5功能遙控器PT8A977/978的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：PT8A977/978；編碼；解碼；伺服電機(jī)；遙控車(chē)

１　引言

玩具遙控車(chē)采用的是伺服電機(jī)無(wú)線(xiàn)遙控技術(shù)。遙控電路設(shè)計(jì)的基本要求是高性能、低成本、運(yùn)行平穩(wěn)、控制靈活、線(xiàn)路簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)。通常玩具遙控車(chē)的驅(qū)動(dòng)要用兩個(gè)微型直流伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)玩具遙控車(chē)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和加速等功能。玩具遙控車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，對(duì)玩具遙控車(chē)的電氣性能也提出了越來(lái)越高的要求。玩具遙控車(chē)的無(wú)線(xiàn)遙控控制電路設(shè)計(jì)決定著玩具遙控車(chē)的整體性能。文中給出了一種具有優(yōu)異性能的迷你型玩具遙控車(chē)電路的設(shè)計(jì)方案，該方案主要采用ＰＴ８Ａ９７７／９７８集成電路控制器來(lái)設(shè)計(jì)完成。

２ 遙控車(chē)無(wú)線(xiàn)遙控電路

普通玩具遙控車(chē)一般都具有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的基本功能，這些功能可分別由兩臺(tái)微型伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)完成，該電機(jī)沒(méi)有調(diào)速功能。無(wú)線(xiàn)遙控電路的原理方框圖設(shè)計(jì)如圖１所示。

該電路由無(wú)線(xiàn)發(fā)射和無(wú)線(xiàn)接收兩部分組成，其中無(wú)線(xiàn)發(fā)射由編碼電路和ＲＦ發(fā)射電路組成。編碼電路使用的集成電路型號(hào)是ＰＴ８Ａ９７７，該電路具有５種編碼功能，其中Ｆ／Ｂ用于控制伺服電動(dòng)機(jī)的前進(jìn)、后退;Ｌ／Ｒ用于控制伺服電動(dòng)機(jī)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)；ｔｕｒｂｏ用于加速。

圖2和圖3

無(wú)線(xiàn)接收電路部分的解碼電路可以使用ＰＴ８Ａ９７８集成電路芯片來(lái)完成，解調(diào)后的ＲＦ信號(hào)在ＰＴ８Ａ９９６中被放大和濾波，然后得到基帶信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)在對(duì)該信號(hào)進(jìn)行取樣后，解碼邏輯便可以提取Ｆ／Ｂ、Ｌ／Ｒ和來(lái)自接收信號(hào)的功能位，同時(shí)輸出相應(yīng)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和加速功能所用的控制電平。為了滿(mǎn)足玩具遙控車(chē)的安全需要，同時(shí)還應(yīng)為伺服電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)載保護(hù)電路。

圖4

３　ＰＴ８Ａ９７７／９７８的主要性能結(jié)構(gòu)

ＰＴ８Ａ９７７／９７８是配套使用的無(wú)線(xiàn)遙控編解碼集成電路，它們都有５個(gè)管腳，對(duì)應(yīng)于５種編／解碼功能。根據(jù)外形封裝的區(qū)別，ＰＴ８Ａ９７７／９７８分別各有３種序列號(hào)，其系列產(chǎn)品如表１所列。ＰＴ８Ａ９７７／９７８具有遙控車(chē)的完整控制功能，它們的工作電壓為２．５～５．０Ｖ，當(dāng)無(wú)任何功能鍵按下時(shí)，芯片將自動(dòng)斷電，片上振蕩器停止工作，從而減少工作電流。該編／解碼器的使用十分簡(jiǎn)單，應(yīng)用時(shí)只需很少的幾個(gè)外部元件即可構(gòu)成一個(gè)完整的實(shí)用電路。

表1 PT8A977/978系列產(chǎn)品簡(jiǎn)介

３．１ 編碼電路ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ的性能結(jié)構(gòu)

