无线电源控制系统

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1、扬州市职业大学1扬扬 州州 市市 职职 业业 大大 学学毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文）设计（论文）题目：无线电源控制系统系 别：电子工程系 专 业：应用电子技术班 级：07 应用电子（3）班 姓 名：张 鹏 鹏 学 号：0604040237指导老师: 蒋亚平 沈梅梅完成时间：09 年 5 月扬州市职业大学2目目 录录摘要与关键字摘要与关键字 3第一章第一章 方案概述方案概述 41.1 课题简介4 1.2 设计任务4 1.2.1 无线发送与接收设备的主要设计目标 41.2.2 无线电源控制系统的基本设计思想 41.2.3 总体方案设计4第二章第二章 本课题研究的相关本课题研究的相关理论

2、与应用分析理论与应用分析 62.1 无线电波的基础理论与分析7 2.2 数字信号的码型和调制传输9 2.3 天线的理论与设计分析10第三章第三章 硬件电路的硬件电路的设计设计 113.1 无线发射电路 11 3.1.1 编码电路11 3.1.2 无线发射模块13 3.2 无线接收电路 133.2.1 接收电路143.2.2 双差分同步检波电路原理及分析153.2.3 解码电路163.2.4 固态继电器的工作原理与参数17第四章软件系统的设计第四章软件系统的设计194.1 无线发射的流程图与程序194.2 无线接收的流程图与程序24第五章第五章 小结小结 32心得体会 32参考文献 33附录：附

3、录：元件清单33扬州市职业大学3无无线电线电源控制系源控制系统统摘要摘要本课题主要是围绕无线遥控发射接收系统的相关的理论和实践应用进行了研究。以模拟学校机房的电源管理系统作为研究，教师机通过RS-232C接口与单片机连接，由操作界面传输开关机代码至单片机。经过单片机编码后，由发射电路通过 ASK 调制方式经垂直接地天线发射出去，再由学生机遥控电源插座装置的接收电路接收并译码。单片机识别代码后控制固态继电器执行相应的开关机动作。在这里，主要围绕 AT89C2051 单片机研究，发射模块是由声表面滤波器 SWAF 和 BG2 构成振荡器组成，接收模块由 TDQ-3 高频调谐器和双差分同步检波电路组

4、成。为了增加可靠性，应用了目前市场上比较流行的固态继电器 SSR。需要说明的是，本机房电源管理系统在实际生活中需求不是很多，我们的目的是以此为研究来进行应用扩展。因为本无线多路遥控发射、接收系统通过空间传播，实现对远处受控设备的控制，受控对象很广泛也很实用，例如对工业、医疗、家用电器等设备的工作状态的无线遥控。关关键词键词无线传输 软件编译码 固态继电器 AT89C2051 单片机扬州市职业大学4一一一方案概述方案概述1.1 课题简课题简介介在电子技术日益发展的今天，无线遥控技术的出现，不仅大大提高了劳动生产率， 降低了成本，而且减轻人们的劳动强度，改善了劳动条件。电源的控制从以前单一的有 线

5、开关控制方式，逐步转变到有线和无线等多种控制结合的方式。尤其在多用户集中控 制场合，如学生宿舍、智能小区、学校计算机房和实验室。在这些场合，若采用有线开 关集中控制每个用户的电源开关，在原材料和工程施工方面，将节约一大笔开支。从工 程的整体美观度来讲，后者也优于前者。研究的意义和目的通过设计无线电遥控器，让 我们能够巩固，充实，加深，扩大所学基本理论和专业知识。并且通过对无线发送和接 收装置的研制，进一步掌握无线遥控技术，提高解决实际工程问题的能力。1.2 设计设计任任务务设计并制作一个用无线方式集中控制其电源开关的管理系统。1.2.1 无无线发线发送与接收送与接收设备设备的主要的主要设计设计

6、目目标标如下如下： 1.由教师机能可靠控制所有学生机的电源开关。多个计算机机房能同时使用并不受 干扰。 2.控制信号的传输方式为无线电波，工作频率在业余频段。考虑到多个计算机机房 同时使用时存在多个发射机，为避免同频干扰，必须选用不同的业余频率，如 433.92MHz、315MHz、216MHz 等。 3.考虑到一般计算机机房的大小在 100 平方米到 300 平方米之间，所以要求遥控距 离大于 50 米。 4.为避免干扰其他用电设备，要求发射机的发射功率小于 20mW。 5.接收机的灵敏度小于 10uV。 6.同一机房所容纳的计算机台数最多要求达到 200 台。同一学校的计算机机房个数 最多

