引言
目前市場上常見的無線遙控器多數(shù)為四鍵和十二鍵,，主要用于汽車防盜系統(tǒng),、家庭防盜系統(tǒng)及遙控玩具等方面，這些應(yīng)用簡單,、實(shí)用,、成本低。但對于一些工程中需要距離在100米以上,，控制或設(shè)定一些數(shù)據(jù)時(shí),，并要求一個(gè)遙控器對多于12個(gè)甚至上百個(gè)設(shè)備時(shí)，上述遙控器對操作人員就不方便,，而且系統(tǒng)性能不夠穩(wěn)定,。鑒于上述情況我們便提出在此基礎(chǔ)上,，采用單片機(jī)編寫地址,，通過操作鍵設(shè)置，液晶顯示遙控器的輸出,。同時(shí)對耗電量,、多個(gè)控制的設(shè)定、便于攜帶,、操作方便及性能穩(wěn)定等要求,，設(shè)計(jì)開發(fā)出一種新型智能遙控器,。該型遙控器以TI公司的超低功耗單片機(jī)MSP430F413為微處理器，配有低功耗3位液晶顯示器EDS812A,，整個(gè)系統(tǒng)采用鋰電池和高能氧化銀電池作為供電電源,，并具有功耗少、體積小,、重量輕,、易于編程和使用壽命長的特點(diǎn)。該遙控器的電路原理框圖如圖1所示,由電源電路,、液晶顯示,、按鍵控制、地址輸出,、發(fā)射模塊等電路組成,。
單片機(jī)接口
由于考慮到本設(shè)計(jì)有低功耗，小體積,，液晶顯示,，按鍵編址等要求，所以選用了MSP430F413單片機(jī)芯片,，在線系統(tǒng)設(shè)計(jì),、開發(fā)調(diào)試及實(shí)際應(yīng)用上都表現(xiàn)出與其它單片機(jī)非常明顯的優(yōu)勢。單片機(jī)接口電路原理圖如圖2所示,。
電源電路
這個(gè)系統(tǒng)的電源回路由兩個(gè)獨(dú)立的電源組成,，互不干擾，之所以采用兩組獨(dú)立的供電系統(tǒng),，主要從以下幾個(gè)考慮：1,、實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)單片機(jī)工作時(shí)對接收電路產(chǎn)生干擾，影響控制功能,；2,、隨著遙控距離的不同，發(fā)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)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串聯(lián)供電,。整個(gè)系統(tǒng)的電流工作時(shí)小于1 mA,，不工作時(shí)小于3mA。單片機(jī)部分無鍵操作時(shí),，可關(guān)閉電源開關(guān)或隔20分鐘后系統(tǒng)自動(dòng)處于低功耗模式,，這樣可節(jié)省能量；遙控器部分電源在無鍵操作時(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分鐘左右無鍵按下,，則使MSP430單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式；若有任意鍵按下時(shí)重新開始設(shè)置地址并輸出,。
液晶顯示模塊
液晶顯示器采用標(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,。
遙控器模塊
PT2262和PT2272是一對編、解碼芯片,，振蕩頻率通過一個(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)過兩次比較核對后,，VT引腳才輸出高電平,，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)引腳也輸出高電平，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)射模塊沒有鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源,，其17引腳為低電平,，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作；當(dāng)有按鍵按下時(shí),，PT2262得電工作,，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17引腳為高電平期間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引腳為低平期間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引腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對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引腳為地址設(shè)定,，可以選擇懸空、接正電源,、接地三種狀態(tài),，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引腳設(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)過光耦與PT2262的地址設(shè)定腳相連,，通過單片機(jī)編寫地址，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,。
無線發(fā)射單元
該模塊以編碼芯片PT2262為核心，與發(fā)射模塊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，外圍電路無需作任何改動(dòng),，編解碼電路簡單,，外部元件少，最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端引腳(懸空,接高電平,接低電平)組合可提供531441地址碼,。本設(shè)計(jì)使用8位地址設(shè)定引腳(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)端引腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17引腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路,。發(fā)射電路原理圖見圖3,。
無線接收單元
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。
軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)調(diào)試工具是嵌入式工作臺(tái)EW430,，它提供了一個(gè)完整的開發(fā)環(huán)境,。在支持TI FET驅(qū)動(dòng)方面，EW430的功能是獨(dú)一無二的,，目前最新版本是1.26B。該開發(fā)工具支持windows98/ME/NT4/2000/XP多操作系統(tǒng),，在該開發(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)文件及對目標(biāo)文件進(jìn)行調(diào)試。
MSP430 IAR C-SPY調(diào)試器是為測試邏輯程序和仿真而開發(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IAR Embedded Workbench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MSP430 IAR C-SPY調(diào)試器是為測試邏輯程序和仿真而開發(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IAR Embedded Workbench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TI的JTAG Flash仿真工具M(jìn)SP-FET430連接目標(biāo)板?？赏瑫r(shí)編輯調(diào)試匯編語言和C語言源文件,。
MSP430系列的IAR C 語言與標(biāo)準(zhǔn)C語言兼容程度高，所有的文檔資料容易理解,，便于移植,。整個(gè)程序采用C語言設(shè)計(jì),模塊化結(jié)構(gòu)，條理清楚,，程序量精簡,，使得MSP430的速度和編譯程序容量最優(yōu)化,。
結(jié)語
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)功耗很低,，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),。