摘要： 設(shè)計了一種新的可編程無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以Si4010 為核心發(fā)射單元，以Si4313 和C8051F920單片機為核心接收控制單元，實現(xiàn)對多路開關(guān)的無線電遙控。詳細闡述了系統(tǒng)的工作原理，給出了硬件電路及軟件流程圖，并對其進行了實驗驗證。結(jié)果證明，該設(shè)計成本低、體積小、功耗低，同時具有抗干擾能力強、遙控距離遠、可靠性高等特點。

相對于有線遙控，無線遙控不受距離的影響，完全消除了拖纜式遙控裝置所帶來的故障隱患，給人們的日常工作和生活帶來了更多的便利。隨著數(shù)字處理技術(shù)的快速發(fā)展，無線數(shù)字通信技術(shù)日趨成熟，其抗干擾能力強和易于對數(shù)字信號進行各種處理等優(yōu)點，使得無線遙控系統(tǒng)的抗干擾性能逐步提高，安全性能大大改善。目前的無線遙控領(lǐng)域主要有超聲波遙控、紅外線遙控及無線電遙控。相對于超聲波遙控和紅外線遙控， 無線電遙控是利用無線電信號在空氣中傳播，根據(jù)無線電波的頻率來遙控，可穿透一定的障礙物，傳播距離較遠，因此成為無線遙控領(lǐng)域的首選，在國防、軍事、科研和日常工作生活領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣。

采用Silicon Laboratories 研制的無線發(fā)射芯片Si4010、無線接收芯片Si4313和C8051F920 單片機設(shè)計并制作的頻率為433.92 MHz 的無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，控制方便，適用于含有較多受控電器的場合，并可實現(xiàn)多路多功能控制。

1 系統(tǒng)工作原理

無線電遙控多路開關(guān)系統(tǒng)由無線電發(fā)射電路和無線電接收控制電路兩大部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)組成框圖

開關(guān)系統(tǒng)工作原理是首先通過按鍵電路輸入所需控制開關(guān)電路的位號，同時啟動指令編碼電路，指令編碼電路在內(nèi)部電路的控制下產(chǎn)生帶有地址編碼信息和開關(guān)狀態(tài)信息的編碼脈沖信號，該脈沖信號對載波信號進行調(diào)制，調(diào)制后載波信號經(jīng)放大和調(diào)諧由射頻發(fā)射電路發(fā)射出去。無線電接收電路接收到載波調(diào)制信號后，由解調(diào)解碼電路對載波調(diào)制信號進行解調(diào)得到編碼脈沖信號， 再進行編碼地址確認，確認是否為本遙控開關(guān)系統(tǒng)地址。如果所接收到的信號地址碼與本機地址編碼相同，則對編碼脈沖信號進行譯碼并輸出數(shù)據(jù)，由單片機電路控制相應(yīng)的開關(guān)電路動作。否則，不進行譯碼，單片機控制電路不響應(yīng)，開關(guān)電路無任何動作。

2 硬件介紹

2.1 Si4010 簡介

Silicon Laboratories 的Si4010 射頻發(fā)射器為單芯片遙控IC，僅需一個外部旁路電容、一塊印制電路板、電池和一個帶按鍵的外殼便能構(gòu)成完整的無線電遙控器。采用專利高可靠性的無晶體振蕩器架構(gòu)，無需外部時鐘源，也不受沖擊和震動影響。其載波頻率精確度在商業(yè)溫度范圍內(nèi)為±150 ppm，在工業(yè)溫度范圍內(nèi)則可達±250 ppm， 它的精確度比傳統(tǒng)的（SAW）發(fā)射器高出兩倍，且無需使用外部晶體振蕩器。具備自動天線調(diào)諧，該功能可最大化發(fā)射距離，提供穩(wěn)定的輸出功率，有效減少對遙控器的不利影響。包含一個嵌入式兼容8051 微控制器，內(nèi)具1 個4 kB 的RAM、1 個8 kB 的一次性編程（OTP）非易失性內(nèi)存、1 個128 位EEPROM 以及用于函數(shù)庫（library）功能的12 kB ROM，該微控制器上的數(shù)字外圍功能包括觸控喚醒GPIO、1 個專利技術(shù)的可提供100 萬次讀寫壽命的20 位EEPROM、1 個LED 驅(qū)動器、1 個休眠定時器、1 個調(diào)試器， 以及1 個可提供安全單向鏈路的高速128位高級加密標準（AES）加速器。Si4010 的工作電壓范圍為1.8～3.6 V，可提供超低的電流消耗（小于10nA 的待機電流和小于20 mA 的峰值電流）以及低功耗觸控喚醒模式。支持FSK、OOK 調(diào)制模式， 支持PCB 環(huán)形天線， 工作頻帶為27～960 MHz，芯片內(nèi)部還包含LDO、溫度傳感器及低電壓檢測報警等。

2.2 Si4313 簡介

Silicon Laboratories 的Si4313 芯片是單端通用ISM 頻段接收器， 工作頻率為240～960 MHz， 可編程接收頻率帶寬為2.6～260 kHz， 接收靈敏度為-118 dBm， 數(shù)據(jù)速率為0.2～128 kb/s，采用FSK、GFSK 和OOK 調(diào)制方案，支持調(diào)頻、單電容調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)，支持PCB 環(huán)形天線，工作電源電壓為1.8～3.6 V，具備超低功耗、高靈活低關(guān)機模式。內(nèi)部功能包括：喚醒計時器、自動頻率校準、前端碼偵測、無線電信號強度檢測、集成電壓調(diào)節(jié)器、片內(nèi)振蕩器、64 kB FIFO 等。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

3.1 無線電發(fā)射系統(tǒng)

無線電發(fā)射系統(tǒng)主要由按鍵電路、編碼調(diào)制電路、無線電發(fā)射電路組成。無線電發(fā)射系統(tǒng)的電路原理圖如圖2 所示。

圖2 發(fā)射系統(tǒng)電路原理圖