一種無線遙控專用接收電路的製作方法
2023-05-20 04:30:16 1
一種無線遙控專用接收電路的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種無線遙控專用接收電路，包括：串行輸入整形模塊、濾波模塊、輸出驅動模塊、OSC振蕩模塊及分頻器模塊；從無線接收模塊輸出的信號進入串行輸入整形模塊進行信號整形，再輸入到濾波模塊進行濾波，最後進入輸出驅動模塊進行驅動輸出；OSC振蕩模塊及分頻器模塊用於產生兩個時鐘信號CLK1和CLK2，CLK1輸入到濾波模塊用於濾波控制，CLK2輸出用於控制後級單片機的電源開關控制。在無線遙控系統中的無線接收模塊和單片機之間插入本發明的專用接收電路後，可以使得無線遙控接收系統同時具有了解碼靈活性及低功耗的優點。
【專利說明】一種無線遙控專用接收電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線遙控接收系統，特別是無線遙控接收系統中的一部分專用接收電路。
【背景技術】
[0002]無線遙控技術主要是指採用無線遙控設備(RF Remote Control)對遠程的各種機構進行控制的遙控設備。這些信號被遠方的接收設備接收後，可以指令或驅動其它各種相應的機械或者電子設備，去完成各種操作，如閉合電路、移動手柄、開動電機，之後再由這些機械進行需要的操作。作為一種與紅外遙控器相補充的遙控器種類，在車庫門、電動門、道閘遙控控制，防盜報警器，工業控制以及無線智能家居領域得到了廣泛的應用。
[0003]常用的無線電遙控系統一般分發射和接收兩個部分。
[0004]發射部分主要指遙控發射模塊，主要實現按鍵/地址『0』、『I』編碼、高頻產生及信號調製發射，包括一個編碼電路和一個315MHz或者433MHz的載波產生及調製發射模塊，編碼電路可由單片機或者專用遙控編碼電路組成，如EV1527或者PT2262等專用編碼電路。
[0005]接收部分主要完成高頻解調及數據『O』、『I』的解碼，然後再對相應的應用電路進行控制。
[0006]無線高頻接收模塊一般有超外差與超再生接收兩種方式。超外差式解調電路與超外差收音機相同，它是設置一本機振蕩電路產生振蕩信號，與接收到的載頻信號混頻後，得到中頻(一般為465kHz)信號，經中頻放大和檢波，解調出數據信號，由於載頻頻率是固定的，所以其電路要比收音機簡單一些；而超再生解調電路也稱超再生檢波電路，它實際上是工作在間歇振蕩狀態下的再生檢波電路。超外差式的接收器穩定、靈敏度高、抗幹擾能力也相對較好；超再生式的接收器體積小、價格便宜。
[0007]作為無線遙控接收器一般採用超再生接收模塊，內含放大整形電路，然後輸出至後級解碼器PT2272，PT2272為無線專用解碼器電路，數據串入進行解調，解調後的數據為4位或6位並行輸出數據。之後再傳給後級單片機。
[0008]由於超再生接收模塊，內含放大整形電路，具有較高增益，其對有效信號靈敏度高的特點對於幹擾信號也會放大，在未收到控制信號時，由於受外界雜散信號的幹擾和電路自身的熱搔動，會產生無序的噪聲。在無信號時，超噪聲電平很高，經濾波放大後輸出噪聲電壓，該電壓作為電路一種狀態的控制信號。當有控制信號到來時，電路揩振，超噪聲被抑制，高頻振蕩器開始產生振蕩。輸出有效信號。
[0009]無線接收模塊本身不帶解碼集成電路，需要和各種解碼電路或單片機進行配合使用。接收模塊的抗幹擾和接收靈敏度存在矛盾，一般都是有噪聲輸出的，若無噪聲輸出，則靈敏度會降低。
[0010]好的無線接收控制系統的設計目標是，功耗低、抗幹擾性能好，且成本低廉。對於無線遙控接收模塊，絕大部分時間工作於待機狀態，只有當遙控按鍵發出時，模塊才處於接收狀態，故降低接收模塊待機時的功耗對於延長電池壽命有決定性意義。
[0011]當前無線遙控接收系統的方案主要有兩種:一是採用專用電路進行接收解碼，如PT2272，再把解碼後的數據通過中斷的方式提供給後級單片機進行數據控制，此方案的缺點是解碼不靈活，專用的解碼電路必須與專用的無線遙控編碼電路一一對應。且解碼後的數據多為並行數據，佔用較多的單片機埠資源，優點是採用專用接收電路，抗幹擾性好，只對符合編碼格式的數據進行解碼，不符合碼值的幹擾信號全部予以濾除，這樣後級單片機功耗較低，只有接收到有效數據後，單片機開始正常工作，其餘時間可處於睡眠低功耗模式。第二種方案是完全採用單片機方案進行解碼，此方案優點是解碼比較靈活，不受專用發碼器的限制，但是幹擾信號較多，從高頻接收器接收來的信號即使沒有有效信號，也會受到很多雜波信號，這些雜波信號會使單片機一直處於工作狀態，故系統功耗較高。
