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智能遙控范文第1篇

【關(guān)鍵詞】節(jié)能；智能；單片機(jī)；PWM；遙控

1.引言

隨著科技飛速發(fā)展和社會(huì)的不斷進(jìn)步，生活處處開始顯露出科技的重要作用。可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)重要課題，而能源節(jié)約是其中一個(gè)必要組成。要實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，電能的節(jié)約是必不可少的，其直接途徑是實(shí)現(xiàn)電器的智能化。使電器能夠在完成必要工作情況下使用最少的能源下，智能遙控?zé)粝到y(tǒng)正是符合這種潮流的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)作為總控制器，完成數(shù)字顯示、自動(dòng)調(diào)節(jié)及手動(dòng)調(diào)節(jié)各種功能，以適應(yīng)使用者的要求。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及任務(wù)

（1）只選用一個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)所有的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制功能。

（2）能夠使用按鍵遙控控制LED燈的亮度。

（3）數(shù)碼管可實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度。

2.2 設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)方案是利用一個(gè)ST89S52單片機(jī)作為控制器實(shí)現(xiàn)所有功能，大大的節(jié)約了制作成本。本方案分為三個(gè)主要部分，分別是智能調(diào)節(jié)部分、手動(dòng)遙控調(diào)節(jié)部分和數(shù)碼管顯示部分。

智能調(diào)節(jié)部分：利用光亮采集模塊將采集到的數(shù)據(jù)送給單片機(jī)，單片機(jī)利用PWM技術(shù)調(diào)節(jié)LED燈的亮度，當(dāng)外界光照強(qiáng)度變大時(shí)LED燈變暗；當(dāng)外界光照強(qiáng)度變小時(shí)LED燈變亮。

手動(dòng)遙控部分：利用遙控模塊通過按下不同按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈亮度的功能。

數(shù)碼管顯示部分：利用單片機(jī)在基于一定的物理知識(shí)處理光亮度采集模塊送來(lái)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)碼管顯示出當(dāng)前環(huán)境的光照強(qiáng)度。

2.3 原理介紹

本設(shè)計(jì)三個(gè)部分共分為電源模塊、光亮度采集模塊、智能燈控制電路模塊、紅外發(fā)射模塊、紅外接收模塊、數(shù)碼管顯示光亮度模塊、驅(qū)動(dòng)放大電路模塊共7個(gè)模塊。

（1）電源模塊：由USB端口向PCB板供+5V電壓（紅外發(fā)射模塊由電池供電）。

（2）光亮度采集模塊：該模塊將光敏電阻與普通電阻串聯(lián)接在5V電壓下，利用8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804監(jiān)測(cè)光敏電阻兩端的電壓，并將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)的傳送給單片機(jī)。

（3）智能燈控制電路模塊：該模塊是基于光亮度采集模塊采集到的數(shù)據(jù)，通過程序使用PWM調(diào)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)光亮度。

（4）紅外發(fā)射模塊：該模塊是基于芯片PT2262利用微功率發(fā)射模塊F05V向紅外接受模塊發(fā)射對(duì)應(yīng)按鍵的編碼。

（5）紅外接收模塊：該模塊是基于解碼芯片PT2272利用超再生接收模塊J04V接收紅外發(fā)射模塊發(fā)射的編碼信號(hào)并將其解碼后送給單片機(jī)。

（6）數(shù)碼顯示光亮度模塊：該模塊是基于單片機(jī)通過程序?qū)⑿枰@示的數(shù)值數(shù)據(jù)經(jīng)過鎖存器74HC573送給數(shù)碼管，數(shù)碼管顯示出具體數(shù)值。

（7）驅(qū)動(dòng)放大模塊：該模塊是利用兩個(gè)晶體管組成放大電路將單片機(jī)輸出的電信號(hào)放大以更好的驅(qū)動(dòng)LED燈。

其中光照強(qiáng)度的測(cè)量原理如下：

把照度測(cè)量用的傳感器和標(biāo)準(zhǔn)燈放在光軌上，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)燈燈絲面和光傳感器的測(cè)試平面，使兩個(gè)平面和光軌的水平測(cè)量軸線垂直，并且中心點(diǎn)位于軸線上。

固定光傳感器位置，揭開光傳感器蓋子，調(diào)節(jié)測(cè)試平面與標(biāo)準(zhǔn)燈面平行，改變標(biāo)準(zhǔn)燈與光傳感器之間的距離，光傳感器在多個(gè)位置得到不同的照度值，根據(jù)光照度平方反比定律（見式1）改變燈絲平面與光傳感器間距離，根據(jù)距離平方反比定律，多次重復(fù)測(cè)量結(jié)果，經(jīng)最小二乘法線性擬合，得到所需定標(biāo)校正照度值。

