1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 所在学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 II 摘 要 无线电遥控开关，包括发射器盒、发射按钮、发射器电路、收器盒、接收器电路、插座、插头组成，其特征在于： 在该发射器盒内装有发射按钮和发射器电路，发射器电路由数据电路、编码电路、调制振荡发射电路、电源电路组成，数据电路接编码电路，编码电路接调制振荡发射电路，电源电路分别与数据电路，调制振荡发射电路相接；用新型绝大多数元器件采用集成块，包括发射器和接收器两部分，其发射器电路由数据电路、编码电路、调制振荡发射电路、电源电路
2、连接而成。 关键词：无线电遥控器， 遥控信号， 单片机（见附录一）控制开关， 电路原理，发射机 III Abstract Radio remote control switches, including the transmitter box, launch button, the transmitter circuit, receiver box, the receiver circuitry, sockets, plugs composition, characterized in that: in the box with the launch button transmitter an
3、d a transmitter circuit, transmitter circuit by the data circuit, coding circuit, modulation oscillator transmitter circuit, power circuit, data circuit connection encoding circuit, coding modulation oscillator transmitter circuit connected circuits, power circuits and data circuits, respectively, p
4、hase modulation oscillator transmitter circuit; with the vast majority of dollars of new device blocks, including the transmitter and receiver in two parts, the transmitter circuit from the data circuit, coding circuit, modulation oscillator transmitter circuit, power circuit connection is made. Key
5、words: radio remote control;remote control signal;microcontroller (see Appendix A) control switch circuit; transmitter; receiver IV 目 录 第一章 绪论 1 1.1 研究方向 1 1.2 研究背景 1 1.3 研究意义及作用 2 第二章 相关技术基础 4 2.1 相关成果状态 4 2.1.1 无线遥控模块 4 2.1.2 射频技术 5 2.1.3 嵌入式软件的 动态 5 2.2 单片机应用 6 2.2.1 AT89S52 单片机的基本知识 6 2.2.2 复位电路
6、 7 2.2.3 晶振电路 8 2.2.4 按键电路 8 第三章 系统总体设计 9 3.1 方案分析 9 3.1.1 方案要求 9 3.1.2 方案原理 9 3.1.3 方案主要器件选择 9 3.1.4 方案结构设计 9 3.2 系统组成及设计 10 3.2.1 系统组成 10 3.2.2 发射系统硬件电路设计 11 3.2.3 控制器设计 11 3.2.4 发射器设计 11 3.2.5 发射系统软件设计 11 3.2.6 无线电发送程序流程 13 3.3 无线电编码协议 15 第四章 系统调试 17 4.1 程序调试 17 4.2 运行与测试 18 第五章 结束 20 致谢 21 参考文献
7、22 注释 23 附录 24 具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 1 一 绪论 1.1 研究方向 无线电遥控控制卷帘门 1.2 研究背 景 卷帘门是以多关节活动的门片串联在一起，在固定的滑道内，以门上方卷轴为中心转动上下的门。 卷帘门同墙的作用一样起到水平分隔，它由帘板、座板、导轨、支座、卷轴、箱体、控制箱、卷门机、限位器，门楣、手动速放开关装置、按钮开关和保险装置等 13 个部分组成，一般安装在不便采用墙分隔的部位。卷帘门适用于商业门面、车库、商场、医院、厂矿企业等公共场所或住宅。尤其是门洞较大，不便安装地面门体的地方起到方便、快捷开启作用。如用于车库门、商场防火卷帘门、飞机库门等。 从
8、开启形式分： 1.手动卷帘。借助卷帘中心轴上的扭簧平衡力 量，达到手动上下拉动卷帘开关。 2.电动卷帘。用专用电机带动卷帘中心轴转动，达到卷帘开关，当转动到电机设定的上下限位时自动停止。 从门片材质分为： 无机布卷帘门，网状卷帘门，欧式卷帘门，铝合金卷帘门，水晶卷帘门，不锈钢卷帘门，彩板卷帘门。 从用途上分为： 普通卷帘门、防风卷帘门、防火卷帘门、快速卷帘门。电动澳式（静音）卷帘门 不锈钢卷帘 自动卷帘门具有方便省力、开启面积大、安全可靠等特点，目前市场上的自动门控制器主要以手动开关、遥控开关为主，功能单一，安全保护功能较差，经常会发生人员被夹伤、车辆被压坏等情况 ，本项目整体是设计一个具有红
9、外保护、时间保护、限位保护等多重保护的新型卷帘门，具有遥控功能。 随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机（见注释一），智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。无线电遥控技术的诞生，起源于无线电通信技术，最初的构想是无线电电报技术的建立，真空电子管（见注释二）的发明使得无线电技术的应用和普及 很快应用在民用和军用等各个领域。自从爱迪生发明电灯以来，人类对照明电具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 2 器
