無線電應(yīng)用：輕松編程實現(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，如在機動車防盜應(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)送和接收都是三個接線端子，一個數(shù)據(jù)端，另外兩個則是電源端，且相對較便宜，作者所買的一對才13元，若要自制則相對要困難些，因為類似遙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，屬單片機最小系統(tǒng)，S1和S2為兩個按鍵，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)送入單片機的同時，還會驅(qū)動發(fā)光二極管以便對硬件和軟件糾錯，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，發(fā)送端和接收端的時鐘晶振的頻率必須要相同，否則編程會很麻煩甚至數(shù)據(jù)無法正常接收，這一點在介紹程序時還會提到。

　　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，這一過程是在定時中斷里面完成的，定時時間一到就調(diào)用一加法程序，然后將結(jié)果作為數(shù)據(jù)發(fā)送出去，計數(shù)器溢出后就清零進入下一循環(huán)。

　　引導(dǎo)脈沖由一個低電平和高電平組成，每個高低電平延時大約11ms，這個靠11ms的延時程序來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)碼和反碼每個位也是使用這個延時，可以說這11ms的延時就相當于比較簡單的通信協(xié)議，也是發(fā)送和接收程序的核心部分，只要兩邊的延時相同，00H到0FFH內(nèi)的數(shù)據(jù)都能被正確接收，接收端檢測到1 lms的高低電平變化后，就調(diào)用11ms的延時來判斷數(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。前面已講過若時鐘晶振的頻率不同那么發(fā)送端和接收端的延時子程序就要計算得相一致，這樣程序編制就很麻煩甚至不能正常接收數(shù)據(jù)，這一點和單片機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)置兩個數(shù)據(jù)存儲器，一個放原碼一個放反碼，接收完畢再將兩個存儲器的內(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，雖方法有點不一樣，但關(guān)鍵的一點是數(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，那每秒就大概是100個位的數(shù)據(jù)傳送速度，讀者可以將延時程序增大和減小，以此就可以測試出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，所以整個程序都比較簡單，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)運算和邏輯運算指令，初學(xué)者很容易理解。因為主要是面向單片機初學(xué)者，所以本文介紹的編碼格式是比較簡單的，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)的標準化編碼方法，也有廠家獨立研發(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現(xiàn)，本文的程序中，當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，則接收端就會有輸出，程序經(jīng)筆者實際試驗除配對的發(fā)射和接收兩個系統(tǒng)外，再外加了一個機動車防盜遙控手柄，當然也是315MHz的，當發(fā)射和接收系統(tǒng)之間正在傳送遙控數(shù)據(jù)時將遙控手柄的任意鍵按下，發(fā)現(xiàn)這樣會打斷系統(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，但是對要求較低的應(yīng)用場合應(yīng)該可以滿足，因為程序至少不會對其他的315MHz發(fā)射模塊有響應(yīng)，意即不會有誤動作，比如家里用來遙控電燈，不會隨時都有人拿著個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

　　筆者是單片機愛好者，個人水平和試驗器材有限，是典型的“一臺萬用表打天下”，手中既沒有示波器來查看波形，也沒有仿真器，對于軟硬件只能靠收發(fā)兩個板子上的發(fā)光二極管和接收端的1602液晶顯示器的實際運行來排錯，如果數(shù)據(jù)發(fā)出來，則與發(fā)射模塊相連的發(fā)光二極管點亮，表明有信號發(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，從而完成硬件排錯，最后將接收到的數(shù)據(jù)顯示在顯示器上。

　　程序上的排錯主要集中在數(shù)據(jù)延時上，剛開始筆者將要發(fā)送的每個數(shù)據(jù)位的延時選得很短，不知不覺中已遠遠超出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，因為筆者開始把問題歸結(jié)為硬件故障，在這個不大不小的問題上白白花了很多時間，后來在一次上網(wǎng)查找資料的時候讀到與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，回家后立刻對延時進行修改，改一次源碼就重?zé)浺淮涡酒?，直到最后將延時鎖定在11ms，至此排錯告一段落，收發(fā)雙方能進行正確的數(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)揮自己的能力對電路和軟件再作進一步的修改，以求達到更好的效果。希望大家到《無線電》雜志的BBS論壇里進行討論，將自己對程序的改進方法提出來。

　　實際應(yīng)用

　　在收發(fā)兩個電路的基礎(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，拍照時剛好點亮表明正在發(fā)送數(shù)據(jù)，電路中的數(shù)碼管本實驗沒有用到。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)，單片機就會根據(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