編碼電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外形封裝分別如圖２(ａ)和圖２(ｂ)所示。由圖可見(jiàn)：該編碼器的內(nèi)部主要由輸入電路、編碼電路、振蕩電路、時(shí)序產(chǎn)生器電路和輸出電路組成。輸入電路有５個(gè)輸入管腳，分別與５個(gè)功能按鍵ｆｏｒｗａｒｄ(前進(jìn))、ｂａｃｋｗａｒｄ(后退)、ｒｉｇｈｔ-ｗａｒｄ(向右)、ｌｅｆｔｗａｒｄ(向左)和ｔｕｒｂｏ(加速)相對(duì)應(yīng)。芯片中的編碼電路向ＳＯ和ＳＣ兩個(gè)輸出管腳發(fā)送數(shù)字碼，數(shù)字碼與定義的功能按鍵相對(duì)應(yīng)，ＳＯ編碼輸出端用于無(wú)線(xiàn)遙控，而ＳＣ編碼輸出端則用于紅外遙控。芯片內(nèi)時(shí)序電路中的一個(gè)計(jì)數(shù)器可使ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ具有自動(dòng)斷電功能。其管腳ＰＣ輸出端可用來(lái)控制外部工作電源的通、斷狀態(tài)。按下任何一個(gè)功能按鍵都會(huì)立即使芯片激活。編碼器輸出的編碼格式和字格式分別如圖３(ａ)和圖３(ｂ)所示。在編碼格式中，Ｗ１表示功能碼，Ｗ２表示開(kāi)始碼。ＰＴ８Ａ９７７／９７７ＢＷ的管腳功能說(shuō)明如表２所列。

表2 PT8A977BP/977BW的各管腳說(shuō)明

３．２ 解碼電路ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ的功能結(jié)構(gòu)

解碼集成電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)和外形封裝分別如圖４(ａ)和圖４(ｂ)所示。該解碼集成電路比編碼集成電路復(fù)雜得多，它內(nèi)部主要由３組放大器、信號(hào)取樣和誤碼檢測(cè)、解碼電路、控制邏輯電路、振蕩器、時(shí)序產(chǎn)生器、鎖存器、輸出電路組成。ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ有５個(gè)輸出管腳，分別具有５種功能。接收的信號(hào)由三級(jí)放大器放大后對(duì)其進(jìn)行信號(hào)取樣、誤碼檢測(cè)和解碼，以控制遙控車(chē)的動(dòng)作。編碼和解碼兩種芯片的振蕩器工作頻率之間的相對(duì)誤差必須小于２．５％。圖５所示是具體編碼和解碼時(shí)序，該解碼器的管腳功能說(shuō)明如表３所列。

表3 PT8A978BP/978BW管腳說(shuō)明

４ ＰＴ８Ａ９７７／９７８的典型電路

４．１ ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ在發(fā)射電路中的應(yīng)用

ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ在發(fā)射電路中的典型應(yīng)用電路如圖６所示，該電路使用９Ｖ電池供電，三極管Ｑ１和Ｑ２的工作電壓均是９Ｖ，集成電路芯片的工作電壓是４．７Ｖ。當(dāng)開(kāi)關(guān)Ｓ１閉合時(shí)，發(fā)光二極管ＬＥＤ１導(dǎo)通發(fā)光，表示工作電源接通。９Ｖ電壓直接加到Ｑ１、Ｑ２上，同時(shí)經(jīng)Ｒ２、Ｄ１組成的穩(wěn)壓電路可為芯片提供４．７Ｖ的工作電壓。電阻Ｒ１用來(lái)決定編碼器內(nèi)部振蕩器ＯＳＣ的振蕩頻率；按鍵開(kāi)關(guān)Ｌ、Ｒ用于控制遙控車(chē)的左、右轉(zhuǎn)；按鍵開(kāi)關(guān)Ｆ、Ｂ用于控制遙控車(chē)的前進(jìn)、后退。三極管Ｑ１與Ｌ１、Ｘ１、Ｃ３組成了一個(gè)電容三點(diǎn)式載波振蕩器，該振蕩器的工作頻率可以是２７ＭＨｚ或４９ＭＨｚ。編碼器ＳＯ管腳輸出的編碼數(shù)字信號(hào)和Ｑ１輸出的載波信號(hào)同時(shí)加到Ｑ２的基極后，經(jīng)Ｑ２調(diào)制，Ｌ３、Ｃ８、Ｃ９濾波后便由天線(xiàn)Ｌ４發(fā)射出去。當(dāng)載波頻率為２７ＭＨｚ時(shí)，ＲＦ電路的元件參數(shù)則是：Ｃ３＝４７ｐＦ、Ｃ８＝１８０ｐＦ、Ｃ９＝４７ｐＦ、Ｒ３＝１２０ｋΩ、Ｒ５＝１５ｋΩ、Ｌ１＝Ｌ２＝２．２μＨ、Ｘ１＝２７．１４５ＭＨｚ。載波頻率如果為４７ＭＨｚ，ＲＦ電路的元件參數(shù)是：Ｃ３＝２２ｐＦ、Ｃ８＝１００ｐＦ、Ｃ９＝３０ｐＦ、Ｒ３＝６８ｋΩ、Ｒ５＝２２ｋΩ、Ｌ１＝Ｌ２＝１μＨ、Ｘ１＝４９．８６０ＭＨｚ。

