1、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 基于ARM的數(shù)字編碼遙控系統(tǒng)院 系：河南科技學(xué)院機(jī)電學(xué)院 學(xué)生姓名： 張勝林 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)教育 班 級(jí)： 111 指導(dǎo)教師： 付廣春 杜留鋒 完成時(shí)間： 2014年10月15日 目 錄1 需求分析 1 1.1 引言 1 1.2 數(shù)字編碼無線遙控控制方式 12 總體設(shè)計(jì) 12.1 設(shè)計(jì)思路 1 2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 2 2.3 設(shè)計(jì)原理分析 2 2.4 設(shè)計(jì)方案 33 詳細(xì)設(shè)計(jì) 4 3.1主要元器件 4 3.2發(fā)射電路設(shè)計(jì) 8 3.3接收電路設(shè)計(jì) 94系統(tǒng)測(cè)試95系統(tǒng)不足及改進(jìn) 10 6總結(jié)與體會(huì) 10 參考文獻(xiàn) 10附錄 111需求分析1.1引言數(shù)字編

2、碼無線遙控是指在控制端把指令以某種編碼的形式形成易于傳輸?shù)男盘?hào)，經(jīng)過無線傳輸，在受控端經(jīng)過解碼等形式進(jìn)行相應(yīng)的處理，再進(jìn)行相應(yīng)的控制。數(shù)字編碼遙控系統(tǒng)由發(fā)射部分，接收部分和控制部分組成。發(fā)射部分先由震蕩產(chǎn)生電路產(chǎn)生高頻信號(hào)后，經(jīng)鍵盤編碼，再經(jīng)放大電路放大后，由發(fā)射端發(fā)射出去形成發(fā)射部分；接收部分經(jīng)與編碼芯片相應(yīng)的解碼芯片進(jìn)行解碼，再經(jīng)放大后進(jìn)行輸出控制；控制部分設(shè)計(jì)成由接收輸出控制。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，無線遙控在現(xiàn)代生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。目前他已廣泛應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域，包括軍事，國防，經(jīng)濟(jì)，工農(nóng)業(yè)的各個(gè)方面。1.2數(shù)字編碼無線遙控控制方式數(shù)字編碼無線遙控控制的方式多種多樣，可以根

3、據(jù)不同的需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，采取簡單易行的控制方式可使電路簡單，方便易行。各種遙控方式的不同，主要在于編碼處理方式和信息的傳輸方式。所傳信息的形式和信息量的大小主決定采用何種編碼方式和處理方式，而信息傳輸?shù)木嚯x覺得采用何種傳輸方式。在傳輸方式上，對(duì)于近距離遙控，可以采用基帶傳輸。對(duì)于遠(yuǎn)距離遙控，需要選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式，進(jìn)行頻帶傳輸。目前常用的調(diào)制方式有幅度調(diào)制，頻率調(diào)制，和相位調(diào)制。對(duì)于不同形式的基帶信號(hào)，又可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。對(duì)于各種調(diào)制方式的選擇，可以根據(jù)基帶信號(hào)的形式，傳輸?shù)膸捪拗频纫蛩貨Q定。為此，在前人的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了集成芯片多通道開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。在此方案的基礎(chǔ)上，我們得以

4、更為簡便的實(shí)現(xiàn)無線控制。2總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)根據(jù)無線遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，在本實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)中亦采用通用模式。整個(gè)控制系統(tǒng)由發(fā)射部分，接收部分和控制部分組成。通過發(fā)射接收電路一一對(duì)應(yīng)的編碼解碼實(shí)現(xiàn)無線控制。具體電路用2262編碼芯片組成無線發(fā)射電路，用2272解碼芯片組成接收電路，用STM32F103最小系統(tǒng)組成輸出控制電路。實(shí)現(xiàn)4路控制LED燈亮滅。2.2總體設(shè)計(jì)框圖2.2.1發(fā)射電路 功放調(diào)制編碼按鍵圖2.1無線遙控發(fā)射電路2.2.2接收輸出控制電路STM32F103解碼解調(diào)放大外供直流穩(wěn)壓電源圖2.2 無線遙控接收電路2.3設(shè)計(jì)原理分析2.3.1無線信號(hào)的傳輸部分（1）調(diào)制方式的選

