基于单片机的工业无线摇控器设计(附件)【字数：8714】
摘 要随着时代的发展，科技的进步，在某些特定的工业场所，环境十分的复杂，人工和传统的工程机械控制方式已经不能够满足现在的需求，此时工业摇控器尤为必要。就此本方案提出了一种基于单片机的无线遥控技术的设计与研究，工业无线遥控系统通过上位机实现数据的接收和指令的发送，下位机实现环境的采集与物体的驱动，两者之间通过无线射频模块进行通信。在设计的过程中需要将软件和硬件设计相结合，以stm32F407单片机为主控芯片，在2.4G无线频段进行通信，并且烧写程序驱动下位机工作。在此过程中还涉及到了全双工通信方式，运用到了稳压电源等。无线遥控器的应用使操作更加简单方便，提高了安全性，可靠性和抗干扰性，有很大的发展前景。
Key words: industrial wireless remote control; wireless communication; full duplexcommunication; voltage stabilized power supply 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题研究的意义 1
第二章 系统方案 3
2.1系统的说明 3
2.2硬件系统 3
2.3软件系统 4
第三章 系统的硬件设计 6
3.1电源电路 6
3.1.1 5V电源 6
3.1.2 3.3V电源电路 6
3.2 CPU最小系统 7
3.3 NRF24L01电路 8
3.4 TFTLCD 电路 9
第四章 系统的软件设计 11
4.1 启动代码 11
4.1.1堆栈设置 11
4.2中断服务函数地址 11
4.3系统配置 11
4.3.1时钟配置 11
4.3.2时钟选择 12
4.3.3中断配置 13
4.4 GPIO按键程序 14
4.5 SPI NRF24L01配置 17
4.6全双工通信实现 19
4.7 FSMCTFTLCD 配置 20
4.8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
实物测试 23
第五章 MDK5开发环境简介 26
5.1 MDK5介绍 26
5.2 MDK5应用 26
5.3 MDK5 调试 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
目前，我国的工业迅速发展，在某些特定的场合直接的人工和传统的工程机械控制方式已经不能够满足现在的需求。比如工业行车，矿山机械，建筑塔吊，下井操作，还有一些有危害气体存在的地方，人施工的危险大大的增加。尤其是在工业操作中稍有不慎，就会危及人的生命安全，纵观中国的历史，有多少悲惨案例都是因为没有缺乏有用的协助工具造成的。除此之外传统的机械控制的方式，如线缆控制方式的弊端日益加剧。如布置电缆引线不仅费时费力还不够美观安全，同时还会通过线缆的电磁干扰将其耦合进系统，从而使得传达不够精准，易触发噪声，使控制出现问题，传输不精确[1]。因此，远距离无线通信就代替传统人工操控方式并已经成为工程机械信息化的必然趋势。无线遥控的运用将有着广阔的应用前景，可以运用于装载机、液压机械和移动车辆港口装卸船机等设备中，并可以运用于工厂设备的控制。
本课题运用单片机实现无线遥控，要选用合适的无线频段，恰当的中心控制系统和无线板块。在设计过程中以stm32F407单片机为主控芯片[2]，用2.4G无线频段进行通信，并烧写程序驱动下位机工作。工业无线遥控器由上位机和下位机组成。传统的设计会出现体积大，成本高，传输距离短，费时费力等缺点，而这样的设计不仅提高安全性，还具有体积小、功耗少、配置灵活等优点，因此工业无线遥控器将会被广泛地运用，市场前景极为广阔。
1.2课题研究的意义
传统的工程机械控制方式和人工的弊端越发的显著，他们已经不能够跟的上时代的步伐。现在的社会的控制方式如果一直停滞不前，那么我们的发展也将不会有所突破。本课题基于单片机的工业无线遥控器的设计具有着十分重要的意义，对于一些特殊环境的需要尤为明显，例如下井操作，存在有害气体的工厂设备中都离不开无线遥控器。本课题以stm32F407单片机为主控芯片，用2.4G无线频段进行通信，烧写程序驱动下位机工作。它们各自的选择都有着特殊的意义。
本课题特以上位机以stm32F407为MCU，并由NRF24LE1无线板块2.4GH无线频段，按键模块，电源模块构成。通过无线模块与下位机进行通信。2.4GH 遥控器使用2.405GHz~2.485GHz 无线频段，免费频段不需要向国际的相关组织去缴纳费用以及授权使用的，广大民众可以免费试用，这为无线产品地普及扫清了最大的障碍。不仅如此2.4G的运用更加的稳定相比较其他频段来说，适合遥控的使用[4]。nRF24LEl射频芯片有体积小、功耗少和配置灵活等优点，可以应用于无线遥控、工业控制、双向交换[5]。在实验室中，设计的无线遥控器会出现体积较大，成本过高等弊端，这些因素都需要我们着重考虑，而stm32芯片针对部分项目控制器的体积庞大、成本过高等问题，设计了一种小型的工业控制器，采用硬件模块化的设计，在减小体积等问题的同时提高了硬件的通用性，在通信上增加 ZigBee 无线传输和以太网有线传输的功能， 实现了远程监控与控制功能。这些条件的选定可以适应于工业无线遥控器。这个课题的研究有助于学生兴趣的开发，可以运用的十分广泛。有助于后续产品的开发与利用 第二章 系统方案
2.1系统的说明
单片机工业无线遥控器由上位机和下位机组成，通过程序的的烧写，数据的传输并且由2.4G nrf24l01设备实现全双工传输，将结果显示在4.3寸TFTLCD电容屏。上位机分为四个模块：显示模块，通信模块，按键模块，电源模块还有一个核心芯片MCU。下位机分为三个模块：通信模块，显示模块，驱动模块和一个MCU。