[0012]圖la、圖lb、圖1c為當前採用的技術方案。
[0013]方案一:包括無線接收模塊，專用解碼電路，單片機控制電路，顯示或機械控制等終端設備。其中專用解碼電路採用的解碼方式為:串行數據輸入，濾波解碼，按鍵數據鎖存，然後並行輸出，或者再帶一個信號指示端，當接收到符合編碼格式的有效數據後，指示端輸出有效信號接到單片機的中斷端，無中斷時，單片機處於睡眠狀態。當接收到有效信號時，單片機被中斷喚醒。從而開始工作。
[0014]方案二:包括無線接收模塊，單片機解碼及控制電路，顯示或機械控制等終端設備。單片機一直處於工作狀態。
[0015]現有技術方案的缺點要麼是解碼不靈活，佔用較多的單片機埠資源或者是解碼靈活但是功耗較高。
【發明內容】
[0016]本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足，在無線接收模塊和單片機之間插入一個專用接收電路，解決了在保持解碼靈活的同時進一步降低功耗的問題。
[0017]該專用接收電路不同於當前方案一中的專用解碼器電路，其不對接收到的信號進行解碼，而是數據串行輸入、串行輸出，輸出的有效信號碼型與輸入的信號碼型完全相同，只是對接收到的信號進行濾波處理，即對有效信號進行整形處理，關鍵是在未接收到有效信號時，濾除雜波信號。這樣，當未接收到有效信號時，輸出低電平，單片機處於睡眠狀態，而當接收有效信號時，輸出電平的翻轉喚醒單片機，單片機對信號進行解碼，再根據解碼後的數據發出相應的控制命令控制後級顯示或機械控制等終端設備。
[0018]本發明採用的技術方案是:
一種無線遙控專用接收電路，包括:串行輸入整形模塊、濾波模塊、輸出驅動模塊、OSC振蕩模塊及分頻器模塊；從無線接收模塊輸出的信號進入串行輸入整形模塊進行信號整形，再輸入到濾波模塊進行濾波，最後進入輸出驅動模塊進行驅動輸出；osc振蕩模塊及分頻器模塊用於產生兩個時鐘信號CLKl和CLK2，CLKl輸入到濾波模塊用於濾波控制，CLK2輸出用於控制後級單片機的電源開關控制。
[0019]進一步地，CLKl高低電平的脈寬佔空比為1:1，CLK2的高低電平的脈寬佔空比為1:7，CLK1、CLK2的時鐘周期比為1:216。
[0020]進一步地，串行輸入整形模塊包括電阻R101，輸入信號經過電阻RlOl延時濾波後，然後分成兩路，一路經過I級反相器FlOl到第一 RS雙穩態鎖存器的S端，另一路經過2級反相器F102到第一 RS雙穩態鎖存器的R端，第一 RS雙穩態鎖存器的Q端輸出信號再經過2級反相器F103輸出至濾波模塊；第一 RS雙穩態鎖存器是由兩個與非門構成的RS鎖存器。
[0021]濾波模塊包括4個級聯的D觸發器GlOl?G104，串行輸入整形模塊的輸出信號作為濾波模塊的輸入，然後依次串入串出到4個D觸發器GlOl?G104 ;第一個D觸發器GlOl的時鐘採用分頻器模塊的CLKl輸出，後面三個D觸發器G102?G104的時鐘為CLKl經過一次二分頻的信號；後三級D觸發器G102?G104的同相數據輸出端Q端接到一個三輸入或非門G106的輸入端上，G106的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的R端；後三級D觸發器G102?G104的反相數據輸出端QN端接到另一個三輸入或非門G107的輸入端上，G107的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的S端；第二 RS雙穩態鎖存器的Q端接另一個D觸發器G108的數據輸入端，D觸發器G108的時鐘與D觸發器G102?G104的時鐘相同，D觸發器G108的Q端接下一級輸出驅動模塊；第二 RS雙穩態鎖存器是由兩個或非門構成的RS鎖存器。
[0022]進一步地，D觸發器G102?G104的時鐘為CLKl經過一個T觸發器G105進行二分頻的信號。
