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本科生毕业论文
基于单片机的继电器控制设计
Designof relaycontrol basedon MCU
学生姓名
所在专业
所在班级
申请学位
指导教师
职称
答辩时间
2015年5月30日
教务处制
目录
设计总说明 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
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第2章系统硬件部分设计 4
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第3章系统软件部分设计 20
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结论 29
鸣谢 30
参考文献 31
附录 32
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设计总说明
单片机已经渗入到生活的各个领域,它是很难找到哪些领域没有单片机的痕迹。导弹的导航装置,在飞机上控制各种仪器,计算机网络通信和数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理。该微控制器被广泛用于在该领域的智能管理和过程控制,仪器仪表,家电产品,医疗设备,航空航天,专门的设备。近年来,随着电子信息产业的快速发展,作为继电器的基本组成部分,广泛应用于家电,通讯,汽车,仪器仪表,机械设备,航空航天自动化和控制领域。最近的统计数据显示,继电器已经成为第一大产品在电子元件产品之中。单片机控制继电器的电路在生活中随处可见,小的元件但是作用无穷。本文基于容易实现,方便操作,贴近生活使用的设计理念,采用STC89C52单片机为控制核心,为控制终端,并采用包括按键、1602界面显示、以及通过LABVIEW开发的上位机控制界面等在内的多个控制源来控制继电器,从而达到控制其他家用电器。
关键词:单片机;红外接收头;DS18B20;继电器;LCD1602
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ABSTRACT
SCM haspenetratedinto allareasoflife, itisverydifficulttofind whichareasnotracesofsingle-chipmicrocomputer. Missilenavigationequipment, variousinstruments ontheaircraft control, computernetwork communicationsanddatatransmission, real-timecontrolanddataprocessing ofindustrialautomation process. Themicrocontroller iswidelyusedin intelligentmanagement andprocesscontrol inthefieldofinstrumentation, electricalappliances, medicalequipment, aerospace, specialequipment. Inrecentyears, withtherapiddevelopmentofelectronicinformation industry, asabasicpartof therelay, widelyusedinhomeappliances,communications,automotive,instrumentation,mechanicalequipment, aerospace, automationand controlfield. Thelateststatistics show, therelay hasbecomethefirstmajor productsinthe electroniccomponent products. MCU controlrelaycircuitcanbeseeneverywhereinlife, small but infinite element. Thispaperisbasedonthe easy, convenientoperation, closetothe designphilosophyof life, usingSTC89C52 microcontrollerasthecontrolcore, anduses asacontrolterminal,including buttons, 1602 interfacedisplay, and throughthe LABVIEWdevelopmentof PCcontrolinterface, apluralityofcontrol source tocontroltherelay tocontrolthe otherhouseholdelectricalappliances.
Keywords:singlechip;infraredreceiver;DS18B20;Relay;LCD1602
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第1章绪论
现代的自动控制装置,存在电路的电子电路的电连接到彼此的问题,一方面,如果控制信号的电子电路,能够控制执行电路部件(电机,电磁铁,照明灯等),在另一方面也为电子线路的电器电路提供良好的电隔离,以保护电子电路和人身安全。电子继电器将是作为一个桥梁,能够发挥这种作用。 
采用单片机进行遥控开关的设计,具有编程灵活多样,操作个数可以随意设定等优点,并且能以弱点控制强电,方便运用。而红外遥控不影响周边环境、不干扰电气设备;电路调试简单,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,在室内近距离遥控中得到了广泛的应用;目前,市场上一般设备系统均采用专用的遥控编码及解码集成电路,但是由于功能受到特定的限制,只适合于某一专用电器产品的应用,应用范围受到限制。本设计正是应用红外遥控系统,实现了对多路开关的控制。
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遥控技术是在自动控制技术和通信技术基础上发展起来的。遥控系统既可传送离散的控制信息(例如开关的通断),也可传送连续的控制信息(例如汽车油门的大小)。
最早的遥控器之一,是一个叫尼古拉·特斯拉(NikolaTesla)(1856—1943)的发明家在1898年时开发出来的(美国专利613809号)。
