自动窗帘的设计与制作.docx

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自动窗帘的设计与制作

遥控窗帘设计

摘要

随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于遥控控制系统的需求也越来越大。

高精度、多功能、低功耗，是现代科技发展的趋势。

在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。

万用遥控器存储有很多家电遥控器的编码，最大缺点是灵活性差，即使是采用同一遥控芯片的遥控器可以选取不同的识别码（客户码）和命令码（数据码），从而构成几乎无数种具体的用法。

新的遥控码组合随新的家电机型层出不穷，导致采用专用集成电路（ASIC）或掩模型单片机（MaskROMMPU）制作的万用遥控芯片总会对一些设备，而且是越来越多的设备无法起作用。

基于无线电的遥控窗帘系统就是在此方向下采用PT2262∕PT2272作为编码解码模块，设置多为地址码，提高了其抗干扰性能；采用F05P∕J04P作为发射接收模块，利用其315MHZ段的高频无线电波，实现了较远距离的有效控制，而且还解决了有障碍物以及非直线不能控制的问题。

关键词无线电∕遥控控制∕编码解码∕发射接收

REMOTECURTAIN

ABSTRACT

Withtheelectronicsindustryrestructuring,therapiddevelopmentofproductiontechnology,improvepeople'slivingstandard,householdappliancesbecamemorecommon,themarketdemandforremotecontrolsystemisalsogrowing.High-precision,multi-function,lowpowerconsumption,thedevelopmenttrendofmodernscienceandtechnology.Inthistrend,thecurtainsofthedigital,intelligentstudyofmodernproductionhasbecomethedominantdesigndirection.Millionwitharemotecontrolremotecontrolhomeappliancesstorealotofcoding,thebiggestdisadvantageisthatflexibilityispoor,evenusingthesameremotecontrolchipremotecontrolcanselectadifferentidentificationnumber（customercode）andthecommandcode（datacode）,whichconstitutealmostcountlessspeciesspecificusage.Thenewcombinationofremotecontrolcodeswiththenewemergingmodelsofhomeappliances,leadingtouseofapplicationspecificintegratedcircuit（ASIC）oracovermodelforSCM（MaskROMMPU）chipsproducedbytheFederationuniversalremoteforsomeequipment,butmoreandmoredevicescannotwork.Radio-basedremotecontrolcurtainsystemisusedunderthePT2262/PT2272inthisdirectionastheencodinganddecodingmodules,setmostlyaddresscodeandimproveitsanti-interferenceperformance;byF05P/J04Pastransmittingandreceivingmodules,usingitshigh-frequencyradiosegment315MHZwavetoachieveamoreeffectivecontrolofdistance,butalsosolvethenon-linearobstructions,andcannotcontrol.

KEYWORDSremotecontrol,encodinganddecoding,transmittingandreceiving

1引言

随着经济社会的快速发展，人们的生活节奏也越来越快，高效﹑方便﹑节能也越来越引起人们的重视。

特别是随着电子技术产业向集成化﹑智能化转变以后，人们对居家生活的各方面都要求方便干净，智能美观。

因此，我所选的设计制作就是在我所学知识的基础之上，把简单的居家生活中的窗帘用遥控控制出来，使生活方便的同时也把所学知识更好的运用在生活中，真正做到学以致用。

本设计课题主要是利用无线电遥控技术来控制各种非智能的家用工具（窗帘），运用4路遥控控制，通过编码转化，无线电波发射出电磁波，然后接收电磁波、解码，采用电桥驱动控制电机工作，从而来控制家用工具实现遥控自动化，方便人们家居生活。

1.1设计目的

随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。

信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。

人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。

随着电子技术产业结构调整，生产工艺的飞速发展，人们生活水平的不断提高，家用电器逐渐普及，市场对于遥控自动化控制系统的需求也越来越大。

高精度、多功能、低功耗，是现代科技发展的趋势。

在这种趋势下，窗帘的数字化、智能化已经成为现代生产研究的主导设计方向。

本系统设计的目的就是把家用窗帘自动化控制起来，实现家居生活的方便自由，同时也为了是自己更多的掌握遥控电路知识，巩固和提高自己，学会分析电路、设计电路的方法和步骤，提高理论知识的应用能力。

