◆采用无线电进行遥控,具有一定的遥控距离;
◆在同一区域范围内能有多套系统同时工作而相互间不影响; ◆门铃按键按下有音乐响起;
◆主机有复位按键,可以随时关闭音乐; ◆门铃的音乐为3首以上,可以通过程序更改。
第三章 硬件电路设计
3.1系统总体框图
本设计采用STC89C51单片机作为主控制器,外部加上三极管驱动放音设备,超再生无线模块实现无线的链接。系统总体框图如下:
晶振电路 复位电路 电源模块 单 片 机 放歌模块 无线解码模块 图1 系统总体框图
遥控器采用PT2262编码芯片对信号编码,由超再生无线模块发射信号。遥控器硬件结构图如下:
图2 遥控器硬件结构图
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编码芯片 发射电路
3.2 电源电路设计
家用电压为220V,而本设计采用的电压是5V,如果不用电池的情况下,使用家用电的情况下,考虑采用典型的变压器降压,全波整流,电容滤波及集成电路稳压的思路进行设计。由于单片机及后续的无线接收电路等都用5 V作为工作电源,所以在经整流和滤波电路后再用三端集成稳压电路进行稳压,为后续电路提供稳定可靠的5 V直流电源,三端稳压集成电路采用LM7805。具体电路图如图3。
78051VCCOUT3220V1IN42+C1233.3 发射电路设计
由于无线信号容易受外界环境影响,因此从系统的可靠性考虑,发射的控制信号采用编码的方式进行传送,而且在同一区域内要同时使用多个系统而相互间又不影响,所以无线信号的编码由SC2262集成电路完成,该电路具有8位地址信号和4位数据信号,不同的地址与数据的组合,可以编制上万种编码,完全可以满足同一区域内互不影响地工作。发射芯片地址编码输入有“1”、“0”和“开路”三种状态,数据输入有“1”和“0”两种状态。由各地址、数据的不同接脚状态决定,编码从输出端Dout输出,通过红外发射管发射出去。
Dout输出的编码信号是调制在38kHz载波上的,OSC1、OSC2外接的电阻决定载频频率,一般电阻可在430k—820k之间选择即可。
SC2262-IR是2262系列用于红外遥控的专用芯片,它是一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码电路,SC2262-IR最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,SC2262-IR最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从17脚串行输出,可用于遥控发射电路。
编码芯片SC2262-IR发出的编码信号由:地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,当有按键按下时,SC2262-IR得电工作,其第17脚输出经调制的串行数据信号。SC2262-IR的管脚图如图1所示,管脚说明如表1所示,性能参数如表2所示。
SC2262-IR特点:CMOS工艺制造,低功耗,外部元器件少,RC振荡电阻,工作电压范围宽:2.6~15v ,数据最多可达6位,地址码最多可达531441种。应用范围:
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~+C31000UFC2104470UFC4104
图3 电源供电电路图
车辆防盗系统、家庭防盗系统、遥控玩具、其他电器遥控。图4为2262引脚图,表1为引脚介绍。
图4 管脚图 表1 管脚说明 名称 A0-A11 D0-D5 Vcc Vss TE OSC1 OSC2 Dout
SC2262的电源端与发射模块的电源端受制于热释电模块,一旦发现异常就会开启SC2262芯片与发射模块的电源,一但SC2262芯片工作则会把已经固定的编码信号通过发射电路发送出去。其原理图如图5所示。
管脚 说 明 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为“0”,“1”,“f”(悬空)。 7-8、10-13 数据输入端,有一个为“1”即有编码发出,内部下拉。 18 9 14 16 15 17 电源正端(+) 电源负端(-) 编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效。 振荡电阻输入端,与OSC2所接电阻决定振荡频率。 振荡电阻振荡器输出端; 编码输出端(正常时为低电平) - 5 -
发射模块ATADGNDVCCR34.7M4*10K181716151413121110VCCDoutOSC2OSC1S112V123456789A0A1A2A3A4A5A6A7DGNTED3D2D1D0SC2262 图5 编码与发射电路图
3.4 接收电路设计
接收电路的无线接收与解调部分采用的是现成的高频接收模块,可以简化设计工作,而且可靠性较好,接收模块采用的是超再生接收,具体的解调过程为:当发射器发送1时,相应的发射高频电路工作,接收部分就会相应地收到一个315 M的高频信号,使模块输出为1,当发射部分发送的是0时,发射高频部分停止工作,接收部分就输出为0,这样就实现了无线信号的传输。
经高频接收且解调出来的信号是编码集成电路SC2262编码后的串行信号,必须经相应的解码电路解码才能还原出控制信号数据。SC2272就担任了这个解码任务。SC2262和SC2272是一对专用的编、解码集成电路,当接收部分SC2272的8位地址数据与发射部分的8位地址数据相同时,就会在SC2272的17脚输出一个高电平,表示解码成功,同时在4位数据位上输出相应的数据信号,后续的输出控制电路就根据解码输出的数据位。
SC2272的暂存功能是指当发射信号消失时,SC2272的对应数据输出位即变为低电平。而锁存功能是指,当发射信号消失时,SC2272的数据输出端仍保持原来的状态,
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直到下次接收到新的信号输入。为了能正确解调出调制的编码信号,接收端需加一级前置放大级,保证输入SC2272的信号幅度足够大。SC2272各输出端通过各种接口即可控制相应的负载。电路图如图6所示。
VCCR2310KGNDDATADATAVCC9013VCC接收模块ANT123456789SC2272A0A1A2A3A4A5A6A7GNDM4VCCVTOSC2OSC1DIND3D2D1D0181716151413121110820KR17R222.2K 图6 数据解码与接收电路
3.5 主控电路设计
STC89C51为主要的中央处理系统,单片机是在集成电路芯片上集成了各种元件的微型计算机,这些元件包括中央处理器CPU、数据存储器RAM、程序存储器ROM、定时/计数器、中断系统、时钟部件的集成和I/O接口电路。由于单片机具有体积小、价格低、可靠性高、开发应用方便等特点,因此在现代电子技术和工业领域应用较为广泛,在智能仪表中单片机是应用最多、最活跃的领域之一。在控制领域中,现如今人们更注意计算机的底成本、小体积、运行的可靠性和控制的灵活性。在各类仪器、仪表中引入单片机,使仪器仪表智能化,提高测试的自动化程度和精度,提高计算机的运算速度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。
(一)STC89C51主要功能、性能参数如下:
(1)内置标准51内核,机器周期:增强型为6时钟,普通型为12时钟; (2)工作频率范围:0~40MHZ,相当于普通8051的0~80MHZ; (3)STC89C51RC对应Flash空间:4KB; (4)内部存储器(RAM):256B; (5)定时器\\计数器:3个16位; (6)通用异步通信口(UART)1个; (7)中断源:8个;
(8)有ISP(在系统可编程)\\IAP(在应用可编程),无需专用编程器\\仿真器; (9)通用I\\O口:32\\36个; (10)工作电压:3.8~5.5V;
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