1、 本科毕业设计 （ 20 届） 投影仪幕布控制系统开发 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 摘要 在现代化生产、生活的很多方面都运用到了单片机控制系统，在多媒体控制领域也出现了单片机控制系统的身影。本课题是将单片机在多媒体控制 上的一个运用，制作的是一个投影仪幕布控制系统，通过无线来实现数据的传输，其载波频率为 315MHz，从而能够根据无线遥控器发送的信号来控制幕布升降，无线传输距离超过 30 米。整个系统 采用 的是以 PIC16F630 单片机为核心，包括系统硬件设计和软件设计，来实现对 幕布内 电机的控制。该系统为一自动控制系统，通过按键
2、 ，发送无线信号给 单片机 ，通过软件解码，向投影仪幕布电机 输送控制信号 ,控制电机的转速和正反转， 从而来控制投影幕的开闭 。采用 PIC16F630 单片机指令系统进行编程来实现软件部分。经测试，该系统能实现上述功能。 此课题的研究成果还可以运用于家用的窗帘的改装，车库的遥控自动门等，在其他领域有广泛的运用，符合物联网时代的需求，更好的满足日常生活。 关键词 ： PIC16F630；电机； 无线 控制系统； 投影幕 Abstract In modern production and life, The microcontroller control system is used in m
3、any aspects. For example in the multimedia control field. The issue is about the microcontroller is used in the system of projector screen control， to make a projector screen control system. The data is transported by wireless and the carrier frequency is 315MHz， and the system is controlled by the
4、signal from a wireless remote control. The wireless transmission distance above 30 meters. The design based on PIC16F630 microcontroller as the core, Including hardware design and software design, to achieve control the motor of projection screen. The system is an automatic control system. When push
5、 the button, then send wireless signals to the microcontroller. The microcontroller decoder the data by software and transport control signals to the motor transport. It can control the motor speed and reversing, And thus to control the projection screen opening and closing. To achieve the software
6、components , So I Use the Instruction system of PIC16F630 microcontroller . By Tested, The system can achieve the above functions. The research of this issue can be used in curtain, the door of garage and so on. The system conform to the requirements of Internet of Things, can increase the life. Key
7、 Words: PIC16F630; Motor; Wireless Control System; Projection screen 目 录 1 引言 . 1 2 总体设计 . 2 3 硬件设计 . 3 3.1 微处理器系统 . 3 3.1.1 PIC 单片机与其它单片机比较 . 3 3.1.2 PIC16F630 概述 . 4 3.1.3 微处理器系统电路 . 5 3.2 无线发射 . 6 3.2.1 无线遥控方案比较 . 6 3.2.2 无线发射模块选择比较 . 7 3.2.3 PT2262 介绍 . 7 3.2.4 无线发射模块电路 . 9 3.3 无线接收模块 . 11 3.3.1
