51单片机初级入门实战教程：无线遥控开关电路设计

2023-11-04 理论教育版权反馈

【摘要】：可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。当无线接收模块接收到空间的315MHz信号时，经放大、变频、滤波等处理后输出控制信号，送到第14脚进行解码。图18-11 复位电路图18-12 振荡电路图单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。

该部分电路主要由315MHz无线数据接收模块、电源电路、单片机控制电路和继电器驱动电路构成。

1.PT2272解码芯片

PT2272的引脚功能PT2272编码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时才改变；M表示非锁存输出，数据引脚输出的电平是瞬时的而且与发射端是否发射相对应，可用于类似点动控制；后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272-M4），对应的地址编码应该是8位，当采用6路的并行数据时（PT2272-M6），对应的地址编码应该是6位。PT2272的数据输出有“暂存”和“锁存”两种，“暂存”是当输入端信号消失时，PT2272对应的数据位输出变成低电平；“锁存”是当输入端信号消失时，PT2272的数据位输出保持原有状态，直到接收到地址码相同的新输入。PT2272引脚图如图18-7所示，各引脚功能描述见表18-2。

图18-7 PT2272引脚图

表18-2 PT2272引脚说明

2.PT2272接收模块

频率315MHz，振荡电阻200k，编解码芯片均兼容PT2262/2272系列。接收模块从工作方式分可以分成超外差接收板和超再生接收板。超再生式接收机具有电路简单、性能适中、成本低廉的优点，所以被本设计采用。接收电路模块如图18-8所示。

接收模块采用SMD贴片工艺制作生产，为超再生接收方式，它内含放大整形及编码电路，使用极为方便。

（1）由于天线输入端具有选频电路，所以可以不依赖1/4波长天线进行选频，通信距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线。

（2）接收电路自身辐射极小，加上电路模板背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄露和外界干扰信号的侵入。

图18-8 接收电路模块

（3）接收机采用高进度带骨架的铜心电感将频率调整到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。可调电容调整精度较低，只有3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂不会使电感量发生变化，而且由于采用贴片工艺，所以即使强烈震动也不必担心接收频点漂移，接收电路的接收带宽约500kHz，产品出厂时已经将中心频率调整在315kHz，接收电路的接收带宽约500kHz，产品出厂时已经将中心频率调整在315MHz，接收芯片上的微调电感约有5MHz频率的可调范围，使用时不要轻易变动，以免影响性能。

模块中解码电路使用的为PT2272解码芯片。PT2272工作电压为5V，其中A0～A11为地址引脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”或“f”（悬空），但必须与PT2262一致，否则不解码。D0～D3为数据引脚，当地址码与PT2262一致时，数据引脚输出与PT2262数据端对应的高电平，锁存器只有在接收到下一数据时才能转换。DIN为数据信号输入端，来自接收模块输出端。OSC1、OSC2分别为振荡电阻的输入和输出端，外界电阻决定振荡频率。VT为解码有效确认端，高电平有效。

平时，无线接收模块没有接收到空间的315MHz信号时，解码集成PT2272-L4输出端D0～D3均为低电平。当无线接收模块接收到空间的315MHz信号时，经放大、变频、滤波等处理后输出控制信号，送到第14脚进行解码。只有PT2272的地址端的电平状态与发射部分的PT2262的地址端一致时，对应的数据端才有高电平输出。本设计的地址为FFFFFF，即全部悬空。设计的电路图如图18-9所示。

3.单片机最小系统

本设计中控制电路主要使用的是AT89S51单片机最小系统。主要包括：单片机芯片、复位电路、时钟电路。如图18-10为单片机AT89S51的最小系统电路图，由5V电源供电。

图18-9 接收模块电路图

图18-10 AT89S51单片机最小系统电路图(www.chuimin.cn)

（1）复位电路

单片机的复位是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个状态机初始化到空状态，单片机内部复位时，对寄存器以及存储器装入厂商预设的一个值。复位电路如图18-11所示。

单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。51系列单片机高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容一端接至VCC，再连接1个电阻到地端，由此形成一个RC充放电回路，保证单片机在上电时RST引脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻电容的典型值为10k和10μF。

按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。

（2）振荡电路

单片机系统中晶振作用非常大，结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，其运行速度就越快，单片机一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率之上。振荡电路如图18-12所示。

图18-11 复位电路

图18-12 振荡电路图

单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通信系统的基频和射频使用不同的晶振，通过电子调整频率的方法保持同步。

（3）数码显示电路

本设计采用数码管显示对应的按键值，数显电路由数码管和单片机及其晶振电路和复位电路组成。选用的数码管是共阳数码管，数码管的段码端分别与单片机P0口相连，控制数码管段码显示，数码管的位选通由4个PNP晶体管控制，分别接到单片机的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚上，程序中通过控制P1.4～P1.7引脚的输出电平控制数码管的显示与关闭。如P1.4输出低电平时，晶体管导通，5V电源加到第一个数码管的COM端，那么第一个数码管就会显示相应的数字，显示的数字由单片机P0.0～P0.7输出段码决定，当P1.4输出高电平时，晶体管截止，数码管就不显示，从而实现数码管位选控制。同理P1.5输出低电平时，则第二个数码管显示。数码管显示电路如图18-13所示。

图18-13 数码管显示电路

（4）继电器驱动电路

自动控制设备都存在一个电子电路（弱电）与电器电路（强电）的互相连接问题，一方便要使电子电路的控制信号能够控制电气电路的执行元件（如电动机、电磁铁和电灯等），另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路的人身安全。继电器便能起到桥梁作用。本设计通过单片机来控制继电器吸合、释放，实现用较小电流去控制较大电流的过程。

继电器的工作原理就是当电磁铁的绕组中有电流通过时，衔铁被电磁铁吸引，因而就改变了触电的状态。

本设计中是利用单片机通过一个NPN型晶体管，把晶体管作为电子开关来驱动继电器，继电器的开和关完全由晶体管的基极电平进行控制。当晶体管基极为高电平，NPN型晶体管导通，继电器通电吸合；反之低电平的话，NPN型晶体管截止，这时继电器不工作。继电器驱动电路如图18-14所示。

图18-14 继电器驱动电路

当遥控器上按下A按钮，发射模块PT2262对信号进行编译并通过天线将信号发射出来，接收模块PT2272-L4解译模块对信号进行解码，通过P2.0脚发出高电平到单片机，由于采用的PT2272-L4解码模块是锁存的，所以会连续不断地把高电平发送到单片机，单片机又把高电平发送到对应的P2.4脚上，对应的NPN型晶体管导通，继电器通电吸合，LED亮。当遥控器上按B按钮，发射模块PT2262对信号进行编译并通过天线将信号发射出来，接收模块PT2272-L4连续不断地把高电平发送到单片机，此时单片机对信号进行识别，同时输出低电平信号到P2.4，对应的NPN型晶体管截止，此时继电器断开，LED熄灭。

51单片机初级入门实战教程：无线遥控开关电路设计

相关推荐