無線電應(yīng)用：輕松編程實(shí)現(xiàn)無線遙控

　　無線收發(fā)組件中，315MHz收發(fā)組件是常用的一種，如在機(jī)動(dòng)車防盜應(yīng)用方面使用315MHz組件的就很多，一般電子商店出售的這種模塊，發(fā)送和接收都是三個(gè)接線端子，一個(gè)數(shù)據(jù)端，另外兩個(gè)則是電源端，且相對(duì)較便宜，作者所買的一對(duì)才13元，若要自制則相對(duì)要困難些，因?yàn)轭愃七b控電路這種高頻電路其調(diào)試是很專業(yè)的，需要專用的設(shè)備和儀器，大家可參考這方面的資料。

　　電路功能

　　本文所介紹的無線收發(fā)電路采用ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)作為編碼和解碼電路的核心器件，接收端采用1602字符液晶顯示器顯示所接收到的數(shù)據(jù)。

　　工作原理

　　首先介紹編碼電路。在使用過程中，筆者直接將發(fā)送模塊的三個(gè)端子與自制的一塊學(xué)習(xí)板相連，沒有添加其他電子元件，屬單片機(jī)最小系統(tǒng)，S1和S2為兩個(gè)按鍵，本文程序未用。圖1所示為發(fā)送端電路圖，圖2為接收端電路圖。

　　圖1 發(fā)送端電路圖

　　圖2 接收端電路圖

　　接收端將接收到的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)的同時(shí)，還會(huì)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管以便對(duì)硬件和軟件糾錯(cuò)，若數(shù)據(jù)接收成功還將顯示在1602液晶顯示器上，因本文主要是介紹無線遙控，關(guān)于1602字符液晶顯示器的原理與應(yīng)用不做介紹，讀者可以參考《無線電》以往的相關(guān)文章，如果出于成本和程序難易程度的考慮，也可改用7段數(shù)碼管甚至用發(fā)光二極管來作數(shù)據(jù)的顯示。另外要注意一點(diǎn)，發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘晶振的頻率必須要相同，否則編程會(huì)很麻煩甚至數(shù)據(jù)無法正常接收，這一點(diǎn)在介紹程序時(shí)還會(huì)提到。

　　軟件方面，借鑒了紅外遙控的編碼思路，首先發(fā)送引導(dǎo)脈沖，緊接下來是數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼，這一過程是在定時(shí)中斷里面完成的，定時(shí)時(shí)間一到就調(diào)用一加法程序，然后將結(jié)果作為數(shù)據(jù)發(fā)送出去，計(jì)數(shù)器溢出后就清零進(jìn)入下一循環(huán)。

　　引導(dǎo)脈沖由一個(gè)低電平和高電平組成，每個(gè)高低電平延時(shí)大約11ms，這個(gè)靠11ms的延時(shí)程序來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)碼和反碼每個(gè)位也是使用這個(gè)延時(shí)，可以說這11ms的延時(shí)就相當(dāng)于比較簡(jiǎn)單的通信協(xié)議，也是發(fā)送和接收程序的核心部分，只要兩邊的延時(shí)相同，00H到0FFH內(nèi)的數(shù)據(jù)都能被正確接收，接收端檢測(cè)到1 lms的高低電平變化后，就調(diào)用11ms的延時(shí)來判斷數(shù)據(jù)“0”和“1”，并將正確接收到的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上。前面已講過若時(shí)鐘晶振的頻率不同那么發(fā)送端和接收端的延時(shí)子程序就要計(jì)算得相一致，這樣程序編制就很麻煩甚至不能正常接收數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)和單片機(jī)的串口通信是同樣的道理。加入數(shù)據(jù)反碼為的是提高抗干擾的效果，接收端的程序中就可以設(shè)置兩個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一個(gè)放原碼一個(gè)放反碼，接收完畢再將兩個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容作比較即可判斷是否接收正確，若正確再執(zhí)行應(yīng)執(zhí)行的程序。

　　本刊今年第1期有一篇介紹同樣內(nèi)容的文章使用的是串口通信的方法，而本文是采用延時(shí)，雖方法有點(diǎn)不一樣，但關(guān)鍵的一點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度都不能超過發(fā)送和接收模塊的最快速度，本文使用11ms的延時(shí)，那每秒就大概是100個(gè)位的數(shù)據(jù)傳送速度，讀者可以將延時(shí)程序增大和減小，以此就可以測(cè)試出315MHz發(fā)送和接收模塊的最高和最低數(shù)據(jù)傳送速度。

