超低功耗單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能遙控器設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓ超低功耗單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能遙控器設(shè)計(jì)ＳｍａｒｔＲｅｍｏｔｅＣｏｎｔｒｏｌＢａｓｅｄｏｎＵｌｔｒａ－ｌｏｗＰｏｗｅｒＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＭＳＰ４３０Ｆ４１３哈爾濱理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院李文國(guó)阿城繼電器股份有限公司張鳳偉４８段ＬＣＤ驅(qū)動(dòng)器，一所以型單片機(jī)芯片，該之所以采用兩發(fā)ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ電子產(chǎn)品世界２００５．２／下半月95嵌入式系統(tǒng)ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓ鍵（ＫＥＹ１，ＫＥＹ２），４個(gè)功能鍵（Ｓ１－Ｓ４），共同完成特定的功能操作。出于對(duì)低功耗設(shè)計(jì)要求，在有鍵按下時(shí)盡可能減少系統(tǒng)功耗，故在地址輸出部分與液晶顯示部分采用組合鍵來(lái)完成，即在液晶設(shè)置完成后再按確定鍵ＫＥＹ２，才有地址輸出。這時(shí)按功能鍵才有遠(yuǎn)程控制功能，否則不能遙控。同時(shí)掃描按鍵操作，若在２０分鐘左右無(wú)鍵按下，則使ＭＳＰ４３０單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式３；若有任意鍵按下時(shí)重新開(kāi)始設(shè)置地址并輸出。液晶顯示模塊液晶顯示器采用的是西安新敏電子有限公司的標(biāo)準(zhǔn)段式低功耗３位液晶顯示器ＥＤＳ８１２Ａ，有２３個(gè)段輸出和１個(gè)公共端輸出。利用ＭＳＰ４３０Ｆ４１３單片機(jī)自身具有液晶驅(qū)動(dòng)ＬＣＤ９６段來(lái)完成系統(tǒng)的顯示接口，因此采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)方法直接接線，簡(jiǎn)單可靠，易于編程，其中ＭＳＰ４３０Ｆ４１３的Ｒ３０引腳必需接地。地址輸出單元該單元由兩片傳輸比很高光耦ＴＬＰ６２７－４及其相應(yīng)電阻組成。由于發(fā)射控制部分的工作電壓在４￣１５Ｖ范圍，單片機(jī)系統(tǒng)地址輸出與遙控器發(fā)射控制部分有不同的工作電壓，故采用光電隔離和電平轉(zhuǎn)換使得控制與設(shè)置部分準(zhǔn)確可靠的工作。功耗低價(jià)位專用編、解碼芯片，振蕩頻率通過(guò)一個(gè)外接電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)，編碼芯片ＰＴ２２６２發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片ＰＴ２２７２接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，ＶＴ腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射模塊沒(méi)有鍵按下時(shí)，ＰＴ２２６２不接通電源，其１７腳為低電平，所以３１５ＭＨｚ的高頻發(fā)射電路不工作；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，ＰＴ２２６２帶電工作，其第１７腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)１７腳為高電平期間３１５ＭＨｚ的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)；當(dāng)１７腳為低平期間３１５ＭＨｚ的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于ＰＴ２２６２的１７腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ＡＳＫ調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為１００％的調(diào)幅。