10、的开启和关断控制主要使用手动机械开关。随着无线电的发展，从上个世纪60 年代开始，相继出现了无线电遥控的灯开关。无线电遥控器（ RF Remote Control）是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之后再由这些机械进行需要的操作。一个多键的无线电遥控器可集中控制全家的只能遥控开关，具有人性化夜光功能， 方便夜间找到开关位置，具有安装方便，使用简单，安全可靠等优点。但因为无线电波有穿墙越壁能力，所以会误开关邻居的灯。为了解决这个难题，后来的一种无线电遥控
11、器采用了编码技术，像一把钥匙开一把锁一样，一个遥控器只对应控制一盏灯。无线电遥控器是人们使用得最早、最普遍的自动化控制设备。近几年来 .由于红外发射、接收技术的发展才使人们对无线电遥控技术逐步疏远了 ,其实它的许多优点仍是红外、超声等遥控方法所无法比拟的。首先 ,无线电遥控无方向性 ,只要在有效半径范围内 ,都能实现可靠的操作。 1.3 研究意义及作用 设计着重研究无线 电控制开关的系统组成部分及其原理。设计有利巩固所学的专业知识，促进深入理论研究，为继续深造打基础，对在校期间学业情况的评估和综合能力的考查 ,也是培养和锻炼运用所学基本知识、理论和技能分析解决实际问题能力和科研创新能力，培养严
12、谨治学的态度。且在研究过程当中遇到的各种问题又能促进钻研学习，使学习成绩得以进步与提高，并对通信系统建立起一个完整的概念。无线电技术是通过无线电波传播信号的技术。无线电技术的原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无限电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波上。当电波通过空间传播到 达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。 无线电 (SoftwareRadio)是将标准化 ,模块化的硬件功能单元 ,通过高速总线或高速网络等连接形成一个通用的数字式硬件平台 ,再通过软件加载的方式来实现各种类型无线通讯系统的开放式体系结
13、构。其基本思想是把 A D ,D A变换器放置在收 发信机的天线之后 ,用软件实现无线电系统的所有功能。软件无线电技术实现的通信系统造价低廉 ,节省硬件 ,灵活性强。具有易于实现与不同的频带、带宽和调制方 式的通信系统的互联、互通 ;系统的升级和嵌入新技术更方便 ,便于开发新的增值业务 ;能更充分的利用有限的频谱资源等优点。因此 ,软件无线电技术成为通讯技术领域中的重要研究内容。是继模拟通讯到数字具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 3 通讯和固定通讯到移动通讯之后的无线通讯领域的又一次革命。国内外研究现状软件无线电的研究始于 2 0世纪 90年代 ,目前 ,在国内外有多家科研机构和大学正在
14、进行软件无线电的研究。 所谓软件无线电，就是说其通路的调制波形是由软件确定的，即软件无线电是一种用软件实现物理层连接的无线通信设计。软件无线电的核心是将宽带 A/D、D/A 尽可能靠近天线，用软件实现尽可能多的无线电功能；其中心思想是在一个标准化、模块化的通用硬件平台上，通过软件编程，实现一种具有多通路、多层次和多模式无线通信功能的开放式体系结构。应用软件无线电技术，一个移动终端可以在不同系统和平台间畅通无阻地使用。 软件无线电的主要优点是它的灵活性，可以通过增加软件模块，方便地增加新功能。在软件无线电中，诸如信道带宽、调制及编码等都可以进行动态调整，以适应网络标准和环境、网络通信负荷及用户需
15、求的变化。软件无线电具有较强的开放性，由于采用标准化、模块化结构，其硬件可以随 器件和技术的发展而更新或扩展，软件也可以随需要不断升级。 软件无线电推动了可编程硬件的发展，扩展了它的编程能力，提高了它的灵活性。现在的无线通信设备包括手机都使用了 DSP，但 DSP 软件大多固化在设备中，且 DSP 硬件是专用的。如果 DSP 硬件更加通用化，其软件可以通过有线或无线手段装入，那么一台设备就可以实现在不同的制式、频段和协议下工作了。当用户携带一台软件无线电装置到另一个国家，一入境就可以使用软件无线电装置从空中接收并下载该地区的通信标准，然后就可以利用该地区通信标准运行自己的软件无线电装置了，这将
16、给人们 带来很大的方便。 由于软件无线电具有现有无线通信体制所不具备的许多优点，因此它有着广泛的应用前景。目前，软件无线电在国内外得到迅速发展。 具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 4 二 相关技术基础 2.1 相关成果状态 2.1.1 无线遥控模块 “ 无线遥控器 ” 顾名思义，就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。常用的无线电遥控系统一般分发射和 接收两个部分。 发射部分一般分为两种类型，即遥控器与发射模块，遥控器和遥控模块是对于使用方式来说的，遥控器可以当一个整机来独立使用，对外引出线有接线桩头；而遥控模块在电路中当一个元件
17、来使用，根据其引脚定义进行应用，使用遥控模块的优势在于可以和应用电路天衣无缝的连接、体积小、价格低、物尽其用，但使用者必须真正懂得电路原理，否则还是用遥控器来的方便。 无线电遥控常用的载波频率为 315MHz 或者 433MHz，遥控器使用的是国家规定的开放频段，在这一频段内，发射功率小于 10MW、覆盖范围小于 100m 或不超过本单位范 围的，可以不必经过 “ 无线电管理委员会 ” 审批而自由使用 9。我国的开放频段规定为 315MHz，而欧美等国家规定为 433MHz，所以出口到上述国家的产品应使用 433MHz 的遥控器。 无线电遥控常用的编码方式有两种类型，即固定码与滚动码两种，滚动
