四多路无线遥控开关毕业设计开题报告.doc

毕业设计/论文

开 题 报 告

课 题 名 称 多用途智能遥控开关设计

院　 系 信息科学与工程学院

专 业 班 级 电子信息工程0902班

姓　 名　 白映杨

评 分

指 导 教 师 王思贤

华中科技大学武昌分校

华中科技大学武昌分校学生毕业论文开题报告
学 生 姓 名
白映杨
学 号

专业班级
电子信息工程0902班
院系
信息科学与工程学院
指导教师
王思贤
职称

课题名称
多用途智能遥控开关设计
1．课题研究的目的和意义
遥控开关是智能化控制时代必不可少的发展，给我们的生活带来的很多的方便快捷。如在家庭中运用智能开关，能实现智能开关控制灯光、电器、窗帘、门锁，享受随时随地的智能家居遥控，使智能与时尚完美结合。
常用遥控器大体分为两类：红外线遥控器，无线电遥控器。
人们见到的红外遥控系统分为发射和接受两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。常用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右，外形与普通φ5mm 发光二极管相同，只是颜色不同。单只红外发光二极管的发射功率约 100mW。接受电路的红外接受管是一种光敏二极管，使用时要给红外接受二极管加反向偏压，它才干正常工作而获得高的灵敏度。红外接受二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接受二极管收到的信号较弱，所以接受端就要增长高增益放大电路。然而现在不管是业余制作或正式的产品，无线电遥控是运用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。
（1）发射器电路由3V电源提供，低频信号40KHZ的载波形成皆用与非门加外部元件实现，具有较高的稳定性，这部分电路用到了一个与非门集成电路。
（2）接受器电路又由几个部分组成，使用了LM567集成块实现了锁相环加密功能，用双稳态电路对继电器进行控制，运用继电器的开关对负载实现控制。

图【1-1】总体设计框图

无线电遥控系统一般分为发射和接受两部分。发射机重要涉及编码电路和发射电

路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目的上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才干由发射天线发射出去。接受机有接受电路及译码电路组成。由接受天线送来的信号经由接受机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。

无线电遥控是运用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。无线电遥控系统一般分为发射和接受两部分。发射机重要涉及编码电路和发射电路。编码电路由操作开关控制，通过操作开关使编码电路产生所需要的控制指令。编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号，无法直接传送到遥控目的上，还要将指令信号送到发射电路使它载在高频载波上，才干由发射天线发射出去。接受机有接受电路及译码电路组成。由接受天线送来的信号经由接受机高频部分的选择和放大后，送到解调器。解调器的作用是从载波上卸载指令信号，由于卸载的指令信号是混杂的，所以再送到译码电路译码，还原指令信号。
采用Silicon Laboratories 研制的无线发射芯片Si4010、无线接受芯片Si4313和C8051F920 单片机设计并制作的无线电遥控多路开关系统，结构简朴，性能稳定，控制方便，合用于具有较多受控电器的场合，并可实现多路多功能控制。
无线电遥控多路开关系统由无线电发射电路和无线电接受控制电路两大部分组成。
图【1-2】系统组成框图
红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响，使用效果不是很好， 如采用调频或调幅发射接受编码，则可提高遥控距离，并且没有角度影响。红外遥 控发射和接受模块可以用在室内红外遥控中，它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的家用电器可使用通用遥控器而不会产生互相干扰；电路调试简朴，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入 工作；编解码容易，可进行多路遥控。相对于有线遥控，无线遥控不受距离的影响，完全消除了拖缆式遥控装置所带来的故障隐患，给人们的平常工作和生活带来了更多的便利。

随着数字解决技术的快速发展，无线数字通信技术日趋成熟，其抗干扰能力强和易于对数字信号进行各种解决等优点，使得无线遥控系统的抗干扰性能逐步提高，安全性能大大改善。
相对于超声波遥控和红外线遥控，无线电遥控是运用无线电信号在空气中传播，根据无线电波的频率来遥控，可穿透一定的障碍物，传播距离较远，因此成为无线遥控领域的首选，在国防、军事、科研和平常工作生活领域应用越来越广。
2．课题研究的重要内容
设计一种无线电遥控开关，规定
（1）遥控开关的发射频率为2.4GHZ。
（2）遥控距离为10m左右，重要用于家庭内遥控家庭电器开关。
（3）发射器电源电压规定在10V以下。
（4）遥控接受器规定可以较准确的接受2.4GHZ的载频信号，并解调出控制家用电器开关的信号的控制开关动作。
（5）整个遥控电路尽也许简朴可行。

3、研究方法
3.1 2.4GHZ无线遥控器：
无线遥控就是运用高频无线电波实现对模型的控制。目前，传统无线遥控系统普遍存在同频干扰和遥控距离小两大问题。重要因素是载频较低导致带宽较窄和控制信息以模拟方式传输使得同频干扰也许性的增大。而采用先进的2.4 GHz扩频技术，从理论上讲可以让上百人在同一场地同时遥控自己的模型而不会互相干扰．并且在遥控距离方面也颇具优势，2.4 GHz遥控系统的功率仅仅在100 mW以下，而它的遥控距离可以达成1以上，并且由于频率高，天线长度只有3 cm；此外，可借鉴的商用技术较多。因此，很有必要将2.4 GHz扩频通信技术应用于无线遥控领域。