（1）

式中：

e：測(cè)試面的標(biāo)準(zhǔn)照度值，單位為bc；

I：標(biāo)準(zhǔn)燈的發(fā)光強(qiáng)度，單位為cd；

r：標(biāo)準(zhǔn)燈的燈絲平面到光探頭測(cè)試面的距離，單位為m。

2.4 系統(tǒng)功能和作用說(shuō)明

該系統(tǒng)在上電后光亮度采集模塊會(huì)及時(shí)采集外界環(huán)境的光照強(qiáng)度，單片機(jī)會(huì)輸出相應(yīng)大小的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED燈亮，但外界環(huán)境光照強(qiáng)度變化時(shí)LED燈也會(huì)相應(yīng)的變亮、變暗。用戶也可根據(jù)自己的習(xí)慣通過鍵盤調(diào)節(jié)LED燈的亮度。上述情況下，數(shù)碼管都能實(shí)時(shí)的顯示外界環(huán)境的光照強(qiáng)度。

紅外發(fā)射模塊上有四個(gè)功能按鍵，分別是：“開/關(guān)”按鍵、“轉(zhuǎn)換”按鍵、“+”按鍵、“-”按鍵。

“開/關(guān)”按鍵：按一下后系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式，（此時(shí)單片機(jī)屏蔽光亮度采集模塊的數(shù)據(jù)）再按一下關(guān)燈；

“轉(zhuǎn)換”按鍵：在開燈狀態(tài)下，按一下由自動(dòng)模式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式；

“+”按鍵：在手動(dòng)模式下增強(qiáng)燈光亮度；

“-”按鍵：在手動(dòng)模式下減弱燈光亮度。

系統(tǒng)在自動(dòng)模式下LED燈亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)，打開電源自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)模式。當(dāng)自然光較強(qiáng)時(shí)LED燈光照變暗，當(dāng)自然光較暗時(shí)LED燈光照增強(qiáng)，使光照范圍始終保持適宜的亮度同時(shí)達(dá)到節(jié)約能源的目的。

系統(tǒng)在手動(dòng)模式下，LED燈亮度手動(dòng)調(diào)節(jié)功能，手動(dòng)按“+”、“-”按鍵，由紅外發(fā)射器發(fā)射編碼信號(hào)，紅外接收器接收信號(hào)處理后輸入到單片機(jī)，單片機(jī)接收信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)占空比的PWM，再通過驅(qū)動(dòng)部分調(diào)節(jié)LED燈的亮度，數(shù)碼管顯示此時(shí)光照亮度。這樣使用者可根據(jù)的自身需求在允許范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)燈光亮度。由于燈光亮度變化范圍較大，也適用于對(duì)燈光亮度有特殊要求的場(chǎng)合，其亮度的可調(diào)性省掉了更換燈泡等繁瑣的工作。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本智能光控系統(tǒng)只采用一個(gè)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)所有功能，電路簡(jiǎn)單、成本低共分為：

電源模塊（見圖2）、光亮度采集模塊（見圖3）、智能燈控制電路模塊（見圖4）、紅外發(fā)射模塊（見圖5）、紅外接收模塊（見圖6）、數(shù)碼管顯示光亮度模塊（見圖7）、驅(qū)動(dòng)放大電路模塊（見圖8）。

該系統(tǒng)是ST89S52單片機(jī)為控制器件，以PWM調(diào)光技術(shù)為核心，自動(dòng)模塊是以8位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片ADC0804為核心采集外界環(huán)境的光照強(qiáng)度變化，通過機(jī)器語(yǔ)言傳輸給單片機(jī)，通過程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。

手動(dòng)模塊采用超再生發(fā)射/接收模塊F05V/J04V傳輸紅外信號(hào)，利用編碼/解碼芯鍵盤的控制信號(hào)輸送給單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈的亮度控制。

系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)框圖（見圖1）：

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)采用STC89S52為控制核心，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是以PWM調(diào)光技術(shù)為核心，單片機(jī)不斷掃描光亮度采集模塊的輸入端口-P0口和紅外遙控模塊的數(shù)據(jù)輸入口-P2口；在自動(dòng)模式下，P0口的數(shù)據(jù)變化直接控制數(shù)碼管顯示的數(shù)值并在LED燈的控制端口輸出相應(yīng)占空比的電信號(hào)；在手動(dòng)模式下，P0口被屏蔽，單片機(jī)不斷掃描P2口，通過按下不同按鍵，紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊將不同按鍵的編碼處理后送到單片機(jī)的P2口，單片機(jī)通過掃描到得P2口的信號(hào)輸出對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)。

程序結(jié)構(gòu)框圖（見圖9）：

5.系統(tǒng)功能測(cè)試

5.1 調(diào)試仿真

系統(tǒng)的硬件及軟件都已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，然后利用protues進(jìn)行系統(tǒng)仿真，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)試，并在調(diào)試中不斷地發(fā)現(xiàn)問題解決問題完善設(shè)計(jì)。仿真圖如圖10所示。

圖10 仿真圖

5.2 實(shí)物制作

當(dāng)仿真效果達(dá)到預(yù)期要求以后，硬件和軟件設(shè)計(jì)均沒有問題，便開始實(shí)物制作。首先準(zhǔn)備好所有需要的器件和工具，再按照原理圖制作PCB板，制作好后根據(jù)實(shí)際操作情況查找錯(cuò)誤不斷調(diào)整線路以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

