摘 要：智能開關(guān)是智能控制系統(tǒng)中重要的組成部分。但是市場上銷售的智能開關(guān)系統(tǒng)存在著很嚴(yán)重的不足即一個遙控器可控制的終端數(shù)目很少?；赨SB的智能遙控信號發(fā)射裝置的設(shè)計就是為了彌補這個缺陷，通過單片機技術(shù)來模擬傳統(tǒng)模擬電路的編碼和解碼從而達到用電腦取代遙控器，消除原有弊端實現(xiàn)產(chǎn)品的升級。目前該裝置已經(jīng)制作完成測試成功并且已經(jīng)獲得了國家實用新型發(fā)明。該裝置還具有很強的可拓展性，具有很好的發(fā)展和應(yīng)用前景。

　　0 引 言。

　　目前在市場上已經(jīng)擁有一種智能開關(guān)即可以用一個遙控器來控制連接在這個開關(guān)上的電器的通斷。其工作原理是根據(jù)傳統(tǒng)的通用協(xié)議將接收終端用單片機來模擬PT2272進行軟件解碼，但是存在的不足是發(fā)送端控制的終端數(shù)目太少，一個遙控器多只能控制4個終端，為了彌補該產(chǎn)品在這方面的不足，因此設(shè)計了這種裝置。

　　設(shè)計思想是按照PT2262/2272傳輸協(xié)議用單片機模擬進行模擬原遙控器上的PT2262芯片編碼，再通過USB口使得系統(tǒng)和電腦連接通信，由此通過電腦對接收端進行直接控制，控制數(shù)量大大增加。并且更加實用，功能更強大。

　　1 硬件設(shè)計

　　1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計

　　系統(tǒng)主要由USB轉(zhuǎn)串口模塊，單片機主控模塊和無線信號發(fā)射模塊組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)的工作流程是由計算機發(fā)送數(shù)據(jù)通過USB串口送入單片機，單片機對接收到的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)返回以便校驗數(shù)據(jù)是否發(fā)送正確，若接收到數(shù)據(jù)和原來發(fā)送的數(shù)據(jù)有誤，則重新發(fā)送，若接收無誤，則單片機對接收到的數(shù)據(jù)進行編碼處理后傳輸?shù)綗o線發(fā)射模塊，由該模塊將信號發(fā)射出去。在信號發(fā)射過程中用一個LED燈來指示信號的發(fā)射是否完成。

圖1 系統(tǒng)

　　1.2 各模塊設(shè)計

　　1.2.1 USB轉(zhuǎn)串口模塊設(shè)計

　　該模塊的電路如圖2所示。該模塊采用經(jīng)典電路設(shè)計，轉(zhuǎn)換芯片采用的是PL2303HX.同時為了實現(xiàn)該裝置的產(chǎn)品化，縮小其體積，因此在設(shè)計時在保持性能可靠的前提下盡量減少了元器件的使用。圖2為精簡的電路設(shè)計圖。

圖2 USB轉(zhuǎn)串口模塊電路。

　　1.2.2 單片機控制模塊設(shè)計

　　單片機控制模塊的硬件設(shè)計：將USB串口模塊的RXD和TXD線分別連接單片機的TXD和RXD線，以實現(xiàn)單片機主控模塊和電腦的信息傳輸和交換。同時在P1口選擇兩個端口，一個連接LED指示燈，用來指示工作狀態(tài)，另一個作為數(shù)據(jù)輸出口與無線發(fā)射模塊相連，用于單片機模塊與無線發(fā)射模塊的信息傳輸。

　　1.2.3 無線發(fā)射模塊設(shè)計

　　該模塊主要負(fù)責(zé)將從單片機主控模塊傳輸過來的編碼依次的發(fā)射出去。該模塊電路產(chǎn)用常見的315無線收發(fā)電路圖，電路圖如圖3所示。它是由聲表諧振器和高頻三極管組成的三點式振蕩電路。數(shù)據(jù)由單片機輸入，通過三極管Q2控制高頻振蕩器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的OOK調(diào)制發(fā)射。

　　2 軟件設(shè)計

　　軟件的設(shè)計按前面的工作流程來，分為各個模塊化來分別設(shè)計，主要包含的程序模塊有：串口初始化、PC和單片機的串口通信，單片機對PC傳輸過來的數(shù)據(jù)進行解讀和數(shù)據(jù)的編碼設(shè)計、以及數(shù)據(jù)的無線發(fā)射這幾個子程序塊。

