毕业设计论文基于单片机的无线风扇遥控系统设计与实现

题	目:	无线遥控风扇
班		机电（一）班
	级：
姓	名：	旷成
学	号：	B10350113

完成日期：2013/6/29——2013/7/5

浙江理工大学

目 录

概述....................................................................21 设计任务与要求.......................................................31.1 设计任务：.....................................................31.2 基本要求：.....................................................32 设计方案.............................................................42.1 无线电家电遥控的基础知识.......................................42.1.1 遥控模块的特性............................................42.1.2 遥控模块系统组成..........................................53 硬件电路设计.........................................................73.1 电路中用到的器件的简单介绍：...................................73.2 MSC-51 单片机引脚接线图及工作原理...............................73.3 HT-12 系列的编解码芯片.........................................113.3.1 HT-12 系列芯片的引脚定义。...............................113.3.2 HT12 编码器的基本工作原理。..............................12

3.4

C51 遥

控

接

收

模

块

电

路

图

。

……………………………………………….13

3.4 C51、继电器驱动位、驱动7段数码管、步进电机引脚分配表.......144 软件程序设计........................................................1.1 接收程序......................................................1.2 操作程序......................................................1.3 总程序........................................................175 总结................................................................22参考文献...............................................................23

概述

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领

域，已经成为一种比较成熟的技术，而遥控遥测技术在高科技研究、工农业生产、通

信技术、军事技术、家用电器等诸多领域得到了广泛地应用。特别是随着各类遥控专

用集成电路不断问世，使得各类遥控设备的性能更加优越、可靠，功能也更加完善。

本设计将介绍一种基于单片机简易无线电家电遥控系统，它的传输方式也是利用无线

遥控发射，它可对家中各种无线电遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智

能型无线电遥控器。该设计控制器采用单片机8051，遥控模块，选用的解码芯片是

HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18

脚DIP封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。

该遥控系统可以通过调节电容而改变发射频率的无线电遥控功能，即省时、又省力，

从而使人们免除同时面对众多遥控器的烦恼。本次课程设计，不仅设计了无线遥控

的原理图，同时以此原理图为基础设计了无线风扇遥控系统，实现利用遥控控制风扇

的起停以及档位调节，并分别利用软件A绘制出原理图，利用软件B进行了仿真实验，

实验结果达到了预期的目标，证明了我们的设计合理。

关键字：单片机，遥控模块，编解码芯片，8051，无线风扇遥控系统

1 设计任务与要求

1.1 设计任务：

设计制作一个无线遥控器控制系统，控制对象为家用风扇，能在家用环境内无线

遥控控制家用风扇的开启、关闭以及档位调节，以达到方便实用的效果。该遥控装置

采用晶体稳频脉冲调幅发射机，电路较简单，频率稳定度高，发射的是间断的28MHZ

等幅载波。接收机采用自熄式超再生检波方式，检波级工作在非线性工作状态，具有

间歇高频振荡和检波双重功能，接收灵敏度较高。检波后的沙沙噪音为超再生电路所

特有的。它的有效控制距离不低于10M，可以轻松地实现对室内风扇的无线控制。

1.2 基本要求：

(1)无线遥控控制家电的开启、闭合以及档位调节；

（2）控制过程具备LED灯及压电喇叭提示；

(3)操作方便的设计理念；

2 设计方案

本系统设计分两部分：一是无线电遥控发射机部分，它是通过键盘对开关方式编

码的控制来调制信号的发送，再由功放外接天线进行无线电传输。二是无线电接收机

部分，它是由外接天线接收无线电，经过功放放大后，进行解调，解码，从而控制被

控设备。两部分均市直流供电，方便实用，但其不同的是，遥控发射机是采用电池，

而接收机是外供直流稳压电源。

2.1 无线电家电遥控的基础知识

无线电家电遥控的基础知识包括遥控模块的特性，遥控模块系统组成和各模块的

工作原理。

2.1.1 遥控模块的特性

无线遥控系统简单实用，能够穿透建筑物进行通信，而且没有方向的，是十

分常用的控制器。它由一组发射器和接收机组成。如图所示。

   

内含一组7 段数码管，数据显示方便。 有编译码IC，控制不受外界噪声干扰。 系统由4 组按键的无线电发射器及8051 接收控制板组成。 采用UHF 发射电路，发射频率约为310MHz，能够进行无线数据传输及无线控

