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标准版#第六届立创电赛#2.4GRF无线遥控与插排

开源协议: GPL 3.0

发布时间:2021-09-17 08:15:42
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描述

注:* 为必填项

 

请在报名阶段填写 ↓

 

* 1、项目功能介绍


 

   在生活中,不知你是否遇到这样的问题:当你坐在书桌前,想打开电脑玩游戏或是追剧时,一顿操作下来,电脑还是没有开机,才发现没有电!而插排离你几米开外,你还要跑过去按下插排的开关,顿时心情全无

   都xxxx年了,还要这么麻烦,那么有什么方法能解决这个问题呢??

   我想到的是做一个遥控开关,这样就可以远程控制各种用电设备的开或关(外接插排的电器),接下来就是方案选型,选择什么方案呢??常见的无线模块有蓝牙 红外遥控 ESP8266 NRF24L01等等,它们的工作原理以及优缺点是什么?

红外:利用红外线传输信息的通信方式,功耗低,电路简单,通信距离10m以内

蓝牙:利用2.4g无线收发,控制简单,最大通信距离10m

NRF24L01:利用2.4g射频收发,控制稍麻烦

Wifi-ESP8266:利用2.4g/5g无线电波传输,完成数据收发,内置各种无线网络协议,控制稍麻烦,可联网

   红外最常见,但缺点也最明显:直线传播(无法穿过障碍物), 点对点通信,直接PASS; Wifi-ESP8266: 没有过多接触,暂时不表;蓝牙和NRF24L01,功能比较接近,可是蓝牙需要配对,通信距离一般,也只支持点对点通信,所以PASS,而NRF24L01:不需配对,支持多发多收,通信距离可达百米(空旷环境无遮挡无电磁干扰),可以满足要求;

NRF24L01模块实物是这样:

8KYLV1OKHCXsvPPJPpqxOSKJNoSFBo2RfdmKNgzv.png

也可以这样:

tOsUbi16p06RAvRDBtuOOUsgy1Dwya0OwMjHKFCB.png

它们之间区别是是否带有PA芯片,天线是否外置等;

   不带PA芯片的最大发射功率0dBm,接收灵敏度:-94dBm250kbps),最大通信距离: 240米(理论值)

   带有PA芯片的发射功率更大(20dbm),接收灵敏度更高(-104 dBm@250kbps),通信距离更远(理论值:1100米);

   主控选择什么呢,51 or STM32 or arduino?

   简单起见,直接选择51单片机,本项目的MCU选择的是AT89S51,拥有8K flash32IO, 6个中断源等等,足够满足要求。

大致的实现过程:利用51单片机和nrf24l01p进行数据的收发,完成对220V插排(带有继电器)的开关控制,即实现对用电器的远程控制;因为nrf24l01p支持多通道,所以可以制作多个遥控器以便在不同地点的控制,适用于家居环境,不仅便利,而且也可以节能。

 

*2、项目属性

首次公开

 

注:请说明项目是否首次公开;项目是否为原创;项目是否曾经在其他比赛中获奖,若有获奖则叙述获奖详情;项目是否在学校参加过答辩。

 

* 3、开源协议


GPL 3.0

 

注:利他即利己,请认真阅读下述内容。

  1. 拥抱开源,赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上;
  2. 若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题,则这一部分实现的功能就是项目的核心功能;比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化,则电子负载为核心功能,上位机软件为辅助功能;比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信,则此485模块实现的通讯功能为辅助功能;
  3. 项目应选择适合自己的开源协议,若项目引用其他开源项目,应注明来源并遵循原作者的开源协议规定;原创项目推荐使用GPL3.0开源协议;
  4. 直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。

 

请在竞赛阶段填写 ↓

 

*4、硬件部分


硬件部分分为发送端和接收端;

发送端主要由遥控器+NRF模块+电源组成;

遥控器实物如下图:

G2wmmm9JXhYluNzE7E3S7ZrpcwUTEoaCwnAxoz6R.png

电源可以是5V适配器输入,也可以是2S电池输入,带有拨动开关,可以随意切换;

接收端由多孔插排,多路继电器和接收器,5v电源适配器,降压模块等;

多孔插排实物图如下:

RBcHyRV6pSUIcdTgQY3um6iAfxNEKK0rRWwW909S.png

多孔插排与继电器的内部连线是:

DnQt8xzs03G5LTHVIPP4t4BaCHRpypxR4TFFujwk.png

(继电器与插排上开关是并联的,插排开关一端(火线)引出后接在继电器的常开端口,另一端接在公共端;火线可以引出一根,单独插口的零线分别引出接到继电器,本项目的继电器规格是5V供电,/低电平触发可切换的,在单个继电器吸合时电流80mA,最低使用3.5V供电(电流可降低到50mA)

