遥控数据编码方式分析与应用

2012-11-01丁传春

扬州职业大学学报 2012年4期

丁传春

(扬州市江都区职业教育集团，江苏江都 225200)

数据遥控系统的编码，常用的方式有:(1)专用的编码芯片，可以发出固定的码字;(2)PT2262/2272芯片组成编解码组合，可以由用户自行编码;(3)采用智能芯片如单片机编解码，编码方式灵活，编码数量大。

对于遥控系统码字的传输方式，分有线和无线两大类，有线传输是指传输媒质为架空明线、电缆、光缆、波导等形式的通信;无线传输是指传输信息的媒质为看不见、摸不着的媒质(如电磁波)的一种通信形式［1］。无线传输距离较近可采用红外线，距离较远可采用射频(无线电)方式。

1 无线数据编码方式分析

1.1 专用编码芯片NT66P20A

遥控器是一种用来远控机械的装置，现代的遥控器主要是由集成电路、印制板和用来产生不同信息的按钮所组成。彩色电视机遥控电路采用集成电路芯片是NT66P20A。该芯片控制按键可按矩阵式排列，按键与芯片的联系是8根行线和4根列线，计12根，可以组成8×4=32个相关的按键，每个按键有不同的编码，即有32种编码方式，在芯片内部经过编码和调制，再通过串行方式传送，驱动红外发光二极管将信息发射出去。NT66P20A虽然编码方式比PT2262和PT2272的组合要少一半，但它具有红外线调制功能，抗干扰能力强，但解码必须使用智能芯片MCU。

1.2 通用编码芯片PT2262/2272

通用编码芯片种类很多，如TC91系列红外遥控编码集成电路，是采用CMOS工艺制作的大规模集成电路，其中TC9148为红外发射编码电路，TC9149和TC9150为红外遥控接收解码电路。TC9148与TC9149配合使用可组成有10个独立控制通道的红外遥控系统;TC9148与TC9150配合使用可组成有18个独立控制通道的红外遥控系统［2］。

目前市场上应用最多的是PT2262/2272，它们是一对带地址、数据编码功能的无线遥控发射/接收芯片。其中发射芯片PT2262－IR将载波振荡器、编码器和发射单元集成于一身，使发射电路变得非常简洁［2］。

PT2262/2272两种芯片引脚各有18根，其中A0～A5，为地址码输入端，A6/D0～A11/D0为地址/数据编码输入端，根据需要可作为地址编码输入端，也可作为数据编码输入端。作地址编码时，可按0(接地)、1(接高电平)和开路三种状态编码，作数据编码时只有0或1两种状态。TE为发射控制端，低电平时发送编码。OSC1、OSC2为外接振荡电阻端，决定电路内的时钟频率。Dout为数据输出端，由地址、数据各输入端的编码状态决定，以串行方式输出。Dout端输出的串行数据信号是调制在38kHz的载频上的。外接振荡电阻的阻值应在430～470kΩ之间选用。VDD、VSS为正、负(接地端)电源端。

在使用时，PT2262和PT2272的A0～A5的6个引脚作为地址，用于进行地址编码，编码方式必须完全一致，否则PT2272不予解码，给用户使用的数据编码A6～A11引脚6个，只有“0”，“1”两种状态，因此可以有26=64种编码方式。这一种编解码方法简单，但是需要和调制和解调芯片配合来提高抗干扰能力。

1.3 智能通讯编码方式

MCS－51单片微机内部集成有一个功能很强的全双工串行通讯口，属UART方式。设有2个互相独立的接收、发送缓冲器，可以同时发送和接收数据。发送缓冲器只能写入而不能读出，接收缓冲器只能读出而不能写入，因而两个缓冲器可以共用一个地址码(99H)。两个缓冲器统称串行通讯特殊功能寄存器SBUF［3］。

图1 51系列单片机编码通讯原理

串行通讯设有4种工作方式，其中两种方式的波特率是可变的，另两种是固定的，以供不同应用场合选用。波特率由内部定时/计数器产生，用软件设置不同的波特率和选择不同的工作方式。主机可通过查询或中断方式对接收/发送进行程序处理。

串行通讯的一帧数据为一个字节，即8位二进制数，28=256，可以最多有256种编码，对于51系列单片机而言，实际上除去RXD和TXD两根口线外，有30根口线可以应用，组成15×15=225种矩阵式按键编码，对大多数遥控系统而言是足够了。如果两个8051应用系统相距很近，可将它们的串行端口直接相连(TXD—RXD，RXD—TXD，GND—GND)，即可实现双机编码数据通讯。为了增加通讯距离，减少通道及电源干扰，可采用RS—232C或RS－422、RS－485标准进行双机通讯，两通讯系统之间采用光电隔离技术，以减少通道及电源的干扰，提高通讯可靠性。

