基于單片機控制技術(shù)的無(wú)線(xiàn)電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統設計

　　在無(wú)線(xiàn)遙控領(lǐng)域，目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線(xiàn)遙控、無(wú)線(xiàn)電遙控等。由于無(wú)線(xiàn)電波的自身技術(shù)特點(diǎn)可以在很大區域和空間內實(shí)現，成為遙控的主要方式，并在生產(chǎn)、建設和日常生活中具有廣泛的應用價(jià)值。

　　為此，在前人研究的基礎上探索出了一種基于單片機控制技術(shù)的可編程無(wú)線(xiàn)電遙控多通道開(kāi)關(guān)系統的設計方法。研究表明，采用該方法設計的遙控開(kāi)關(guān)系統控制方便，適用于含有較多受控電器的場(chǎng)合，可實(shí)現多路多功能控制。

　　2 系統設計

　　2.1 系統分析

　　系統結構主要由天線(xiàn)接收部分，信號發(fā)射部分，單片機控制部分和驅動(dòng)部分。由于無(wú)線(xiàn)電信號容易受環(huán)境因素的干擾，在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)設備的前提下，很難制作成功。無(wú)線(xiàn)數據傳輸和有線(xiàn)不同，傳輸的數據只在短時(shí)間內是穩定的，時(shí)間稍長(cháng)便會(huì )受到干擾，因此在對數據進(jìn)行傳輸時(shí)必須采用編碼進(jìn)行傳送，在設計中，高頻部分選用了專(zhuān)用發(fā)射和接收模塊，同時(shí)數據的編碼和解碼也用了硬件完成，因此大大提高了制作的成功率;控制部分是系統的核心，為了增強了系統的擴展性和靈活性，并且使電路簡(jiǎn)單清晰、節約硬件設計成本，將成熟單片機控制技術(shù)引入系統控制環(huán)節。系統具體組成如圖1。

　　圖1 系統結構框圖

　　2.2 系統主要電路

　　2.2.1 發(fā)射系統電路

　　發(fā)射系統主要由按鍵編址電路、編碼電路、遙控發(fā)射電路組成。完成按鍵編址電路的主要元器件是優(yōu)先編碼器CD74HC147.CD74HC147 有九個(gè)輸入端，四個(gè)輸出端，輸入輸出均是低電平有效，并且編碼帶有優(yōu)先級限制，即當有大于或者等于2 個(gè)輸入時(shí)，僅有優(yōu)先級高的那個(gè)輸入有效;完成編碼電路的主要元器件是PT2262，它是基于CMOS 工藝制造的一種低功耗低價(jià)位通用編碼電路，有l2 位三態(tài)地址端管腳，任意組合可提供531441 種地址碼，最多可有6 位數據端管腳，設定的地址碼和數據碼從l7 腳串行輸出， 用于無(wú)線(xiàn)遙控發(fā)射電路; 遙控發(fā)射電路采用315MHz 的無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊，它有3 個(gè)引腳：電源正極腳、接地腳和串行信號輸入腳。此模塊具有較寬的工作電壓范圍3V~12V，因此當電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變，和發(fā)射模塊配套的接收模塊無(wú)需任何調整就能穩定地接收。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠，適合惡劣條件下進(jìn)行通訊。

　　發(fā)射系統電路示意圖如圖2。

　　圖2 發(fā)射系統電路示意圖

2.2.2 接收系統電路

　　接收系統主要由接收電路、解碼電路、單片機電路、開(kāi)關(guān)電路組成。

　　接收系統主要完成的功能是首先對接收進(jìn)來(lái)的信號解調后進(jìn)行解碼，解碼后的數據送單片機，由單片機根據此數據去控制相應的開(kāi)關(guān)進(jìn)行動(dòng)作。

　　無(wú)線(xiàn)電接收電路采用與射頻發(fā)射模塊F05C 相配套的射頻接收模塊J04E.J04E 具有較寬的接收帶寬，極低功耗，可長(cháng)期處于守機狀態(tài)。J04E 輸出端口直接與PT2272 的數據輸入端口連接。

　　解碼電路采用編解碼芯片組PT2262/2272 中的解碼芯片PT2272.該芯片內部有地址解碼、振蕩和系統定時(shí)、數據檢測、同步檢測、控制邏輯、譯碼邏輯電路。PT2272 的A0~A7 端是芯片的地址碼設置端口，只有接收端的地址碼和發(fā)射端的地址碼設置完全相同，輸出端才有輸出信號。解碼芯片PT2272 將數據輸入端接收到的信號，經(jīng)內部電路解碼辨識確認。如果所接收到的信號地址碼與本機地址編碼相同，D0~D3 輸出與無(wú)線(xiàn)電發(fā)射系統所發(fā)射的相對應的開(kāi)關(guān)信息給單片機電路，由單片機控制相應的開(kāi)關(guān)電路動(dòng)作。