2.2硬件系统
本系统采用了STM32F407作为核心控制器，还添加了外载显示，无线传输等传感器设备。硬件主要包括：电源电路;CPU及最小系统;显示电路;无线传输电路;按键调试电路。硬件框图[3]如图21。
Key words: industrial wireless remote control; wireless communication; full duplexcommunication; voltage stabilized power supply 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的研究背景 1
1.2课题研究的意义 1
第二章 系统方案 3
2.1系统的说明 3
2.2硬件系统 3
2.3软件系统 4
第三章 系统的硬件设计 6
3.1电源电路 6
3.1.1 5V电源 6
3.1.2 3.3V电源电路 6
3.2 CPU最小系统 7
3.3 NRF24L01电路 8
3.4 TFTLCD 电路 9
第四章 系统的软件设计 11
4.1 启动代码 11
4.1.1堆栈设置 11
4.2中断服务函数地址 11
4.3系统配置 11
4.3.1时钟配置 11
4.3.2时钟选择 12
4.3.3中断配置 13
4.4 GPIO按键程序 14
4.5 SPI NRF24L01配置 17
4.6全双工通信实现 19
4.7 FSMCTFTLCD 配置 20
4.8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
实物测试 23
第五章 MDK5开发环境简介 26
5.1 MDK5介绍 26
5.2 MDK5应用 26
5.3 MDK5 调试 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1课题的研究背景
目前，我国的工业迅速发展，在某些特定的场合直接的人工和传统的工程机械控制方式已经不能够满足现在的需求。比如工业行车，矿山机械，建筑塔吊，下井操作，还有一些有危害气体存在的地方，人施工的危险大大的增加。尤其是在工业操作中稍有不慎，就会危及人的生命安全，纵观中国的历史，有多少悲惨案例都是因为没有缺乏有用的协助工具造成的。除此之外传统的机械控制的方式，如线缆控制方式的弊端日益加剧。如布置电缆引线不仅费时费力还不够美观安全，同时还会通过线缆的电磁干扰将其耦合进系统，从而使得传达不够精准，易触发噪声，使控制出现问题，传输不精确[1]。因此，远距离无线通信就代替传统人工操控方式并已经成为工程机械信息化的必然趋势。无线遥控的运用将有着广阔的应用前景，可以运用于装载机、液压机械和移动车辆港口装卸船机等设备中，并可以运用于工厂设备的控制。
本课题运用单片机实现无线遥控，要选用合适的无线频段，恰当的中心控制系统和无线板块。在设计过程中以stm32F407单片机为主控芯片[2]，用2.4G无线频段进行通信，并烧写程序驱动下位机工作。工业无线遥控器由上位机和下位机组成。传统的设计会出现体积大，成本高，传输距离短，费时费力等缺点，而这样的设计不仅提高安全性，还具有体积小、功耗少、配置灵活等优点，因此工业无线遥控器将会被广泛地运用，市场前景极为广阔。
1.2课题研究的意义
传统的工程机械控制方式和人工的弊端越发的显著，他们已经不能够跟的上时代的步伐。现在的社会的控制方式如果一直停滞不前，那么我们的发展也将不会有所突破。本课题基于单片机的工业无线遥控器的设计具有着十分重要的意义，对于一些特殊环境的需要尤为明显，例如下井操作，存在有害气体的工厂设备中都离不开无线遥控器。本课题以stm32F407单片机为主控芯片，用2.4G无线频段进行通信，烧写程序驱动下位机工作。它们各自的选择都有着特殊的意义。
本课题特以上位机以stm32F407为MCU，并由NRF24LE1无线板块2.4GH无线频段，按键模块，电源模块构成。通过无线模块与下位机进行通信。2.4GH 遥控器使用2.405GHz~2.485GHz 无线频段，免费频段不需要向国际的相关组织去缴纳费用以及授权使用的，广大民众可以免费试用，这为无线产品地普及扫清了最大的障碍。不仅如此2.4G的运用更加的稳定相比较其他频段来说，适合遥控的使用[4]。nRF24LEl射频芯片有体积小、功耗少和配置灵活等优点，可以应用于无线遥控、工业控制、双向交换[5]。在实验室中，设计的无线遥控器会出现体积较大，成本过高等弊端，这些因素都需要我们着重考虑，而stm32芯片针对部分项目控制器的体积庞大、成本过高等问题，设计了一种小型的工业控制器，采用硬件模块化的设计，在减小体积等问题的同时提高了硬件的通用性，在通信上增加 ZigBee 无线传输和以太网有线传输的功能， 实现了远程监控与控制功能。这些条件的选定可以适应于工业无线遥控器。这个课题的研究有助于学生兴趣的开发，可以运用的十分广泛。有助于后续产品的开发与利用 第二章 系统方案
2.1系统的说明
单片机工业无线遥控器由上位机和下位机组成，通过程序的的烧写，数据的传输并且由2.4G nrf24l01设备实现全双工传输，将结果显示在4.3寸TFTLCD电容屏。上位机分为四个模块：显示模块，通信模块，按键模块，电源模块还有一个核心芯片MCU。下位机分为三个模块：通信模块，显示模块，驱动模块和一个MCU。
2.2硬件系统
本系统采用了STM32F407作为核心控制器，还添加了外载显示，无线传输等传感器设备。硬件主要包括：电源电路;CPU及最小系统;显示电路;无线传输电路;按键调试电路。硬件框图[3]如图21。
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