5、擇根據(jù)要求，對(duì)象是四個(gè)LED燈顯示明滅，被控狀態(tài)采用二進(jìn)制編碼。由于數(shù)字信號(hào)具有豐富的低頻成分，不宜進(jìn)行無線傳輸，因而需要將基帶信號(hào)進(jìn)行高頻正弦調(diào)制，即數(shù)字調(diào)制?；镜臄?shù)字調(diào)制有三種：即振幅鍵控(ASK)，頻率鍵控(FSK)和相位鍵控方式(PSK)。目前用的最多的數(shù)字調(diào)制方式是相干2DPSK和非相干FSK。相干2DPSK主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸，而非相干FSK則用于中低速數(shù)據(jù)傳輸中。為了提高抗干擾的能力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)方法比較簡單，載波傳輸采用FSK調(diào)制方式。（2）發(fā)射電路用2262芯片對(duì)某一指令進(jìn)行編碼處理，輸出后信號(hào)由發(fā)射器件將指令信號(hào)發(fā)射出去。（3）發(fā)射裝置功放電路的選擇功率放大器一般由推動(dòng)級(jí)，中

6、間級(jí)和輸出級(jí)組成，具體級(jí)數(shù)應(yīng)由所要求的總功率增益而定。假設(shè)天線特性阻抗75，則在匹配良好條件下天線上的電壓峰一峰值要小于3.5 v。一般西勒振蕩器輸出電壓峰一峰值為1V是可以實(shí)現(xiàn)的，所以用一級(jí)功率放大器應(yīng)該能滿足要求。考慮到前后級(jí)影響的問題，在振蕩器與功率放大器之間加入一級(jí)射隨器，起隔離和激勵(lì)的作用。鑒于輸出功率低，兼顧效益，功放管工作狀態(tài)選為甲乙類。（4）接收與輸出控制通過查閱資料，接收裝置接收信號(hào)后由2272解碼輸出信號(hào)，輸出信號(hào)由STM32F103控制。2.3.2數(shù)字編碼電路部分控制對(duì)象是四個(gè)LED燈，它們只有兩種開關(guān)狀態(tài)：明或滅。因此將其用數(shù)字信號(hào)來表示是合理的。四個(gè)按鍵開關(guān)對(duì)應(yīng)四種控

7、制狀態(tài)。文中采用四位二進(jìn)制碼表示各種控制狀態(tài)。為了方便碼元的傳輸，需要對(duì)碼元進(jìn)行在編碼(一是進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，二是加入一定冗余信息提高可靠性)然后再接收端進(jìn)行解碼。2.4設(shè)計(jì)方案2.4.1硬件設(shè)計(jì)2262的編碼方法如圖2所示"地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來表示,兩個(gè)窄脈沖表示0，兩個(gè)寬脈沖表示l,一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示f(/懸空0),兩次發(fā)送數(shù)據(jù)包間的同步采用一個(gè)4a窄的且其占空比為1/32的同步脈沖"件2262每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼,2272連續(xù)兩次檢測(cè)到相同字碼才會(huì)產(chǎn)生輸出"這里選用T型解碼器具有自鎖功能,這可以防止窄脈沖干擾,增加可靠性"2

8、262和2272除地址編碼必須一致外,載波頻率也必須一致,要滿足這個(gè)條件就可合適地選擇振蕩電阻，這里采用3MHz的高頻發(fā)射電路,2262編碼器采用47M的電阻,接收解碼部分用的是820kn的電阻,由2622/272數(shù)據(jù)手冊(cè),查得窄脈沖寬度為450林s,寬脈沖寬度為1350林s,同步位寬14ms"。圖2.3 2262編碼方法2.4.2軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)以硬件上需實(shí)現(xiàn)的任務(wù)為中心,主要括包以下幾部分括：(1)實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)通信協(xié)議。(2)LCD顯示與鍵盤處理。LCD顯示了各受控裝置的對(duì)應(yīng)斷電器的通斷狀態(tài),并同步顯示鍵盤操作的結(jié)果和操作提示"。(3)無線發(fā)射與接收功能。為確保發(fā)射的有