圖6

４．２ ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ在接收電路中的應(yīng)用

ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ在接收電路中的典型應(yīng)用電路如圖７所示，該電路使用的是６Ｖ電源電壓，當(dāng)電源開(kāi)關(guān)Ｓ１閉合時(shí)，６Ｖ電壓直接加在伺服電機(jī)Ｍ１和Ｍ２的兩組全橋驅(qū)動(dòng)器上，再經(jīng)Ｒ１０和穩(wěn)壓二極管Ｄ１降到３．３Ｖ，以作為ＲＦ接收電路和解碼芯片的工作電壓。無(wú)線(xiàn)遙控信號(hào)經(jīng)天線(xiàn)和Ｑ１組成的ＲＦ電路接收后，將送至解碼芯片的ＶＩ１輸入管腳。接收到的信號(hào)經(jīng)芯片解碼后可從管腳７?Ｌｅｆｔ?、６?Ｒｉｇｈｔ?、１１?Ｆｏｒｗａｒｄ?和１０?Ｂａｃｋｗａｒｄ?腳輸出功能信號(hào)以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)全橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，從而使橋路上的驅(qū)動(dòng)三極管交替導(dǎo)通以控制伺服電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)?，F(xiàn)以伺服電機(jī)Ｍ１為例：當(dāng)解碼芯片Ｆｏｒｗａｒｄ管腳輸出為高電平，Ｂａｃｋｗａｒｄ管腳輸出為低電平時(shí)，Ｑ２、Ｑ６、Ｑ５導(dǎo)通，而Ｑ３、Ｑ７、Ｑ４關(guān)斷，Ｍ１中的電樞電流為從右至左，此時(shí)Ｍ１應(yīng)正轉(zhuǎn)；反之，當(dāng)解碼芯片Ｆｏｒｗａｒｄ管腳輸出為低電平，Ｂａｃｋｗａｒｄ管腳輸出為高電平時(shí)，Ｑ２、Ｑ６、Ｑ５關(guān)斷，而Ｑ３、Ｑ７、Ｑ４導(dǎo)通，Ｍ１中的電樞電流從左至右，此時(shí)，Ｍ１應(yīng)反轉(zhuǎn)。當(dāng)接收電路的載波頻率為２７ＭＨｚ時(shí)，ＲＦ接收電路的元件參數(shù)如下：Ｃ１＝１０ｐＦ、Ｃ２＝４７ｐＦ、Ｃ３＝４７ｐＦ、Ｃ４＝３３００ｐＦ、Ｑ１的型號(hào)為Ｃ１８１５－Ｙ、Ｒ１＝１５０ｋΩ、Ｒ２＝６８０Ω、Ｌ１＝７Ｔ、Ｌ２＝８．２μＨ；而載波頻率為４９ＭＨｚ時(shí)，ＲＦ接收電路的元件參數(shù)如下：Ｃ１＝１５ｐＦ、Ｃ２＝２５ｐＦ、Ｃ３＝１０ｐＦ、Ｃ４＝２２００ｐＦ、Ｑ１的型號(hào)Ｃ３８０－０、Ｒ１＝１８０ｋΩ、Ｒ２＝８２０Ω、Ｌ１＝５Ｔ、Ｌ２＝３．３μＨ。

圖7