8、 无线接收模块选择比 较 . 11 3.3.2 无线接收模块电路 . 12 3.4 电源模块电路 . 13 3.5 蜂鸣器电路 . 13 3.6 继电器电路 . 14 4 软件设计 . 16 4.1 软件开发工具 . 16 4.1.1 PIC 单片机编译软件平台介绍 . 16 4.2 总体程序流程图 . 17 4.3 软件解码部分 . 18 4.3.1 同步码 识别思路 . 19 4.3.2 数据和地址码识别思路 . 21 5 制作和调试 . 27 5.1 电路板的设计和制作 . 27 5.2 系统调试 . 28 5.2.1 硬件调试 . 28 5.2.2 软件调试 . 28 5.3.3 联合
9、调试 . 29 5.3 无线控制投影幕布的测试 . 29 6 结论 . 30 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 31 附件 1 系统实物图 . 32 附录 2 实验原理图 . 33 附录 3 毕业设计作品说明书 . 34 1 引言 在计算机、通信和无线技术的逐渐发展与结合 1，无线通信技术在传统的有线通信技术上逐步被应用，它有着有线技术所没有的优势，如快捷、方便、可移动和安全等，所以被更广泛应用于汽车无线电子、环境无线监测、电气的无线自动化控制等。 随着无线通信技术的不断发展，在生活中几乎所有的领域都能找到单片机的足迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传
10、输，工 业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。 鉴于单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，单片机被应用在无线传输 2。基于单片机的无线传输系统不但小巧而且容易控制，有很大的开发前景。而本课题是基于单片机的无线传输一个应用。 本课题是投影仪幕布控制系统开发，是一个基于单片机为控制的系统，通过无线传输 模块来实现。这个系统主要包括稳压电源、主控电路、无线发射与接收模块、继电器控
11、制模块、蜂鸣器电路和键 盘电路 3。 在发射模块的键盘上输入上升或者下降的命令，然后通过发射模块上的无线发射器到接收模块，由接收模块上无线接收器接收，通过解码处理，从而使投影幕的电机转动，控制投影幕的升降。 2 总体设计 本课题是设计一个投影仪幕布控制系统，能够根据投影仪的开关来无线控制幕布升降。根据系统设计的功能要求，确定系统的总体框架如图 2-1所示： 图 2-1 系统总体框架图 这个系统主要包括稳压电源、主控电路 、无线发射与接收模块、继电器控制模块、蜂鸣器电路和按键电路 4。 电源模块是把市电经过降压稳压后得到稳定的 5V 直流电源，为单片机、无线接收模块、继电器及蜂鸣器等提供稳定电压
12、。无线发射器通过 PT2262 编码后5，发射信号给无线接收器，当无线接收器接收到信号的时，把有用的信号传给单片机，单片机把这些信号进行解码处理后，分别给继电器和蜂鸣器一定的信号，使继电器和蜂鸣器开始工作。从而使投影幕的电机转动，控制投影幕的升降。在这个系统中，按键主要的作用是当遇到无线发射器无法使用的时候，只要操作按键，单片机得到信号 后，也可以控制投影幕的升降。 无线发射模块PT2262 无线接收模块 主控芯片： PIC16F630 按键 电源 继电器模块 蜂鸣器 投影仪电机 3 硬件设计 这个系统主要包括稳压电源、主控电路、无线发射与接收模块、继电器控制模块、蜂鸣器电路和键盘电路。 3.
13、1 微处理器系统 3.1.1 PIC 单片机与其它单片机比较 8位单片机中 PIC 单片机 与 51 系列单片机的比较 : PIC 的堆栈结构是固定的， PIC16F630 有八级深度的硬件堆栈， 51系列单片机的堆栈结构是在 RAM 区，由程序指定 SP 的开始位置 6。 PIC 的 RAM 每个字节的位都可以寻址，有 4条专用的位操作指令和 2条移位指令。 51 系列单片机只有 0x20 到 0x2F 的 Bytes 的位可以寻址，有 17条专用的位操作指令和 4 条一位指令。 PIC 单片机的所有寄存器 ,包括 I/O 口 ,定时器和程序计数器等都采用 RAM 结构形式 ,而且都只需要一
14、个指令周期就可以完成访问和操作 。 而 51 单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容 。 8位单片机中 AVR 单片机 与 51 系列单片机的比较 : 两者的 CPU 构架及指令集是完全不同的， 51 系列单片机所使用的是 CISC 指令系统，冯诺依曼结构体系的总线；而 AVR 系列的单片机则使用的是 PISC 指令系统，哈佛结构的总线，因此 AVR 系列的单片机拥有的更高的处理速度， AVR 系列的单片机每个振荡周期处理一条指令 7，而 51 系列的单片机则需要 12 个振荡周期来完成一条指令的处理，所以 AVR 系列单片机理论速度是 51 系列单片机的12倍。此外， AVR 单
