CN104348462B - 一种无线遥控专用接收电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线遥控专用接收电路，包括：串行输入整形模块、滤波模块、输出驱动模块、OSC振荡模块及分频器模块；从无线接收模块输出的信号进入串行输入整形模块进行信号整形，再输入到滤波模块进行滤波，最后进入输出驱动模块进行驱动输出；OSC振荡模块及分频器模块用于产生两个时钟信号CLK1和CLK2，CLK1输入到滤波模块用于滤波控制，CLK2输出用于控制后级单片机的电源开关控制。在无线遥控系统中的无线接收模块和单片机之间插入本发明的专用接收电路后，可以使得无线遥控接收系统同时具有了解码灵活性及低功耗的优点。

Description

一种无线遥控专用接收电路

技术领域

本发明涉及无线遥控接收系统，特别是无线遥控接收系统中的一部分专用接收电路。

背景技术

无线遥控技术主要是指采用无线遥控设备（RF Remote Control）对远程的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备，去完成各种操作，如闭合电路、移动手柄、开动电机，之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类，在车库门、电动门、道闸遥控控制，防盗报警器，工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用。

常用的无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分主要指遥控发射模块，主要实现按键/地址‘0’、‘1’编码、高频产生及信号调制发射，包括一个编码电路和一个315MHz或者433MHz的载波产生及调制发射模块，编码电路可由单片机或者专用遥控编码电路组成，如EV1527或者PT2262等专用编码电路。

接收部分主要完成高频解调及数据‘0’、‘1’的解码，然后再对相应的应用电路进行控制。

无线高频接收模块一般有超外差与超再生接收两种方式。超外差式解调电路与超外差收音机相同，它是设置一本机振荡电路产生振荡信号，与接收到的载频信号混频后，得到中频（一般为465kHz）信号，经中频放大和检波，解调出数据信号，由于载频频率是固定的，所以其电路要比收音机简单一些；而超再生解调电路也称超再生检波电路，它实际上是工作在间歇振荡状态下的再生检波电路。超外差式的接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好；超再生式的接收器体积小、价格便宜。

作为无线遥控接收器一般采用超再生接收模块，内含放大整形电路，然后输出至后级解码器PT2272，PT2272为无线专用解码器电路，数据串入进行解调，解调后的数据为4位或6位并行输出数据。之后再传给后级单片机。

由于超再生接收模块，内含放大整形电路，具有较高增益，其对有效信号灵敏度高的特点对于干扰信号也会放大，在未收到控制信号时，由于受外界杂散信号的干扰和电路自身的热搔动，会产生无序的噪声。在无信号时，超噪声电平很高，经滤波放大后输出噪声电压，该电压作为电路一种状态的控制信号。当有控制信号到来时，电路揩振，超噪声被抑制，高频振荡器开始产生振荡。输出有效信号。

无线接收模块本身不带解码集成电路，需要和各种解码电路或单片机进行配合使用。接收模块的抗干扰和接收灵敏度存在矛盾，一般都是有噪声输出的，若无噪声输出，则灵敏度会降低。

好的无线接收控制系统的设计目标是，功耗低、抗干扰性能好，且成本低廉。对于无线遥控接收模块，绝大部分时间工作于待机状态，只有当遥控按键发出时，模块才处于接收状态，故降低接收模块待机时的功耗对于延长电池寿命有决定性意义。

当前无线遥控接收系统的方案主要有两种：一是采用专用电路进行接收解码，如PT2272，再把解码后的数据通过中断的方式提供给后级单片机进行数据控制，此方案的缺点是解码不灵活，专用的解码电路必须与专用的无线遥控编码电路一一对应。且解码后的数据多为并行数据，占用较多的单片机端口资源，优点是采用专用接收电路，抗干扰性好，只对符合编码格式的数据进行解码，不符合码值的干扰信号全部予以滤除，这样后级单片机功耗较低，只有接收到有效数据后，单片机开始正常工作，其余时间可处于睡眠低功耗模式。第二种方案是完全采用单片机方案进行解码，此方案优点是解码比较灵活，不受专用发码器的限制，但是干扰信号较多，从高频接收器接收来的信号即使没有有效信号，也会受到很多杂波信号，这些杂波信号会使单片机一直处于工作状态，故系统功耗较高。