9、效性,發(fā)射完成后必須等待相應(yīng)的狀態(tài)返回,所以要在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)判斷是否有返回?cái)?shù)據(jù)"。3詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1主要元器件3.1.1總體簡介（1）大體認(rèn)識(shí)2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供531441種地址, 2262最多可6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。（2）2262/2272 地址碼的設(shè)定:在通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路 2262和解碼2272的第 18 腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供

10、選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為 6561，所以地址 編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端2262和接收端 2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。例如將發(fā)射機(jī)的2262的第2腳接地第3腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的2272只要第2腳接 地第3腳接正電源，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的 D1D4 端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。用戶可將這些信號(hào)加一級(jí)三極 管放大，便可驅(qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載進(jìn)行遙控操縱。（3）設(shè)置地址碼原則設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以

11、區(qū)分。至于設(shè)置什么樣的地址碼完全隨客戶喜歡。（4）震蕩電阻2262和2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，否則接收距離會(huì)變近甚至無法 接收，在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越低，編碼的寬度 越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長。相對(duì)來說2262用 1.2M，2272用200K 配套發(fā)射效果比較好。3.1.2編碼2262芯片編碼芯片2262是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路是目前在無線通訊電路中作地址編碼識(shí)別最常用的芯片之一。2262將從數(shù)據(jù)和地址輸入管腳并行輸入的“地址/數(shù)據(jù)”轉(zhuǎn)換為串行的、適用于RF或IR調(diào)制的波形，

12、由DOUT管腳輸出。2262最多可有12位三態(tài)地址，提供531441(3的12次方)個(gè)地址碼，減少了地址碼沖突的可能性，提高了抗非法代碼掃描的能力。2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳。2262發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)數(shù)據(jù)腳也輸出相應(yīng)的高、低電平。2262的14腳TE為低電平時(shí)，啟動(dòng)17腳的編碼輸出。當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于2262的17腳輸

13、出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100的調(diào)幅。（1）2262特點(diǎn)1、CMOS工藝制造，低功耗2、外部元器件少 3、RC振蕩電阻 4、工作電壓范圍寬：2.6-15v 5、數(shù)據(jù)最多可達(dá)6位6、地址碼最多可達(dá)531441種7、2262常用震蕩電阻（直接接在OSC1-OSC2端）1.2M， 1.5M ，2.2M， 3.3M， 4.7M。（2）應(yīng)用范圍1、車輛防盜系統(tǒng)2、家庭防盜系統(tǒng) 3、遙控玩具 4、遙控風(fēng)扇5、房門控制6、工業(yè)控制7、其他電器遙控 （3）管腳圖及管腳說明圖3.1 2262管腳圖表3.1 2262管腳說明表名稱 管腳說 明 A0-A111-8、10-

14、13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空)D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉 Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端； Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）3.1.2解碼2272芯片解碼芯片2272是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路是目前在無線通訊電路中作地址編碼識(shí)別最常用的芯片之一。2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L

15、6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（2272-M4)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。（1）2272管腳圖圖3.2 2272管腳圖（2）2272管腳說明表3.2 2272管腳說明表名稱 管腳說 明 A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262

16、一致,否則不解碼 D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換 Vcc18電源正端（）Vss9電源負(fù)端（）DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端； VT17解碼有效確認(rèn) 輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）3.2發(fā)射電路設(shè)計(jì)3.2.1電路原理圖圖3.3發(fā)射電路設(shè)計(jì)原理圖3.2.2工作原理當(dāng)S1,S2,S3,S4有一按鍵按下，對(duì)應(yīng)指示燈亮，2262芯片編

