基于MC9RS08KA2紅外遠距離多鍵控制方案設計
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在空調和許多家電應用中，常常使用無(wú)線(xiàn)數據接口(如紅外通信)來(lái)發(fā)送和接收數據，在紅外通信中基本的要求是：待機模式低功耗，低電壓操作，低成本，簡(jiǎn)易的代碼調制來(lái)客戶(hù)化定制不同的模式。
本方案包括發(fā)送和接收部分。設計中采用6引腳DFN封裝的MC9RS08KA2來(lái)實(shí)現紅外遠程控制；采用6引腳的BDM接口實(shí)現Flash在線(xiàn)編程和調試。紅外遠程控制發(fā)送部分通過(guò)紅外線(xiàn)發(fā)射產(chǎn)生數字控制幀到接收部分。紅外發(fā)送二極管和紅外接收調制元件是紅外控制的重要器件，作為家居應用，紅外載波頻率的典型值是38kHz。對于不同的發(fā)射和接收設計，紅外線(xiàn)數據幀模式都是確定的，它依賴(lài)于應用的要求。
載波頻率是38 kHz，在紅外線(xiàn)數據傳輸中考慮到低功耗問(wèn)題，占空比設計成l／3，紅外發(fā)射二極管導通時(shí)間為8μs，截止時(shí)間為18μs。相對于占空比為1／2時(shí)，紅外發(fā)射二極管導通時(shí)間為13μs，截止時(shí)間為13μs，功耗降低了很多。數據位0／l表示基于調制信號的導通和截止時(shí)間。數據位0表示載波導通和截止時(shí)問(wèn)都足0．5ms；數據位1表示載波導通時(shí)間足O．5 ms，截止時(shí)間是1．5 ms。
本次設計的數據幀由前導碼、多個(gè)數據碼、1字節的客戶(hù)識別碼和1個(gè)停止位組成。前導碼代表不同的IR接收器，數據碼用于控制開(kāi)閉信號、加減、不同模式等，客戶(hù)識別碼用于識別小同的客戶(hù)，停止位用于標識當前傳輸結柬。
1 MC9RS08KA2微處理器
MC9RS08KA2(KA2)是一個(gè)超低功耗、低引腳封裝的MCU，適合于家居、玩具和遠程控制的應用。它是RS08 CPU內核，包含62字節RAM、2 KB Flash和1個(gè)8位的定時(shí)器，具有鍵盤(pán)中斷、低壓檢測和模擬比較功能，有6引腳和8引腳2種封裝形式。設計中通過(guò)軟件延時(shí)的38 kHz載波頻率，硬件電路使用9個(gè)按鍵實(shí)現遠程控制，具有可反復編程和凋試的BDM接口，工作電壓低至1．8V，系統采用鋰電池供電，低功耗模式下的電流值是lμA。
2 系統說(shuō)明
設計中使用MC9RS08KA2作為發(fā)送和接收處理器。發(fā)送部分執行鍵盤(pán)掃描、數據幀編碼、載波頻率產(chǎn)生，以及通過(guò)紅外線(xiàn)發(fā)送數據幀。接收部分執行鍵盤(pán)掃描、數據幀解碼、LCD和LED顯示。
2．1 硬件部分
MC9RS08KA2具備內部時(shí)鐘ICS模式，不需要額外的外部時(shí)鐘源，內部RC晶振的最高時(shí)鐘頻率町達20 MHz(10MHz的總線(xiàn)頻率)。如圖1所示，6引腳封裝具備足夠的資源來(lái)識別9個(gè)按鍵。盡管MC9RS08KA2沒(méi)有內建ADC轉換器，但是可通過(guò)內建的比較器來(lái)實(shí)現ADC功能。通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò )，比較器檢測不同按鍵按下的電壓值來(lái)識別按鍵。通過(guò)按下按鍵將KBl2連接到地，因此CPU上會(huì )有鍵盤(pán)中斷發(fā)生，同時(shí)按鍵電阻網(wǎng)絡(luò )會(huì )在A(yíng)CMP一引腳產(chǎn)生一個(gè)確定的電壓。當KB1中斷發(fā)生時(shí)，開(kāi)始對RC網(wǎng)絡(luò )(R1l和C3)的ACMP+充電。當檢測到有按鍵按下時(shí)，通過(guò)計算ACMP+的充電電壓達到電阻網(wǎng)絡(luò )在A(yíng)CMP一上的分壓值的時(shí)間來(lái)識別按鍵(Sl～S9)。
為了保持系統的低功耗，MC9RS08KA2直接驅動(dòng)紅外線(xiàn)發(fā)射，如圖2所示。電路使用PTA3來(lái)驅動(dòng)IR發(fā)射硬件接收部分(如圖4所示)使用PDIP-8封裝的MC9RS08KA2，通過(guò)數碼管顯示不同的按鍵數值，通過(guò)PTA3驅動(dòng)繼電器來(lái)控制電器(如燈具或直流電機)。
2．2 軟件部分
當系統發(fā)送部分上電后，MC9RS08KA2進(jìn)行初始化。時(shí)鐘提升到16MHz，初始化變量寄存器，使能低壓監測，I／0口和PTA2設置為輸入，使能KBl2的下降沿中斷方式。初始化完成后，主程序進(jìn)入待機模式。當有按鍵按下時(shí)，系統喚醒，CPU執行按鍵識別和數據幀的發(fā)送；之后系統繼續進(jìn)入低功耗模式．繼續準備按鍵喚醒。發(fā)送流程如圖5所示。
接收部分(如圖6所示)則在初始化I／O口后，檢測是否有紅外信號。若無(wú)，則繼續檢測；若有，則判斷數據幀地址碼足否與接收機相匹配。若匹配，則通過(guò)調用數碼顯示二極管。當PTA3是邏輯高電平時(shí)，IR發(fā)射二極管接通。
R14是一個(gè)限流電阻，可以通過(guò)改變輸出的PWM信號占空比來(lái)改變IR發(fā)射二極管的輸出功率。硬件發(fā)送部分原理圖如3所示。
驅動(dòng)程序顯示地址號，同時(shí)驅動(dòng)繼電器動(dòng)作；若不匹配，則繼續下一輪接收。
結 語(yǔ)
系統采用了Freescale公司低成本、高集成度的IC，因而體積很小，功能強大。該方案用于控制家居室內不同的電器，用一個(gè)紅外發(fā)射器，多個(gè)相同的紅外線(xiàn)接收裝置，發(fā)射器不同的按鍵對應不同的電器。實(shí)際證明，系統能正常識別每種不同電氣設備，無(wú)誤動(dòng)作，效果良好。
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