可編程無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 可編程無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)設(shè)計 相對于有線遙控，無線遙控不受距離的影響，完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患，給人們的日常工作和生活帶來了更多的便利。隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，無線數(shù)字通信技術(shù)日趨成熟，其抗干擾能力強和易于對數(shù)字信號開展各種處理等優(yōu)點，使得無線遙控系統(tǒng)的抗干擾性能逐步提高，安全性能大大改善。目前的無線遙控領(lǐng)域主要有超聲波遙控、紅外線遙控及無線電遙控。相對于超聲波遙控和紅外線遙控， 無線電遙控是利用無線電信號在空氣中傳播，根據(jù)無線電波的頻率來遙控，可穿透一定的障礙物，傳播距離較遠，因此成為無線遙控領(lǐng)域的，在國防、軍事、科研和日常工作生活領(lǐng)域

2、應(yīng)用越來越廣。 采用Silicon Laboratories 研制的無線發(fā)射芯片Si4010、無線接收芯片Si4313和C8051F920 單片機設(shè)計并制作的頻率為433.92 MHz 的無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)，構(gòu)造簡單，性能穩(wěn)定，控制方便，適用于含有較多受控電器的場合，并可實現(xiàn)多路多功能控制。 1 系統(tǒng)工作原理 無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)由無線電發(fā)射電路和無線電接收控制電路兩大部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。 圖1 系統(tǒng)組成框圖 開關(guān)系統(tǒng)工作原理是首先通過按鍵電路輸入所需控制開關(guān)電路的位號，同時啟動指令編碼電路，指令編碼電路在內(nèi)部電路的控制下產(chǎn)生帶有地址編碼信息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號，

3、該脈沖信號對載波信號開展調(diào)制，調(diào)制后載波信號經(jīng)放大和調(diào)諧由射頻發(fā)射電路發(fā)射出去。無線電接收電路接收到載波調(diào)制信號后，由解調(diào)解碼電路對載波調(diào)制信號開展解調(diào)得到編碼脈沖信號， 再開展編碼地址確認，確認是否為本遙控開關(guān)系統(tǒng)地址。如果所接收到的信號地址碼與本機地址編碼相同，則對編碼脈沖信號開展譯碼并輸出數(shù)據(jù)，由單片機電路控制相應(yīng)的開關(guān)電路動作。否則，不開展譯碼，單片機控制電路不響應(yīng)，開關(guān)電路無任何動作。 2 硬件介紹 2.1 Si4010 簡介 Silicon Laboratories 的Si4010 射頻發(fā)射器為單芯片遙控IC，僅需一個外部旁路電容、一塊印制電路板、電池和一個帶按鍵的外殼便能構(gòu)成完整

4、的無線電遙控器。采用高可靠性的無晶體振蕩器架構(gòu)，無需外部時鐘源，也不受沖擊和震動影響。其載波頻率度在商業(yè)溫度范圍內(nèi)為150 ppm，在工業(yè)溫度范圍內(nèi)則可達250 ppm， 它的度比傳統(tǒng)的（SAW）發(fā)射器高出兩倍，且無需使用外部晶體振蕩器。具備自動天線調(diào)諧，該功能可化發(fā)射距離，提供穩(wěn)定的輸出功率，有效減少對遙控器的不利影響。包含一個嵌入式兼容8051 微控制器，內(nèi)具1 個4 kB 的RAM、1 個8 kB 的性編程（OTP）非易失性內(nèi)存、1 個128 位EEPROM 以及用于函數(shù)庫（library）功能的12 kB ROM，該微控制器上的數(shù)字外圍功能包括觸控喚醒GPIO、1 個技術(shù)的可提供100

5、 萬次讀寫壽命的20 位EEPROM、1 個LED 驅(qū)動器、1 個休眠定時器、1 個調(diào)試器， 以及1 個可提供安全單向鏈路的高速128位加密標準（AES）加速器。Si4010 的工作電壓范圍為1.83.6 V，可提供超低的電流消耗（小于10nA 的待機電流和小于20 mA 的峰值電流）以及低功耗觸控喚醒模式。支持FSK、OOK 調(diào)制模式， 支持PCB 環(huán)形天線， 工作頻帶為27960 MHz，芯片內(nèi)部還包含LDO、溫度傳感器及低電壓檢測報警等。 2.2 Si4313 簡介 Silicon Laboratories 的Si4313 芯片是單端通用ISM 頻段接收器， 工作頻率為240960 MH