圖3 無線發(fā)射模塊電路

　　2.1 編碼規(guī)則的確定

　　手動遙控器中使用的是PT2262芯片，雖然可以查到PT2262/PT2272編碼規(guī)則，但是為了慎重起見必須重新用示波器測量其編碼規(guī)則。當(dāng)按下遙控器上的一個按鈕后用示波器測量其發(fā)射波形，繪制出波形圖。通過比對和計算，確定了手動遙控器的編碼規(guī)則為：同步碼+八位地址碼+四位數(shù)據(jù)碼。其中每一位碼都有高阻、高電平和低電平3種狀態(tài)，每種狀態(tài)的波形圖如圖4所示。同步碼長度為128a其中前4a個時間內(nèi)為窄脈沖。

圖4 PT2262的位脈沖波形

　　2.2 延時的設(shè)定

　　在程序設(shè)計中主要的延時有以下幾個：a、4a、12a和124a的設(shè)定，通過測量手動遙控器中對應(yīng)的延時單位a為120μs,由此編寫的單片機延時程序。同時在編程設(shè)定延時的時候，要考慮全面，值得注意的是在該系統(tǒng)中才用的單片機芯片的指令運算速度是傳統(tǒng)51系列單片機的6倍，這4個基準(zhǔn)延時的設(shè)定要盡量減少偏差，為了提高，要把執(zhí)行每條指令消耗的時間算進去。

　　同時對于4a和12a的延時編程不能簡單的用將a的延時重復(fù)執(zhí)行若干次來完成，否則會有較大的誤差，不能被正確解碼。延時的設(shè)定要通過反復(fù)計算和測量看是否，不則進行修改。

　　2.3 模擬脈沖編碼

　　根據(jù)PT2262/PT2272協(xié)議，同時通過對手動遙控器的發(fā)射波形進行測量知道，單片機的模擬編碼應(yīng)該分為3部分，即同步碼、地址碼和數(shù)據(jù)碼。

　　地址碼和數(shù)據(jù)碼本來各有3種狀態(tài)，即高電平、低電平和高阻狀態(tài)。手動遙控器中地址碼在焊接電路時已經(jīng)被固定，測量的編碼為高阻狀態(tài)，4位數(shù)據(jù)碼分別由4個按鈕控制，所以都只有高電平和低電平2種狀態(tài)，在遙控的時候只能按一個按鈕，所以一個手動遙控器只有4種不同的編碼，因此一個手動遙控器多只能控制4個不同的終端。但是在單片機進行編碼的時候可以不受控制靈活多變，如果用1和0來表示高低電平這兩種狀態(tài)來編碼的話，那么多可以控制212個不同的終端，如果用00、01、10來表示這3種狀態(tài)的話，那么多可以控制312個不同的終端。在普通的工作環(huán)境中僅用1和0兩種狀態(tài)來編碼就已經(jīng)能夠滿足一般設(shè)計需求。

　　在用單片機進行模擬脈沖編碼的時候，通過USB轉(zhuǎn)串口模塊送過來的數(shù)據(jù)流進行相應(yīng)的算法轉(zhuǎn)換來確定8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼的每一位應(yīng)有的狀態(tài)，再通過調(diào)用不同的基準(zhǔn)延時來模擬不同狀態(tài)編碼，從而構(gòu)成模擬的12位的波形編碼，同時在還要加上模擬的同步碼，同步碼可以獨立編一個程序，直接調(diào)用插入即可。這樣通過單片機的軟件編程完成模擬的PT2262芯片編碼。

　　2.4 實驗結(jié)果

　　系統(tǒng)已經(jīng)制作完成，通過PCB制版和焊接已經(jīng)完成了成品，如圖5所示。由于在PCB制版時沒有考慮到外殼的問題，所以PCB排版還不夠完善，導(dǎo)致LED指示燈的位置并不是十分的恰當(dāng)。

圖5 系統(tǒng)正、反面效果。

　　由于該系統(tǒng)設(shè)計的出發(fā)點就是用電腦代替遙控器控制所以，在系統(tǒng)的硬件制作完成后，用LabVIEW語言編寫了一個可以安裝在任何電腦上的控制軟件，軟件的控制界面如圖6所示。軟件中可以有效控制的端口數(shù)為212即4 096個，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通遙控器的控制數(shù)，基本能夠滿足各種場合的需求。

圖6　系統(tǒng)軟件控制界面

　　3 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)制作完成并調(diào)試成功，可以用電腦通過該設(shè)備控制簡單的電燈組，該系統(tǒng)用傳統(tǒng)的U 盤外殼包裝，并已經(jīng)獲得國家實用新型證書。號：ZL2010 2 0546946.5）。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，體積輕巧，控制靈活，并且通過電腦控制，控制軟件為用LabVIEW 編寫的控制程序窗口。同時該系統(tǒng)可以通過功能擴展實現(xiàn)通過無線媒介或者互聯(lián)網(wǎng)完成接收終端的遠(yuǎn)程智能遙控，屬于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍，具有廣闊的應(yīng)用前景。