图1a、图1b、图1c为当前采用的技术方案。

方案一：包括无线接收模块，专用解码电路，单片机控制电路，显示或机械控制等终端设备。其中专用解码电路采用的解码方式为：串行数据输入，滤波解码，按键数据锁存，然后并行输出，或者再带一个信号指示端，当接收到符合编码格式的有效数据后，指示端输出有效信号接到单片机的中断端，无中断时，单片机处于睡眠状态。当接收到有效信号时，单片机被中断唤醒。从而开始工作。

方案二：包括无线接收模块，单片机解码及控制电路，显示或机械控制等终端设备。单片机一直处于工作状态。

现有技术方案的缺点要么是解码不灵活，占用较多的单片机端口资源或者是解码灵活但是功耗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，在无线接收模块和单片机之间插入一个专用接收电路，解决了在保持解码灵活的同时进一步降低功耗的问题。

该专用接收电路不同于当前方案一中的专用解码器电路，其不对接收到的信号进行解码，而是数据串行输入、串行输出，输出的有效信号码型与输入的信号码型完全相同，只是对接收到的信号进行滤波处理，即对有效信号进行整形处理，关键是在未接收到有效信号时，滤除杂波信号。这样，当未接收到有效信号时，输出低电平，单片机处于睡眠状态，而当接收有效信号时，输出电平的翻转唤醒单片机，单片机对信号进行解码，再根据解码后的数据发出相应的控制命令控制后级显示或机械控制等终端设备。

本发明采用的技术方案是：

一种无线遥控专用接收电路，包括：串行输入整形模块、滤波模块、输出驱动模块、OSC振荡模块及分频器模块；从无线接收模块输出的信号进入串行输入整形模块进行信号整形，再输入到滤波模块进行滤波，最后进入输出驱动模块进行驱动输出；OSC振荡模块及分频器模块用于产生两个时钟信号CLK1和CLK2，CLK1输入到滤波模块用于滤波控制，CLK2输出用于控制后级单片机的电源开关控制。

进一步地，CLK1高低电平的脉宽占空比为1：1，CLK2的高低电平的脉宽占空比为1：7，CLK1、CLK2的时钟周期比为1：2¹⁶。

进一步地，串行输入整形模块包括电阻R101，输入信号经过电阻R101延时滤波后，然后分成两路，一路经过1级反相器F101到第一RS双稳态锁存器的S端，另一路经过2级反相器F102到第一RS双稳态锁存器的R端，第一RS双稳态锁存器的Q端输出信号再经过2级反相器F103输出至滤波模块；第一RS双稳态锁存器是由两个与非门构成的RS锁存器。

滤波模块包括4个级联的D触发器G101～G104，串行输入整形模块的输出信号作为滤波模块的输入，然后依次串入串出到4个D触发器G101～G104；第一个D触发器G101 的时钟采用分频器模块的CLK1输出，后面三个D触发器G102～G104的时钟为CLK1经过一次二分频的信号；后三级D触发器G102～G104的同相数据输出端Q端接到一个三输入或非门G106的输入端上，G106的输出端接第二RS双稳态锁存器的R端；后三级D触发器G102～G104的反相数据输出端QN端接到另一个三输入或非门G107的输入端上，G107的输出端接第二RS双稳态锁存器的S端；第二RS双稳态锁存器的Q端接另一个D触发器G108的数据输入端，D触发器G108的时钟与D触发器G102～G104的时钟相同，D触发器G108的Q端接下一级输出驱动模块；第二RS双稳态锁存器是由两个或非门构成的RS锁存器。