制。

有2组继电器，可以直接控制强电。

遥控器及接收端上均有密码设定装置，由8组DIP开关调整，仅当两者调节一致时动作有效。

  

无线电接收电路采用无线电接收模块设计，方便实验及改装。 包含工作指示灯LED 及压电喇叭作动作指示用。由继电器开关可以控制家电产品电源的开启和关闭。

2.1.2 遥控模块系统组成

整个系统的组成分为发射器和接收机两个部分。

发射器功率小，采用电池供电，而且体积小，可以随身携带，接收机可由市电供电，也可选用蓄电池供电。发射器和接收机只有在两者的DIP密码一致时，才能正常工作。同时，一部接收器在需要的时候还可以有多部发射器吗，只需将这些发射器的DIP密码都设成与接收机相同即可。

1.发射器。

发射器的结构图如图下所示。发射器本身由12V的小型电池供电，内含8组DIP开关，可有256组密码设定。在本模块中采用的发射器有4个按键，在市场上销售的发射器也有两个键或3个键。当按下任何一键时，工作指示灯LED亮，将对应的数据发送出去，由接收机接收并执行对应的工作。发射器上的按键是常开开关，平时按键未按下时并不需耗电，只有某个按键按下时，开关闭合才会耗电，因此不需要装上电源开关。另外，无线电遥控通过频率在310MHz左右的高频载波传送数字代码数据，出厂时其工作频率已先行设定调整完成，因此发送接收电路无需作任何调整。这对使用者来说是十分方便并且重要的。

2.接收机。

接收机的工作原理图如下图所示，其结构较复杂，由单片机控制单元、高频电路

单元、解码芯片组成。

	单片机控制。单片机在系统在中是控制中心，完成将无线数据转换为控制信号的

任务，这里选用的是C51。单片机的控制信号通过通用I/O口输出，通过驱动电路或者相应的转换电路输入到控制设备中心。

 高频电路。高频电路用于接收来自发射器送来的信号，并将信号波放大后送至解 码IC。

 解码芯片。解码芯片用于对接收的无线数据进行解码，将解码后的数据以TTL电 平发送至单片机的通用I/O口。

3 硬件电路设计

除了C51之外，遥控器均有密码功能避免了因代码的重复而造成使用上的互相干扰，以下介绍无线遥控模块（RF51）中用到的编解码器IC的工作原理，以及模块中用到的HT-12系列编码器的介绍。

3.1 电路中用到的器件简单介绍：

高频模块（RFModule）提供经过高频接收机电路接收进来的信号及解码器转换出来的数据(D0~D3)，同时送出的数据使能信号VT(高电位工作)，且VT接至C51P2.4 引脚。电路使用步进电机表示风扇的电机，步进电机共接4跟并行I/O口线，即P0.0-P0.3，由X1,X2口输入11.0592MHz的晶振信号，另外还有LED指示灯接P3.7口，压电喇叭接P3.4口，整体接线图如下所示：

3.2 MSC-51 单片机引脚接线图及工作原理

MCS-51的逻辑符号图如下：

在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。由于51单片机运用已

经非常普遍，此处不详细介绍。本系统所用接线将在各模块介绍时详细说明，同时在总电路图也可以看出。

3.3 HT-12 系列的编解码芯片

选用的解码芯片是HT-12系列的编解码芯片。这一系列的芯片主要包括HT-12,HT-12F和HT-12D，均为18脚DIP封装,HT-12E作为发射器中的编码芯片，而HT-12D作为接收器中的解码芯片。

HT-12系列的芯片应用CMOS技术制造，具有省电、耐干扰的特点，工作电压范围2V~13V，可由电池供电，内含振荡电路，只需外加一只电阻即可提供工作频率，使用简单。HT-12E解码器可以有4096组密码，并可传送4位的数据，

3.3.1 HT-12 系列芯片的引脚定义。

 	A0~A11:密码设定，共有4096 中组合。HT-12E 的D0~D3:数据输出位。

	HT-12D 的D0~D3:数据输出位。如HT12D 与HT12E 搭配使用，当A0~A7 密码一致

时，HT12E所传送的4位数据会出现在HT12D的D3~D0引脚上。

   

DATA OUT:数据发送端。 DATA IN：数据接收端。 TE：允许发射信号，低电位工作，此时所编码的信号由DATA OUT 引脚送出。VT：当发射端与接收端密码一致时，接收端接收进来的数据解码完成，在D0~D3