接收器

aKv3goGDQ9YkyH63AhiBB4Vh41lHxuBUI88p7x15.png

 

整体的连接图,如下:

2Zbq4dFsYGCabKZibLPxTyRZP1MleeXkUUZUiVJh.png

(使用降压模块的主要目的是隔离,防止继电器的吸合瞬间对单片机电源造成干扰,另外注意引出的火线和零线做好绝缘处理,我使用的是两层热缩管,外面再缠上胶带,零/火线的线径为16AWG改造后的插座不建议长时间接入大功率电器

遥控器和接收器的原理图(cadence17.2格式)及PCBPADS9.5格式)请查阅附件;发送端/接收端的程序(Keil v5)文件也一并附上;

 

主要的工作流程是:按下遥控器的按键, MUC通过按键检测,将对应的数据传递给NFR发送模块, 再由接收端的NFR模块获取到信息,并传递给接收端的MCU,最后执行相应的程序,通过控制继电器的打开或关闭,实现对应插排上用电器的开或关;

 

本项目的特殊功能

1.  支持一键关闭/一键打开以及2个自定义功能按键,自定义功能按键要在程序中更改;

2.  带有通信异常/正常指示功能,当遥控器发送信号后,接收器收到信号再返回应答信号,遥控器接收并显示通信正常,当遥控器没有接收到应答信号时,显示通信异常;

3.  声音提示功能,当接收器收到打开继电器指令时,蜂鸣器发出2声;当接收器收到关闭继电器指令时,蜂鸣器长鸣1声,可以用来判断指令是否被正确执行;

详细信息请点击功能演示视频

 

注意事项:

1.  插排带有220v交流电,请彻底断电后再进行改装

2.  改装插排所使用导线线径为:16AWG,大功率电器不要使用过细的导线;

3.  NRF24L01:供电电压范围为2.0V~3.6V 之间(超过 3.6V会烧毁);51系列单片机P0口需要加10K的上拉电阻什么的,我就不赘述了,其他系列的单片机,如果是 5V 的,且IO 口输出电流超过 10mA,需要串联电阻分压,本项目接在单片机的P3口,串联的电阻:1.5k

4.  遥控器和接收器电路带oled接口,蜂鸣器接口以及蓝牙接口,以实际需求安装;

 

*5、软件部分


 

程序配置主要通过SPI对nRF24L01中寄存器进行操作达到控制的目的。

 

程序中注意事项:

1.  接收/发送地址:发送端和接收端的地址要一直才可以通信,

2. 接收/发送程序中 中断的目的不同,在发送端使用中断的目的是检测应答信号是否返回;接收端可以不使用中断,但因为加入有源蜂鸣器的功能,为了提高程序的实时响应速度,才在中断中检测是否有信号传输;

3.当对应答检测时,传输率不能设置成250kbps,原因还待探究;

 

编译环境及烧录:编译环境使用的软件是keil v5,用USB ISP烧录器。

 

烧录软件:

EaI5669kBJ51IJu3wA8fL95JpL2zg2lTP8GXWUmP.png

注:若您的项目涉及软件开发,请在附件上传对应的工程源码。这里可以详细说明您的软件流程图、功能模块框图、相关算法的解释或科普、源码结构、编译环境的搭建和配置、源码编译方法、程序烧录方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。

 

*6、BOM清单


 

发送端:

Byj0cJFY2PNm2vyCBOvjt6b3HipxJKDEyoz4u0Kn.png

 

接收端:

BXQdylbsBUEJcbQwSRndzXtBxv2aD19HKrpbttOy.png

 

绝大部分都可以在淘宝/立创商城等渠道购买;电容的选型不是最优的;晶振的选择不唯一;另外有些元件是选配,可以不装,不影响主要功能,以实际需求安装;

 

注:项目涉及的BOM清单。这个位置请上传BOM的截图。清单详情请以PDF的格式上传到附件中。建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。

 

*7、大赛LOGO验证


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diDOZD7CSe2YSF1iHcbOzpauKvMHVXw7xSqcdke7.png

 

* 8、演示您的项目并录制成视频上传


 

视频要求:请横屏拍摄,分辨率不低于1280×720,格式Mp4/Mov,单个视频大小限100M内;

视频标题:立创电赛:{项目名称}-{视频模块名称};如立创电赛:《自动驾驶》-团队介绍。

 

更多详情:https://diy.szlcsc.com/posts/06c94d90c2c447dfbd9ed7339ff4a5b1

 

设计图
暂无
BOM
暂无
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