进一步地，D触发器G102～G104的时钟为CLK1经过一个T触发器G105进行二分频的信号。

进一步地，OSC振荡模块采用RC充放电结构，包括：

电阻R301的一端接正电压，另一端接NMOS管Q301漏极、电容C301一端和施密特反相器G301输入端；NMOS管Q301的源极和电容C301的另一端接地；施密特反相器G301的输出端接1级反相器F301输入端，F301输出端接NMOS管Q301的栅极和2级反相器F302的输入端，F302的输出端用于接分频器模块的输入端。

进一步地，分频器模块包括依次串联的T触发器G401、13级T触发器G402、T触发器G403、T触发器G404、T触发器G405；T触发器G401的输入端接OSC振荡模块的输出端；T触发器G401的输出端输出CLK1时钟；T触发器G403、G404、G405的输出端接到一个三输入与非门G406的输入端上，G406的输出端通过一个2级反相器F401输出CLK2时钟。

本发明的优点：结合了当前两种方案的优点，即使得无线遥控接收系统同时具有了解码灵活性及低功耗的优点。

附图说明

图1a为无线遥控系统发射部分示意图。

图1b为无线遥控接收系统现有方案之一示意图。

图1c为无线遥控接收系统现有方案之二示意图。

图2为本发明的无线遥控接收系统示意图。

图3为无线接收模块输出的杂波信号示意图。

图4为无线接收模块输出的带干扰信号的有效信号示意图。

图5为编码格式示意图。

图6为本发明的专用接收电路示意图。

图7为本发明的串行输入整形模块示意图。

图8为本发明的串行输入整形模块内部逻辑示意图。

图9为本发明的滤波模块示意图。

图10为本发明的第二RS双稳态锁存器逻辑图。

图11为本发明的时钟振荡模块示意图。

图12为本发明的分频器模块示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2所示，为本发明的无线遥控接收系统示意图，本发明的重点在于其中的专用接收电路。

该无线遥控接收系统包括无线接收模块，专用接收电路，单片机解码及控制电路，显示或机械控制等终端设备。相对于现有技术方案，主要差异是增加了一个专用接收电路，该接收电路不进行解码，主要起滤波作用，解码由后级单片机实现。

其中无线接收模块为市场上购买的无线遥控接收器上用的专用超再生接收模块。

当无线接收模块未接收到任何有效信号时，无线接收模块输出的是无规律的杂波，波形如图3所示，杂波信号为满幅，脉冲宽度为几十微秒～上百微秒，通过专用接收电路后，输出的是干净的零电平信号。当无线接收模块接收到有效信号时，无线接收模块输出的带干扰信号的一组经过编码的有效信号，如图4所示。通过专用接收电路滤波后，则输出的波形同发射端编码模块输出的完全相同，再输出到单片机，进行解码及控制等。信号编码格式如图5所示，包括起始码+数据码，数据码编码：3/4低电平+1/4高电平，代表‘0’信号；1/4低电平+3/4高电平，代表‘1’信号，一位数据码周期一般为几百微秒

当无线接收模块接收到有效信号时，无线接收模块输出的是带有杂波的有效信号波形，通过本专用接收电路后，输出的是如同无线发射信号的一组有用波形，已去除杂波。去除杂波后的信号再发送给单片机，将其唤醒。单片机开始工作，然后对信号进行解码处理。

由于本发明中，单片机只有在接收到有效信号时才处于工作状态，而专用接收电路则无论是否接收到有效信号，都处于持续工作的状态。故专用接收电路不仅需要滤除杂波，还需要进行低功耗的设计。

本发明的专用接收电路的方案如图6所示，包括：串行输入整形模块、滤波模块、输出驱动模块、OSC振荡模块及分频器模块。从无线接收模块输出的信号首先经过串行输入整形模块进行信号整形，再输入到滤波模块进行滤波，最后到输出驱动模块进行驱动输出。OSC振荡模块（即时钟振荡模块）与分频器模块为相对独立的模块，产生两个时钟信号CLK1和CLK2，CLK1输入到滤波模块用于滤波控制，CLK2输出用于控制后级单片机的电源开关控制，从而降低系统功耗。图6中的数字表示互连关系，下同。