17、碼后輸出信號(hào)經(jīng)放大發(fā)射出去。3.3接收電路設(shè)計(jì)3.3.1電路原理圖圖3.4接收電路設(shè)計(jì)原理圖3.3.2工作原理無線接收信號(hào)接收后由2272解碼后由STM32F103最小系統(tǒng)控制輸出，從而使對(duì)應(yīng)LED燈亮。4系統(tǒng)測(cè)試本系統(tǒng)由發(fā)射電路、接收電路、控制輸出電路三部分組成。具體用2262編碼芯片組成無線發(fā)射電路，用2272解碼芯片組成接收電路，用STM32F103最小系統(tǒng)組成輸出控制電路。當(dāng)按下四路按鍵的某一路，信號(hào)經(jīng)編碼發(fā)射接收解碼后輸出信號(hào)由STM32F103最小系統(tǒng)控制，從而實(shí)現(xiàn)了4路控制LED燈亮滅。5系統(tǒng)不足及改進(jìn)無線控制距離短，控制靈敏度受不同方向、角度約束?？梢酝ㄟ^用優(yōu)化的硬件電路（發(fā)射

18、、接收的主要元器件）來改善。6總結(jié)與體會(huì)課程設(shè)計(jì)期間，按照任務(wù)要求，我設(shè)計(jì)出了數(shù)字編碼無線遙控控制系統(tǒng)，它基本上實(shí)現(xiàn)了無線遙控控制系統(tǒng)的簡單應(yīng)用，但由于時(shí)間、精力有限等原因，此系統(tǒng)也存在一定的不足，譬如說發(fā)射器的功率能否使無線控制達(dá)到足夠遠(yuǎn)的距離，還需要?jiǎng)邮謱?shí)踐來檢測(cè)。希望老師給予意見和指正。經(jīng)過這兩周課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲：首先，通過學(xué)習(xí)新的知識(shí)使自己的學(xué)習(xí)能力有一個(gè)質(zhì)的提高，同時(shí)又加深自己對(duì)課本知識(shí)的理解，也達(dá)到復(fù)習(xí)課本的目的。在此期間，我充分的利用圖書館以及互聯(lián)網(wǎng)資源查資料，學(xué)到了許多課本以外的知識(shí)，能對(duì)電路繪制、分析的幾個(gè)軟件進(jìn)行操作，能達(dá)到學(xué)以致用的目的。對(duì)我們學(xué)生來說，

19、理論與實(shí)際同樣重要，這是我們以后在工作中說明自己能力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)1 高吉祥.高頻電子線路設(shè)計(jì)M.北京：電工電子出版社，2007.52 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.13 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.14 路勇.電子電路試驗(yàn)及仿真M.北京：清華大學(xué)出版社.2004.15 劉征宇.電子設(shè)計(jì)實(shí)踐攻略M.福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2006.2附錄1 程序13（1）main.c#include "stm32f10x.h"#include "bsp_led.h"#i

20、nclude "bsp_exti.h" #define CLI() _set_PRIMASK(1) #define SEI() _set_PRIMASK(0)int main(void)LED_GPIO_Config();LED0_ON;CLI();SEI();EXTI_PA_Config(); while(1) （2）bsp_led.c#include "bsp_led.h" void LED_GPIO_Config(void)GPIO_InitTypeDef .GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd( R

21、CC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitS

22、tructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_2;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_3;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3);（3）stm32f10x_it.cvoid SysTick_Handler(void)void EXTI0_IRQHandler(void)if(EXTI_Get

23、ITStatus(EXTI_Line0)!= RESET) LED0_TOGGLE;EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0); void EXTI1_IRQHandler(void)if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) != RESET) LED1_TOGGLE;EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_ Line1); void EXTI2_IRQHandler(void)if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line2)!= RESET)LED2_TOGGLE;EXTI_ClearITPendingBit(EX

24、TI_ Line2); void EXTI3_IRQHandler(void)if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line3)!= RESET)LED3_TOGGLE;EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); （4）bsp_exti.c#include "bsp_exti.h"static void NVIC_Configuration(void) NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;NVIC