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智能家居MCU與RF遙控器電路設計

發(fā)布時間:2017-01-11 責任編輯:wenwei

【導讀】智能家居是以住宅為平臺,利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、 安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成,構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng),提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性,并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
    
原理分析
    
本文采用IAI公司的無線系列芯片結合MICROCHIP的PIC系列單片機開發(fā)出一系列的智能家居方案。IAI公司的無線芯片系列具有集成度高、外圍元件少、功耗低、性能穩(wěn)定可靠等特點,芯片內(nèi)部集成了FSK無線收發(fā)必需的全部功能模塊,包括多邊帶PLL合成器、PA、LNA、混頻器、基帶濾波器、中頻放大器、信號強度指示RSSI、數(shù)據(jù)質量偵測DQD、電池電壓偵測、AFC和微控制器等,同時 MICROCHIP的PIC系列芯片單片機具有低功耗、高穩(wěn)定性、抗干擾性好等特點。
    
接口電路如下:
 
智能家居MCU與RF遙控器電路設計
圖1 無線燈光控制電路
 
智能家居MCU與RF遙控器電路設計     
圖2 非隔離電源電路圖
 
非隔離電源電路為MCU和無線模塊提供工作電壓,如圖2所示,采用PI的LinkSwitch-TN,由于功率MOSFET和控制器集成在一個IC當中,設計過程可得到極大地簡化。電路路中所用元件數(shù)目很少,無需變壓器,即可以利用設計速成部分,使用標準元件完成常用輸出電壓和電流的設計。
 
智能家居MCU與RF遙控器電路設計
圖3 無線模塊連接電路
     
無線模塊連接電路如圖3所示,PHY只需使用5個I/O口即可工作,同時采用SPI兼容的控制接口作為數(shù)據(jù)通訊接口,我們測試板也正是使用這種方式與 PHY模塊進行連接的。各個接口功能如下:SCK:SPI串口時鐘輸入;SDI:SPI串口數(shù)據(jù)輸入;NSEL:SPI片選輸入(低電平有效);SDO:SPI串口數(shù)據(jù)輸出;NIRQ:中斷請求輸出(低電平有效);PHY模塊用作數(shù)據(jù)。該模塊具有體積小、功耗底等優(yōu)點,非常適合用于無線設備上。
    
RF60無線模塊遙控器
    
遙控器有許多不同的尺寸和形狀,而且選擇的無線技術也不盡相同。作為產(chǎn)品配件,其廣泛用于消費類電子領域。
    
RF遙控器有其共有的特性,如圖4結構簡圖所示。RF遙控器的基本組件包括:為用戶提供輸入命令的按鍵;把用戶命令轉換成數(shù)字信息的MCU;用于調制和發(fā)射消息的RF發(fā)射器;天線;為遙控器提供動力的電池。制造商在設計RF遙控器時所面臨的共同挑戰(zhàn),是如何提供穩(wěn)定的最大傳輸距離、確保更長的電池壽命和維持較低的系統(tǒng)成本。
 
智能家居MCU與RF遙控器電路設計
圖4:RF遙控器結構簡圖
     
最大化傳輸距離涉及使用盡可能大的功率,同時提供一個高靈敏度的接收器,因為總發(fā)射距離是發(fā)射器輸出功率和接收器靈敏度共同作用的結果。從遙控器端來說,設計目標是構建符合法規(guī)限制的最大輸出功率,這也意味著所有遙控器應具有相同的輸出性能,因為它們都要符合相同法規(guī)限制。
    
RF60發(fā)射器是業(yè)界第一款單芯片(RF+MCU)遙控器IC,只需要一個外部旁路電容、一塊PCB、電池和一塊帶按鍵的外殼,即可構成一個完整的遙控器。圖5是RF60功率放大器和天線調諧電路的結構簡圖。
 
智能家居MCU與RF遙控器電路設計 
圖5:RF60天線調諧框圖
     
通過調整片上與天線自感產(chǎn)生共振的可變電容器,RF60可以最大化發(fā)射天線效率。這些自動的電容器調整通過補償天線匹配電路的失諧使遙控器的發(fā)射功率最大化,并通過允許放寬PCB天線制造公差來降低設計成本。
    
編輯點評:本文介紹的智能化燈光控制電路設計,其中的無線芯片系列具有集成度高、外圍元件少、功耗低、性能穩(wěn)定可靠等特點,芯片內(nèi)部集成了FSK無線收發(fā)必需的全部功能模塊,可以通用到任何一個智能家居設計中,方便的應用于各種智能家居系統(tǒng)上。
 
 
 
 
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