅有 9 条。支持多种串行通信协议（如 AVR 单片机的 SPI，MCS51 的串口模式 0 等），传输速率高达 4Mbps，可全速写入显示数据，无等待时间。 (3)可通过导电胶连接模块与印制板，而不用练剑电缆，用模块上的金属钩可将模块固定到 印制板上，因而飞创便于安装和更换。 (4)LCD 控制器 /驱动器芯片已绑定到 LCD 晶片上，模块的体积很小。 (5)采用低电压供电，正常显示是的工作电流在 200A 以下，而且具有掉电模式。 Nokia5110 LCD 裸屏如下图： 图 3-2 Nokia5110 LCD 裸屏 3.3 发射和接收模块 3.3.1 发射模块 本系统 是通过发射模块来远程遥控插座工作，发射模块会发射无线编码信号给插座，插座得到编码工作从而起到控制作用。发射模块是采用现成的遥控器。