遠程六路遙控編解碼收發系統的設計

? 近年來，遙控技術在工業生產、家用電器、安全保衛以及人們的日常生活中使用越來越廣泛。在無線遙控領域，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。由于無線電波是由發射點向四面八方傳播，可以穿過阻擋物，而且可以傳播到很遠的距離，因此，它的控制可以在很大區域和空間內實現，故已成為遙控的主要方式，在國防、軍事、生產、建設和日常生活中有著極廣泛的應用。遠距離遙控編解碼發射接收組件是利用數字編碼芯片作調制信號的大功率發射機(發射功率2～5 W)，再配以高靈敏度接收機(接收靈敏度不劣于1．5μV)和與編碼芯片配對的解碼電路，可完成遠距離的無線遙控、信號傳輸、報警等。采用該方法設計的遙控開關系統控制方便，適用于含有較多受控電器的場合，并可實現多路多功能控制。

1 系統芯片選型
??? 本系統主要選用的芯片是射頻發射芯片MI－CRF102和射頻接收芯片MICRF022，同時還有編碼芯片PT2262、譯碼芯片PT2272、主控芯片AT89C2051等。本文主要介紹MICRF102和MCRF022。
1．1 MICRF102芯片的功能特點
??? 芯片MICRF102采用Micrel公司最新的快速無線傳輸技術，可實現真正的“數據輸入，無線輸出”功能。MICRF102采用新型結構，將外部天線環路全部調諧到內部UHF合成器中。它的所有調諧都可在IC中自動實現，因此，可以消除手動調諧的麻煩。MICRF102結構簡單，僅需極少的外圍元器件，使用十分方便。
??? MICRF102的主要電氣參數如下：
??? ◇工作電壓4．75~5．25 V：
??? ◇工作電流4．7 mA；
??? ◇頻率范圍為300～470 MHz；
??? ◇數據傳輸速率可達20 kbps；
??? ◇待機電流不大于1μA。
??? MICRF102采用8引腳SOIC封裝，圖1所示是其引腳排列圖。

??? 圖2為MOCRF102的內部功能原理框圖，它主要由UHF合成器、緩沖器、天線調諧器、功率放大器、TX偏置控制、偏置參考以及調節電路等組成。

1．2 MICRF022芯片的特點功能
??? 射頻接收芯片MICRF022是芯片MICRF001的增強型接收器，它在MICRF001的基礎上增加了待機和喚醒功能。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，能夠接收低成本、不精確的發射信號。
??? MICRF022的電氣參數如下：
??? ◇工作頻率為300～440 MHz；
??? ◇采用ASK／OOK解調方式；
??? ◇接收靈敏度為－95 dBm (433．92 MHz)；
??? ◇數據傳輸速率為10 Kb／s(固定方式)；
??? ◇工作電壓為4．75～．5．5 V；
??? ◇工作電流為2．2 mA (315 MHz)，待機電流為0．9μA。

?? MICRF022采用8引腳SOIC封裝，圖3所示為MICRF022的引腳排列圖。

2 系統組成及工作原理
??? 整個系統由發射系統和接收控制系統兩部分組成。系統的組成及工作原理如圖4所示。

??? 系統工作時，首先通過按鍵編址電路輸入所需控制電路的位號，同時啟動編碼電路，指令編碼電路在內部電路的控制下將產生帶有地址編碼信息和開關狀態信息的編碼脈沖信號，該信號對無線電發射電路進行調制，再通過無線電發射電路將該信號發射出去。無線電接收電路則可將接(b)接收控制系統收到的編碼脈沖信號通過解碼電路進行編碼地址確認，以確認是否為本遙控開關系統的地址。如果是，則對接收到的信號進行譯碼，同時指令譯碼電路輸出有效數據信號，并經過信號處理控制電路和控制邏輯發出對應的控制指令。如果不是，解碼電路則不解碼，指令譯碼電路也不譯碼，信號處理控制電路不響應，開關電路無任何動作。

3 系統硬件電路設計
3．1 發射模塊電路
??? 發射系統主要由按鍵編址電路、編碼電路和無線電發射電路組成。發射系統模塊電路的原理圖如圖5所示。發射系統的主要功能首先是對受控電路的開關進行編址，再將編址信息進行編碼后得到一編碼脈沖信號，由此信號再調制無線電發射電路并發射出去。

??? 按鍵編碼電路采用二極管組合邏輯開關陣列來實現對受控電路開關進行編址，其中指令編碼電路采用編譯碼芯片組PT2262。PT2262的A口是地址碼設置口，D口是數據碼設置端，分別和二極管組合邏輯開關陣列的邏輯輸出相連，數據從000～101有6種狀態。發射模塊電路中采用的射頻芯片為MICRF1020當編碼芯片PT2262的數據輸出端無信號輸出時，MICRF102不工作，發射電流為零，而當PT2262的控制端有效時，輸出的串行脈沖信號對MICRF102進行調制發射，通過調制電阻R2可調整發射電流，從而調整發射距離，較小的R2取值可提高發射距離，而增加二極管開關陣列則可將系統擴展成為多路遙控發射模塊。

3．2 接收控制電路
??? 接收控制系統主要由無線電接收電路、解碼電路、單片機電路、開關電路組成。接收控制系統的電路原理圖如圖6所示。接收控制系統主要完成的功能是對接收進來的信號進行解調和解碼，并將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關進行動作。

??? 接收控制電路主要由無線電接收電路、指令譯碼電路、信號處理與控制電路和開關電路組成。無線電接收電路采用與射頻發射模塊MI-CRF102相配套的射頻接收模塊MICRF022來實現，MICRF022具有較寬的接收帶寬，功耗極低，可長期處于待機狀態。MICRF022的輸出端口直接與譯碼芯片PT2272的數據輸入端口相連接，當接收端的地址碼和發射端的地址碼設置完全相同時，譯碼芯片輸出端才有輸出信號，以將輸出信號與無線電發射電路相對應的開關信息送給信號處理控制電路，由控制電路控制相應的開關動作，否則，譯碼芯片不譯碼，信號處理控制電路不響應，開關電路也無任何開關動作。信號處理控制電路采用AT89C2051單片機來實現對輸入信號的處理和對開關電路的控制。

4 系統軟件設計
??? 本系統中的單片機主程序流程圖如圖7所示。系統軟件的設計主要是通過編程實現單片機AT89C2051對開關電路狀態和控制。單片機采樣到有效中斷請求信號，便執行中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，單片機將根據I／O口獲得的數據執行相應的子程序，從而實現對受控電路的控制。充分利用單片機的軟硬件資源，可以實現對受控電路的多種狀態的控制，還可以用單鍵來控制多路電路。

5 結束語
??? 本系統主要是對遠程六路遙控編解碼收發系統的設計。該系統目前已在實驗室全面通過調試，經過數百次操作實驗的結果表明，數據傳輸準確無誤，性能穩定。本設計適合開發各種低成本遙控報警器及各種遙控系統，如家用電器遙控、文教娛樂場館的電器設備遙控和辦公場所電器遙控等。此系統的應用不僅可以給人們的工作和生活帶來很多便利，同時具有較好的推廣應用價值。