多功能無線遙控裝置的研究與設(shè)計(jì)

仝兆景 張培玲 劉群坡 張 科

河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

多功能無線遙控裝置的研究與設(shè)計(jì)

仝兆景 張培玲 劉群坡 張 科

河南理工大學(xué) 河南焦作 454000

介紹了基于MICRF芯片的多功能無線遙控裝置的實(shí)現(xiàn)，闡述了各關(guān)鍵模塊電路的結(jié)構(gòu)及工作原理，實(shí)現(xiàn)了一對(duì)多的無線遙控功能。該裝置可實(shí)現(xiàn)MICRF芯片與傳統(tǒng)單片機(jī)的連接，擴(kuò)充了傳統(tǒng)51單片的功能，具有穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)和一定的實(shí)用價(jià)值。

無線遙控；MICRF芯片；單片機(jī)

隨著傳感器檢測(cè)、單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線遙控裝置在電子設(shè)計(jì)制作、家電、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用日趨廣泛深入。目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線遙控、無線電遙控等。由于無線電波可在很大區(qū)域和空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，故已成為遙控的主要方式。

本文通過基于MICRF芯片的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊的多功能無線遙控裝置的設(shè)計(jì)，介紹了無線發(fā)射模塊和接收模塊的相關(guān)電路設(shè)計(jì)、模塊與51單片機(jī)的接口實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)多路遙控控制功能，如對(duì)小型電機(jī)、指示燈、光電管、報(bào)警器等的無線控制。

一、多功能無線遙控裝置設(shè)計(jì)框圖

本多功能無線遙控裝置是基于AT89C2051單片機(jī)開發(fā)的智能遙控器，通過單片機(jī)將需要指令進(jìn)行存儲(chǔ)處理，在發(fā)射信號(hào)時(shí)自動(dòng)選擇對(duì)應(yīng)發(fā)射模塊，集多個(gè)不同設(shè)備遙控器的功能于一體，實(shí)現(xiàn)“一對(duì)多”的多路遙控功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)對(duì)象的遙控。如圖1所示多功能無線遙控裝置包括電源、單片機(jī)、鍵盤、發(fā)射模塊和接收模塊，并有發(fā)射、接收指示。

圖1 多功能無線遙控裝置設(shè)計(jì)框圖

二、多功能無線遙控裝置硬件電路

多功能無線遙控裝置由兩大關(guān)鍵模塊組成，即發(fā)射模塊和接收模塊。發(fā)射模塊由按鍵編址電路、編碼電路、無線發(fā)射電路構(gòu)成，接收模塊由無線接收電路、解碼電路、信號(hào)處理電路及開關(guān)電路構(gòu)成(如圖2所示)。

1.發(fā)射模塊和接收模塊

發(fā)射模塊和接收模塊選用美國(guó)Micrel公司生產(chǎn)的MICRF系列射頻芯片，它可工作在300～470MHz頻段；具有ASK調(diào)制和解調(diào)能力，抗干擾能力強(qiáng)，頻率穩(wěn)定性好；最大發(fā)射功率達(dá)-2.5dBm，接收靈敏度高達(dá)-107dBm；數(shù)據(jù)速率可達(dá)20Kb/s；工作電壓為4.75～5.5V：接收時(shí)電流3mA，發(fā)射時(shí)電流7.5mA。

發(fā)射模塊的核心芯片MICRF102采用Micrel公司最新的快速無線傳輸技術(shù)，內(nèi)部由基準(zhǔn)振蕩器、相位檢波器、分頻器、帶通濾波器、壓控振蕩器構(gòu)成的合成器，發(fā)射偏置控制，RF功率放大器，天線調(diào)諧控制和變?nèi)荻O管等電路，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入到無線輸出功能。

圖2 發(fā)射模塊和接收模塊

射頻接收芯片MICRF022是增強(qiáng)型接收器，它在MICRF001的基礎(chǔ)上增加了待機(jī)和喚醒功能。MICRF022有2種操作方式：固定模式(FIX)和掃描方式(SWP)。固定方式即常規(guī)的超外差接收方式，這種方式可以提供較好的選擇性和靈敏度：掃描方式使用寬RF頻譜專利技術(shù)，能夠接收低成本、不精確的發(fā)射信號(hào)。

無線電接收電路采用與射頻發(fā)射模塊MICRF102相配套的射頻接收模塊MICRF022來實(shí)現(xiàn)，MICRF022具有較寬的接收帶寬，功耗極低，可長(zhǎng)期處于待機(jī)狀態(tài)（如圖3所示）。MICRF022的輸出端口直接與譯碼芯片PT2272相連接。當(dāng)接收端的地址碼和發(fā)射端的地址碼設(shè)置完全相同時(shí)，譯碼芯片輸出端才有輸出信號(hào)。以將輸出信號(hào)與無線電發(fā)射電路相對(duì)應(yīng)的開關(guān)信息送給信號(hào)處理控制電路，由控制電路控制相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，否則，譯碼芯片不譯碼，信號(hào)處理控制電路不響應(yīng)，開關(guān)電路也無任何開關(guān)動(dòng)作。信號(hào)處理控制電路采用AT89C205l單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的處理和對(duì)開關(guān)電路的控制。

圖3 信號(hào)接收電路

2.無線收發(fā)電路與單片機(jī)的連接

無線收發(fā)電路可以直接與51系列單片機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)之間的串行數(shù)據(jù)無線傳輸。圖4是單片機(jī)與收發(fā)模塊的連接，無線收發(fā)模塊既可單獨(dú)構(gòu)成接收電路(或發(fā)送電路)，如圖4(b)所示，也可組成集收發(fā)功能于一體的無線數(shù)據(jù)電路如圖4(a)所示。這種連接結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于多種無線數(shù)傳的場(chǎng)合，如無線開關(guān)遙控、無線數(shù)據(jù)采集等。

圖4 單片機(jī)與收發(fā)電路的連接

擬發(fā)射的信號(hào)從單片機(jī)的TXD輸入,經(jīng)MICRF102變換,從天線發(fā)出。接收信號(hào)從MICRF022的天線輸入，經(jīng)變換后從DO輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量，數(shù)字量從RXD輸入到單片機(jī)。P1.0和P1.1是控制收發(fā)功能的。

三、結(jié)束語

基于MICRF收發(fā)的多功能無線遙控裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，且穩(wěn)定性較好，可實(shí)現(xiàn)完整的無線數(shù)據(jù)發(fā)射的接收功能，同時(shí)可大大減少設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。該裝置可廣泛應(yīng)用于生活與生產(chǎn)。由于它可在單片機(jī)與單片機(jī)之間，單片機(jī)與PC機(jī)之間構(gòu)成一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線串行數(shù)據(jù)傳輸通道，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

[1]http://www.micrel.com

[2]韓克華，任西.遠(yuǎn)程六路遙控編解碼收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2009，11（9）

[3]劉先任，江世明.基于MICRF芯片的無線數(shù)據(jù)傳送的研究[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，3

Research and design of multifunctional wireless remote control device

Tong Zhaojing, Zhang Peiling, Liu Qunpo, Zhang Ke
Henan polytechnic university, Jiaozuo, 454000, China

The realization of multifunctional wireless remote control device based on MICRF chips are introduced in this paper. It also expounds the key module circuits and working principle, analysis the realization of oneto-many control function. Communication between MICRF and SCM extends the function of tradition 51 SCM which made this device has good stability and practical utility.

wireless remote control; MICRF; SCM

2010-03-13

仝兆景，碩士，講師。張培玲，碩士，講師。