嵌入式低功耗射频/红外转换控制器的研制

　　引言

　　在智能化家居控制系统应用中，无线通信和控制已经越来越广泛地被运用。为了实现对居室电器设备的集中无线控制，可采用电话遥控、手持遥控器进行远程或短距离的无线控制，但所控制和传输的信号都是RF信号。然而有些被控对象本身是用红外信号遥控的，例如电视机、空调，由于各种品牌的空调都有自己的红外编码信号，相互不能通用，这就给智能化家居控制系统中红外遥控器的集中无线控制带来了极大的不便。本文就基于Msp430的低功耗RF/红外控制器的设计与实现进行介绍。

　　1 工作原理

　　大多数红外遥控信号的输出都是用编码后串行数据对38~40KHz的方波进行脉冲幅度调制而产生的PWM信号，如图1所示。各种品牌的红外遥控器的编码信号互不兼容。

　　对该波形进行测量，并将高低电平的宽度存于 Flash中，而不管其如何编码。当需要对远端的红外设备进行无线控制时，在内存中取出该数字序列，经 Msp430单片机中的捕获比较功能模块，将其还原成红外编码信号。为了实现无线传输，将该信号调制到 350MHz或 420MHz的无线电波上进行传送。

　　由于红外编码信号的频率只有几十 K左右，而无线载波的频率是350MHz，以上变换的误差很小。而防止产生误动作的关键是脉冲函数的宽度的选取。采样频率越高，误差就越小，但内存的用量就越大。本文选取采样频率为红外基波频率(20KHz)的 6倍。

　　接收端的电路先将收到的调制信号解调,得到与图 1相似的红外波形，该信号通过红外驱动电路将驱动红外发光两极管，就可以得到遥控发射信号，完成要求的控制动作。只要解调信号和实际的红外波形有很好的一致性，就能够正确的实现红外遥控。

　　2 系统的硬件结构

　　本控制器分主控制器和接收节点两个部分。如图2所示。

　　1)电源模块

　　电源模块的主要功能是实现电压的转换。把220V的交流电转换成数字电路工作所需要的3V和6V的直流电，其中3V是主要供单片机所使用的，6V供给红外一体化接收头和RF发射、接收模块使用的。此系统的电源回路设计采用无变压器的有源电路，它主要由一些电容、电阻、二极管、稳压管等组成，可达到体积小，耗电少、经济实用、性能稳定可靠的指标。

　　2)控制器模块

　　控制器模块以MSP430F1121单片机为控制器，它的主要功能是完成与其它模块的接口，控制和协调各模块的工作。MSP430是TI公司推出的16位系列单片机，它具有4kB+256字节的FLASH ROM和256字节的RAM的存储空间。因此，在整个硬件电路上无须外加程序存储器。在电池供电的低功耗应用中具有独特的优势，其工作电压在 1.8-3.6V之间，正常工作时功耗可控制在200μA左右，低功耗模式可实现2μA甚至0.1μA的低功耗。当单片机处于闲置状态时，可以让其处于睡眠状态以降低供耗，可供选择的有6种模式：活动方式(AM)和低功耗方式(LM0,LM1,LM2,LM3，LM4)，低功耗方式可让其最低功耗几乎为零。