3.2 2.4G无线模块：
3.2.1 nRF24LE1无线芯片模组
挪威Nordic公司nRF24LE1用作遥控器的主控芯片，其内部有两个部分：增强型的8051MCU和内嵌2.4G低功耗无线收发内核nRF24L01P，空中速率有三个选择:250 kbps, 1 Mbps，2 Mbps，保证数据的空中快速传输。两者之间通过SPI接口进行通信。还拥有丰富的外设资源，特别是内置128 bit AES硬件加密器，可对任何无线传输的数据进行高强度的加密，保证无线数据的安全，特别满足RFID对高安全性的规定。CPU的工作模式可以通过开关状态寄存器的控制位来控制，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm，电流消耗为9mA，接受模式时为12.3mA，该特性为设计低功耗系统提供了先天性条件。
nRF24LU1+芯片内部结构和nRF24LE1基本一致，考虑到成本的计算，采用nRF24LU1+符合全速USB 2．0标准的器件控制器。

3.2.2 JTT-24L01+ 嵌入式微功率无线数传模块
JTT-24L01+是一款工作在2.4~2.5GHz 的通用ISM 频段的单芯片微功率无线收发模块，是成都江腾科技有限公司采用高性能的无线射频芯片nRF24L01+以及高精度外围元件开发的一款无线通信模块。
特点：
（1） 内置 2.4Ghz 天线,体积小巧 15mm X 24mm
（2） 传输距离远,开阔地无干扰视距100米,具体距离视环境而定
（3） 采用真正的GFSK 单收发芯片
（4） 2.4Ghz 全球开放 ISM 频段免许可证使用
（5） 自动应答及自动重发功能
（6） 地址及CRC 检查功能及点对多点通信地址控制
（7） 最高工作速率2Mbps,高效 GFSK 调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制场 合,可以传输音频、视频
（8） 标准 DIP 间距接口,便于嵌入式应用
（9） SPI 接口数据速率0~10Mbps
（10） 125 个可选工作频道,满足多点通信和跳频通信需要
（11） 支持无线唤醒,很短的频道切换时间可用于跳频
（12） 采用10PPM的高精度晶振
（13） 采用高Q值0402封装的电感和电容
（14） 工作电压1.9~3.6V,推荐3.6V,但是不能超过3.6V.可以把电压尽也许靠近 3.6V但是不超过3.6V

3.2.3 2.4G JF24D无线收发模块
JF24D整合了高频键控（GFSK）收发电路的功能，以特小体积实现高速数据传输的功能。JF24D的传输速率可达成1Mbps,並具有快速跳频校验等功能，可在拥挤的ISM 频段中达成稳定可靠的短距离数据传输。工作在全球开放的ISM频段面许可证合用。
特点：
（1） 低电压，高效率
（2） 低成本，双向高速数据传输
（3） 特小体积（不需要外接天线）
（4） 具有快速跳频，前向纠錯，校验等功能
本课题拟采用JF24D无线收发模块。

3.3 多路遥控的实现
（1）采用51系列单片机（AT89S51）进行软件编程完毕信号的编码译码工作以实现多路遥控。
（2）采用无线遥控器编码／译码芯片完毕信号的编码译码工作以实现多路遥控。如：EV1527,PT2262,PT2294-M4,PT2264等。

虽然实现该设计的方法很多，但我觉得使用JF24C无线收发模块和单片机来完毕较好，以下是我决定的研究方法：
JF24D采用SPI数字接口与单片机连接。它支持SPI标准格式(CKPHA=0)。

图【3-1】单片机与JF24D端口连接

表【3-2】单片机 JF24D端口连接
说明：JF24C可以和各种单片机配套，对于硬件上没有SPI的单片机可以用IO口或者串口模拟SPI。与51系列单片机配套时在P0口加一个10K的上拉电阻，其余IO口可以和JF24C直接相连。单片机可以用5V供电，JF24C用3.3V供电。JF24C工作电压不得超过3.5V，否则会损坏器件。
4．实行计划
第七学期：
第 8 周: 选择毕业设计课题。完毕指导教师和毕业设计课题拟定。
第 9-12 周：完毕开题报告和外文翻译。
第 12 周: 完毕毕业设计的开题答辩。
第13-20周：根据拟定的课题实行方案，进行进一步研究，基本完毕毕业设计相关的硬件或软件设计工作。
第 21 周：在教师的指导下，完毕系统总体方案设计、系统软、硬件设计、实验测试等相关方面进行进一步研究。
第八学期：
第 1-5 周：继续完毕论文设计。
第 6- 9周：向指导教师提交毕业设计/论文初稿，根据指导意见对初稿进行修改。
第10-14周：完毕毕业论文定稿和毕业论文格式审查。
第 15 周：毕业答辩。

5、参考文献：
[1] 陈永甫.实用无线电遥控电路.北京：人民邮电出版社，2023.
[2] 朱卫华,陈和.高频电子线路.北京：电子工业出版社，2023.
[3] 黄智伟，王彦.全国大学生电子竞赛训练教程.北京：电子工业出版社，2023.
[4] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，2023.
[5] Tavares, Jose.Mendes.Teleswitch Board for Home.University of Minho, Portugal.

指导教师意见

指导教师签字：
年 月 日

答辩小组意见：

组长签字：
年 月 日
教研室审查意见：

教研室负责人签字：
年 月 日
院系审查意见：

院系负责人签字：
（公 章）
年 月 日