基于315m無線模塊的PT2262/PT2272工作原理分析

315M無線模塊參數(shù)介紹

數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當(dāng)環(huán)境溫度在－25～+85度之間變化時(shí)，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動(dòng)也很難保證已調(diào)好的頻點(diǎn)不會(huì)發(fā)生偏移。

發(fā)射模塊未設(shè)編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結(jié)構(gòu)使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號(hào)值的大小。比如用PT2262或者SM5262等編碼集成電路配接時(shí)，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。

數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍3～12V，當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當(dāng)發(fā)射電壓為3V時(shí)，空曠地傳輸距離約20～50米，發(fā)射功率較小，當(dāng)電壓5V時(shí)約100～200米，當(dāng)電壓9V時(shí)約300～500米，當(dāng)發(fā)射電壓為12V時(shí)，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約60毫安，空曠地傳輸距離700～800米，發(fā)射功率約500毫瓦。當(dāng)電壓大于l2V時(shí)功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠(yuǎn)，比較適合惡劣條件下進(jìn)行通訊。天線最好選用25厘米長的導(dǎo)線，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來，因?yàn)闊o線電信號(hào)傳輸時(shí)收很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少，這點(diǎn)需要開發(fā)時(shí)注意。

數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號(hào)與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應(yīng)接近數(shù)據(jù)模塊的實(shí)際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。

發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應(yīng)離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影晌。模塊的傳輸距離與調(diào)制信號(hào)頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機(jī)的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關(guān)。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約800米，在有障礙的情況下，距離會(huì)縮短，由于無線電信號(hào)傳輸過程中的折射和反射會(huì)形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會(huì)有不同的收發(fā)距離。

這里介紹一種市場上最常用的315M發(fā)射芯片XC4388。?[1]??該芯片包括了一個(gè)功率放大器，單穩(wěn)態(tài)電路和一個(gè)由由內(nèi)部電壓控制振蕩器和循環(huán)過濾的鎖相環(huán)。單穩(wěn)態(tài)電路用來控制鎖相環(huán)和功率放大器，使其在操作時(shí)可以快速啟動(dòng)。XC4388具備自動(dòng)待機(jī)功能，待機(jī)電流小于1uA；所需外部器件很少，頻率范圍為250MHz～450MHz。

PT2262/PT2272無線模塊工作原理

PT2262/2272是***普城公司生產(chǎn)的一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編/解碼電路，是目前在無線通訊電路中作地址編碼識(shí)別最常用的芯片之一。PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三態(tài)(懸空,接高電平,接低電平)地址設(shè)定管腳,任意組合可提供531441個(gè)地址碼。PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳（Dout）串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射電路。

PT2262和PT2272的引腳排列見圖2。對(duì)于編碼器PT2262，A0～A5共6根線為地址線，而A6～A11共6根線可以作為地址線，也可以作為數(shù)據(jù)線，這要取決于所配合使用的解碼器。若解碼器沒有數(shù)據(jù)線，則A6～A11作為地址線使用，這種情況下，A0～A11共12根地址線，每線都可以設(shè)置成“1”、“O”、“開路”三種狀態(tài)之一，因此共有編碼數(shù)312＝531441種；但若配對(duì)使用的解碼器的A6～A11是數(shù)據(jù)線，例如PT2272，那么這時(shí)PT2262的A6～A11也作為數(shù)據(jù)線用，并只可設(shè)置為“1”和“0”兩種狀態(tài)之一，而地址線只剩下A0～A5共6根，編碼數(shù)降為36=729種。

該編解碼器的編碼信號(hào)格式是：用2個(gè)周期的占空比為1:3(即高電平寬度為1，低電平寬度為2，周期為3)的波形來表示1個(gè)“0”，用2個(gè)周期的占空比為2:3(即高電平寬度為2，低電平寬度為1，周期為3)的波形來表示1個(gè)“1”，用1個(gè)周期的占空比為1:3的波形緊跟著1個(gè)周期的占空比為2:3的波形來表示“開路”。地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。

編碼芯片PT2262發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。解碼芯片PT2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。PT2262每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼，因?yàn)闊o線發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以2272只有在連續(xù)兩次檢測到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會(huì)把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動(dòng)VT端同步為高電平。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有按鍵按下時(shí)，PT2262不接通電源，其17腳為低電平，所以315MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)17腳為高電平期間315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。

PT2272解碼芯片有不同的后綴，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變。M表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)，可以用于類似點(diǎn)動(dòng)的控制。后綴的6和4表示有幾路并行的控制通道，當(dāng)采用4路并行數(shù)據(jù)時(shí)（PT2272-M4），對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是8位，如果采用6路的并行數(shù)據(jù)時(shí)(PT2272-M6)，對(duì)應(yīng)的地址編碼應(yīng)該是6位。
????PT2262和PT2272除地址編碼必須完全一致外，振蕩電阻還必須匹配，一般要求譯碼器振蕩頻率要高于編碼器振蕩頻率的2.5～8倍，否則接收距離會(huì)變近甚至無法接收，隨著技術(shù)的發(fā)展市場上出現(xiàn)一批兼容芯片，在實(shí)際使用中只要對(duì)振蕩電阻稍做改動(dòng)就能配套使用。在具體的應(yīng)用中，外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長。市場上大部分產(chǎn)品都是用2262/1.2M＝2272/200K組合的，少量產(chǎn)品用2262/4.7M＝2272/820K。