6、z， 可編程接收頻率帶寬為2.6260 kHz， 接收靈敏度為-118 dBm， 數(shù)據(jù)速率為0.2128 kb/s，采用FSK、GFSK 和OOK 調(diào)制方案，支持調(diào)頻、單電容調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，支持PCB 環(huán)形天線，工作電源電壓為1.83.6 V，具備超低功耗、高靈活低關(guān)機模式。內(nèi)部功能包括：喚醒計時器、自動頻率校準、前端碼偵測、無線電信號強度檢測、集成電壓調(diào)節(jié)器、片內(nèi)振蕩器、64 kB FIFO 等。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 3.1 無線電發(fā)射系統(tǒng) 無線電發(fā)射系統(tǒng)主要由按鍵電路、編碼調(diào)制電路、無線電發(fā)射電路組成。無線電發(fā)射系統(tǒng)的電路原理圖如圖2 所示。 圖2 發(fā)射系統(tǒng)電路原理圖 無線電發(fā)射系統(tǒng)是以Si4

7、010 為來設(shè)計。Si4010 的4 個輸入輸出端口與按鍵直接相連， 內(nèi)部電路可直接采集按鍵狀態(tài)信息。Si4010 的信號差分輸出端TXM、TXP 分別與環(huán)形天線的兩端連接， 環(huán)形天線直接印制在PCB 板上，減少了發(fā)射系統(tǒng)體積。采用C2 接口編程，Si4010 的C2DATA、C2CLK 端口與JTAG 接口的4 個端口相連。C3、C4、C5組成電源濾波電路。發(fā)光二極管提供按鍵動作指示，當有按鍵按下時，放光二極管亮，沒有按鍵按下，放光二極管滅。無線電發(fā)射系統(tǒng)的主要功能是在Si4010 內(nèi)部MCU的控制下采集按鍵電路的狀態(tài)信息， 實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密和編碼，再開展FSK 調(diào)制，調(diào)制后信號經(jīng)放大調(diào)諧，由環(huán)

8、形天線發(fā)射出去。 3.2 無線電接收系統(tǒng) 無線電接收系統(tǒng)主要由無線電接收電路、解調(diào)解碼、單片機控制電路及開關(guān)電路組成。無線電接收系統(tǒng)電路原理如圖3 所示。 圖3 接收系統(tǒng)電路原理圖 接收解調(diào)電路采用與射頻發(fā)射模塊相配套的無線接收芯片Si4313 來實現(xiàn)?？刂茊卧捎肅8051F920 單片機。 Si4313 的RX 端口經(jīng)電容C1與天線相連， 接收遙控調(diào)制載波信號。Si4313 與單片機之間的通信是通過SPI 總線實現(xiàn)，SPI 總線讀寫操作由以下幾部分組成：讀寫標志（1 bit），地址（7 bits）和數(shù)據(jù)（8 bits）。讀寫標志位指示當前操作是讀還是寫；7 位地址指示操作對象， 可尋址12

9、8 個8 位控制存放器中的任意一個； 數(shù)據(jù)域包含寫入或讀出的Si4313 內(nèi)部存放器的內(nèi)容。Si4313 的SCLK、SDI、SDO、nSEL、nIRQ 端口分別與單片機的P0.0P0.4 端口相連。SCLK 為時鐘接口；SDI為串行數(shù)據(jù)寫入端口， 由單片機對Si4313 開展數(shù)據(jù)寫入；SDO 為串行數(shù)據(jù)輸出端口， 解調(diào)后數(shù)字信號由此端口輸出至單片機。單片機P1.0P1.3 為控制端口，與開關(guān)電路相連。 無線電接收系統(tǒng)的主要功能是接收遙控載波調(diào)制信號，經(jīng)解調(diào)解碼電路對調(diào)制信號解調(diào)和解碼，串行輸出至單片機，由單片機開展數(shù)據(jù)處理， 再通過控制端口控制開關(guān)電路相應(yīng)的開關(guān)動作。 4 系統(tǒng)軟件介紹 軟件

10、編程采用模塊化設(shè)計思想，系統(tǒng)中各主要功能模塊均編成獨立的應(yīng)用函數(shù)由主程序調(diào)用。 4.1 發(fā)射系統(tǒng)軟件 無線電發(fā)射系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要通過C2 接口編程實現(xiàn)Si4010 內(nèi)部集成的8051MCU 對無線發(fā)射電路的狀態(tài)開展控制。包括芯片初始化程序，鍵盤掃描及讀取程序，射頻參數(shù)設(shè)置程序，無線發(fā)射程序等。發(fā)射系統(tǒng)軟件流程如圖4 所示。 圖4 發(fā)射系統(tǒng)軟件流程圖 4.2 接收系統(tǒng)軟件 無線電接收控制系統(tǒng)的軟件基于C8051F920 單片機設(shè)計，通過C2 編程實現(xiàn)單片機對開關(guān)電路的狀態(tài)控制。單片機采樣到有效中斷請求信號，便執(zhí)行中斷服務(wù)子程序，在中斷服務(wù)子程序中， 單片機將根據(jù)I/O 端口獲得的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的子程序，從而實現(xiàn)對開關(guān)電路的控制。接收系統(tǒng)軟件流程如圖5 所示。 圖5 接收系統(tǒng)軟件流程圖 5 結(jié)束語 本文采用低價位、超低功耗單芯片無