下面详细对各模块作介绍。

1.串行输入整形模块。如图7所示，该模块主要用于对输入信号的整形输出。

串行输入整形模块包括电阻R101，输入信号首先经过电阻R101进行延时滤波，然后分成两路，一路经过1级反相器F101到第一RS双稳态锁存器的S端，另一路经过2级反相器F102到第一RS双稳态锁存器的R端，第一RS双稳态锁存器的Q端输出信号再经过2级反相器F103输出至滤波模块；第一RS双稳态锁存器是由两个与非门构成的RS锁存器；图8为其逻辑示意图。

2.滤波模块。如图9所示，主要用于信号的滤波。

滤波模块包括4个级联的D触发器G101～G104，串行输入整形模块的输出信号作为滤波模块的输入，然后依次串入串出到4个D触发器G101～G104；第一个D触发器G101 的时钟采用分频器模块的CLK1输出，后面三个D触发器G102～G104的时钟为CLK1经过一个T触发器G105进行二分频的信号；后三级D触发器G102～G104的同相数据输出端Q端接到一个三输入或非门G106的输入端上，G106的输出端接第二RS双稳态锁存器的R端；后三级D触发器G102～G104的反相数据输出端QN端接到另一个三输入或非门G107的输入端上，G107的输出端接第二RS双稳态锁存器的S端；第二RS双稳态锁存器的Q端接另一个D触发器G108的数据输入端，D触发器G108的时钟与D触发器G102～G104的时钟相同，D触发器G108的Q端接下一级输出驱动模块；第二RS双稳态锁存器是由两个或非门构成的RS锁存器。

由于无线接收模块输出的杂波信号，幅度为满幅，宽度为几十微妙级别，杂波脉宽与有效信号脉宽宽度较为接近，想用普通的滤波处理方法将其去除比较困难，现通过CLK1时钟信号对数据进行定时采集，通过图11时钟振荡模块中外接电阻的大小可控制采集频率的大小，根据输入有效信号的脉宽合理选择外接电阻，可将杂波完全滤掉，而使有效信号通过。CLK1、CLK2输出为时钟信号，其中CLK1高低电平的脉宽占空比为1：1，即高电平脉宽为1，低电平脉宽为1；CLK2的高低电平的脉宽占空比为1：7，即高电平脉宽为1，低电平脉宽为7。CLK1、CLK2的时钟周期比为1：2¹⁶=1：65536，当CLK2时钟周期T=1600ms时，高电平脉宽为200ms，此时CLK1周期为24us。经过一级分频后的采样时钟为48us（就是T触发器G105的输出），根据信号采集原理，此时输入的有效信号的脉宽要大于144us以上，小于此宽度的信号则被滤除。CLK2用于后级系统（如单片机）的电源控制，当CLK2输出高电平时，系统电源开启；当输出低电平时，系统电源关断。

三输入或非门G106、G107与第二RS双稳锁存器的逻辑示意图如图10所示。

3.输出驱动模块。输出驱动模块主要用于信号的大电流输出驱动，采用两级反相器实现，末级尺寸较大，确保能够驱动后级单片机的输入。输出驱动模块结构比较简单，原理图从略。

4.OSC振荡模块（时钟振荡模块）。

此模块主要用于产生时钟，如图11所示，采用RC充放电结构，其中电阻R301外接，电阻C301内置。奇数级反馈形成振荡。

电阻R301的一端接正电压，另一端接NMOS管Q301漏极、电容C301一端和施密特反相器G301输入端；NMOS管Q301的源极和电容C301的另一端接地；施密特反相器G301的输出端接1级反相器F301输入端，F301输出端接NMOS管Q301的栅极和2级反相器F302的输入端，F302的输出端用于接分频器模块的输入端。