1.2设计要求

主要是运用遥控控制系统来控制电机的正反转从而操作窗帘的开和闭。

遥控要做到灵活快捷、方便自如，达到使窗帘安全有效地工作的目的。

遥控控制部分要做到轻巧方便、安全有效，而且能够准确控制。

窗帘工作部分要能安全有效的工作，实现较远距离的控制，方便控制。

系统设计要做到安全准确，快捷方便，高效节能。

2模块化方案设计

2.1总体模块设计

本系统设计可分为四大部分，即:

发射部分﹑接收部分﹑驱动工作部分和电源部分。

系统模块图如图2-1所示。

发射部分主要是遥控控制作用。

可通过按钮产生脉冲电信号，然后再经编码转化为发射模块所能识别的脉冲信号，最后由发射模块发射出315MHZ电磁波将信号发射出去。

接收部分主要是接受发射部分发射的电磁波，并将此信号转化为电信号，再经解码转化为对应的脉冲电信号，向驱动工作部分提供工作信号。

驱动工作部分将接收来的电信号经驱动电桥来控制直流电机的正反转，从而来操作窗帘的开和闭。

电源部分分为发射电源部分、接收和驱动电源部分。

发射电源部分由9V干电池为其提供电源，便于遥控控制。

接收和驱动电源部分由220V的交流电经变压、整流、滤波、调压后变化为3V、4.5V不同压值的电压分别为接收部分和驱动工作部分提供电源。

系统流程图如图2-2所示。

2.2发射部分

2.2.1控制按钮

控制按钮总共有四个，分左开、左合，右开、右合。

2.2.2编码芯片PT2262

PT2262∕PT2272是台湾普城公司生产的一种CMOS工艺制造的低功耗低价位通用编码器电路，PT2262∕PT2272最多可有12位（A0—A11）三态地址端管脚（悬空，接高电平，接低电平），任意组合可提供531441个地址码，PT2262最多可有6位（D0—D5）数据端管脚，设定的地址码和数据码从17脚串行输出，可用于无线遥控发射

电路。

编码芯片PT2262发出的编码信号由：

地址码﹑数据码﹑同步码组成一个完整的码字，从17脚输出到射频发射模块的数据输入端然后发射出去。

射频接收模块接收后送到解码芯片PT2272，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时与PT2262相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续编码，使发射模块连续发射信号。

当控制按钮没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHZ的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电而进行编码，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHZ的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低电平期间315MHZ的高频发射电路停止震荡，所以发射电路完全受控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100%的调幅。

（1）PT2262∕PT2272的特点：

●CMOS工艺制造，低功耗；

●外部元器件少；

●RC振荡电阻；

●工作电压范围宽：

2.6—15V；

●数据最多可达6位；

●地址码最多可达531441种。

（2）应用范围：

●车辆防盗系统；

●家庭防盗系统；

●遥控玩具；

●其他电器遥控。

（3）PT2262引脚图如图2-3所示。

（a）外形图（b）引脚图

图2-3PT2262管脚图

PT2262管脚说明：

A0—A11（1—8﹑10—13）地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空）。

D0—D5（7—8﹑10—13）数据输入端，有一个为“1”即有编码发出，内部下拉。

Vcc（18）电源正极（+）。

Vss（9）电源负极（-）。

TE（14）编码启动端，用于多数据的编码发射，低电平有效。

OSC1（16）振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率。

OSC2（15）振荡电阻振荡器输入端。

DOUT（17）编码输出端（正常时为低电平）。

2.2.3发射模块F05P

（1）F05P简介

无线发射模块F05P是一款低成本﹑小体积﹑低功耗ASK无线发射模块；采用SMT工艺，声表稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻；无数据时休眠，并具有较宽的工作电压范围。

