摘要：本論文以保健床遙控器為例，提出了一種多數(shù)據(jù)傳送的射頻無線遙控器設(shè)計(jì)方法。本遙控器以AT89S52單片機(jī)為核心處理器，配合無線發(fā)射/接收模塊和編碼/解碼芯片（PT2262/PT2272），達(dá)到無線遙控的目的。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本遙控器傳輸數(shù)據(jù)安全可靠，可應(yīng)用于多數(shù)據(jù)傳送的遙控系統(tǒng)。

0 引言

      隨著社會(huì)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線遙控器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。本論文研究的是與保健床配套使用的射頻無線遙控器。保健床是采用電子加熱溫控技術(shù)，利用玉石受熱后釋放出多種元素，形成天然的磁場(chǎng)，推出的新一代健康產(chǎn)品?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大部分保健床控制器多為主板控制，沒有遙控器與之配套使用。

      本論文以保健床遙控器為例，研制開發(fā)了一種基于AT89S52單片機(jī)的多數(shù)據(jù)傳送的射頻無線遙控器系統(tǒng)，通過無線發(fā)射/接收模塊和編碼/解碼芯片進(jìn)行無線通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)保健床溫度的控制。本系統(tǒng)使用方便、靈活，操作安全，可靠。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      常見的無線遙控器模式有兩種，一種是家電常用的紅外遙控模式，另一種是防盜報(bào)警設(shè)備、汽車遙控等常用的射頻無線遙控模式。兩者各有不同的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用的領(lǐng)域也有所區(qū)別。為了增加本系統(tǒng)遙控的靈活性，同時(shí)兼顧不會(huì)影響其他遙控電器，本系統(tǒng)選擇了射頻無線遙控模式。

      本系統(tǒng)通過射頻無線傳輸方式實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)主板的溫度控制。按鍵“ON/OFF”控制遙控器的開、關(guān)；按鍵“+”、“-”分別實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度增、減的設(shè)定，設(shè)定溫度實(shí)時(shí)保存到EEPROM AT24C02中，掉電不丟失。設(shè)定之后，單片機(jī)會(huì)把設(shè)定溫度顯示在段碼式LCD上，并通過射頻無線傳輸方式把設(shè)定溫度數(shù)值傳送給主板控制器，主板控制器根據(jù)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的差值對(duì)加熱輸出進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)恒溫效果。射頻無線溫度遙控器是保健床控制器的重要組成部分，具有體積小、成本低、傳輸距離遠(yuǎn)和使用方便等優(yōu)點(diǎn)[1]。

      本系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心處理器，以無線發(fā)射/接收模塊配合無線編碼/解碼芯片（PT2262/PT2272）進(jìn)行無線通訊，增強(qiáng)了無線通訊的抗干擾能力。本系統(tǒng)的發(fā)射電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

接收電路結(jié)構(gòu)圖如圖2所示：

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      2.1  編碼/解碼芯片PT2262/PT2272

      PT2262/2272是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編/解碼芯片，PT2262/2272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種地址碼，PT2262最多可有6位(D0-D5)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，可用于無線遙控發(fā)射電路。

      PT2262外形與引腳如圖3所示：

      PT2262引腳說明如表1所示：

表 1 PT2262引腳說明
Tab.1 PT2262 Pin Description

      編碼芯片PT2262編碼信號(hào)是由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成的一個(gè)完整碼字，從17腳輸出到射頻發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)輸入端，然后通過射頻發(fā)射模塊輸出端發(fā)射出去。射頻接收模塊接收信號(hào)后，將接收信號(hào)送到解碼芯片PT2272，其地址碼經(jīng)過三次比較核對(duì)后，PT2272的VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)與PT2262相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出相同電平，如果PT2262連續(xù)發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272第17腳便連續(xù)輸出高電平。PT2262停止發(fā)送編碼信號(hào)，PT2272的VT端便恢復(fù)為低電平狀態(tài)[2]。

      PT2272外形與引腳如圖4所示：

     PT2272管腳說明如表2所示：

表 2 PT2272引腳說明
Tab.2 PT2272 Pin Description

      解碼芯片PT2272用不同的后綴表示不同的功能，分為L(zhǎng)4/M4/L6/M6，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就會(huì)一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，在下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的數(shù)據(jù)通道，本系統(tǒng)采用具有6路鎖存輸出并行數(shù)據(jù)功能的PT2272-L6，對(duì)應(yīng)的地址編碼是6位。這時(shí)編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272的第1～6腳為地址設(shè)定引腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地，3的6次方為729，所以地址編碼不重復(fù)度為729組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用[3]。

      PT2262和PT2272的振蕩電阻必須匹配，否則接收距離會(huì)變近甚至無法接收，在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越低，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。經(jīng)試驗(yàn)證明：PT2262用1.2M，2272用200K配套效果比較好，安全控制距離可達(dá)十米。

      2.2 射頻發(fā)射/接收模塊

      射頻無線通信就是借助高頻電磁波而實(shí)現(xiàn)的一種通信方式，射頻無線模塊常用的頻率有315MHz和433MHz。本實(shí)例選用的射頻無線收發(fā)模塊的頻率為433MHz。發(fā)射模塊（接收模塊）一般有四個(gè)外部接口，“VCC”接電源正極，“DATA”接數(shù)據(jù)輸入端，“GND”接電源負(fù)極，“ANT”接天線。在收發(fā)模塊接上長(zhǎng)12cm直徑1mm的天線，并且保持天線是直的，以達(dá)到最佳的接收效果。發(fā)射頭對(duì)電源的要求比較高，如果電源容量不足，發(fā)射頭發(fā)射距離很近甚至不發(fā)射[4]。

