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    在某些特殊作业环境下,工作人员根本无法靠近现场。因此,设法使工作人员脱离本地,提高作业效率及安全性,是提高遥控性能的重要问题。
    无线电通信技术及超大规模集成电路的飞速发展,为作业的无线远距离操控提供了基础。工业遥控器使用一定频段的电磁波传输控制指令,无需线缆连接,传输距离可达数百米。无线工业遥控器取代了现场操作,使工作人员根据需要移动操纵位置,能够全面观测施工情况,提高了作业效率及安全性。此外,无线工业遥控器还提高了特殊环境下对于作业的可操作性,从而使作业性能得到改善。但是,由于控制动作失误会造成生命财产的巨大损失,因此可靠性是无线工业遥控器最重要的性能指标。
    本课题结合以上背景分析及产品的功能需求,通过对嵌入式设计、无线通信设计的研究,并对系统可靠性和正确性进行反复测试与验证,设计了一款具有高可靠性的通用型无线工业遥控器。
    1.2    国内外发展现状
    1.3    论文主要工作

    论文主要工作包括以下几点:
    (1)结合工业遥控器行业标准和用户需求,制定系统整体设计方案,确定发射器和接收器的总体结构,以及遥控器面板结构。采用双CPU控制、433MHz与2.4GHz双频段无线通信的冗余设计,两个部分相互监测实现可靠控制;
    (2)遥控器硬件电路设计。在总体设计基础上,给出硬件架构、主要芯片选型及主要功能模块电路设计。主要包括蓄电池、锂电池电源转换电路,微控制器外围电路(时钟、复位、调试电路),模拟量采集电路,CPLD开关量采集电路,UART接口及线缆控制(CAN)接口电路,433MHz和2.4GHz频段射频通信模块电路。双CPU之间通过串口进行信息交互,实现控制的可靠性。
    (3)无线通信差错控制。在射频通信电路设计的基础上,分析主要的差错控制方法,确定采用CRC校验码和RS纠错码混合编码方式,使用C语言编程实现。制定无线通信协议,确定控制指令帧、心跳帧、回应帧及GPS位置帧结构,利用地址码防止遥控器间的相互干扰,保证通信可靠性;
    (4)遥控器软件设计。包括发射器软件和接收器软件,制定软件总体结构与主函数流程,采用模块化设计思想,逐步实现各模块的功能,主要包括:CPLD开关量(按键)采集,SI4432与CC2500无线收发,CAN总线通信及双CPU之间信息交互。

    1.4    论文结构安排

    论文主要章节安排如下:
    第一章:绪论。本章主要介绍课题研究背景及意义,分析无线工业遥控器的国内外发展现状,阐述论文主要工作和章节安排。
    第二章:系统总体设计。本章通过功能需求分析,确定遥控器整体结构,并讨论设计中的重点问题,提出具体解决方案,给出发射器和接收器的软硬件设计方案。
    第三章:遥控器硬件设计。本章给出硬件总体架构,对微控制器和射频芯片选型作具体阐述,进行主要功能模块的电路设计。
    第四章:无线通信的差错控制。本章基于差错控制编码原理,分析并设计CRC检验码和RS纠错码的编译码程序,制定无线通信协议,确定帧格式及帧类型,通过使用CRC码与RS码混合编码和地址码提高无线通信的抗干扰性。
    第五章:遥控器软件设计。本章分别对发射器和接收器进行软件设计,首先给出软件总体流程,然后按功能模块阐述各子程序的软件实现。
    第优尔章:系统测试与分析。本章对系统主要功能模块进行测试,并分析测试结果,验证系统的可靠性与实用性。
    第七章:总结与展望。本章总结论文的主要工作,给出论文的创新点,最后提出系统有待改进之处。
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