适合短距离无线遥控报警及单片机无线数据传输。

F05P在无线数据输入时单片机必须为低电平状态（对应的接收电路J04V为第2引脚）。

（2）性能参数：

●发射频率:

315MHZ433MHZ；

●工作电压:

DC+3V—12V；

●发射电流:

2—10mA；

●发射功率:

10mW；

●传输速率:

<10kbps；

●频率稳定度:

10-5【声表稳频】；

●调制方式:

ASK；

●工作温度:

-40℃—+60℃；

●外形尺寸:

9×21×5㎜。

（3）引脚功能：

1脚为正电源3—12V；

2脚为地；

3脚为数据信号输入（平时为低电平）；

4脚为外接天线。

（a）F05P外形图（正）

（b）F05P外形图（反）

图2-4F05P外形图

（4）型号定义：

图2-5F05P定义

定义:

F05P-315M为无线发射模块F05P；发射频率为315MHZ。

F05P-433M为无线发射模块F05P；发射频率为433.92MHZ。

（5）应用说明

●F05P采用SMT工艺，树脂封装，小体积，声表稳频，内部具有一级调制电路及限流电阻，适合短距离无线遥控报警及单片机无线数据传输。

F05P具有较宽的工作电压范围极低功耗特性，ASK方式调制。

F05P不能任意调整发射电流，单片机的数据可直接通过串口进入F05P的数据输入端。

F05P在无数据输入时单片机必须为低电平状态（对应的接收电路J04V）；F05P需要输入数据才能发射，数据信号停止，发射电流为零。

F05P对0.1-1ms的数据脉冲发射效果较理想，过宽过窄的脉冲会引起调制效率下降，过调制或调制不足使收发距离变近。

F05P对直流电平及模拟信号不能发射。

如在数据位前加一些乱码可以抑制接收机的零电平燥声干扰。

若采用通用编码器PT2262，发射效果比单片机好，因为PT2262的数据无论怎么变但脉宽是不变的，即使出现一点突发性的外界干扰，解码器的宽容性也会解码输出高电平。

而单片机则会出现数据错误。

所以单片机必须要工作在可靠的收发区域才能保证较低的误码率。

●F05P有4个功能引脚，因为体积小，功耗低无天线只能满足短距离使用，而天线对距离起着很大的作用，天线能否匹配也是很关键的，匹配良好的天线能增加几倍的距离，匹配不好的天线效果很差甚至会引起频率漂移。

天线的长度应取发射频率的1/4波长，可以用一根直径0.5-1毫米，长度（433M）18㎝；（315M）24㎝的漆包线代替。

但天线必须拉直，指向无所谓。

短于1/4波长或弯曲的天线效果会很差。

●F05P应垂直安装在印板边部，应离开周围器件5mm以上，以免受分布参数影晌而停振。

F05P发射距离与输入信号﹑发射电压﹑电池容量﹑发射天线及发射环境有关。

在障碍区由于折射反射会形成一些死区及不稳定区域，不同的收发环境会有不同的收发距离，F05P最佳有效工作距离为100m左右。

2.3接收部分

2.3.1接收模块J04V

J04V是一款低功耗小体积超再生接收模块，采用SMT工艺，性能稳定具有较好的灵敏度及性价比，是电池供电产品的理想选择，可以广泛应用于需要长期处于接收状态的遥控报警及单片机数据传输系统。