5.分频器模块。

分频器模块结构如图12所示。主要用于时钟的分频处理。分别产生CLK1，CLK2 输出。

分频器模块包括依次串联的T触发器G401、13级T触发器G402、T触发器G403、T触发器G404、T触发器G405；T触发器G401的输入端接OSC振荡模块的输出端；T触发器G401的输出端输出CLK1时钟；T触发器G403、G404、G405的输出端接到一个三输入与非门G406的输入端上，G406的输出端通过一个2级反相器F401输出CLK2时钟。

其中13级T触发器G402内部是13个T触发器依次串联。三输入与非门G406的作用是调整CLK2的占空比为1:7。CLK1和CLK2之间经过了16次二分频，因此CLK1、CLK2的时钟周期比为1：2¹⁶。2级反相器F401用于输出放大。

CLK2用于控制后级单片机的电源开关控制。

Claims (4)

1.一种无线遥控专用接收电路，其特征在于，包括：串行输入整形模块、滤波模块、输出驱动模块、OSC振荡模块及分频器模块；

从无线接收模块输出的信号进入串行输入整形模块进行信号整形，再输入到滤波模块进行滤波，最后进入输出驱动模块进行驱动输出；

OSC振荡模块及分频器模块用于产生两个时钟信号CLK1和CLK2，CLK1输入到滤波模块用于滤波控制，CLK2输出用于控制后级单片机的电源开关控制；

串行输入整形模块包括电阻R101，输入信号经过电阻R101延时滤波后，然后分成两路，一路经过1级反相器F101到第一RS双稳态锁存器的S端，另一路经过2级反相器F102到第一RS双稳态锁存器的R端，第一RS双稳态锁存器的Q端输出信号再经过2级反相器F103输出至滤波模块；第一RS双稳态锁存器是由两个与非门构成的RS锁存器；

滤波模块包括4个级联的D触发器G101～G104，串行输入整形模块的输出信号作为滤波模块的输入，然后依次串入串出到4个D触发器G101～G104；第一个D触发器G101 的时钟采用分频器模块的CLK1输出，后面三个D触发器G102～G104的时钟为CLK1经过一次二分频的信号；后三级D触发器G102～G104的同相数据输出端Q端接到一个三输入或非门G106的输入端上，G106的输出端接第二RS双稳态锁存器的R端；后三级D触发器G102～G104的反相数据输出端QN端接到另一个三输入或非门G107的输入端上，G107的输出端接第二RS双稳态锁存器的S端；第二RS双稳态锁存器的Q端接另一个D触发器G108的数据输入端，D触发器G108的时钟与D触发器G102～G104的时钟相同，D触发器G108的Q端接下一级输出驱动模块；第二RS双稳态锁存器是由两个或非门构成的RS锁存器；

OSC振荡模块采用RC充放电结构，包括：

电阻R301的一端接正电压，另一端接NMOS管Q301漏极、电容C301一端和施密特反相器G301输入端；NMOS管Q301的源极和电容C301的另一端接地；施密特反相器G301的输出端接1级反相器F301输入端，F301输出端接NMOS管Q301的栅极和2级反相器F302的输入端，F302的输出端用于接分频器模块的输入端。

2.如权利要求1所述的无线遥控专用接收电路，其特征在于：

CLK1高低电平的脉宽占空比为1：1，CLK2的高低电平的脉宽占空比为1：7，CLK1、CLK2的时钟周期比为1：2¹⁶。

3.如权利要求1所述的无线遥控专用接收电路，其特征在于：

D触发器G102～G104的时钟为CLK1经过一个T触发器G105进行二分频的信号。

4.如权利要求1所述的无线遥控专用接收电路，其特征在于：

分频器模块包括依次串联的T触发器G401、13级T触发器G402、T触发器G403、T触发器G404、T触发器G405；T触发器G401的输入端接OSC振荡模块的输出端；T触发器G401的输出端输出CLK1时钟；T触发器G403、G404、G405的输出端接到一个三输入与非门G406的输入端上，G406的输出端通过一个2级反相器F401输出CLK2时钟。