引脚完成数据解码时，此引脚会出现高电位信号。

 OSC1、OSC2：振荡电路控制引脚，只要加入一只电阻即可工作。需要注意的是解

码器的振荡工作频率约为编码器的50倍，所选择的电阻如下所示。

HT-12E和HT-12F/D振荡电阻和振荡频率的关系

HT-12E		HT-12F/D
振荡电阻	振荡频率	振荡电阻	振荡频率
1.5M	3kHz	75k	150kHz
1M	4.3kHz	47k	240kHz

3.3.2 HT12 编码器的基本工作原理。

HT12编辑器的基本工作电路

3.4 C51 遥控接收模块电路图

8051遥控接收模块电路图如图所示

由DIP开关设定8位密码值，当两边密码一致时，若将数据放入HT-12E的D0~D3，同时设定TE引脚为低电平，则代码的信号会由DATAOUT 引脚发送出而由HT-12D接收进来并进行解码，一旦解码完成则VT引脚会成为高电位状态，同时数据将会锁存到D0~D3数据线上。

若将传输线去掉，转接至无线遥控接口的发射端及接收端，则可以做无线电编码的控制。

3.5 C51、继电器驱动位、驱动7段数码管引脚分配表

无线遥控数据分为4位，D0~D3到信号/EN，连接8051的位引脚分配如下所示：

C51与H12引脚分配表

信号	D3	D2	D1	D0	VT
控制位	P2.3	P2.2	P2.1	P2.0	P2.4

继电器驱动位引脚分配表

继电器	RY1	RY2
引脚	P3.5	P3.6

七段式数码显示管采用共阳极接线法,数码管a—g分别连接至单片机的P1.0-P1.7口，数字显示控制方式如下表所示：

显示数字	控制字
关闭	0FFH
数字1	7EH
数字2	0A2H
数字3	62H

4 软件程序设计

4.1 接收程序段

本程序通过不断循环判断VT的值扫描遥控器的发射信号程序如下：

LOOP: JNB VT,LOOP ;若VT=1 则读取数据 JB VT,$ ;等待遥控器放开才进行下一步动作MOV A,P2 ;读取数据 ANL A,#0FH ;忽略高4 位数据 CALL OP ;执行译码动作 JMP LOOP ;继续执行扫描

4.2操作子程序
操作子程序主要是对接收到的数据进行相应的操作，由于可能出现的情况较多，应注意判断之后的跳转。采用的是累加寄存器作为输入参数的途径，这样就能实现类似C语言的参数输入。操作子程序清单如下：

OP: ;按键比较程序（按键K1 比较，等于执行1 档） CJNE A,#CK1,L1 CALL LED_BL ;调用LED 闪动程序，提示接收信号 CALL BZ ;调用压电喇叭程序，声音提示接收信号，且每一个按键响声次数不同 MOV A,#00H LCALL XIANSHI ;数码管显示风扇当前档位 MOV R5,#100 ;R5 为控制步进电机转速的参数 LCALL Z_M ;步进电机正转 RET L1: ;按键比较程序（按键K2 比较，等于执行2 档）CJNE A,#CK2,L2 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ MOV A,#01H LCALL XIANSHI MOV R5,#10 LCALL Z_M RET

L2: ;按键比较程序（按键K3 比较，等于执行3 档）CJNE A,#CK3,L3 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ CALL BZ MOV A,#02H LCALL XIANSHI MOV R5,#2 LCALL Z_M RET L3: ;按键比较程序（按键K4 比较，等于关闭风扇）CJNE A,#CK4,L4 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ CALL BZ CALL BZ MOV A,#03H LCALL XIANSHI RET L4:RET ;不执行任何程序，返回循环扫描程序

4.3 程序全貌

通过单片机实现了无线遥控信号的接收，并通过接收的数据对步进电机进行相应

的控制，从而实现了无线遥控的功能。程序清单如下：

通过无线遥控实现对继电器的控制 SPK EQU P3.4 ;RY1 EQU P3.5 ;RY2 EQU P3.6 VT EQU P2.4 WLED EQU P3.7 CK1 EQU 07H CK2 EQU 0BH CK3 EQU 0DH CK4 EQU 0EH ORG 0H ;压电喇叭控制信号 ;继电器1 控制信号 ;继电器1 控制信号 ;接收模块HT12D 启用信号 ;工作指示灯引脚定义 ;按键1 比较码 ;按键2 比较码 ;按键3 比较码 ;按键4 比较码 ;程序代码开始地址 JMP START START: ;CLR RY1