6.結(jié)論

本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)是基于ST89S52單片機(jī)為核心的智能光控?zé)粝到y(tǒng)，通過對(duì)控制系統(tǒng)所要完成的功能進(jìn)行分析，從而初步確定構(gòu)成該系統(tǒng)的模塊和每個(gè)模塊的核心元件，根據(jù)這些元件的工作原理完善模塊的功能，再將各個(gè)模塊進(jìn)行組合連接，完成其硬件圖。

智能光控?zé)舻闹饕δ芤揽繂纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)，利用編程軟件根據(jù)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行編程并導(dǎo)入單片機(jī)中，再進(jìn)行調(diào)試及仿真，成功達(dá)到設(shè)計(jì)期望后作出實(shí)物。

該智能光控系統(tǒng)最終能夠利用紅外遙控傳送信號(hào)來(lái)調(diào)控從而實(shí)現(xiàn)LED燈的啟動(dòng)和停止以及亮度的手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而滿足用戶對(duì)燈光亮度的不同需要和節(jié)能的目的。

參考文獻(xiàn)

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[5]余宏生，吳建設(shè).電子CAD技能實(shí)訓(xùn)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

智能遙控范文第2篇

2、然后我們選擇你所對(duì)應(yīng)的設(shè)備。例如：空調(diào)

3、接著我們選擇品牌如【格力】。

4、然后我們根據(jù)提示校對(duì)設(shè)備，這里我們可能需要多校對(duì)幾次。

5、校對(duì)成功以后，我們點(diǎn)擊電源選項(xiàng)。

智能遙控范文第3篇

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；車位鎖；遙控；誤操作

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）18-0227-03

Design of Remote Control Intelligent Parking Lock Based on Single Chip Microcomputer

SONG Bo，LI Lei，WANG Yu-tao

（Chuzhou University， Chuzhou 239000， China）

Abstract： This paper introduces a remote control intelligent parking space lock which is based on 51 single chip microcomputer. The lock completes transmitting and receiving the remote control signal by using the wireless transceiver module and the coding and decoding chip. And it achieves the purpose of automatic lifting of parking spaces through the single-chip microcomputer effectively deal with the decoded signal to the stepper motor. In order to prevent the faulty operation of the remote control， the lock introduces the ultrasonic module as detection unit to monitor whether there is a car at the top of parking spaces ， effectively avoid economic losses of vehicle mechanical parts caused by opening parking lock wrongly when parking above spaces. Compared with the manual parking lock， the lock is more convenient， and has the advantage of preventing the mistake operation of the remote control， and has highly practical value.

Key words： singlechip； parking lock； remote control； error operation

1 背景

近年來(lái)，隨著人們生活水平的提高和國(guó)內(nèi)汽車價(jià)格的下降，汽車逐漸走進(jìn)了普通家庭，對(duì)停車場(chǎng)地的需求也隨之增加，停車難、亂停車問題已經(jīng)成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一[1]，車主為防止自己的停車位被占而選擇購(gòu)買車位鎖。但目前，市面上的大多數(shù)車位鎖為手動(dòng)車位鎖，無(wú)論車主進(jìn)停車位還是出停車位都需要下車打開或者關(guān)閉車位鎖，不僅耽誤時(shí)間，具有造成交通擁堵的潛在性，若遇到惡劣天氣更糟糕。為解決以上問題，本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的遙控車位鎖裝置，車主在接近停車位無(wú)需下車的情況下通過手中的遙控器即可操作，相對(duì)于市面上已有的遙控車位鎖，本裝置的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠防止人為的遙控器誤操作造成的車輛剮蹭，有效解決了傳統(tǒng)車位鎖操作的不便并彌補(bǔ)了已有遙控車位鎖功能不全的缺點(diǎn)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2 設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)的無(wú)線遙控車位鎖，主要是為了方便車主實(shí)現(xiàn)鎖的上鎖（升起）與解鎖（下降）。使車主在距離車位一定距離范圍內(nèi)不用上下車，而是利用遙控器控制車位鎖內(nèi)部的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，通過步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖的上鎖和解鎖。本裝置主要由發(fā)射模塊、接收模塊和控制模塊三部分組成 ，如圖1所示。

車主根據(jù)需要選擇打開或關(guān)閉車位鎖，只需按下發(fā)射模塊遙控裝置相應(yīng)的按鍵，由編碼芯片給出開啟或閉合的編碼信息，經(jīng)調(diào)制放大后由無(wú)線模塊發(fā)射，這就完成了發(fā)射模塊的功能。車位鎖接收模塊的無(wú)線接收器接收到相應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過濾波放大還原成電信號(hào)，送往解碼芯片解碼，解碼后的信號(hào)送往單片機(jī)，通過程序控制實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)車位鎖移動(dòng)實(shí)現(xiàn)鎖的開啟和閉合。超聲波模塊通過檢測(cè)停車位上面有無(wú)車，通過電路對(duì)解碼芯片地址碼的更改從而實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器的屏蔽或者使之有效，以防止遙控器誤操作。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 遙控收發(fā)電路設(shè)計(jì)