[0023]進一步地，OSC振蕩模塊採用RC充放電結構，包括:
電阻R301的一端接正電壓，另一端接NMOS管Q301漏極、電容C301 —端和施密特反相器G301輸入端；NM0S管Q301的源極和電容C301的另一端接地；施密特反相器G301的輸出端接I級反相器F301輸入端，F301輸出端接NMOS管Q301的柵極和2級反相器F302的輸入端，F302的輸出端用於接分頻器模塊的輸入端。
[0024]進一步地，分頻器模塊包括依次串聯的T觸發器G401、13級T觸發器G402、T觸發器G403、T觸發器G404、T觸發器G405 ；T觸發器G401的輸入端接OSC振蕩模塊的輸出端；T觸發器G401的輸出端輸出CLKl時鐘；Τ觸發器G403、G404、G405的輸出端接到一個三輸入與非門G406的輸入端上，G406的輸出端通過一個2級反相器F401輸出CLK2時鐘。
[0025]本發明的優點:結合了當前兩種方案的優點，即使得無線遙控接收系統同時具有了解碼靈活性及低功耗的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1a為無線遙控系統發射部分示意圖。
[0027]圖1b為無線遙控接收系統現有方案之一示意圖。
[0028]圖1c為無線遙控接收系統現有方案之二示意圖。
[0029]圖2為本發明的無線遙控接收系統示意圖。
[0030]圖3為無線接收模塊輸出的雜波信號示意圖。
[0031]圖4為無線接收模塊輸出的帶幹擾信號的有效信號示意圖。
[0032]圖5為編碼格式不意圖。
[0033]圖6為本發明的專用接收電路示意圖。
[0034]圖7為本發明的串行輸入整形模塊示意圖。
[0035]圖8為本發明的串行輸入整形模塊內部邏輯示意圖。
[0036]圖9為本發明的濾波模塊示意圖。
[0037]圖10為本發明的第二 RS雙穩態鎖存器邏輯圖。
[0038]圖11為本發明的時鐘振蕩模塊示意圖。
[0039]圖12為本發明的分頻器模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0041]如圖2所示，為本發明的無線遙控接收系統示意圖，本發明的重點在於其中的專用接收電路。
[0042]該無線遙控接收系統包括無線接收模塊，專用接收電路，單片機解碼及控制電路，顯示或機械控制等終端設備。相對於現有技術方案，主要差異是增加了一個專用接收電路，該接收電路不進行解碼，主要起濾波作用，解碼由後級單片機實現。
[0043]其中無線接收模塊為市場上購買的無線遙控接收器上用的專用超再生接收模塊。
[0044]當無線接收模塊未接收到任何有效信號時，無線接收模塊輸出的是無規律的雜波，波形如圖3所示，雜波信號為滿幅，脈衝寬度為幾十微秒?上百微秒，通過專用接收電路後，輸出的是乾淨的零電平信號。當無線接收模塊接收到有效信號時，無線接收模塊輸出的帶幹擾信號的一組經過編碼的有效信號，如圖4所示。通過專用接收電路濾波後，則輸出的波形同發射端編碼模塊輸出的完全相同，再輸出到單片機，進行解碼及控制等。信號編碼格式如圖5所示，包括起始碼+數據碼，數據碼編碼:3/4低電平+1/4高電平，代表『0』信號；1/4低電平+3/4高電平，代表『I』信號，一位數據碼周期一般為幾百微秒
當無線接收模塊接收到有效信號時，無線接收模塊輸出的是帶有雜波的有效信號波形，通過本專用接收電路後，輸出的是如同無線發射信號的一組有用波形，已去除雜波。去除雜波後的信號再發送給單片機，將其喚醒。單片機開始工作，然後對信號進行解碼處理。
[0045]由於本發明中，單片機只有在接收到有效信號時才處於工作狀態，而專用接收電路則無論是否接收到有效信號，都處於持續工作的狀態。故專用接收電路不僅需要濾除雜波，還需要進行低功耗的設計。
[0046]本發明的專用接收電路的方案如圖6所示，包括:串行輸入整形模塊、濾波模塊、輸出驅動模塊、OSC振蕩模塊及分頻器模塊。從無線接收模塊輸出的信號首先經過串行輸入整形模塊進行信號整形，再輸入到濾波模塊進行濾波，最後到輸出驅動模塊進行驅動輸出。OSC振蕩模塊(即時鐘振蕩模塊)與分頻器模塊為相對獨立的模塊，產生兩個時鐘信號CLKl和CLK2，CLK1輸入到濾波模塊用於濾波控制，CLK2輸出用於控制後級單片機的電源開關控制，從而降低系統功耗。圖6中的數字表示互連關係，下同。