PT2262編碼電路與PT2272解碼電路一般配對(duì)使用，PT2262的特點(diǎn)是在其內(nèi)部已經(jīng)把編碼信號(hào)調(diào)制在了一個(gè)較高的載頻上。要把遙控編碼信息用無線方式(紅外線或無線電等)傳送出去，必須有載體(載波)，把編碼信息“裝載”在載體上(調(diào)制在載波上)才能傳送出去，因此需要一個(gè)振蕩電路和一個(gè)調(diào)制電路。PT2262編碼器內(nèi)部，已包含了這些電路，從DOUT端送出的是調(diào)制好了的約38kHz的高頻已調(diào)波，因此使用起來非常方便，適用于紅外線和超聲波遙控電路。

表1：編碼電路PT2262管腳功能表

表2：解碼電路?PT2272?腳管功能表

基于PT2262的無線編碼模塊

????編碼發(fā)射模塊外形小巧、美觀，與很多車輛防盜系統(tǒng)中的遙控器一樣。根據(jù)功能的多少按鍵數(shù)也不一樣，我們本章所用的發(fā)射模塊為A、B、C、D四個(gè)按鍵。編碼發(fā)射模塊主要由PT2262編碼IC和高頻調(diào)制、功率放大電路組成，常用的編碼發(fā)射模塊實(shí)物和內(nèi)部框圖如圖3所示。

????遙控發(fā)射器工作電壓為DC?12V(電池供電)?，尺寸(mm)：??58*39*14?,工作頻率：315MHz?,工作電流(mA)：13?編碼類型：?固定碼(板上焊盤跳接設(shè)置)??應(yīng)用說明：與各類型帶解碼功能的接收模塊聯(lián)合使用，解碼輸出后進(jìn)行相應(yīng)控制，如采用單片機(jī)進(jìn)行讀取接收并解碼數(shù)據(jù)然后控制相應(yīng)的燈或電源開關(guān)。

圖3?編碼發(fā)射模塊實(shí)物圖與原理框圖

其中編碼部分電路由PT2262編碼IC來組成，具體電路見圖4所示。

圖4?編碼電路原理圖

基于PT2272的無線解碼模塊

解碼接收模塊包括接收頭和解碼芯片PT2272兩部分組成。接收頭將收到的信號(hào)輸入PT2272的14腳（DIN），PT2272再將收到的信號(hào)解碼。解碼接收模塊和電路原理圖如圖5，接收板實(shí)物如圖6所示。

接收板工作電壓為DC?5V，接收靈敏度：?-103dBm?,尺寸(mm)：?49*20*7?,工作頻率：315MHz,工作電流：5mA?,編碼類型：固定碼(板上焊盤跳接設(shè)置)??應(yīng)用說明：與各類型遙控器配合使用，解碼輸出后進(jìn)行相應(yīng)控制，如采用單片機(jī)進(jìn)行讀取接收并解碼數(shù)據(jù)然后控制相應(yīng)的燈或電源開關(guān)。

無線收發(fā)模塊的地址碼設(shè)定

????在通常使用中，我們一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼芯片PT2262和解碼芯片PT2272的第1～8腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，地址編碼不重復(fù)度為38=6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用，遙控模塊的生產(chǎn)廠家為了便于生產(chǎn)管理，出廠時(shí)遙控模塊的PT2262和PT2272的八位地址編碼端全部懸空，這樣用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài)，用戶如果想改變地址編碼，只要將PT2262和PT2272的1～8腳設(shè)置相同即可，例如將發(fā)射機(jī)的PT2262的第2腳接地，第3腳接正電源，其它引腳懸空，那么接收機(jī)的PT2272只要也第2腳接地，第3腳接正電源，其它引腳懸空就能實(shí)現(xiàn)配對(duì)接收。地址設(shè)置跳線如圖7所示，用戶可以在PCB板上直接將地址引腳（PCB板中間8個(gè)過孔焊盤）與L（低電平）或H（高電平）相連，從而實(shí)現(xiàn)地址設(shè)置。PT2262與PT2272地址設(shè)置要完全一樣。當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的D1～D4端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)VT端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。

圖7?地址設(shè)置跳線圖

無線模塊的軟硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用

在功能稍復(fù)雜的系統(tǒng)中僅靠一對(duì)無線收發(fā)模塊往往達(dá)不到要求，很多情況下都要借助于單片機(jī)擴(kuò)展出更多的功能。本例通過一個(gè)簡單的例子，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與無線接收模塊的組合應(yīng)用。

????實(shí)例功能：

????在發(fā)射模塊上按下A、B、C、D四個(gè)鍵，接收模塊將接收到的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管顯示。A、B、C、D分別對(duì)應(yīng)1、2、3、4。即發(fā)射模塊上按下A按鍵，對(duì)應(yīng)單片機(jī)接收到后在LED數(shù)碼管上顯示1234 實(shí)際效果如圖8所示。

圖8?無線遙控實(shí)驗(yàn)演示圖

圖9?硬件原理圖

圖10?軟件流程圖

軟件代碼

相信看到這里，你應(yīng)該可以理解我們是如何利用單片機(jī)與無線模塊相結(jié)合來做無線遙控的控制了，你也可以根據(jù)自己的需要來寫一個(gè)無線遙控的相關(guān)程序。由于篇幅有限，讀者朋友可以通過網(wǎng)站或電子郵件一起交流與學(xué)習(xí)。在下幾期中，我們將陸續(xù)介紹51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng)的其它功能原理與應(yīng)用。