电脑USB转超再生发射器

论文总字数：25523字

摘 要

关键词：超再生发射；AVR单片机芯片；串口调试；

Computer USB to super regenerative transmitter

04011119 戴敏悦

Supervised by 王 琼 徐 建

Abstract：In recent years, smart home has become a hot topic of society. The smart home development is booming. The concept is also widely recognized by the society. The advantages of user-friendly and convenient make the smart home become a trend of home development. With the rapid development of the electronic information technology industry, smart home tends to improve and improve. The subject design a computer USB to super regenerative transmitter, a based on single chip super regenerative transmitter, through the serial port acquisition computer PC software instructions, instruction through the super regenerative transmitter module transmits out, in order to achieve the function of short distance communication. The super regenerative transmitter module used in this thesis uses OOK modulation mode, PC software uses serial debug assistant, and the software coding mode adopts 2262 coding mode. This paper designs the computer USB to switch super regenerating transmitter with programmable advantages, and can realize many functions by writing software. The transmitter uses simple and convenient, simply connected to the computer can work, through the PC software issued a different instruction, can achieve the corresponding function. And the transmitter has the characteristics of small size and good performance. So the transmitter has some practical significance, and provides a new type of smart home application model.

Key words: super regenerative transmitter；AVR single chip microcomputer；serial port test；

目 录

摘要……………………………………………………………………………………………Ⅰ

关键词…………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………………………Ⅱ

Key words………………………………………………………………………………………Ⅱ

第1章 绪论…………………………………………………………………………3

1.1 项目背景、研究现状与研究意义………………………………………………………………3

1.1.1项目背景 ……………………………………………………………………………………3

1.1.2 研究现状 ……………………………………………………………………………………3

1.1.3 研究意义 ……………………………………………………………………………………4

1.2 本论文所做的主要工作与所要达到的目标……………………………………………4

第2章 总体设计…………………………………………………………………………5

2.1 基于超再生发射器的相关方案…………………………………………………………5

2.1.1 超再生发射电路相关理论原理………………………………………………………………5

2.1.2 脉冲调制相关理论……………………………………………………………………………6

2.2 控制方案设计………………………………………………………………………6

2.2.1 处理器的选型 ………………………………………………………………………………7

2.3 系统方案设计………………………………………………………………………7

2.3.1 装置的组成及工作原理………………………………………………………………………8

2.3.2 系统的设计要点………………………………………………………………………………8

第3章 系统硬件设计……………………………………………………………………8

3.1 系统元件选型………………………………………………………………………………9

3.1.1 处理器 ………………………………………………………………………………………10

3.1.2 超再生发射模块…………………………………………………………………………10

3.1.3 USB转串口模块……………………………………………………………………………12

3.1.4 SPI模块……………………………………………………………………………………12

3.1.5 其它元件……………………………………………………………………………………13

3.2 硬件电路设计……………………………………………………………………13

3.2.1 电路图设计…………………………………………………………………………13

3.2.2 PCB板设计…………………………………………………………………………14

3.3 硬件结构设计总图………………………………………………………………………………15

第4章 系统软件实现………………………………………………………………………16

4.1 软件开发环境介绍………………………………………………………………………………16

4.1.1 ICCAVR ………………………………………………………………………………………16

4.2 程序烧录软件……………………………………………………………………………16

4.2.1 SSCOM32……………………………………………………………………………16

4.3 上位机控制软件……………………………………………………………………………16

4.4 软件个模块详解……………………………………………………………………………17

4.4.1 主函数模块…………………………………………………………………………………17

4.4.2 延时函数模块………………………………………………………………………………18

4.4.3 单片机芯片初始化设定模块……………………………………………………………18

4.4.4 串口通信模块……………………………………………………………………………19

4.4.5编码模块 …………………………………………………………………………………19

4.5 软件系统总流程……………………………………………………………………………20

4.6 本章小结……………………………………………………………………………………23

第5章 总结与展望……………………………………………………………………24

5.1 总结……………………………………………………………………………………………24

5.2 展望……………………………………………………………………………………………22

致谢……………………………………………………………………………………………25

参考文献………………………………………………………………………………………26

电脑USB转超再生发射器

第1章 绪论

1.1 项目背景、研究现状与研究意义

近年来，智能家居已经成为整个社会的热议话题。人们开始对新型家居理念有了更深层次的思考。何为智能家居，就是通过在住宅中安装相关智能家居系统，来实现对家用电器和设施的智能化，人性化的管理和使用，达到快捷安全方便的效果。进入21世纪以来，以通信电子和信息为首的高科技产业历经着飞速的发展。相比几十年前，无论在硬件还是软件方面，都有着质的飞跃。因此，智能化的道路离我们的生活愈来愈接近了。