本模塊由DF數(shù)據(jù)發(fā)射和可再生接收模塊，PT2262/2272編解碼芯片共同構(gòu)成。DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高并采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零。PT2262/2272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，PT2262/2272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組合地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳[2]。從發(fā)射芯片PT2262的17腳發(fā)出的電信號(hào)，含有一整套編碼，其中包含地址碼、同步碼以及數(shù)據(jù)碼。該電信號(hào)經(jīng)過DF數(shù)據(jù)發(fā)射模塊調(diào)制后發(fā)射，經(jīng)過接收模塊的解調(diào)發(fā)送給PT2272，當(dāng)信息被PT2272接收后，做2次和地址碼的比對(duì)，當(dāng)它們一致后，VT引腳有高電平輸出，數(shù)據(jù)引腳同時(shí)輸出與PT2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)電平。

3.2 車位鎖升降控制電路

控制電路如圖2所示，采用了ATMEL公司的低功耗、高性能8位CMOS單片機(jī)AT89S51作為核心微控制器，片內(nèi)具有4KB的FLASH程序存儲(chǔ)器，可系統(tǒng)在線編程，128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，5個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)兩層中斷嵌套，具有2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，全雙工串口，看門狗電路等豐富的資源[3]。

圖中電路中，按鈕、電阻、和電容組成系統(tǒng)的上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路，晶體振蕩器和瓷片電容、構(gòu)成單片機(jī)的外置晶振電路。功能電路中，P1.0-P1.3為步進(jìn)電機(jī)的控制口，通過此IO發(fā)送控制器對(duì)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖信號(hào)[4]。P3.1和P3.2口為單片機(jī)的兩個(gè)外部中斷口，PT2272解碼后的信號(hào)通過此口向單片機(jī)申請(qǐng)中斷。P0.0口與PT2272的1腳相連，當(dāng)車位鎖上沒有車時(shí)，此信號(hào)輸出低電平，從而保證了與PT2262地址碼相同可以實(shí)現(xiàn)解碼，但當(dāng)車位鎖上有車輛時(shí)，此引腳輸出高電平，使得P2272和PT2262的地址碼不相同，無(wú)論P(yáng)T2272接收到了什么控制信號(hào)都不會(huì)解碼，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙控器的屏蔽作用。圖中的發(fā)光二極管作為指示燈來(lái)提示用戶當(dāng)前車位鎖的狀態(tài)。P2.1和P2.2口接超聲波模塊的信號(hào)引腳[5]，以實(shí)現(xiàn)對(duì)車位鎖上有無(wú)車輛的檢測(cè)。

4 軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)車主靠近停車位時(shí)，車主通過控制手中的遙控器發(fā)送解鎖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過接收解碼后送往單片機(jī)，根據(jù)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)，執(zhí)行不同的指令，如圖5所示。單片機(jī)根據(jù)超聲波信號(hào)不斷判斷車位鎖上面是否有車，若有車則屏蔽遙控器，使得遙控器無(wú)法工作，以避免誤操作，若無(wú)車，則遙控器保持有效。在屏蔽遙控器的情況下，若車駛出停車位，則馬上恢復(fù)遙控器的有效性，車位可以選擇通過手中的遙控器上鎖，同時(shí)在車主忘記上鎖的情況下，15s后車位鎖自動(dòng)上鎖，以防止停車位被占，如圖6流程圖所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出并設(shè)計(jì)了一種新型遙控車位鎖，以51單片機(jī)為主控進(jìn)行了硬件電路的設(shè)計(jì)，降低了產(chǎn)品成本，采用無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)的收發(fā)，引入編解碼芯片，重碼概率低，通過編解碼芯片大大降低了人工編程的效率，縮短了實(shí)時(shí)反應(yīng)時(shí)間，提高了運(yùn)行效率同時(shí)也使遙控距離更加遠(yuǎn)，遙控更加準(zhǔn)確。超聲波實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車位鎖上有無(wú)車輛做好屏蔽遙控器的準(zhǔn)備，以防止遙控器誤操作，并基于Keil C51進(jìn)行了程序的實(shí)現(xiàn)。該方案的提出不但有效增強(qiáng)了車位鎖的使用便利性 ，而且有效減少了車主下車操作車位鎖時(shí)因車輛占道而造成的出人擁堵。

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智能遙控范文第4篇

關(guān)鍵詞：MEMS；加速度計(jì)；陀螺儀；分批估計(jì)理論；傳感器融合

中圖分類號(hào)：TN919文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2011)19-4639-02

Data Processing of MEMS motion sensor in Smart Remote System

LI Lei1, LIU Wei-dong1,2

(1.College of Information Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2.Hisense Electric Co. Ltd, Qingdao 266071, China)

Abstract: In this paper, it's described that data from MEMS accelerator/gyroscope is processed for motion detection, bias-offset update and compensation, sensor fusion and other methods applied in smart remote system.