到了六十年代初,一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术,但由于当时技术条件限制,遥控技术发展很缓慢。七十年代末,随着大规模集成电路和计算机技术的发展,遥控技术才得到快速发展。在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。无论采用何种方式,准确无误地传输信号,最终达到满意的控制效果是非常重要的,最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号,由于电磁波容易产生干扰,也容易受干扰,因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比,超声波传感器频带窄,所能携带的信息量少,易受干扰而引起误动作,较为理想的是光控制方式,采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式,出现了红外线多功能遥控器,并且成为当今时代的主流。
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而从各国将遥控技术在航天、工业等方面得到广泛应用和发展后,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,智能化程度大大提高。
尤其是红外遥控技术在这十年得到了迅猛发展,在家电和其他电子领域都得到了广泛应用,随着生活水平的提高,人们对产品的追求是使用更方便、更智能化,红外线遥控技术正是一个重点发展方向。
单片机在一块半导体硅片上集成了计算机的所有基本功能部件,包括中央处理器、存储器、输入输出接口电路、中断系统、定时器计数器和串行通信接口电路等,因此,单片机只需要与适当的软件及适当的外部设备相结合,就可以构成一个完整的计算机应用系统。
单片机诞生于20世纪70年代,作为微型计算机的一个重要分支,应用面很广,发展很快。如果将8位单片机的推出作为起点,那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段:
第一阶段(1976-1978):单片机探索阶段
第二阶段(1978-1982):单片机完善阶段
第三阶段(1982-1990):微控制器形成阶段
第四阶段(1990至今):微控制器全面发展阶段
随着单片机的各个领域全面深入的发展和应用,导致单片机的发展趋势是向CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
由于在工业、航空以及仪器仪表等红外控制当中通常需要使用专用的配对编、解码芯片,组成红外发射和接收电路,完成对设备或电器的远程控制。使用专用的配对编、解码芯片来组成红外发射电路和红外接收电路,在控制路数较少时矛盾并不突出。但是当控制路数较多时,其接口的设计和实现就显得比较繁琐。此外编、解码芯片通常是专用配对使用的,即某种解码芯片只能识别某种编码芯片的编码,对其他型号的编码芯片的编码则不能识别。因此,不同的编、解码芯片几乎没有互换性。
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为了解决上述专用编解码芯片配对的局限性,本文意在研究一种基于基于单片机的红外解码控制系统,实现对红线外解码并完成后置继电器电路的开关控制功能。
设计一个多路红外遥控开关,利用市售遥控器发送遥控器键盘数字信号,通过以STC89C52单片机为核心的控制器接受数字信号并解码,然后通过控制器控制相应的继电器通断,使得后置电路工作并实现各自相关功能,本文所涉及研究内容如下:
(1)红外解码思路及红外解码原理的分析。
(2)设计相关控制电路、接收电路、以及被控功能电路。
(3)采用C程序语言进行相关程序的模块化编程并调试。
(4)通过电路设计图进行实物焊接并调试,实现红外开关控制功能。
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第2章系统硬件部分设计
在进行系统硬件设计时,首先需要保证的便是整个系统的功能性与稳定性,将各个硬件电路模块进行认真仔细的分析,在通电之前,需要排除断路与短路现象的存在,以保证系统调试安全性,避免上述问题造成的硬件系统损坏等的不良结果,同时还需考虑到成本的客观因素,以使本设计简单易懂而又经济实用。
功能一:遥控器发出的红外遥控信号经红外接收器接收转化成TTL信号后送给STC89C52的中断口1,单片机采集到这些数据后产生外部中断,进入解码程序,对其进行红外解码处理并获得对后置电路所需的控制信息,这些控制信息可直接从I/O口输出,当I/O输出高电平是,使得本设计电路中的三极管9013导通,继电器线圈导通形成磁场,吸住弹片,常闭断开,常开闭合,连通后置电路中的供电电源。:
继电器
控制模块
遥控发射模块
单片机解码模块
红外接收
模块
功能二:温度传感器DS18B20接受到当前环境温度,默认上限温度为38度,当环境温度低于38度的时候,继电器关闭,超过38度,继电器打开,可通过按键进行温度上下限的调整,实现了利用温度来控制继电器的开关,
继电器
控制模块
温度传感器
液晶
显示
单片机接收到信号
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功能三:利用近距离继电器控制,使用3位独立键盘进行继电器近距离开关,控制原理与红外遥控相似,区别在于远距离与近距离,因此功能简单,这里不做详细介绍。
总体系统框架原理图如图:
液晶1602
单
片
机
红外遥控器
温度传感器
4路继电器
独立键盘
红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波,红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成,它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号,再送后置放大器。
发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时,指令编码电路产生所需的指令编码信号,指令编码信号对载波进行调制,再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。
接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来,并进行放大后送解调电路,解调电路将已调制的指令编码信号解调出来,即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码,最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制(机构)。
、编码调制、LED红外发送器,接收部分包括光电转换放大、解调、解码电路,而整个接收部分将完全由上述的PC838红外一体化收头来完成,本设计的发射部分采用成品遥控器来发送控制信号。
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