單片機(jī)型FM有線/無線遙控廣播系統(tǒng)
摘要:闡述雙音頻通信的基本工作原理;結(jié)合FM有線/無線遙控廣播系統(tǒng)中的具體應(yīng)用,介紹一種適合單片機(jī)系統(tǒng)的雙音頻通信方案,設(shè)計(jì)具體的硬件接口電路,說明其工作原理;給出應(yīng)用于雙音頻的程序流程及在工作中應(yīng)注意的一些問題。
關(guān)鍵詞:OTP單片機(jī) 雙音頻 調(diào)頻調(diào)制器 遙控廣播系統(tǒng) CD22204
引言
在許多單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中,常常利用電信號與非電信號,來傳送控制信號和數(shù)據(jù)信息,以實(shí)現(xiàn)遙控或遙測的功能,例如光信號、超聲波信號、電脈沖信號等。而本FM有線/無線遙控廣播系統(tǒng)中,是使用雙音頻電信號發(fā)送接收挖出,實(shí)現(xiàn)對FM有線/無線廣播的遠(yuǎn)程控制管理。這種雙音頻通信具有控制簡單,實(shí)施方便,傳輸可靠,而且造價(jià)低廉的特點(diǎn),也是一種較為常用的通信方式。實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)雙音頻通信的關(guān)鍵在于雙音頻接收電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用,以及檢測程序的設(shè)計(jì)。
1 遙控廣播系統(tǒng)的基本原理
遙控廣播系統(tǒng)的通信是電話撥號收發(fā)的一種雙音頻通信方式,是一項(xiàng)可靠、成熟的通信技術(shù)。它取代了傳統(tǒng)的電話撥號脈沖通信方式,成為現(xiàn)代電話通信撥號的主要通信方式。它對傳輸電路的要求低,傳送的距離遠(yuǎn),而且具有通用多種型號的雙音頻元器件以備選用,通過普通的電話就可以獲得發(fā)送信號和編碼。再經(jīng)過FM捷變頻立體聲調(diào)頻調(diào)制器的調(diào)制,采用立體聲的兩個(gè)聲道,左聲道輸入廣播音頻信號,右聲道輸入用于控制雙音頻信號,以避免控制信號干擾廣播音頻信號。FM調(diào)制信號可經(jīng)過有線電視網(wǎng)絡(luò),或者經(jīng)過發(fā)射到空間的電磁波傳送到收發(fā)端的接收機(jī)。接收機(jī)天線接收到射頻信號后,檢波獲得立體聲兩個(gè)通道的音頻信號。從立體聲輸出的左聲廣播音頻信號經(jīng)功放放大輸出;而右聲道的雙音頻控制信號經(jīng)雙音頻解碼電路解碼,獲得二進(jìn)制代碼送到OTP單片機(jī)端口。根據(jù)設(shè)置在接收機(jī)內(nèi)單片機(jī)的機(jī)號編碼開啟和關(guān)閉接收機(jī)功放部分的電源,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制FM接收機(jī)的各個(gè)廣播點(diǎn)目的。
2 遙控廣播系統(tǒng)發(fā)送接收器的硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 遙控廣播系統(tǒng)發(fā)送器
其發(fā)送器可以自行設(shè)計(jì),也可以采用一臺質(zhì)量較好,帶有撥號數(shù)字顯示和存儲電話號碼功能的電話機(jī)改裝。如圖2所示,是遙控廣播系統(tǒng)發(fā)送器。按圖連接上+48V電源,選擇調(diào)整R1的電阻值,使A點(diǎn)電壓在電話拿線的情況下為6~12V,再加上一臺FM捷變頻立體聲調(diào)頻制器和廣播音源。
遙控廣播系統(tǒng)發(fā)送器的操作可以像打電話一樣用按鍵的方法,或用存入存儲器,或重?fù)艿确绞捷敵霰贿b控的廣播點(diǎn)密碼,并經(jīng)過FM捷變頻立體聲調(diào)頻調(diào)制器的調(diào)制輸出。
2.2 遙控廣播系統(tǒng)接收器