　　發(fā)射端和接收端的程序見本期配刊光盤，都已盡量地模塊化，能共享的就共享，所以整個(gè)程序都比較簡(jiǎn)單，且收發(fā)程序都使用的是8051最基本最常用的指令，沒有用復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算指令，初學(xué)者很容易理解。因?yàn)橹饕敲嫦騿纹瑱C(jī)初學(xué)者，所以本文介紹的編碼格式是比較簡(jiǎn)單的，抗干擾效果較差，而無線數(shù)據(jù)通信的編碼方法有很多種，有行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化編碼方法，也有廠家獨(dú)立研發(fā)的，而315MH2收發(fā)模塊的工作原理和工作速度就基本決定了它不能用于高速通信，且也沒有硬件抗干擾的能力，要排除干擾只能完全依靠軟件來實(shí)現(xiàn)，本文的程序中，當(dāng)315MHz接收模塊接通電源后就一直處于工作狀態(tài)，在有效接收范圍內(nèi)只要有315MHz發(fā)射模塊發(fā)射信號(hào)，則接收端就會(huì)有輸出，程序經(jīng)筆者實(shí)際試驗(yàn)除配對(duì)的發(fā)射和接收兩個(gè)系統(tǒng)外，再外加了一個(gè)機(jī)動(dòng)車防盜遙控手柄，當(dāng)然也是315MHz的，當(dāng)發(fā)射和接收系統(tǒng)之間正在傳送遙控?cái)?shù)據(jù)時(shí)將遙控手柄的任意鍵按下，發(fā)現(xiàn)這樣會(huì)打斷系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳送導(dǎo)致接收端接收不到任何數(shù)據(jù)，這是最大的缺點(diǎn)，但是對(duì)要求較低的應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)該可以滿足，因?yàn)槌绦蛑辽俨粫?huì)對(duì)其他的315MHz發(fā)射模塊有響應(yīng)，意即不會(huì)有誤動(dòng)作，比如家里用來遙控電燈，不會(huì)隨時(shí)都有人拿著個(gè)汽車防盜遙控器在附近按來按去。

　　業(yè)余條件下的電路調(diào)試

　　筆者是單片機(jī)愛好者，個(gè)人水平和試驗(yàn)器材有限，是典型的“一臺(tái)萬用表打天下”，手中既沒有示波器來查看波形，也沒有仿真器，對(duì)于軟硬件只能靠收發(fā)兩個(gè)板子上的發(fā)光二極管和接收端的1602液晶顯示器的實(shí)際運(yùn)行來排錯(cuò)，如果數(shù)據(jù)發(fā)出來，則與發(fā)射模塊相連的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表明有信號(hào)發(fā)出，同樣接收端的發(fā)光二極管如果與發(fā)射端的變化同步，表明接收到了信號(hào)，從而完成硬件排錯(cuò)，最后將接收到的數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。

　　程序上的排錯(cuò)主要集中在數(shù)據(jù)延時(shí)上，剛開始筆者將要發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)位的延時(shí)選得很短，不知不覺中已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出315MHz發(fā)送和接收模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)速度，也就是相當(dāng)于在串行通信中將波特率設(shè)置過高，導(dǎo)致收發(fā)失敗，這是筆者遇到的最大障礙，因?yàn)楣P者開始把問題歸結(jié)為硬件故障，在這個(gè)不大不小的問題上白白花了很多時(shí)間，后來在一次上網(wǎng)查找資料的時(shí)候讀到與315MHz模塊相關(guān)的一篇文章，里面提到收發(fā)速度問題，說它的傳輸速度是很低的，不然將工作不正常甚至無法傳輸數(shù)據(jù)，筆者這才恍然大悟，回家后立刻對(duì)延時(shí)進(jìn)行修改，改一次源碼就重?zé)浺淮涡酒钡阶詈髮⒀訒r(shí)鎖定在11ms，至此排錯(cuò)告一段落，收發(fā)雙方能進(jìn)行正確的數(shù)據(jù)傳輸了，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)也基本都能在1602顯示器上顯示出來，但仍有個(gè)別的數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，筆者分析這主要是硬件本身固有的缺陷和程序的合理性造成的，感興趣的讀者朋友可以在本文的軟硬件基礎(chǔ)上，發(fā)揮自己的能力對(duì)電路和軟件再作進(jìn)一步的修改，以求達(dá)到更好的效果。希望大家到《無線電》雜志的BBS論壇里進(jìn)行討論，將自己對(duì)程序的改進(jìn)方法提出來。

　　實(shí)際應(yīng)用

　　在收發(fā)兩個(gè)電路的基礎(chǔ)上再增加一塊4路繼電器控制板，如圖3所示，可與收發(fā)電路配合進(jìn)行遙控控制。圖4是發(fā)送電路，左邊的發(fā)光二極管是電源指示，右下角的為數(shù)據(jù)指示，拍照時(shí)剛好點(diǎn)亮表明正在發(fā)送數(shù)據(jù)，電路中的數(shù)碼管本實(shí)驗(yàn)沒有用到。圖5是接收電路，其中接收模塊是安放在面包板上再用數(shù)據(jù)線與單片機(jī)相連的。連接好電路后，隨著發(fā)送端不斷發(fā)出數(shù)據(jù)，單片機(jī)就會(huì)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)控制相應(yīng)的繼電器接通，圖3中右下角的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，表明此路繼電器已接通。

　　圖3 4路繼電器控制板

　　圖4發(fā)送電路

　　圖5接收電路