（1）主要特点：

●输出无噪声干扰（零电平）

●极低功耗（工作状态3V∕0.2mA）

●特小体积（不需要外接天线）

（2）性能参数：

●接收频率：

315MHZ433MHZ

●工作电压：

DC3V（2.6—3.5V）

●工作电流：

0.15—0.3mA

●调制宽带：

10K

●输出电平：

TTL电平

●接收灵敏度：

-90dB

●电路结构：

超再生

●外形尺寸：

10×23×5mm（宽×长×厚）

●工作温度：

-40℃—+60℃

（a）J04V外形图（反）

（b）J04V外形图（正）

图2-6J04V外形图

（3）引脚定义：

1脚为外接天线；

2脚为数据输出端；

3脚为数据反向输出端；

4脚为工厂测试端[悬空]；

5脚为地；

6脚为正电源（DC+3V）。

（4）型号定义：

定义：

J04V-315MHZ为无线接收模块J04V，接收频率为315MHZ；

J04V-433MHZ为无线接收模块J04V，接收频率为433.92MHZ。

图2-7J04V定义

（5）应用说明

●J04V性能与J04P及J04E基本相同，是J04P及J04E的改进型低功耗产品，但引脚不兼容。

J04V与J04T性能有区别但引脚兼容可直接替换。

为方便后级电路的电平接口J04V、J04T增加了数据反相输出端，无数据时2脚输出为零电平，3脚为高电平，J04V工作电压范围：

2.6—3.5V；2.6V时工作电流在0.15mA；3V时约0.2mA；3.5V时约在0.3mA。

●J04V适合电池或线性电源，可采用3.7K、4.7K电阻从5V取得3.5V，再加220uF电解电容滤波，电解电容的接地点必须靠近J04V的地，J04V输出能力可驱动一支发光二极管。

如果从6V以上的电压用电阻降压会引起工作电压的不稳定。

也可以从220V用电容降压滤波后用7805取得5V再用3.7K、4.7K电阻降压滤波取得3.3V。

不适合用稳压管串联分压。

接收模块的电源直接影响到接收电路的稳定性，也是接收电路的主要干扰源，J04V不适合开关电源也不适合用实验室大整流电源实验。

J04V不适合与发射用同一电源做实验。

●J04V顶部镀银电感不要碰压，否则会引起频率偏移距离变近。

●J04V内部具有放大整形电路，只适合数据信号的接收而不适合模拟信号。

●J04V在A处点可根据需要接一支470K、1M的电阻可使J04V输出更干净，但接收灵敏度会降低。

●J04V应安装在印板边部并离开周围器件5mm以上，要垂直于线路板，否则会引起频率偏移。

如果器件较多还必须注意地线布局合理，如果有晶振或其他信号源必须远离J04V，否则会引起很多无法排除的干扰，致使接收电路无法正常工作。

●J04V可外接天线提高接收灵敏度，天线长度不限。

2.3.2解码芯片PT2272

PT2272引脚图如图2—8所示：

（a）外形图（b）引脚图

图2-8PT2267管脚图

（1）PT2272管脚说明：

●A0—A11（1—8、10—13）地址管脚，用于进行地址编码，可置为“0”，“1”，“f”（悬空），必须与PT2262一致，否则不能解码；

●D0—D5（7—8、10—13）地址或数据管脚，当作为数据管脚时，只有在地址码与PT2262一致，数据管脚才能输出与PT2262数据端对应的高电平，否则输出为低电平，锁存性只有在接收到下一数据才能转换；

●Vcc（18）电源正极（+）；

●Vss（9）电源负极（-）；

●DIN（14）数据信号输入端，来自接收模块输入端；

●OSC1（15）振荡电阻输入端，与OSC2所接电阻决定振荡频率；

●OSC2（16）振荡电阻振荡器输入端；

●VT（17）解码有效确认输出端（常低），解码有效变为高电平（瞬态）。

（2）PT2272应用说明：

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），对应的地址码应该是6位。

本系统设计采用非锁存四路并行数据输出，即采用PT2272—M4型号。

在通常使用中，我们一般采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路PT2262和解码电路PT2272的第1-8脚为地址设定脚，有三种状态可供选择：

悬空、接正电源、接地三种状态，38为6561，所以地址码不重复度为6561组，只有发射端PT2262和接收端PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的PT2262和PT2272的八位地址编码端全部悬空，这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将PT2262和PT2272的第1-8脚设置相同即可，例如将发射机的PT2262的第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的PT2272只要也第1脚接地第5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。