18、码是固定码的升级换代产品，目前凡有保密性要求的场合，都使用滚动编码方式。 滚动码当前主要用在 RKE(Remote Keyless Entry)系统中，进行身份验证。 滚动码遥控器原理如下： 编码器检测到按键输入 , 把系统从省电状态中唤醒 , 同步记数加 1 , 与序列号一起经 密匙加密后形成密文数据 , 并同键值等数据发送出去。由于同步计数值每次发送都不同 , 即使是同一按键多次按下也不例外。同步计数自动向前滚动 , 发送的码字不会再发生。因此被称为滚动码。同步计数跟编码器序号一个 64 位一起经过 DES 加密， DES 密钥为厂家独有，必须保密。加密之后的密文则通过射频系统发射出去。接
19、收端接收到密文之后，通过厂家的DES 密钥进行解密，解密之后得到同步计数和编码器序号。首先检测编码器需要是否与接收器的序号相对应，如果对应，就检测同步计数是否在同步窗口内，具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 5 也就是说是否大于本机的保存同步计数但是又不 大得太多，如果大得太多，本机就再作一次同步。如果在同步窗口中，通知执行机构执行用户命令，比如说打开门锁或者关闭门锁之类的。 由于加密算法能够把明文打散，因此，码得滚动会使得发射的码变化差异很大而难以破解，由于同步计数的存在，重复发送也没有效果，因此要攻破该类系统就要攻破 DES 算法。同步计数为 16 位 , 可达 216 =65536
20、, 若每天用 10 次 , 则有 1812 年的使用周期。 32 位的序列号 , 容量为 232 = 42 亿 , 可以完全满足生产要求。 2.1.2 射频技术 射频技术（ RFID）是 Radio Frequency Identification的缩写，即射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。接收器的特殊在于免用电池、免接触、免刷卡故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一无法复制，安全性高、长寿命。 RFID的应用非常广泛，目前典型应用有动物晶片
21、、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。 RFID 射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通 过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。 RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可在这样的环境中替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体。长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。 2.1.3 嵌入式软件的动态 嵌入式软件与嵌入式系统是密不可分的，嵌入式系统是 “控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置 ”，就是以应用为
22、中心，以 计算机 技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由 嵌入式微处理器 、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用 程序 等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。而嵌入式软件就是基于嵌入式系统设计的软件，它也是 计算机软件 的一种，同样由程序及其文档组成，可细分成系统软件、 支撑软件 、应用软件三 类 ，是嵌入式系统的重要组成部分。 具有多重保护功能的自动卷帘门控制器开发 6 新一轮汽车、通讯、信息电器、医疗、军事等行业的巨大的智能化装备需求拉动了嵌入式软件及系统的发展。同传统的 通用计算机系统
23、不同，嵌入式系统面向特定应用领域，根据应用需求定制开发，并随着智能化产品的普遍需求渗透到各行各业。随着硬件技术的不断革新，硬件平台的处理能力不断增强 ，硬件成本不断下降，嵌入式软件已成为产品的数字化改造、智能化增值的关键性、带动性技术。 SOC 技术是微电子技术发展的一个新的里程碑，并已成为当今超大规模 IC 的发展趋势，为 IC 产业提供前所未有的广阔市场和难得的发展机遇。迅猛发展的 SOC 工业再次地推进了嵌入式软件与硬件系统进一步融合嵌入，嵌入式软件是其灵魂与核心。 SOC 技术的出现，改变了传统嵌入式系统的设计观念，基于 IP 构件 库的设 计技术将成为嵌入式系统设计的主流；IP 构件
24、库技术正在造就一个新兴的软件行业 2.2 单片机应用 2.2.1 AT89S52 单片机的基本知识 功能特性： AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完 全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制 应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，
25、256 字节 RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器 /计数器，一个 6向量 2 级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 静态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止 。 8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52。 主要性能：与 MCS-51 单片机产品兼容、 8K 字节在系统可编程 Flash 存储器、1000 次擦写周期、全静态操作： 0Hz 33Hz 、 三级加密程序存储器 、 32 个可编程 I/O 口线 、三个 16 位定时器 /计数器八个中断源、全双工 UART 串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。 2.2.2 复位电路 复位电路是维持单片机最小系统运行的基本模块。复位电路通常分为两种：
