电路板克隆51单片机智能排插的设计思路

    为方便用户使用，本设计将系统分成两部分：排插控制系统和排插遥控器系统（如图1、图2 所示），它们分别由一片AT89S52 单片机控制。在排插控制系统中，单片机通过无线接收模块接收遥控器的遥控命令、解码并进行相关操作；单片机通过控制与排插插孔相连的继电器来控制插孔的通断电。
    当然，插孔的通断电也可以通过手动开关按钮来操控。LED指示灯用于指示排插当前的工作状况。在排插遥控系统中，无线发射模块发送遥控指令，对排插进行定时开关或立即开关等远程操作。本系统采用成都市飞宇达实业有限公司生产的液晶显示模块FYD12864-0402B，内置ST7920 液晶控制器。电路板克隆该LCD用来显示遥控器人机交互界面。
    图1 排插控制系统
    图2 排插遥控系统
    3 智能排插硬件设计
    3.1 无线通讯模块与51 单片机接口及通讯技术
    3.1.1 无线收发模块与51 单片机硬件接口
    在排插系统中，为了降低生产成本，我们选用Atmel 公司的单片机AT89S52 为控制单元，采用PT2272 与PT2262 配对编、解码芯片构成无线通讯模块。无线发射模块和无线接收模块电路图如图3、图4 所示。
    图3 无线发射模块电路图
    图4 无线接收模块电路图
    图4 中，解码芯片PT2272 的17 脚（VT）为接收有效状态指示，它与排插控制系统上的单片机I/O口P3.2（INT0）相连；10~13 脚（D0～D3）为解码后的四个数据脚，它们分别与单片机I/O口P2.0～P2.3相连；1~8 脚为三态（VSS、VDD、空）编码脚；LM358的1 脚（RXD）输出的是解调后的方波信号。
    从逻辑分析仪采样结果分析得知，当PT2272 接收到有效编码数据时，VT 端会输出高电平。利用此特性，可以将单片机外部中断触发方式设置为下降沿触发，以无线接收模块接收到有效数据时VT 端的输出来驱动单片机外部中断。在外部中断处理程序中，接收遥控器发送过来的4 位数据，连续接收四次4 位数据为一次完整传输过程。
    3.1.2 无线收发模块工作原理
    无线发送模块由编码芯片PT2262 发出的编码信号：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，pcb抄板解码芯片PT2272 接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT 脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平。如果发送端一直按住按键，编码芯片会连续发射。当发射模块没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，则315MHz 的高频发射电路不工作；当有按键按下时，PT2262 得电工作，其17 脚输出经调制过的串行数据信号。在17 脚输出高电平期间，315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，在17 脚输出低平期间，315MHz 的高频发射电路停止振荡。故高频发射电路完全受控于PT2262 的17 脚输出的数字信号，因此，对高频电路的幅度监控（ASK 调制）相当于调制度为100％的调幅。
    3.1.3 无线收发模块间通讯协议
    排插控制系统与遥控器之间通过由PT2272 和PT2262 配对芯片构成的无线模块来收发数据。由于芯片性能限制关系，没有内置通讯时序以及协议，并且每次只能发送4 位二进制数据。因此我们自拟定通讯协议来进行复杂数据的通讯。我们拟定每发送四次4 位数据为一次完整通讯过程，具体操作如图5 所示，这里假设控制两个排插插孔的情况。
    图5 无线收发模块间的通讯协议
    3.2 排插系统硬件电路设计
    图6 是排插遥控器的电路图，由四个按键和一个FYD12864 液晶显示模块组成人机交互界面。四个按键的作用分别是：向上，向下，确认和取消。由于单片机对于无线模块干扰比较大，所以这里采用PC817进行光耦隔离。
    图6 排插遥控器电路图
    图7 是排插控制器的电路图，由无线接收模块接收遥控器发送的数据，控制继电器通断电，继而控制排插的通断电。四个LED 色块指示排插的工作状况，两个按键可手动控制继电器。