編碼芯片ＰＴ２２６２和解碼芯片ＰＴ２２７２的第１～８腳為地址設(shè)定腳，可以選擇懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，３的８次方為６５６１，所以地址編碼不重復(fù)度為６５６１組，只有ＰＴ２２６２和ＰＴ２２７２的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。生產(chǎn)廠家為了便于管理，出廠時(shí)ＰＴ２２６２和ＰＴ２２７２的八位地址編碼端全部選擇懸空，用戶如果想改變地址編碼，只要將ＰＴ２２６２和ＰＴ２２７２的１～８腳設(shè)置相同即可。該智能遙控器利用ＭＳＰ４３０Ｆ４１３的Ｐ６口輸出高低電平，經(jīng)過(guò)光藕與射電流也不同，距離越遠(yuǎn)電流越大，直接影響單片機(jī)的工作；３、發(fā)射模塊的最佳工作電壓為１２Ｖ左右，而單片機(jī)系統(tǒng)的工作電壓為１．８－３．６Ｖ，這樣就得采用通用ＤＣ－ＤＣ降壓芯片，成本就會(huì)增加。此外發(fā)射模塊與單片機(jī)系統(tǒng)共地，它們之間干擾無(wú)法徹底消除。鑒于以上因素，從實(shí)際使用角度出發(fā)，采用鋰電池和高能氧化銀電池獨(dú)立供電。單片機(jī)系統(tǒng)采用一節(jié)鋰電池ＣＲ２０３２（容量２１０ｍＡｈ，電壓３．０Ｖ，直徑２０ｍｍ，高度３．２ｍｍ）供電。遙控器部分為兩節(jié)高能氧化銀電池４７６Ａ（容量１６５ｍＡｈ，電壓６．０Ｖ，直徑１３ｍｍ，高度２５．２ｍｍ）串聯(lián)供電。整個(gè)系統(tǒng)的電流工作時(shí)小于１ｍＡ，不工作時(shí)小于３ｕＡ。單片機(jī)部分無(wú)鍵操作時(shí)，可關(guān)閉電源開(kāi)關(guān)或隔２０分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)處于低功耗模式３，這樣可節(jié)省能量；遙控器部分電源在無(wú)鍵操作時(shí)，不消耗電能。故此系統(tǒng)的電源回路設(shè)計(jì)可達(dá)到耗電少、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、性能穩(wěn)定可靠的指標(biāo)。按鍵控制部分該遙控器共有６個(gè)按鍵：２個(gè)設(shè)置遙控器模塊設(shè)計(jì)ＰＴ２２６２和ＰＴ２２７２是臺(tái)灣普城公司生產(chǎn)的一對(duì)ＣＯＭＳ工藝制造的低ＰＴ２２６２的地址設(shè)定腳相連，通過(guò)單片機(jī)編寫(xiě)地址，每完成一次設(shè)置都有唯一的地址輸出，相應(yīng)的ＰＴ２２７２地址設(shè)定腳也應(yīng)設(shè)置為相應(yīng)的高低電平，這96２００５．２／下半月電子產(chǎn)品世界ｗｗｗ．ｅｅｐｗ．ｃｏｍ．ｃｎ嵌入式系統(tǒng)ＥｍｂｅｄｄｅｄＳｙｓｔｅｍｓ時(shí)操作遙控器的功能鍵，則含這個(gè)ＰＴ２２７２的設(shè)備有相應(yīng)的動(dòng)作，而其它含ＰＴ２２７２的設(shè)備不動(dòng)作。這樣就保證了準(zhǔn)確可靠的功能。無(wú)線發(fā)射單元該模塊以編碼芯片ＰＴ２２６２為核心，與發(fā)射模塊Ｊ６（型號(hào)為９９１２）連接，可以遙控距離為１００米以上。還有一種和ＰＴ２２６２完全兼容的ＳＣ２２６２芯片，外圍電路無(wú)需作任何改動(dòng)，編解碼電路簡(jiǎn)單，外部元件少，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地址碼。