一种无线遥控开关电路的分析和设计

杨仕伟，曾　臣(贵州师范学院，贵州贵阳550004)

一种无线遥控开关电路的分析和设计

杨仕伟，曾臣
(贵州师范学院，贵州贵阳550004)

采用CC1101设计了一套能够控制多路家用电器的无线遥控开关。该设计采用433 MHz稳频无线电遥控组件及其他外围设备来组装遥控开关，以STC89C52单片机为核心，实现了开关电路的基本功能。该无线遥控开关电路可控制8路开关，可在小于30 m的范围内实现多路遥控电源电路的接通与断开，具有适应环境能力、抗干扰能力强、操作灵活的优点。

多路开关；无线射频；开关电路

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，各种家用电器成为大多数人生活中必不可少的组成部分，而这些家用电器无一例外都会使用到电源开关，会使家庭出现线路复杂、开关众多的情况[1]。

随着电力电子技术的发展，一些微功率的短距离无线数据传输技术逐渐成熟。这些技术利用射频的方式进行非接触式的双向通信，可以自动识别目标对象并获取相关的数据，具有精度高、适应环境能力强、操作快捷的优势。

将无线射频技术与电源开关电路相结合，在微控制器的作用下，就可以形成以无线遥控方式为主体的开关形式，不仅适用于一般家庭，而且也可用于各种室内外的场合，为生产生活创造更为舒适便利的条件。

1 无线遥控技术的分析和选择

无线遥控技术的发展过程并不长，但发展迅速，尤其是第二次世界大战之后，无线电遥控技术逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到了广泛的应用。近几年来，随着微控制器及大规模集成电路技术的成熟，无线遥控技术更是在智能化与集成化方面大大提高。

在无线遥控领域中，超声波、红外线、无线电都是其可以利用的主要方式，对于家用电器来说，红外线和无线射频是比

无线电射频是利用无线电信号在相对短距离的机构之间进行数据与控制命令传输的一种方式。在这种方式中，需要用无线电波的发射和接收装置来完成数据的发送和接收功能。图1及图2分别是无线电射频方式的发射机与接收机的主要工作原理图。

图1　无线电波射频发射电路

图2　无线电波射频接收电路

无线电波的发射距离受信号功率、频率及衰减程度的影响，一般来说，室内条件下，频率在400 MHz左右的无线电波，有效通信距离可达30 m，对于一个家庭是足够用的。

利用波长为0.76～1.5 μm的红外线来传输数据与控制信号的方式为红外遥感方式，在我们目前的家庭中应用很广泛。红外遥控方式具有电路简单、受周边环境影响小的特点，但是由于其穿透能力差，所以对于处在其他房间的开关无法用这种方式来实现。

综上所述，在本设计中，选用无线电波的射频方式作为开关电路的遥控电路的主要实现方式。

2 无线遥控开关电路设计

国家对于无线电有明确的管理规定，相对于家用无线电而言，315 MHz或者433 MHz是国家规定的开放频段，其使用可以不经过无线电管理委员会的审批，因此，本设计采用433 MHz的频段。

在433 MHz频段工作的无线电设备，其发射功能不能大于10 mW，距离不能大于100 m或者不能超出家庭范围或单位范围，均可以自由使用。根据这个条件，本设计选用了CC1101作为无线收发芯片，STC89C52作为微控制器，8路继电器用为控制开关。

CC1101是一款Chipcon公司开发的低于1GHz的极低功耗的UHF收发器，主要针对工业、科研和医疗(ISM)以及短距离无线通信设备()，具有低功耗、低电压、体积小、灵敏度高等特点。CC1101可提供对数据包处理、数据缓冲、突发传输、接收信号强度指示(RSSI)、空闲信道评估(CCA)、链路质量指示以及无线唤醒(WOR)的广泛硬件支持，并且集成了一个高度可配置的调制解调器，数据传输速率最高可达500 kb/s。

2.1微处理器与CC1101接口电路设计

本设计所选用的微控制器为STC89C52RC，STC89系列单片机具有高速、高可靠、在线编程的功能。在本设计中，STC89C52RC使用P0口与CC1101相连接，从而实现对CC1101的控制和数据的传输，具体的端口连接电路如图3所示。

图3　STC89C52与CC1101接口电路

2.2电源电路设计

电源电路需要实现的功能主要为CC1101及微处理器等提供稳定的3.3 V电压，同时为继电器模块等提供5 V或者3 V电压。此外在该模块中还包括了重启功能。其中给CC1101供电的电源模块原理如图4所示。

图4　电源模块接口电路设计

在供电方式上支持USB供电、调试接口供电和4节干电池供电，只要将电源接入相应的引出的接口即可相对比较灵活。该模块中起核心作用的是REG1117-3.3稳压芯片，其主要功能是将输入的电压(5 V左右)转成稳定的3.3 V电压，输出电流为800 mA，周围的电容主要起去耦作用。

2.3继电器设计

继电器是一种电控制器件，是利用小电流去驱动大电流的一种互动执行机构，在无线遥控开关中，起到根据指令进行电流通断的作用。因为本设计采用8路开关，因此选用8个继电器接在STC89C52RC的P1的IO口上，根据单片机发出的指令来决定继电器的状态，在本设计中，继电器选用SRD—05VDC—SL—C小型中功率电磁继电器，可以实现当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的功能。它具有体型小、功耗低、触点负载大、灵敏度高的特点，产品实物如图5所示。

图5　　继电器实物

3 总结

本设计利用微处理器STC89C52RC、无线电收发芯片CC1101及继电器实现了一个8路的无线遥控开关电路，利用STC89C52RC编写相应的驱动程序实现各路开关控制。该开关电路可以在30 m的范围内实现无线遥控功能，具有灵敏度高、安全可靠的优点。

[1]夏路易.电路原理图与电路板设计教程Protel99SE[M].北京：希望电子工业出版社，2002.

Analysis and design of kind of wireless remote control switch circuit

YANG Shi-wei,ZENG Chen
(Guizhou Normal College,Guiyang Guizhou 550004,China)

CC1101 was adopted to design a set of can control multiple appliances,wireless remote control switch.The 433 MHZ frequency stabilization wireless remote control components and other peripheral equipment were adopted to assemble remote control switch,with STC89C52 single-chip computer as the core,and the basic function of the switching circuit was realized.The 8-way switch could be controlled by the wireless remote control switch circuit,and the function was realized that turned on or turned off the multiple remote power circuit in the range of less than 30 meters.The ability to adapt to the environment,anti-jamming capability and flexible operating were the advantages.

multiway switch;RF;switch circuit

TM 764

A

1002-087 X(2016)01-0209-02

2015-08-14

杨仕伟(1983—)，男，福建省人，硕士，讲师，主要研究方向为微电子与固体电子学。较合适的技术选择。