Key words: MEMS; accelerator; gyroscope; patch estimation theory ; sensor fusion

MEMS慣性器件[7]具有成本低、體積小、功耗低、抗沖擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。鑒于MEMS慣性器件廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域和精度的不斷提升,對(duì)于MEMS慣性傳感器的研究已經(jīng)成為各國(guó)研究的熱點(diǎn)。MEMS加速度計(jì)/陀螺儀已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各類電子消費(fèi)品中，如手機(jī)、空中鼠標(biāo)、游戲手柄等。與此同時(shí)，智能電視的發(fā)展對(duì)人機(jī)交互終端有著越來(lái)越高的需求，我們把MEMS加速度計(jì)/陀螺儀應(yīng)用到遙控系統(tǒng)中，這樣普通的遙控器就可以作為空中鼠標(biāo)或體感手柄來(lái)使用。

1 MEMS加速度計(jì)/陀螺儀在智能遙控系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)

我們將三軸MEMS陀螺儀和三軸MEMS加速度計(jì)集成到一個(gè)傳感器小板上，陀螺儀和加速度計(jì)之間是通過I2C進(jìn)行通信的。遙控器端（Remote）的微控制器（MCU）獲取陀螺儀和加速度計(jì)中的傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，將數(shù)據(jù)按照射頻（RF）傳輸協(xié)議傳送給主機(jī)端的外置接收器（Dongle），外置接收器再對(duì)接收到的數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理，發(fā)送給主機(jī)端，供上層應(yīng)用程序使用。

2 MEMS加速度計(jì)/陀螺儀數(shù)據(jù)處理

我們從MEMS加速度計(jì)/陀螺儀獲取六軸傳感器數(shù)據(jù)，對(duì)這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)作檢測(cè)、偏移量更新、校準(zhǔn)、傳感器融合等數(shù)據(jù)處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳送給外置設(shè)備，如運(yùn)行3D應(yīng)用程序的第三方操作系統(tǒng)，或者將數(shù)據(jù)填充到規(guī)定的數(shù)據(jù)包格式中，最終在外置接收器端將數(shù)據(jù)映射為空中鼠標(biāo)的X和Y坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)空中鼠標(biāo)的功能。數(shù)據(jù)處理的具體流程如圖2所示。

2.1 傳感器動(dòng)作檢測(cè)

在對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行偏移量校準(zhǔn)和傳感器融合等處理之前，我們需要先判斷傳感器的運(yùn)動(dòng)是否處在工作區(qū)域，如果不在，則不對(duì)讀取到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步處理。

首先，我們將讀取到FIFO數(shù)據(jù)緩存中六軸傳感器（三軸MEMS加速度計(jì)和三軸MEMS陀螺儀）數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。我們采用的數(shù)據(jù)融合[2]方法是基于分批估計(jì)理論的算法 。

所謂分批估計(jì)[3]是指將同一時(shí)刻處在不同空間位置的多個(gè)傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分批處理以求得更優(yōu)的結(jié)果。我們對(duì)陀螺儀和加速度計(jì)輸出的數(shù)據(jù)分別作如下處理[4]：

以加速度計(jì)為例，設(shè)其輸出數(shù)據(jù)為x1，x2，… ，xn，將數(shù)據(jù)分成k批，每一批測(cè)量數(shù)據(jù)可記為xp1,xp2,…,xpm,(p=1,2,…,k)。然后分別計(jì)算各批測(cè)量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，記為x1,x2,…,xk則

（1）

相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差記為σ1,σ2,…,σk，則

（2）

由于各批測(cè)量數(shù)據(jù)之間沒有任何有關(guān)測(cè)量的統(tǒng)計(jì)信息，因此，在此之前測(cè)量結(jié)果的方差可認(rèn)為σ_=∞ ，即(σ_)-1=0。由分批估計(jì)理論可知，分批估計(jì)后得到的數(shù)據(jù)融合結(jié)果為：

（3）

式中：σ+ ――分批估計(jì)數(shù)據(jù)融合結(jié)果的方差；H ――測(cè)量方程的系數(shù)矩陣；R ――測(cè)量噪聲的協(xié)方差；x- ――上次數(shù)據(jù)融合結(jié)果。

再根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]中的數(shù)據(jù)融合算法公式4可計(jì)算得出融合后的加速度計(jì)數(shù)據(jù)。

（4）

然后，我們將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)與設(shè)定的工作區(qū)閾值范圍相比較，判斷得出傳感器的運(yùn)動(dòng)是否在工作區(qū)。若小于設(shè)定的閾值范圍，則判斷為“不動(dòng)作”，反之，則進(jìn)行下一步傳感器偏移量更新、校準(zhǔn)等處理。對(duì)陀螺儀的動(dòng)作檢測(cè)與加速度計(jì)采用同樣的方法，不再贅述。