[0047]下面詳細對各模塊作介紹。
[0048]1.串行輸入整形模塊。如圖7所示，該模塊主要用於對輸入信號的整形輸出。
[0049]串行輸入整形模塊包括電阻R101，輸入信號首先經過電阻RlOl進行延時濾波，然後分成兩路，一路經過I級反相器FlOl到第一 RS雙穩態鎖存器的S端，另一路經過2級反相器F102到第一 RS雙穩態鎖存器的R端，第一 RS雙穩態鎖存器的Q端輸出信號再經過2級反相器F103輸出至濾波模塊；第一 RS雙穩態鎖存器是由兩個與非門構成的RS鎖存器；圖8為其邏輯示意圖。
[0050]2.濾波模塊。如圖9所示，主要用於信號的濾波。
[0051]濾波模塊包括4個級聯的D觸發器GlOl?G104,串行輸入整形模塊的輸出信號作為濾波模塊的輸入，然後依次串入串出到4個D觸發器GlOl?G104 ;第一個D觸發器GlOl的時鐘採用分頻器模塊的CLKl輸出，後面三個D觸發器G102?G104的時鐘為CLKl經過一個T觸發器G105進行二分頻的信號；後三級D觸發器G102?G104的同相數據輸出端Q端接到一個三輸入或非門G106的輸入端上，G106的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的R端；後三級D觸發器G102?G104的反相數據輸出端QN端接到另一個三輸入或非門G107的輸入端上，G107的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的S端；第二 RS雙穩態鎖存器的Q端接另一個D觸發器G108的數據輸入端，D觸發器G108的時鐘與D觸發器G102?G104的時鐘相同，D觸發器G108的Q端接下一級輸出驅動模塊；第二 RS雙穩態鎖存器是由兩個或非門構成的RS鎖存器。
[0052]由於無線接收模塊輸出的雜波信號，幅度為滿幅，寬度為幾十微妙級別，雜波脈寬與有效信號脈寬寬度較為接近，想用普通的濾波處理方法將其去除比較困難，現通過CLKl時鐘信號對數據進行定時採集，通過圖11時鐘振蕩模塊中外接電阻的大小可控制採集頻率的大小，根據輸入有效信號的脈寬合理選擇外接電阻，可將雜波完全濾掉，而使有效信號通過。CLK1、CLK2輸出為時鐘信號，其中CLKl高低電平的脈寬佔空比為1:1，即高電平脈寬為1，低電平脈寬為I ;CLK2的高低電平的脈寬佔空比為1:7，即高電平脈寬為1，低電平脈寬為7。CLKUCLK2的時鐘周期比為I:216=1:65536,當CLK2時鐘周期T=1600ms時，高電平脈寬為200ms，此時CLKl周期為24us。經過一級分頻後的採樣時鐘為48us (就是T觸發器G105的輸出),根據信號米集原理,此時輸入的有效信號的脈寬要大於144us以上,小於此寬度的信號則被濾除。CLK2用於後級系統(如單片機)的電源控制，當CLK2輸出高電平時，系統電源開啟；當輸出低電平時，系統電源關斷。
[0053]三輸入或非門G106、G107與第二 RS雙穩鎖存器的邏輯示意圖如圖10所示。
[0054]3.輸出驅動模塊。輸出驅動模塊主要用於信號的大電流輸出驅動，米用兩級反相器實現，末級尺寸較大，確保能夠驅動後級單片機的輸入。輸出驅動模塊結構比較簡單，原理圖從略。
[0055]4.0SC振蕩模塊(時鐘振蕩模塊)。
[0056]此模塊主要用於產生時鐘，如圖11所示,採用RC充放電結構，其中電阻R301外接，電阻C301內置。奇數級反饋形成振蕩。
[0057]電阻R301的一端接正電壓，另一端接NMOS管Q301漏極、電容C301 —端和施密特反相器G301輸入端；NM0S管Q301的源極和電容C301的另一端接地；施密特反相器G301的輸出端接I級反相器F301輸入端，F301輸出端接NMOS管Q301的柵極和2級反相器F302的輸入端，F302的輸出端用於接分頻器模塊的輸入端。
[0058]5.分頻器模塊。
[0059]分頻器模塊結構如圖12所示。主要用於時鐘的分頻處理。分別產生CLK1，CLK2輸出。