当两者地址编码完全一致时，接收机对应的D1-D4端输出约4V互锁高电平控制信号，同时VT端也输出解码有效高电平信号。

用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操作。

2.4驱动工作部分

驱动工作部分主要是把解码后的信号运用于工作装置中，起到对信号的放大和对工作方向的选择。

本系统设计采用H桥的驱动电桥，把解码后的信号通过用这种电桥来控制电机的正反转动，从而实现该系统的功能。

该电桥主要采用两种晶体三极管来实现，即PNP型（8550）和NPN型（8050）。

2.4.1驱动电桥

本系统中的H驱动电桥主要采用8550（PNP型）和8050（NPN型）。

三极管管脚图如图2-9所示。

图2-9三极管管脚图

（1）管脚说明：

1.发射极2.基极3.集电极

（2）8550参数：

极性：

PNP

集电极-基极电压Vcbo:

-40V

工作温度：

-55℃—+150℃

（3）8050参数：

类型：

开关型

极性：

NPN

材料：

硅

最大集存器电流（A）：

0.5A

直流电增益：

10—60dB

功耗：

625mW

最大集存器发射电压（VCEO）：

25V

频率：

150KHZ

8050型晶体三极管管脚与8550型相反，外形相同。

（4）H驱动电桥

有两个三极管，一个可以对正极导通实现上拉，另一个可以对负极导通实现下拉。

在同一个电路中同时有两套这样的电路，一个上拉，另一个下拉，这样两者总是保持相反的输出，在单电源两个相反输入的情况下就使负载极性倒过来。

如图2-10所示。

图2-10H电桥

图2-10中所示为一个典型的直流电机控制电路。

电路得名于“H桥驱动电路”是因为它形状酷似字母H。

4个三极管组成H的4条垂直腿，而电机就是H中的横杠。

该图中Q3和Q1为一对，Q2和Q5为一对，Q3（或Q5）就是上述所说的对正极导通实现上拉作用的三极管，Q1（或Q2）就是上述所说的对负极导通实现下拉作用的三极管。

如图2-11所示，H桥驱动电路包括4个三极管和一个电机。

要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管（Q2和Q5、Q1和Q3），根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左的流过电机，从而控制电机的转向。

图2-11H桥电路驱动电机顺时针转动

图2-12H桥电路驱动电机逆时针转动

要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。

例如，如图2-12所示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。

按图中电流箭头所示，该流向的电流将驱动电机顺时针转动。

（电机周围的箭头指示为顺时针方向）。

需注意的是要使电机顺时针转动即要求Q1、Q4同时

导通，而Q2和Q3必须不导通，因此，必须保证H电桥上对角的两个三极管同时导通，另外对角上的三极管不导通才能实现电机的正常工作。

如图2-12所示为H桥电路驱动电机逆时针转动，此时要求Q2、Q3同时导通，Q1、Q4不导通。

正好与图2-11所示相反才能正确驱动电机运转。

2.4.2应用电桥

在本系统设计过程中，考虑到上述所述情况，我们对电路做了以下设计。

H驱动电桥如图2-13所示。

图2-13H驱动电桥

为保证电机正常工作，驱动电机时必须保证H电桥上两个同侧的两个三极管不会同时导通非常重要。

如果三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过Q1、Q2直接回到负极。

此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因此电路上的电流就可能到达最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至会烧毁三极管。

基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便的控制三极管的开关。

设计中采用PT2272—M4解码芯片，此芯片为四路并行输出，其中前两路为一组，控制一个电机，后两路为一组，每一组控制一个驱动电路。

如图2-13所示，其中一组分别接图中的Q4、Q6的基极，此两路信号分别为一个高电平，一个低电平，若

Q4基极所接为高电平，Q6基极所接为低电平，那么三极管Q4导通、Q6不导通，由于解码所得的电压远小于Vcc的电压，故Q5、Q2都导通，Q1、Q3不导通所以电流从电源正极经Q5、电机、Q2到电源负极，使电机逆时针运转。

反之，若Q4基极所接为低电