2.2 傳感器數(shù)據(jù)偏移量更新及偏移量漂移校準(zhǔn)

由于MEMS陀螺儀自身的固有特性、溫度及積分過程的影響，它會(huì)隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)產(chǎn)生漂移誤差，我們需要將這些偏移量從陀螺儀的有效數(shù)據(jù)中去除。偏移量漂移校準(zhǔn)[1]的具體步驟如下：

1）我們讀取偏移量數(shù)據(jù)，建立一個(gè)3×3的陀螺儀方向矩陣A；

2）獲取旋轉(zhuǎn)偏移向量={α1, α2, α3}；

3）由公式（5）計(jì)算得到旋轉(zhuǎn)偏移向量={b1,b2,b3}；

=?A（5）

4）獲取前一次的偏移量數(shù)據(jù)，并將現(xiàn)在計(jì)算所得的偏移量與之前的偏移量數(shù)據(jù)累加求和；

5）最后，將偏移量累加求和所得的數(shù)據(jù)從陀螺儀的有效數(shù)據(jù)中減去。

傳感器的偏移量是實(shí)時(shí)更新的，我們不斷讀取這部分偏移量來(lái)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確有效。

2.2 傳感器融合

傳感器融合是一種將從多個(gè)信號(hào)源處獲取的信號(hào)整合到一起的方法。通過傳感器融合可以將從不同信號(hào)源處獲取的信息整合成一個(gè)單一的信號(hào)或信息。單獨(dú)的陀螺儀或者加速度計(jì)數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確有效的表明方向或姿態(tài)。陀螺儀能夠提供瞬間的動(dòng)態(tài)角度變化，但是由于其自身的固有特性、溫度及積分過程的影響，它會(huì)隨著工作時(shí)間的延長(zhǎng)產(chǎn)生漂移誤差。加速度計(jì)能夠提供靜態(tài)的角度，但是容易受到噪聲的干擾，使數(shù)據(jù)變化較大。為了克服這些問題，我們選用的芯片是利用卡爾曼濾波來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的[1,6]。

假設(shè)要估算k時(shí)刻的實(shí)際角度值。首先要根據(jù)k-1時(shí)刻的角度值來(lái)預(yù)測(cè)k時(shí)刻的角度。根據(jù)預(yù)測(cè)得到的k時(shí)刻的角度值得到該時(shí)刻的高斯噪聲的方差，然后卡爾曼濾波器不斷的進(jìn)行方差遞歸，從而估算出最優(yōu)的角度值。通過模型與測(cè)量的噪聲矩陣Q與R，對(duì)卡爾曼濾波進(jìn)行校正。Q與R矩陣[8]的形式如下：

在實(shí)際的計(jì)算過程中，設(shè)定q_inc=0.001；q_gyro=0.0015；r_meas=0.001。

同時(shí)卡爾曼增益K會(huì)隨不同的時(shí)刻而改變，以滿足在狀態(tài)估計(jì)時(shí)對(duì)信息加權(quán)。并且K的取值與Q/R的比值大小有相同的趨勢(shì)，即Q/R大，K也大，通過K值的大小，確定對(duì)于預(yù)測(cè)值和測(cè)量值的可信度，同時(shí)估算k時(shí)刻的最優(yōu)角度偏差。最終得到k時(shí)刻的最優(yōu)角度值。其遞推公式如下：

（6）

式中Фk,k-1為轉(zhuǎn)移矩陣，K為卡爾曼增益，Ck為量測(cè)矩陣，且初始值0=0|0。

將陀螺儀和加速度計(jì)傳感器數(shù)據(jù)融合之后，要按照設(shè)定的旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)包格式填充到數(shù)據(jù)包中，如旋轉(zhuǎn)矩陣、四元數(shù)矩陣、歐拉角、線性數(shù)據(jù)、角度數(shù)據(jù)等。將填充好的數(shù)據(jù)打包發(fā)送后，可在主機(jī)端通過外置接收器將相應(yīng)的數(shù)據(jù)映射為鼠標(biāo)的X軸和Y軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)空中鼠標(biāo)的功能。也可以將處理后的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給上層應(yīng)用程序使用，如游戲應(yīng)用程序。

3 結(jié)論

本文從MEMS加速度計(jì)/陀螺儀在智能遙控系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)、傳感器數(shù)據(jù)的算法處理等多方面闡述了MEMS慣性傳感器數(shù)據(jù)在智能遙控系統(tǒng)中的處理和應(yīng)用。通過反復(fù)試驗(yàn)論證，我們的慣性傳感器應(yīng)用于對(duì)精度、靈敏度要求較高的3D體感游戲中還存在著測(cè)量靈敏度不夠高的問題，若要有效的解決這一問題，可以通過增加一個(gè)三軸的地磁感應(yīng)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即建立一個(gè)九軸的慣性傳感器系統(tǒng)。在今后的研發(fā)工作中，我們將重點(diǎn)解決靈敏度和測(cè)量范圍等一系列問題。