本設(shè)計(jì)使用８位地址設(shè)定腳（Ａ０－Ａ８），選擇接正電源、接地兩種狀態(tài)，組合可提供２５６個(gè)地址碼。ＰＴ２２６２使用４位（Ｄ０－Ｄ３）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從１７腳串行輸出，可用于無(wú)線遙控發(fā)射電路。發(fā)射電路原理圖見(jiàn)圖３。無(wú)線接收單元該模塊是以解碼芯片ＰＴ２２７２為核心的接收模塊ＳＢ－ＪＳ１。該接收模塊有七個(gè)引出端，分別為ＶＣＣ、ＧＮＤ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４及ＶＴ，其中ＶＣＣ為１２Ｖ供電端，ＧＮＤ為１２Ｖ接地端，ＶＴ端為解碼有效輸出端，Ｄ１～Ｄ４為四位數(shù)據(jù)鎖存輸出端，能輸出４Ｖ左右的高電平，驅(qū)動(dòng)電流２ｍＡ，與發(fā)射器上的Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４四個(gè)鍵相對(duì)應(yīng)。接收模塊采用ＳＭＤ貼片工藝制造生產(chǎn)，為超再生接收方式，它內(nèi)含放大整形及解碼電路，使用極為方便。片機(jī)ＭＳＰ４３０系列開(kāi)發(fā)的，它提供了一個(gè)完整的開(kāi)發(fā)環(huán)境。在支持ＴＩＦＥＴ驅(qū)動(dòng)方面，據(jù)稱ＥＷ４３０的功能獨(dú)一無(wú)二，目前最新版本是１．２６Ｂ。該開(kāi)發(fā)工具支持ｗｉｎｄｏｗｓ９８／ＭＥ／ＮＴ４／２０００／ＸＰ多操作系統(tǒng)，再該開(kāi)發(fā)環(huán)境下可進(jìn)行工程文件的建立、文件編輯、編譯、匯編、鏈接和建立生成目標(biāo)文件及對(duì)目標(biāo)文件進(jìn)行調(diào)試。ＭＳＰ４３０ＩＡＲＣ－ＳＰＹ調(diào)試器是為測(cè)試邏輯程序和仿真而開(kāi)發(fā)的一種快速和高性價(jià)比的工具，可以將程序完整地下載到ＩＤＥ中，在ＩＡＲＥｍｂｅｄｄｅｄＷｏｒｋｂｅｎｃｈ中可以方便地進(jìn)入Ｃ－ＳＰＹ調(diào)試環(huán)境，編輯的功能像源代碼瀏覽器一樣使程序可以編輯的同時(shí)調(diào)試，斷點(diǎn)可直接在代碼中設(shè)置，寄存器窗口，存儲(chǔ)器窗口，觀察窗口等，可非常方便地調(diào)試用戶所設(shè)計(jì)的程序。硬件調(diào)試主要通過(guò)ＴＩ的ＪＴＡＧＦｌａｓｈ仿真工具ＭＳＰ－ＦＥＴ４３０（ＦｌａｓｈＥｍｕｌａｔｉｏｎＴｏｏｌ）連接目標(biāo)板。可同時(shí)編輯調(diào)試匯編語(yǔ)言和Ｃ語(yǔ)言源文件。ＭＳＰ４３０系列的ＩＡＲＣ語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)Ｃ語(yǔ)言兼容程度高，所有的文檔資料容易理解，便于移植。整個(gè)程序采用Ｃ語(yǔ)言設(shè)計(jì)，模塊化結(jié)構(gòu)，條理清楚，程序量精簡(jiǎn)，使得ＭＳＰ４３０的速度和編譯程序容量最優(yōu)化。程序流程圖如圖４所示。結(jié)語(yǔ)本設(shè)計(jì)由于選用ＭＳＰ４３０Ｆ４１３單片機(jī)，其豐富的片上外圍功能模塊使得外圍電路得以大大簡(jiǎn)化，而且大多數(shù)元器件均選擇貼片封裝，從而減少了整個(gè)板面積，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)中也采用了多種節(jié)能工作方式，從而使整個(gè)系統(tǒng)功耗很少，可滿足電池供電要求。目前，在實(shí)際應(yīng)用中也得很好的驗(yàn)證，精度高、控制準(zhǔn)確、抗干擾性強(qiáng)?！鰠⒖嘉墨I(xiàn)１．‘用ＭＳＰ４３０實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面系統(tǒng)’《電子產(chǎn)品世界》，，２００１．１１２．魏小龍，‘ＭＳＰ４３