简易无线电遥控系统
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摘要：文中的无线电遥控系统是基于高频锁相环NE564设计的多控制对象系统。使用NE564设计发射机和接收机，采用FM调制脉冲信号和FSK方法解调，以8051单片机编码和解码，通过PT2262芯片将接口并串行转换，使用PT2272芯片将解调到的串行数据转换为并行数据，实现对八个目标的控制，并且配合LCD显示。系统结构简单小巧，有友好的人机界面，性能稳定，功耗低，控制距离远。
关键字：遥控；无线电遥控；单片机；NE564；FSK；PT2262；PT2272
一、设计方案论证
（一）控制方式的选择
单片机控制系统以键盘输入命令，使用80C51单片机对控制对象编码和解码，控制信号经调制与放大，通过天线发射和接收，解调后就可以对目标进行全面而且细节性的控制，如可以对每一个L的亮度和闪烁控制，也可以完成发挥部分的功能，实现数码管显示数字功能。80C51CPU和PT2262使用5V供电，而且功耗低，因此可以使用在发射机上，适合干电池供电。若使用PT2262将并行数据转化为串行数据发送，则必须在接收机上使用PT2272将串行数据转化为并行数据，因此整个控制系统的成本有所增加。但介于我们对PT2262与PT2272比较熟悉，故这一方案也是可取的。调制与解调都使用NE564芯片，能有效地提高调制与解调性能，通信距离会比较过，而且因外接电路较少，故性能会比较稳定。
（二）调制解制方案的选择
对于数字信号，AM调制后，包络解波会出现严重失真，故一般不会采用该方法。FM调制效果远比AM效果好，而且FSK解调灵敏，失真小，特别使用了NE564的专用FSK解调电路后，通信距离有望较大的增加，而且电路相当简单，不需要振荡电路。PM调制与解高方法比较复杂，而且在这方面的经验不足，故我们选用FM/FSK这一种比较熟悉的方案。
二、电路设计与理论计算
（一）发射部分PT2262的控制信号输入部分的设计
PT2262的6个数据位（D0~D5）由单片机（P20~P25）预置，6个地址码全部接地。17脚输出的信号加入FM调制电路进行调制。PT2272的地址位与PT2262的地址相同时，它才能完成解码工作。我们使用PT2272M4，即4位暂存型，当发射数据结束时，对应的数据位就变为低电平。
PT2272 A0―A11地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空），必须与2262一致，否则不解码。
D0―D5地址或数据管脚，当做为数据管脚时，只有在地址码与2262一致，数据管脚才能输出与2262数据端对应的高电平，否则输出为低电平，锁存型只有在接收到下一数据才能转换。
PT2272解码芯片有不同的后缀，表示不同的功能，有L4/M4/L6/M6之分，其中L表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变。M表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应，可以用于类似点动的控制。后缀的6和4表示有几路并行的控制通道，当采用4路并行数据时（PT2272―M4），对应的地址编码应该是8位，如果采用6路的并行数据时(PT2272-M6)，对应的地址编码应该是6位。
（二）FM调制电路
NE564是高频模拟锁相环，可以用于FM的调制电路与FM解调电路。12与13脚之间的电容控制VCO的频率。2 接直流电控制环路增益；DC RETRIEVER提供解调FSK信号时的补偿直流电平及用作线性解调FM信号的后置鉴相滤波器。
VCO的频率fv与电容Ct之间的关系为：
本系统中fv=9.5MHz，故Ct=47.85pF,使用一个33pF和一个可变电容（0―20pF）并联。调制信号从6号脚输入，经过PC后直接控制压控振荡器的输出频率，因此，9脚输出FM调频信号。这时相位比较器的输出端不再接滤波电容，而是接电位器，用于调整环路增益和微调fv。R2用于控制PC环路增益。
通过实验发现，该调制电路的比例常数Ka比较大，采用宽带调制后，解调输出信号信噪比很大，而且有用信号发生了重叠现象。而采用窄带调制方法后（即通过电位器把调制信号分压使其达到一定小的值），解调后的信号信噪比大，失真小，能正确地接收码字。
（三）功率放大器与发射
电路如图所示。功放管为2SC1970，采用感性负载，输出幅度较大。丙类功放的基极电压-VEE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻RE2上产生的压降来提供的。
关于天线长度的计算：
（五）放大与整形电路
解调后得到的脉冲信号有失真，为了能使PT2272正确识别方波信号，需要对此信号放大和整形，得到标准的脉冲信号。鉴于出来的解调信号较好，故我们并未采用放大整形电路
（六）单片机控制电路
解调出的数字信号通过PT2272进行串并行转换，输入CPU译码，输出相应的控制信号控制七个L和一盏灯的八个亮度。我们均使用了发光二极管。使用P2口的三个输出口通过控制三个极管的导通情况实现小灯泡的亮度调节。
三、程序设计与流程
本设计使用8051CPU对输入的键盘命令编码和对收到的命令字译码，串关行转换由PT2262与PT2272实现，因而程序控制简单。
四、测试结果测试
（一）测试仪器
直流稳压信号源：SG1733SB3A；数字示波器：Tektronix TDS1002；数字信号源；Tektronix AFG310； 万用表：MODELMF47
（二）测量结果
天线发射距离：26m；控制成功率： 100%。
五、设计总结
本设计采用程序控制方法实现了无线电遥控的多种功能，硬件集成度高，关键部分都采用专用集成芯片，系统稳定性好，有较强的抗干扰能力。该摇控系统实现了设计的所有基本要求和发挥部分功能。采用窄带调制方式，有效地将脉冲信号丰富的频率成分发送出去，并接收，解调后的信号失真度小，信噪比大，因而成功率高。
参考文献：
1、董尚斌.电子线路I[M].北京：清华大学出片社,2006.
2、谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].武汉：华中理工大学出版社,2006.
3、安颖，王研：遥控编码芯片PT2262的单片机译码模块[J].计算机与数学工程,2005(8)
4、邬伟奇: PT2262编码芯片的软件解码[J].微计算机信息,2004(7).
（作者单位：武汉大学电子信息学院）
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