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智能遙控范文第5篇

在我國(guó)，溫室的卷膜和放膜仍然主要靠人工手動(dòng)操作完成的。當(dāng)溫室的面積很大或者溫室較多時(shí)，采用手動(dòng)卷膜方式勢(shì)必加大勞動(dòng)強(qiáng)度。于是，溫室電動(dòng)卷膜器出現(xiàn)了，其通過電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)卷膜軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使得塑料膜被卷膜軸一層一層地卷起，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

目前，常用的電動(dòng)卷膜器一般采用220V交流電，配備電源和減速電機(jī)，輸出扭矩大，卷放膜的質(zhì)量也很大。其缺點(diǎn)是卷膜和放膜工作不夠平穩(wěn)，控制也不太方便。但是，這種卷膜器只能通過按鍵或開關(guān)控制。并且，卷膜器啟動(dòng)時(shí)，必須有人守在電源和控制器旁。如果控制器安裝的位置不合適，操作者往往看不見室外卷膜的動(dòng)作情況。實(shí)際生產(chǎn)中，為了防水，其控制器往往安放在溫室的兩端，如此一來(lái)，操作者就無(wú)法直觀地看到卷膜的狀態(tài)。另外，常用電動(dòng)卷膜器采用了電機(jī)和其他機(jī)械結(jié)構(gòu)，成本也較大。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的組成

溫室卷膜器遙控系統(tǒng)主要由電源變換模塊、遙控收發(fā)模塊、電機(jī)控制模塊、轉(zhuǎn)換按鍵，以及電機(jī)和其他機(jī)械部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1。

卷膜器控制系統(tǒng)采用了密封封裝，除電機(jī)外，電源部分和整個(gè)控制系統(tǒng)全部封裝在防潮的控制盒子內(nèi)，電機(jī)與控制盒之間采用防水接頭連接。防水接頭可以有效地避免電纜被拖曳時(shí)，外力對(duì)內(nèi)部控制系統(tǒng)的影響，從而保證控制系統(tǒng)安全有效地運(yùn)行。控制盒蓋沿結(jié)合處設(shè)有密封墊圈，蓋緊后可使盒子內(nèi)部與外界隔離，防止水的滲透，從而起到防水防潮的作用。

控制盒的電源直接采用220V交流電，通過電源模塊將交流電直接轉(zhuǎn)化為24V直流電。電源模塊輸出電壓可以微調(diào)，基準(zhǔn)可上調(diào)達(dá)4V。電源部分設(shè)計(jì)了短路保護(hù)電路，當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，其指示燈將會(huì)由綠色變?yōu)辄S色，從而有效地保護(hù)控制系統(tǒng)。電源開關(guān)采用了帶LED指示燈的撥動(dòng)開關(guān)，如果開關(guān)接通，指示燈會(huì)亮起來(lái)，顯示電源接通。開關(guān)全密封，防水效果良好。

控制盒上安裝了2個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，一個(gè)作為模式切換開關(guān)，另一個(gè)作為電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制按鈕。轉(zhuǎn)換開關(guān)為雙刀雙擲開關(guān)，模式切換開關(guān)為兩位控制，設(shè)置遙控和手動(dòng)兩檔，默認(rèn)為手動(dòng)檔；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制按鈕是三位控制，設(shè)置卷膜、停止和放膜三檔，默認(rèn)為停止檔。

系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)使用遙控器控制卷膜和放膜作業(yè)。無(wú)線收發(fā)模塊采用PT2262和PT2272開發(fā)，遙控距離可達(dá)100m。芯片帶有鎖存功能，即只要收到遙控器發(fā)出的信號(hào)，即將該信號(hào)對(duì)應(yīng)的編碼輸出，I／O口狀態(tài)維持不變，直到遙控器發(fā)出新的指令。

當(dāng)使用手動(dòng)控制時(shí)，遙控器將不起作用，電機(jī)將與繼電器控制脫開，連接到控制面板上的正反轉(zhuǎn)控制開關(guān)。撥動(dòng)按鈕就可以控制卷膜器的控制狀態(tài)，向上撥，電機(jī)正轉(zhuǎn)，卷膜器卷膜：向下?lián)埽姍C(jī)兩側(cè)的電源正負(fù)極會(huì)交換，電機(jī)反轉(zhuǎn)，卷膜器放膜；在中間位置時(shí)，電機(jī)處于懸空狀態(tài)，電機(jī)不會(huì)有任何動(dòng)作。

當(dāng)模式切換開關(guān)撥到下位時(shí)，電機(jī)將與繼電器控制連接，卷膜器使用遙控器控制。按下遙控器任何一個(gè)鍵，無(wú)線接收模塊上的指示燈都會(huì)閃爍，表示接收成功。表1為遙控狀態(tài)對(duì)應(yīng)表。