7、能要求达到 60 个。1.2.2 无无线电线电源控制系源控制系统统的基本的基本设计设计思想思想教师机通过串行口用 RS-232C 方式连接调制发射机和 IC 卡读卡器，实现电源开关控 制信号的发射和 IC 卡的读取。并通过机房 IC 卡管理系统实现学 生持卡上机和定时上机等功能。 学生机电源开关的控制是通过遥控电源插座实现的。遥 控电源插座的供电和断电是受调制发射机所发射的开关控制信号的控制。 当调制发射机发射的是开机代码时，遥控电源插座先通过解调电路解调出代码，再 通过单片机识别此代码，若符合开机代码的要求，则使电源插座供电；同理，当调制发 射机发射的是关机代码时，遥控电源插座先通过解调电路

8、解调出代码，再通过单片机识 别此代码，若符合关机代码的要求，则使电源插座断电。而这一切的控制，全由教师机 主控。扬州市职业大学51.2.3 总总体体设计设计方案方案 1. 方案选择方案选择本设计是基于单片机对无线控制系统的研究，实际应用中应采用专门的编译码芯片， 配合相应的发射与接收电路。实现无线方式控制工业生产等功能。用硬件来实现编码和 译码功能与用软件相比，有很大的优越性。但正如我前面所提到的，本系统的研究是为 了进一步扩展到实际生活应用中，是以此为实验。所以在设计方案选择上，综合了老师 和同组同学的意见，围绕 AT89SC2051 单片机为中心，采用软件编译码。没有选择目前市 场比较流行

9、的一些编译码芯片，比如 NRF401 等。另外，选择调幅方式发射也是为了简化 系统的复杂度。主要目的也是想通过此次毕业设计，能够学到更多东西，提高自己分析 问题的能力，比如单片机的应用和编程上的一些技巧等。具体设计方案思想和框图下面 详细介绍。2. 设计方案框图设计方案框图主机AT89C2051 单片机调制模块发射模块接收模块AT89C2051 单片机继电器控制电源开关由教师通过界面控制串行口 RS-232C 串行通信程序串行通信程序（编码程序）自定义用户码，开关机代 码 基于 2ASK 调制方式 （经调制后的代码）采用垂直接地天线声表面滤波器 SWAF 和 BG2 构成振荡器组成发射频率 4

10、33.92MHzTDQ-3 高频调谐器和双 差分同步检波电路组成（解调、整形后的代码）译码驱动电路 固态继电器 SSR 控制电 源通断（译码程序）3 . 教师机发射部分设计教师机发射部分设计 扬州市职业大学6无线电源控制系统要求调制发射机和遥控电源插座之间进行无线数字通信，根据无线 电管理的规定和电磁波传播规律的分析，采用 0.7m 频段(430-440MHz)的业余波段，此频 段适用于短距离通信，干扰小，具体频率可选择市场上可购买到发射模块的 433.92 MHz，以简化电路的设计。 系统的发射电路包括编码电路、无线发射模块（主要由声表面滤波器 SWAF 和 BG2 构成）和天线。PC 机由

11、串行口输出的数据经 MAX232C 电平转换后送给单片机 AT89C2051，单片机组成编码电路，编码由软件实现自定义编码并送到发射模块。4学生机无线遥控电源插座设计学生机无线遥控电源插座设计 学生机遥控电源插座部分由接收电路，解码电路和驱动电路组成，接收电路由垂直 接地天线、高频调谐器（TDQ-3 高频调谐器）和目前使用比较成熟的中频放大、同步检 波电路（双差分型）组成，将接收到的无线信号解调出数字信号并送入单片机 AT89C2051 进行解码，根据解码结果经驱动电路、光电耦合电路，通过固态继电器对电 源开关进行控制。5软件系统的设计软件系统的设计 软件系统主要由教师机发射部分软件和学生机电源插座软件部分组成。在编写程序 时需要想到很多问题，是采用单工还是双工工作方式。首先想到的是双工，但构思程序 时由于是无线传输感到有些困难，最后还是选择了单工方式。发射部分功能主要是接收 PC 机的串行数据，将其转换为自定义的包含地址位和开关机代码的编码信号，从发射模 块发射出去。接收部分的主要实现接收自定义的编码信号，判断是否为本机地址及开关 控制信号，从而控