其接收器工作原理是,當(dāng)廣播音頻和遙控信號從FM調(diào)制器,通過空間(無線)或者射頻電纜(有線)傳送到FM接收機(jī)后,從左右聲道分別輸出廣播音頻和控制雙音頻代碼信號。雙音頻代碼信號經(jīng)CD22204雙音頻解碼器輸出二進(jìn)制代碼代碼給AT89C2051單片機(jī)的P1輸入口,檢測密碼并執(zhí)行開啟或關(guān)閉功放的控制動作。CD22204是美國無線電公司(RCA)的產(chǎn)品,內(nèi)部工作原理如圖3所示。它對標(biāo)準(zhǔn)的雙音頻編碼信號具有檢測和輸出的能力。其工作原理是,當(dāng)模擬信號加到輸入端,首先抑制50Hz干擾,再進(jìn)行前置放大,高頻濾波電路對高頻點(diǎn)火花有較好的濾波作用,經(jīng)過過零檢測、帶通濾波、鑒幅電路、時(shí)間電路處理后,0~9、*、#等每一個(gè)鍵按下,DV就有一個(gè)正脈沖輸出。D1、D2、D4、D8輸出端上的解碼輸出,EN允許端輸入高電平時(shí),才有D1、D2、D4、D8的輸出。CD22204輸出二進(jìn)制代碼是正邏輯,如圖4中接收及CPU原理圖所示。
D1、D2、D4、D8輸出數(shù)據(jù)信號經(jīng)過BG1、BG2、BG3、BG4組成的反相器反相后輸入到AT89C 2051的P1.7、P1.6、P1.5、P1.4口。設(shè)計(jì)液晶顯示屏便于觀察通信和檢測情況,個(gè)位顯示代碼總位數(shù)5,千位顯示動態(tài)被檢測的位數(shù)5~1,十位顯示動態(tài)的本機(jī)密碼0~9,百位顯示動態(tài)代碼0~9。當(dāng)輸入五位代碼與本機(jī)五位密碼相等,并收到開關(guān)信號(0—開,#—關(guān)),功放開關(guān)才動作。若密碼不對或不按開或關(guān)按鍵,無動作。
在使用系統(tǒng)時(shí),應(yīng)將代碼預(yù)先存入存號存儲器或用重?fù)苕I,一次輸出代碼,以便快速準(zhǔn)確地輸入代碼。當(dāng)MCU檢測輸入代碼等于本機(jī)密碼和開(*)或關(guān)(#)時(shí),將從P3.5口輸出高電平,使BG6導(dǎo)通繼電器吸合打開功放電源,或輸出低電平使BG6載上關(guān)斷功放電源,以達(dá)到點(diǎn)對點(diǎn),或點(diǎn)對多點(diǎn)的控制。
3 遙控廣播系統(tǒng)接收器的軟件設(shè)計(jì)
3.1 RAM分配
10H 個(gè)位顯示寄存器,顯示密碼位數(shù)5。
11H 十位顯示寄存器,顯示動態(tài)密碼數(shù)0~9。
12H 百位顯示寄存器,顯示動態(tài)輸入代碼數(shù)0~9。
13H 千位顯示寄存器,顯示動態(tài)密碼位數(shù)5~1。
17H 1ms延時(shí)初值寄存器。
30H 個(gè)位密碼數(shù),本機(jī)為1。
31H 十位密碼數(shù),本機(jī)為2。
32H 百位密碼數(shù),本機(jī)為3。
33H 千位密碼數(shù),本機(jī)為4。
34H 萬位密碼數(shù),本機(jī)為5。
3.2 程序軟件設(shè)計(jì)
軟件由主程序、密碼校對子程序、液晶顯示器子程序、T0定時(shí)中斷、10ms延時(shí)子程序組成。T0中斷是為液晶提供250Hz方波驅(qū)動信號而設(shè)置的,目的是使液晶筆劃不會燒死。10ms延時(shí)是穩(wěn)定顯示而設(shè)置的。液晶顯示軟件設(shè)計(jì)是從個(gè)位逐位將字型送入液晶屏。密碼校對子程序中,從P1.4~P1.7讀入負(fù)邏輯二進(jìn)制代碼,需反相恢復(fù)正邏輯。在主程序中設(shè)置了大循環(huán)和小循環(huán),目的是循環(huán)完成以后重新裝一次設(shè)定值,以保持有異常輸入,延遲一定時(shí)間恢復(fù)正常工作。密碼校對子程序也可以采用中斷方式設(shè)計(jì)。
4 總結(jié)
設(shè)計(jì)和制造的樣機(jī)使用以來,性能穩(wěn)定、工作可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)正常,基本沒有發(fā)現(xiàn)控制錯(cuò)誤。這種控制方案還可以推廣到閉路電視管理系統(tǒng),不過接收裝置要專門設(shè)置??梢圆捎靡粋€(gè)接收機(jī)控制多個(gè)用戶方法,以降低成本費(fèi)用。可以用于攝像頭云臺的控制方案,降低監(jiān)控系統(tǒng)的造價(jià)。進(jìn)一步地完善和提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并在大量的使用中發(fā)現(xiàn)問題,解決問題提高系統(tǒng)的水平和質(zhì)量。本方法屬于單向通信方式,還存在一些不足。
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