　　否則，解碼芯片不解碼，單片機電路不響應，開(kāi)關(guān)電路保持原有的工作狀態(tài)不變。

　　單片機電路采用AT89C2051 來(lái)實(shí)現對輸入信號的處理和開(kāi)關(guān)電路的控制。AT89C2051 的P1.0~P1.3 端作為數據輸入端口，分別和解碼芯片PT2272 的數據輸出D3~D0 端連接。PT2272 的有效輸出端輸出的信號作為單片機外部中斷觸發(fā)信號。當外部中斷采樣到有效觸發(fā)信號時(shí)，它對P 1.0~P1.3 腳的信號進(jìn)行中斷處理，實(shí)現對開(kāi)關(guān)電路的狀態(tài)進(jìn)行控制。AT89C2051 的P3.7 腳外接蜂鳴器，對有效的開(kāi)關(guān)動(dòng)作進(jìn)行提示。

　　開(kāi)關(guān)電路由8550 三極管、4007 二極管和繼電器組組成。開(kāi)關(guān)電路中繼電器屬于強電電路，直接用集成電路芯片不能驅動(dòng)，為此在單片機與繼電器之間必需設置一個(gè)驅動(dòng)繼電器的電路。本系統利用三極管的截止和飽和兩個(gè)狀態(tài)來(lái)關(guān)閉或打開(kāi)繼電器開(kāi)關(guān)。圖3中只給出了P1.7 口的開(kāi)關(guān)控制電路原理圖，對于圖3 中未給出的I/O 口和P1.7 口的連接方法相同，這樣本設計可以遙控9 路電路。

　　接收系統電路的如圖3 所示。

　　圖3 接收系統電路示意圖

　　3 系統應用

　　3.1 系統控制原理

　　系統主要是通過(guò)編程實(shí)現單片機對開(kāi)關(guān)電路的狀態(tài)進(jìn)行控制。充分利用其軟硬件資源，可以實(shí)現對受控電路的多種狀態(tài)進(jìn)行控制，還可以實(shí)現單鍵控制多路電路，利用單片機控制電路對開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制還使得控制電路擴展方便，控制靈活?；趩纹瑱CAT89C2051 的軟件解碼主程序流程圖與中斷控制流程圖， 見(jiàn)圖4所示。

　　圖4 單片機控制流程與中斷處理程序流程圖

　　3.2 系統結構分析

　　發(fā)射系統通過(guò)編碼器對受控電路的開(kāi)關(guān)進(jìn)行編址，接收系統通過(guò)單片機對受控電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，系統擴展比較方便，適用于含有較多受控電器的場(chǎng)合，可實(shí)現多路多功能控制（例如，可實(shí)現定時(shí)、延時(shí)等操作）。采用射頻發(fā)射、接收模塊，安裝調試方便，電路簡(jiǎn)潔，可靠性好，穩定性高。采用專(zhuān)用編碼、解碼集成電路，電路內部的重復辨識確認提高了系統的可靠性，避免了多個(gè)同一結構的無(wú)線(xiàn)電遙控開(kāi)關(guān)系統在有效距離內相互干擾問(wèn)題。

　　4 小結

　　本文介紹了一種可編程無(wú)線(xiàn)遙控多通道開(kāi)關(guān)系統的設計方法，詳述了其組成結構和工作原理。該系統采用單片機對接收到的信號進(jìn)行軟件解碼，避免了采用專(zhuān)用解碼芯片的有關(guān)限制，可以增強系統的擴展性和靈活性，經(jīng)試驗證明是一種可行方案。

　　綜上所述，本文所討論的基于單片機的多路無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)的設計由于采用單片機代替傳統上專(zhuān)用的解碼芯片PT 2272 對接收到的信號進(jìn)行軟件解碼，突破了傳統意義上專(zhuān)用芯片的嚴格要求與配對使用的限制，在很大程度上擴展了該芯片的使用范圍。并且這種方法大大增強了系統的擴展性和靈活性，并且使電路簡(jiǎn)單清晰、節約了硬件設計的成本。發(fā)射電路采用特殊的設計，提高了發(fā)射效率，降低了功耗。本設計不僅為一種較好的設計思想，也有非常好的使用和推廣價(jià)值。