2 无线遥控信息收发方式分析

无线遥控方式可分为无线电波式、声控式、超声波式和红外线式。由于无线电容易对其它电视机和无线电通讯设备造成干扰，而且，系统本身的抗干扰性能也很差，误动作多，所以未能大量使用。超声波式频带较窄，易受噪声干扰，系统抗干扰能力差，声控式识别正确率低，难度大，均未能大量采用。红外遥控方式是以红外线作为载体来传送控制信息的［2］。

2.1 红外线遥控系统

红外遥控具有很多的优点，例如红外线发射装置采用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉;采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低;红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰;反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等［2］。所以现在很多无线遥控方式都采用红外遥控方式。

红外线传输过程:在发射端，输入信号经放大后送入红外发射管发射，在接收端，接收管收到红外信号后，由放大器放大处理后还原成信号，这就是红外线简单发射和接收原理。

红外遥控系统编码发射工作原理:当有键按下时产生一个4位二进制数，同时给编码器接通电源，经PT2262的17脚输出一个由地址码和数据码混合的串行二进制代码，然后通过红外二极管将ASK信号发送出去。

图2 红外遥控PT2262编码电路原理图

红外遥控系统接收部分工作原理:红外接收二极管收到的ASK信号经放大、解调后还原为一个由地址码和数据码混合的串行二进制代码，送PT2272的14脚进行解码，解码后的信号由10～13脚输出为4位二进制数，用它控制继电器、喇叭或其他声光信号。

图3 PT2272解码电路原理图

2.2 射频遥控系统

射频遥控系统与其它无线电设备一样，都是由发射无线电磁波的发射机与接收电磁波的接收机组成，根据电磁波的辐射原理，天线的尺寸与波长呈比例时，电磁波才能有效地发射出去，因此，为了不使天线尺寸过大，发射机通常工作在高频段［4］。

2.2.1 315MHz发射电路

315MHz遥控信号发射电路图如图4，这是一个常见的发射机电路，输入信号经R1加到振荡发射管的基极，由于使用了声表面波器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射频率均不会漂移，距离可达200米以上。

图4 315MHz遥控信号发射电路图

2.2.2 315MHz接收电路

射频接收电路按工作方式可以分为超外差接收机和超再生接收机。超再生式接收机具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点所以在实际应用中广泛采用。接收模块采用SMD贴片工艺制造生产，它内含放大整形及解码电路，其特点为:(1)天线输入端有选频电路，而不依赖1/4波长天线的选频作用，控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。(2)接收电路自身辐射小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。(3)接收机采用高精度带骨架的铜芯电感将频率调整到315MHz后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善［5］。

图5 315MHz遥控信号接收电路图

3 遥控编码控制系统应用实例

3.1 遥控编码电路应用电路

无线遥控编码收发模块的最简应用电路图见图6和图7，无线遥控编码发送框图中信号源是6位二进制数，编码器即PT2262，发射模块一般采用工作频率为315 MHz的数据发射电路，数据接收模块为同频率的无线接收器，解码器是PT2272，信号输出为 6 位二进制数［2］。

图6 PT2262构成发射应用电路

PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片则会连续发射同样的码字。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路(当然也可作为红外遥控如经38KHz载波调制送出)不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出串行数据信号，如果是PT2262－IR则其第17脚输出信号是已经调制在38kHz的载频编码。

图7 PT2272构成无线接收电路

3.2 智能多路温度遥控电路设计

3.2.1 多路温度遥控电路

以8路温度遥控电路为例，每个下位机都是一个单片机的温度控制终端，这个终端有温度传感器和加温和减温控制装置，每个终端有独立的地址编码，主控单片机(也称上位机)向所有的接收控制终端发送遥控信号，接收端根据接收到的地址编码，就可以判别出是哪一终端的遥控信号，对相关温度进行检测和控制。

3.2.2 多路温度遥控电路的编码传送过程

根据8051串行口的多机通信工作方式，可以确定以下通信协议:(1)从机的地址为OOH～0FEH，即允许最多接入255台从机。(2)主机先发送一帧地址信息，这样可以中断所有从机，使从机接收地址编码。(3)各个从机接收到地址帧后，将接收的地址与本从机的内置地址比较。地址相符的则接收主机随后发来的信息;地址不符的从机则对主机随后发来的数据不加响应，直到主机发来新的地址帧。(4)从机接收到主机发送来的数据，进行相关的操作。(5)通信的各机之间必须以相同的数据帧(字符)格式和波特率进行通信［3］。