15、片机加入了控制输入或输出的方向寄存器，解决了 51 系列单片机 I/O 脚为高电平时为输入和输出的状态 MSP430 系列单片机与 51系列单片机的比较 : 首先， 51系列单片机的指令是采用的是 “ CISC”的复杂指令集。而 MSP430 单片机是 16 位的单片机，采用了精简指令集（ RISC）结构，只有简洁的 27 条指令，大量的指令则是模拟指令，众多 的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快 8。 其次， 51 系列单片机本身的电源电压是 5 伏，有两种低功耗方式：待机方式和掉电方式。正常情况下消耗的电流为 24mA，在待机状态下，
16、其耗电电流仍为 3mA；即使在掉电方式下，电源电压可以下降到 2V，但是为了保存内部 RAM中的数据，还需要提供约 50uA 的电流。而 MSP430 系列单片机在低功耗方面的优越之处，则是 51 系列不可比拟的。正因为如此， MSP430 更适合应用于使用电池供电的仪器、仪表类产品中 9。 综上 各种单片机的特点与 51 单片机的特点比较后，在整个系统中， PIC单片机是最适合整个系统的需要， PIC 单片机在 I/O 脚方向寄存器的性能方面优于 AVR 系列单片机， PIC 单片机在功耗方面明显低于其他类别的单片机，编程比较方便。而且它价格低廉，而且完全可以满足整个系统的需要。在将来的整个
17、系统生产中，可以快速的生产。所以选择 PIC16F630 单片机作为系统的控制芯片。 3.1.2 PIC16F630 概述 PIC系列单片机是美国 Microchip公司的主打产品，因为它采用精简指令集、哈佛总线结构、流水线指取的方式，抗干扰 能力强，而且性价比高，所以深受国内外客户的喜爱 10。 PIC 单片机的特点： 1) PIC 单片机重视产品的性能与价格比是最大的特点， PIC 单片机开发了多种型号的单片机机来满足不同层次的应用需求。比如，一个遥控车的控制需要一个 I/O 较少、 RAM 及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，如果采用 40脚且功能强大的单片机，成本高，而且使用起
18、来也不方便。 PIC 系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。 2) 精简指令使其执行效率大为提高。 PIC 系列 8 位 CMOS 单片机具有独特的RISC 结构，数据总线和指令总线分 离的哈佛总线（ Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，使代码进一步压缩，运行速度进一步加快。 3) PIC有优越开发环境。 PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。基本上不会出现仿真结果与实际运行结果不同的情况。 4) 其引脚具有防瞬态能力 ,通过限流电阻可以接至 220V 交流电源 ,可直接与继电器控制电路相连 ,无须光电耦合器隔离，给应
19、用带来极大方便。 5) 彻底的保密性。 PIC 以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复 熔丝。 6) 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。 7) 睡眠和低功耗模式。虽然 PIC在这方面已不能与新型的 TI MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的。 3.1.3 微处理器系统电路 V D D1R A 5 / T 1 C K / O S C 12R A 4 / T 1 G / O S C 23R A 3 / M C L R / V P P4R C 55R C 46R C 37R C 28R C 19R C 010R A 2 / T O C
20、 K I / I N T11R A 1 / C I N - / I C S P C L K12R A 0 / C I N + / I C S P D A T13V S S14U1P I C 1 6 F 6 3 0V C CD A TC L KR C 0R C 1R C 2R C 3R C 4R C 5O S C 1O S C 2V P P I N TR12 0 0V C CK1按键K2按键K3按键L E D 1L E D继电器控制输出端继电器控制输出端无线信号输入端蜂鸣器输出端图 3-1 微处理器电路图 如图 3-1所示为 PIC16F630 单片机工作 的电路图， PIC16F630 单片机的 VDD端和 VSS 端分别接 5V电源电压 VCC 和地，由于 PIC16F630 单片机内部带有高精度 4 MHz 振荡器，因此可以自己提供振荡，省去了外部的电路。 复位是单片机的初始化操作，单片机在启动 运行时，都需要先复位，它的作用是使 CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 PIC16F630 这款单片机内部集成低功耗的上电复位电路（ POR）。 其 PIC16F630 单片机引脚如 3-2所示 ：