對(duì)電機(jī)的控制部分，設(shè)有繼電器繼電保護(hù)電路，兩個(gè)繼電器互鎖，保證任何時(shí)候只有一個(gè)繼電器可以接通或者全部閉合，避免兩個(gè)繼電器全部接通發(fā)生短路故障。

電源轉(zhuǎn)換模塊將交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電，為直流電機(jī)提供工作電源。電機(jī)采用24V直流供電，電源模塊輸出電壓可以微調(diào)，從而微調(diào)轉(zhuǎn)速；相對(duì)于直接交流供電，安全性更高。電機(jī)控制電路接人了限位開關(guān)，當(dāng)放膜或卷膜到盡頭時(shí)，限位開關(guān)會(huì)動(dòng)作，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，避免破壞塑料膜。

采用LM318穩(wěn)壓芯片將24V轉(zhuǎn)為5V，為單片機(jī)系統(tǒng)提供5V電源。LM318為高精度電源穩(wěn)壓芯片，其輸出電壓取決于調(diào)節(jié)電阻和基準(zhǔn)電阻，電阻必須采用精密電阻，否則影響穩(wěn)壓精度。另外，為避免電壓的波動(dòng)，在輸入端和輸出接入電容，根據(jù)本系統(tǒng)電路的特點(diǎn)，輸入端電容為1μF，輸出端電容為0.1μF，保證輸出穩(wěn)定。控制器采用89S52單片機(jī)，復(fù)位電路提供上電自動(dòng)復(fù)位和人工復(fù)位。

系統(tǒng)特色

本系統(tǒng)能十分方便地控制溫室卷放膜作業(yè)，在保留了傳統(tǒng)的手動(dòng)控制功能的基礎(chǔ)上，新增了遙控控制。兩種模式之間可以隨時(shí)相互切換，方便控制。圖2為系統(tǒng)主機(jī)實(shí)物，可將主機(jī)放于溫室中，手持遙控器作業(yè)非常方便。

系統(tǒng)默認(rèn)為手動(dòng)控制，通過撥動(dòng)系統(tǒng)設(shè)定的按鈕可控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)：當(dāng)切換到遙控方式時(shí)，通過遙控器上的控制鍵，實(shí)現(xiàn)溫室的卷膜和放膜，免于工作人員手工實(shí)時(shí)控制和留守在控制器旁。而且，這兩種模式之間可以相互切換，既方便控制，又能使工作人員在遠(yuǎn)離溫室時(shí)，全景觀察卷膜放膜狀況。卷膜器運(yùn)行過程中，可以隨時(shí)控制啟停，顯著提高了工作效率。

另外，采用了銳進(jìn)直流減速電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)，斷電后自鎖，不再慣性動(dòng)作，控制可靠；限位開關(guān)會(huì)串入電機(jī)控制電路，避免破壞塑料膜。

應(yīng)用

該系統(tǒng)在國(guó)家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)示范基地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，對(duì)蔬菜大棚的塑料膜進(jìn)行了卷膜和放膜作業(yè)。實(shí)踐表明，本系統(tǒng)卷膜和放膜工作平穩(wěn)，可以隨時(shí)控制工作狀態(tài)，可靠性高。相比于傳統(tǒng)的手動(dòng)卷膜，明顯地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。通過遙控控制卷膜和放膜，使得人可以在有效范圍的任意位置進(jìn)行控制，突破了位置的局限，并可以直觀觀測(cè)運(yùn)行狀態(tài)，使得溫室的卷放膜工作更加輕松自如。

在模式切換時(shí)，最好確保電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不要控制使之馬上反轉(zhuǎn)，應(yīng)使之先停一段時(shí)間，再反轉(zhuǎn)，這樣可以有效地保護(hù)電機(jī)。

展望

電動(dòng)卷膜器應(yīng)用效果好，節(jié)本增效顯著，深受菜農(nóng)歡迎，推廣前景廣闊。據(jù)調(diào)查，在我國(guó)現(xiàn)有的塑膜大棚中，有相當(dāng)一部分適宜安裝遙控電動(dòng)卷膜機(jī)，隨著新棚的建設(shè)和舊棚改造速度的加快，數(shù)量還要繼續(xù)增大，遙控卷膜機(jī)也將占有越來(lái)越大的市場(chǎng)份額。

據(jù)實(shí)地試驗(yàn)，一個(gè)70m長(zhǎng)的溫室，人工卷放一次需要2h，而電動(dòng)卷放一次僅需用10min，每個(gè)溫室每天卷放一次可節(jié)省0.3個(gè)人工日。每年平均每個(gè)溫室卷放膜的天數(shù)約220天，每個(gè)溫室每年電動(dòng)卷膜比人工卷膜可以節(jié)省66個(gè)人工日。這樣應(yīng)用的高效遙控卷膜機(jī)，大大地減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。

另外，由于遙控電動(dòng)卷膜比人工卷膜縮短了作業(yè)時(shí)間，能夠做到適時(shí)卷放，這樣就相對(duì)延長(zhǎng)了光照時(shí)間，增加了室內(nèi)積溫。在同等條件下，間接提高了蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。