;CLR RY2 CALL BZ ;开机提示 CALL LED_BL LOOP: ;遥控器信号扫描 JNB VT,LOOP ;若VT=1 则读取数据 JB VT,$ ;等待遥控器放开才进行下一步动作MOV A,P2 ;读取数据 ANL A,#0FH ;忽略高4 位数据 CALL OP ;执行译码动作 JMP LOOP ;继续执行扫描 Z_M: ;步进电机正转，速度由R5 的大小决定MOV p0,#0FEH ACALL DELAY MOV P0,#0FDH ACALL DELAY MOV p0,#0FBH ACALL DELAY MOV p0,#0F7H ACALL DELAY JB VT,LOOP ;当接收模块启动使VT=1 时，程序跳转到LOOP程序段 JMP Z_M DELAY: ;延时程序，延时时间 R5*10ms MOV R6,#50 D1: MOV R7,#100 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D1 DJNZ R5,DELAY RET LED_BL: ;LED 灯闪动指示灯， 接收到遥控器信号时闪动 MOV R4,#4 L0:CPL WLED MOV R5,#5 CALL DELAY DJNZ R4,L0 RET OP: ;按键比较程序（按键K1 比较，等于执行1 档）CJNE A,#CK1,L1 CALL LED_BL

CALL BZ MOV A,#00H LCALL XIANSHI MOV R5,#100 LCALL Z_M RET L1: ;按键比较程序（按键K2 比较，等于执行2 档）CJNE A,#CK2,L2 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ MOV A,#01H LCALL XIANSHI MOV R5,#10 LCALL Z_M RET L2: ;按键比较程序（按键K3 比较，等于执行3 档）CJNE A,#CK3,L3 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ CALL BZ MOV A,#02H LCALL XIANSHI MOV R5,#2 LCALL Z_M RET L3: ;按键比较程序（按键K4 比较，等于关闭风扇）CJNE A,#CK4,L4 CALL LED_BL CALL BZ CALL BZ CALL BZ CALL BZ MOV A,#03H LCALL XIANSHI RET L4:RET BZ: ;压电喇叭发声

MOV R6,#0 B1: CALL DEX CPL SPK DJNZ R6,B1 MOV R5,#10 CALL DELAY RET DEX: MOV R7,#180 DE0: NOP DJNZ R7,DE0 RET XIANSHI: ;数码管显示子程序MOV P1,0FFH MOV DPTR,#TAB MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A MOV R5,#50 LCALL DELAY RET TAB: DB 7EH, 0A2H, 62H, 0FFH ;数码管显示数表END

5 总结

通过本次课程设计，既巩固了以前所学的理论知识，同时又学到了许许多多

新的知识，新的技术，在很大程度上，提高了我的研究开发能力和实际解决问题

的能力。具体来说，收获最大的还是提高了无线收发器的设计能力，加深了对无

线电理论的理解。

在导师的指导下完成课题任务，是一次理论知识和动手实践的完美结合。相

比起单纯的理论学习，课程设计的亲自动手经历让人更容易理解掌握在其中蕴含

的技巧和经验；导师的指导更为周到具体，当然选题的范围也更广阔，自然学到

的东西更多。

我所做的课题是简易无线电遥控系统，主要的知识和技术就是信号采集，信

号处理，信号收发。由于单片机的汇编语言没有学好，在做设计的过程中，不得

不多次把以前的课本拿出来好好复习。另外，虽然课题已经比较简单，但是，在

实际开工设计中还是遇到了很多问题，首先是对各种芯片比较陌生，其次刚开始

编写程序的思路也是不容易理清的，最大的问题还是程序的调试，往往几个小时

找不出毛病但是结果又达不到预期，索性，在小组的共同努力下，通过查阅文献

资料，网上搜索软件实用技巧同时耐心调试等方法最终解决遇到的问题，完成了

本次课程设计。

经过本次课程设计，我巩固了所学的知识，同时，Protues和keiluvision

这两门软件技术，在完成设计中，不知不觉就比较熟悉了，相信在以后的继续学

习中也会非常有用。我相信，在课程设计中学到的课题研究的方法和经验，对我

以后的学习和工作都会有很大的帮助。

参考文献
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