[0060]分頻器模塊包括依次串聯的T觸發器G401、13級T觸發器G402、T觸發器G403、T觸發器G404、T觸發器G405 ；T觸發器G401的輸入端接OSC振蕩模塊的輸出端；Τ觸發器G401的輸出端輸出CLKl時鐘；Τ觸發器G403、G404、G405的輸出端接到一個三輸入與非門G406的輸入端上，G406的輸出端通過一個2級反相器F401輸出CLK2時鐘。
[0061]其中13級T觸發器G402內部是13個T觸發器依次串聯。三輸入與非門G406的作用是調整CLK2的佔空比為1:7。CLKl和CLK2之間經過了 16次二分頻，因此CLK1、CLK2的時鐘周期比為1:216。2級反相器F401用於輸出放大。
[0062]CLK2用於控制後級單片機的電源開關控制。
【權利要求】
1.一種無線遙控專用接收電路，其特徵在於，包括:串行輸入整形模塊、濾波模塊、輸出驅動模塊、OSC振蕩模塊及分頻器模塊； 從無線接收模塊輸出的信號進入串行輸入整形模塊進行信號整形，再輸入到濾波模塊進行濾波，最後進入輸出驅動模塊進行驅動輸出； OSC振蕩模塊及分頻器模塊用於產生兩個時鐘信號CLKl和CLK2，CLKl輸入到濾波模塊用於濾波控制，CLK2輸出用於控制後級單片機的電源開關控制。
2.如權利要求1所述的無線遙控專用接收電路，其特徵在於: CLKl高低電平的脈寬佔空比為1:1，CLK2的高低電平的脈寬佔空比為1:7，CLK1、CLK2的時鐘周期比為1:216。
3.如權利要求1或2所述的無線遙控專用接收電路，其特徵在於: 串行輸入整形模塊包括電阻R101，輸入信號經過電阻RlOl延時濾波後，然後分成兩路，一路經過I級反相器FlOl到第一 RS雙穩態鎖存器的S端，另一路經過2級反相器F102到第一 RS雙穩態鎖存器的R端，第一 RS雙穩態鎖存器的Q端輸出信號再經過2級反相器F103輸出至濾波模塊；第一 RS雙穩態鎖存器是由兩個與非門構成的RS鎖存器； 濾波模塊包括4個級聯的D觸發器GlOl?G104，串行輸入整形模塊的輸出信號作為濾波模塊的輸入，然後依次串入串出到4個D觸發器GlOl?G104 ;第一個D觸發器GlOl的時鐘採用分頻器模塊的CLKl輸出，後面三個D觸發器G102?G104的時鐘為CLKl經過一次二分頻的信號；後三級D觸發器G102?G104的同相數據輸出端Q端接到一個三輸入或非門G106的輸入端上，G106的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的R端；後三級D觸發器G102?G104的反相數據輸出端QN端接到另一個三輸入或非門G107的輸入端上，G107的輸出端接第二 RS雙穩態鎖存器的S端；第二 RS雙穩態鎖存器的Q端接另一個D觸發器G108的數據輸入端，D觸發器G108的時鐘與D觸發器G102?G104的時鐘相同，D觸發器G108的Q端接下一級輸出驅動模塊；第二 RS雙穩態鎖存器是由兩個或非門構成的RS鎖存器。
4.如權利要求3所述的無線遙控專用接收電路，其特徵在於: D觸發器G102?G104的時鐘為CLKl經過一個T觸發器G105進行二分頻的信號。
5.如權利要求3所述的無線遙控專用接收電路，其特徵在於: OSC振蕩模塊採用RC充放電結構，包括: 電阻R301的一端接正電壓，另一端接NMOS管Q301漏極、電容C301 —端和施密特反相器G301輸入端；NM0S管Q301的源極和電容C301的另一端接地；施密特反相器G301的輸出端接I級反相器F301輸入端，F301輸出端接NMOS管Q301的柵極和2級反相器F302的輸入端，F302的輸出端用於接分頻器模塊的輸入端。
6.如權利要求5所述的無線遙控專用接收電路，其特徵在於: 分頻器模塊包括依次串聯的T觸發器G401、13級T觸發器G402、T觸發器G403、T觸發器G404、T觸發器G405 ；T觸發器G401的輸入端接OSC振蕩模塊的輸出端；Τ觸發器G401的輸出端輸出CLKl時鐘；Τ觸發器G403、G404、G405的輸出端接到一個三輸入與非門G406的輸入端上，G406的輸出端通過一個2級反相器F401輸出CLK2時鐘。
【文檔編號】H03K17/94GK104348462SQ201410288654
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】蔣紅利, 陳 峰, 陳恆江, 任羅偉 申請人:無錫中微愛芯電子有限公司