1.1.1 项目背景

在电子信息技术飞速发展的当今社会，智能家居已然渐渐成长为一个新星产业，并且正处于成长的黄金时期。智能家居的市场消费观念也在逐渐形成的过程中。随着智能家居市场的逐渐推广和普及，消费者已经对智能家居的概念有了一定的了解。智能家居也具有潜力巨大的市场消费空间，产业前景一片光明。与普通家居相比，智能家居在具有传统的家居使用功能下，还兼备有更加复杂多样的功能，诸如网络通信、信息家电、设备自动化等等。智能家居的优点也一目了然，不仅可以提供全方位的信息交互，还可以有效利用各种资源，实现便捷高效的特点，极大的方便了现代人的日常生活。因此，智能家居是今后社会发展的必然趋势。

智能家居就是家居在互联网的作用之下，实现物联化。何为物联网，就是各种设备都依赖于网络通信。智能家居以普通住房为平台基础，利用综合网络通信技术和自动控制技术，将与家居生活有关的电器或者设备联系在一起，并构筑高效便捷的住宅设施，大幅提升家用设备的管理能力。从而通过提高家居在安全便利等方面的需求，以实现节能环保的良好生活环境。关于智能家居的前景，智能家居各大互联网公司最关注的“互联网 ”领域之一。近期，国内外大企业频繁推出有关智能家居系统的产品。美国著名软件公司Google在今年五月的 I/O大会上，就推出了一款专门为智能家居产品开发研究的新一代Android系统。苹果公司对外宣布的最新IOS 9系统中，其中也提到了关于智能家居的新模块。智能家居是一个拥有巨大市场空间的领域，但它的产业发展阶段，至今仍属于萌芽期。

我国智能家居行业市场规模预计在今后几年将达到千亿级别，因此智能家居行业的潜力无限。相比国外而言，国内的智能家居行业起步晚，发展水平较低，但是发展势头迅猛。随着智能家居概念的加速普及，越来越多消费者开始对智能家居感兴趣了。

1.1.2 研究现状

智能家居之间的通信多种多样。常见的无线通信方式有很多，比如使用红外通信，射频通信，蓝牙通信wifi通信等。该课题选用315MHz无线超再生发射模块是基于以下几点因素的考虑。首先，先来比较各种通信的优缺点。红外遥控器是利用波长为0.76-1.5um的近红外线来传送控制信号的。红外遥控的特点：是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。红外遥控在家用电器、室内近距离遥控中得到了广泛的应用。缺点：速率不高；无法穿透墙壁；红外通讯技术是一种点对点的数据传输协议是一对一的遥控装置。红外发射具有传输距离短，信号强度弱的缺点。当遇到墙壁等障碍物时，红外信号就大大减弱了。而超再生发射器可以避免这个问题，传输的距离也长于红外装置。其次，在2.4GHz频段上的蓝牙、wifi这几种短距离通信方式功耗高，电路相对复杂，成本也比较高。而且蓝牙信号与WIFI信号处在同一频段上（2.4GHz）。如果周围有WIFI，蓝牙信号也会收到干扰。因此，本课题采用了315M的超再生发射电路，就是利用其信号强度优良，功耗小，价格低廉的优点。

目前利用超再生的发射模块已经有了成熟的理论基础，市面上也有相关的产品设备。因此，本课题选用了315M超再生射频电路作为发射模块，在这基础上设计的一款电脑USB转超再生发射器。即一个基于电脑USB通信端口，由单片机芯片控制的超再生发射模块，目前这还是首创性的设计。电脑USB转超再生发射器的优点：该发射器是一种基于单片机的USB接口超再生发射器装置，可以通过上位机软件，一次性对多个设备进行远程控制。也可以通过上位机软件，设置定时功能，方便用户的管理与使用。上位机功能强大，而且具有可视化窗口，便于用户操作。因此，该装置非常适用于智能家居。

1.1.3 研究意义

本课题设计的这种新的超再生发射器装置，其超再生发射器基于AVR单片机芯片，通过USB端口与上位机相连。用户可以通过上位机软件，发出指令经USB端口到单片机芯片。指令由单片机芯片处理后，通过超再生发射器发出，再由一定范围外的超再生接收器获得指令，以达到远程控制的效果。该装置的优点具有良好的用户友好性特点。用户可直接在上位机上操作。上位机拥有可视化界面，方便用户操作。该装置携带方便。需要使用时，直接插入上位机的USB端口即可。不需要使用时，可以从USB端口取出。装置从USB端口取出后，便无法对远程接收机发出指令，从而提高了接收机的安全性。该装置还可以增加存储器的功能，即通过FLASH闪存与单片机连接，用户可以通过上位机对该装置进行存储操作。该装置实用性广泛，可以通过上位机软件依次对多个设备进行远程控制。也可通过上位机软件，设置定时功能，达到智能控制的效果。因此，本课题设计的电脑USB转超再生发射器适合用于智能家居，可以达到让用户方便快捷的对远程设备操控的功能。

1.2 本论文所做的主要工作与所要达到的目标

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