      2.3 EEPROM與顯示器

      根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的大小，本實(shí)例選擇的EEPROM為AT24C02，串行EEPROM是基于I2C總線的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，由于其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)，在儀器儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制中得到大量的應(yīng)用。AT24C02引腳如圖5所示：

      AT24C02引腳功能如表3所示：

表 3 AT24C02引腳功能
Tab.3 AT24C02 pin function

      SCL為串行時(shí)鐘輸入管腳，用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘。

      SDA為雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳，用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。

      A0、A1、A2為器件地址輸入端，用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址。當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0，當(dāng)使用AT24C02時(shí)最大可級(jí)聯(lián)8個(gè)器件,如果只有一個(gè)AT24C02被總線尋址,這三個(gè)地址輸入腳A0、A1、A2可懸空或連接到GND。

      WP為寫保護(hù)，如果WP管腳連接到VCC，則所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)，只能讀。當(dāng)WP管腳連接到GND或懸空時(shí)允許對(duì)器件進(jìn)行正常的讀/寫操作[5]。

      遙控器具有溫度顯示功能，本系統(tǒng)選擇了SMS0301C3標(biāo)準(zhǔn)段型液晶顯示模塊(LCM)，為段型液晶顯示器(LCD)，可顯示3位數(shù)字及6段提示符及2個(gè)小數(shù)點(diǎn)，微功耗，可與單片機(jī)采用三線式串口連接，廣泛應(yīng)用于手持式儀器儀表。SMS0301C3結(jié)構(gòu)如圖6所示：

      2.4  電路原理圖

      本系統(tǒng)遙控電路原理圖如圖7所示，主控制板電路原理圖如圖8所示，無線發(fā)射數(shù)據(jù)十位與設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)表如表4所示，無線發(fā)射數(shù)據(jù)個(gè)位與設(shè)定溫度對(duì)應(yīng)表如表5所示：

表 4 發(fā)射數(shù)據(jù)與溫度對(duì)應(yīng)表（十位）
Tab.4 Emission data and the corresponding temperature(ten)

表 5 發(fā)射數(shù)據(jù)與溫度對(duì)應(yīng)表（個(gè)位）
Tab.5 Emission data and the corresponding temperature(abit)

      PT2262的供電電源VC由單片機(jī)提供，單片機(jī)輸出引腳D0～D5輸出的高電平經(jīng)過二極管1N4148為PT2262供電。當(dāng)沒有無線發(fā)射信號(hào)時(shí)，D0～D5為低電平，VC也為低電平，PT2262不工作；當(dāng)有無線發(fā)射信號(hào)時(shí)，D0～D5會(huì)產(chǎn)生高電平，D0～D5之中任何一個(gè)產(chǎn)生高電平都會(huì)使VC變?yōu)楦唠娖?，PT2262才會(huì)工作。D0～D5為無線發(fā)射數(shù)據(jù)位，通過單片機(jī)引腳輸出給PT2262，然后通過無線模塊發(fā)射出去。

      LEDJIA為按鍵“JIA”指示燈，當(dāng)按鍵“JIA”按下則LEDJIA閃爍一次；LEDJIAN為按鍵“JIAN”指示燈，當(dāng)按鍵“JIAN”按下則LEDJIAN閃爍一次；LEDON為按鍵“ON_OFF”指示燈，當(dāng)按鍵“ON_OFF”按下則LEDON閃爍一次。

      PT2272L6通過射頻接收模塊接收無線信號(hào)，并把解碼得到的6位數(shù)據(jù)信號(hào)通過P2口低6位送給單片機(jī)。然后單片機(jī)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行解碼，計(jì)算出設(shè)定溫度，然后根據(jù)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的比較，由單片機(jī)輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)恒溫控制功能。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      接收程序軟件流程圖如圖9所示，發(fā)射程序軟件流程圖如圖10所示：

4 結(jié)  論

      本論文研究的射頻無線遙控器與普通的汽車、家電遙控器相比，可以傳輸更多的數(shù)據(jù)，具有更高的可靠性和穩(wěn)定性。具體結(jié)論如下：

      (1) 采用編碼/解碼芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以有效控制由無線信道噪聲或干擾造成的差錯(cuò)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸精度。

      (2) 本遙控器適用于需要較多數(shù)據(jù)傳送的遙控器系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)證明，本遙控器安全可靠，操作方便。

參  考  文  獻(xiàn)

[1]     寶金. 基于單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)用型無線遙控器原理[J]. 陰山學(xué)刊(自然科學(xué)版), 2007, (01).

[2]     王曉利. 無線遙控系統(tǒng)在火災(zāi)報(bào)警方面的應(yīng)用[J] .寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003,(02).

[3]       張迎. 單片機(jī)在實(shí)訓(xùn)群組總控臺(tái)的應(yīng)用[J] .自動(dòng)化與儀表, 2005,(05).

[4]     趙娜. 無線火災(zāi)報(bào)警控制器的研制[D] .哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2006.

[5]     N. Plopyls, P. Kawka, and A. Alleyne. Closed-loop control over wireless networks. IEEE Control Systems magazine, June 2004.