近程實用無線遙控裝置的設計與實現

摘 要：文中介紹了一種實用的近距離無線RF遙控方式，發射電路部分采用集成芯片EV1527進行預編碼，并通過聲表諧振器穩頻，發射天線為PCB銅線，接收電路采用單片機進行軟件解碼。該裝置的無線發射模塊和無線接收模塊振蕩頻率可根據實際情況調整，目前主要使用的是315MHz和433MHz。且該遙控裝置不存在方向性的限制，信號發射天線采用PCB印制銅線走線，比彈簧天線功耗更低，結構簡單，是一種功耗低、系統穩定的近距離無線遙控裝置。

關鍵詞：遙控；無線RF；EV1527；聲表諧振器

目前無線遙控領域常用的低成本遙控器，多是采用紅外遙控編碼，或使用組合邏輯開關陣列實現開關按健編址。此類控制方式成本低，但是前者只能直線傳播，有很強的方向性要求；后者編址內碼組合很少，編碼重復的機率較高，安全性不足。

本設計中采用美國EV公司的集成編碼芯片EV1527，與聲表諧振器SAW電路組成信號發射電路，接收電路采用STM8系列單片機進行軟件解碼。發射端天線直接印制在PCB上，與普通天線相比，發送距離降低了幾個數量級，保證信號接收在有效距離內安全可靠，且功耗較低。

1 系統總體設計方案

整個系統主要由信號發射電路和信號接收電路組成，信號發射電路采用集成芯片EV1527進行預編碼，聲表諧振器發射信號，信號接收電路采用STM8單片機進行軟件解碼。

1.1 聲表諧振器原理

SAW是聲表面波簡稱（Surface Acoustic Wave），聲表諧振器中的SAW傳感器是采用具有壓電效應的材料制成的，利用材料的壓電效應和聲特性來實現信號的轉換，具有壓電效應的晶體在受到電信號的作用時，會產生形變而發出機械波，電信號頻率與聲表諧振器同步時才發生共振，因此可以過濾無關信號，實現穩頻。

1.2 信號發射電路設計

信號發射電路中使用的EV1527是一款較新的無線編碼芯片，由CMOS設計制造，可預燒內碼，內碼有20個位元預燒100萬組內碼組合，降低了使用時編碼重復的機率。

圖1為信號發射電路原理圖，采用聲表諧振器SAW進行穩頻，圖中Q3及其外圍元件L2、C2組成LC振蕩電路，聲表諧振器SAW為選頻反饋電路，決定電路的諧振頻率，L2、C2主諧振回路的頻率應與聲表諧振器的頻率接近。發射天線L2采用PCB銅線走線，如圖2所示，天線線路獨立走線在PCB底層，避免信號干擾。EV1527共有四個按鍵輸入，最多可組合至15個按鍵，圖1中設計了3個按鍵輸功能。

1.3 信號接收電路設計

信號接收電路采用STM8單片機進行軟件解碼，為增強接收電路靈敏度，接收天線一般設計為20—30mm的金屬彈簧，信號接收電路中接收模塊不帶解碼集成電路，只有電子組件，與單片機配合完成信號接收。接收模塊的天線輸入端有選頻電路，接收到的信號經放大后輸入到單片機進行解碼。圖3為信號接收電路原理圖。

2 系統軟件解碼設計

進行軟件解碼，首先要了解EV1527的信號發送方式。EV1527發出一幀編碼的順序為：同步碼、地址碼和數據碼，且每次發送四組相同的編碼。進行軟件編碼時，設定定時器，首先判斷出頭碼同步碼，然后計數識別后面的地址和數據的脈沖寬度，即可得到接收的數據。軟件解碼部分的流程圖如下圖4所示。

3 系統信號調試

3.1 發射電路信號調試

接通電源，用頻譜分析儀測試時，發現電路可以發射射頻信號，只是發射頻率小于315MHz，說明L2C2的諧振頻率過小，必須提高諧振頻率。根據 ，調整電容C2的大小和電感L2的銅線長度，再進行測試，從頻譜分析圖可以確認，無線發射板上已向空間發射出了315MHz的射頻信號，無線發射模塊工作正常。

3.2 數據波形檢測

測試EV1527芯片輸出的編碼波形與接收模塊輸出的波形，發現兩模塊輸出波形不符。根據經驗：一是無線接收模塊有問題，二是無線發射板有問題。用一個好的無線發射器測試，無線發射波形與無線接收的波形正常，說明問題在無線發射板。將電容C1的容值減小，微調發射端諧振頻率后，無線接收模塊輸出波形正常。

3.3 接收電路軟件解碼測試

通電后，用示波器觀察無線接收模塊輸出的信號，從波形上觀察到，無線接收模塊在沒有信號時輸出的是沒有規律的噪聲信號，如果設置成每一個噪聲邊沿都觸發中斷，1秒種內單片機會幾萬次進入中斷，嚴重拖累其它進程的運行。

因此可以每隔10mS開啟中斷檢測，若檢測到脈沖信號符合要求，保持中斷使能，直到解碼完畢為止。否則關閉中斷，直到下一個10ms標志位到來再開啟中斷檢測。這樣大大減少了由于不規律的噪聲信號觸發中斷的次數，保證信號傳輸準確性。

4 結束語

根據上述測試，該系統可實現10M內近距離無線遙控，有效安全空間內實現可靠遙控。由于使用PCB銅線制作發射天線，實測遙控器發射電流可控制在10mA內，功耗很低，延長了遙控器的電池使用壽命。采用軟件解碼方式，減小接收電路的設計復雜程度，且解碼正確率完全滿足實用標準。該系統在家用電器的遙控中可實現近程準確控制，且具有一定的抗電磁干擾能力，成本低廉。

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