小功率工業(yè)遙控器的研制

摘要：介紹一種應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場的具有高可靠性的無線遙控器的研制開發(fā)。遙控器有手持發(fā)送器與被控接收器兩部分組成。被控接收器接收遙控器的信號，然后控制現(xiàn)場設(shè)備的運行。該遙控器是為了提高物流運輸中電動葫蘆以及行車的控制的安全性和方便性而開發(fā)的。經(jīng)過改進(jìn)也可用于其他設(shè)備的控制以及家庭使用，有較好的擴(kuò)展性。

關(guān)鍵詞：無線遙控，低功耗，HAC-UP數(shù)傳模塊，繼電器―交流接觸器

在一個公司的物流系統(tǒng)中，物體的搬運是一個大系統(tǒng)。而物體的搬運，一般都要用到電動葫蘆以及行車這兩種工具。由于電動葫蘆與物品需要移動，操作人員必須拿著手持控制器隨物品的移動而走動，而手持控制器也要拉著長長的一捆線，這樣操作人員操作起來既不方便也很不安全。因此，一般公司及需要一種又安全、方便并且價格不是太昂貴的工業(yè)遙控器。從目前情況來看，國內(nèi)外這方面的產(chǎn)品不是很多。在國外，主要有德國及臺灣的幾家公司在開發(fā)，但是他們的價格相對比較貴，一般都在3000元每套以上；而在國內(nèi)只有江蘇的江陰凱澄起重機(jī)械有限公司在做該類產(chǎn)品，并且該產(chǎn)品還有很多不完善的地方。基于這種情況，我們設(shè)計了這款遙控器，經(jīng)過廠方的試用，反映較好，達(dá)到了很好的可靠性，在節(jié)能方面也做得不錯，兩節(jié)五號堿性電池能夠工作一年以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家標(biāo)準(zhǔn)

1．無線數(shù)傳模塊HAC―UP簡介

在我們所做的這款工業(yè)遙控器中，我們直接采用了深圳華奧通信技術(shù)有限公司的無線數(shù)傳模塊HAC―UP24。該無線數(shù)傳模塊基于FSK的調(diào)制方法，采用高效前向糾錯信道編碼技術(shù)，在信道誤碼率為10-2時，可得到實際誤碼率為10-5－10-6。HAC―ＵP具有低功耗及休眠功能。接收情況下，電流10mA，發(fā)射電流30mA，休眠電流10uA，故非常適合于電池供電的產(chǎn)品。經(jīng)實際測試，我們所開發(fā)的這款遙控器產(chǎn)品性能優(yōu)良。

２．系統(tǒng)硬件組成

此款小功率遙控器有兩部分組成，其一是手持端發(fā)送器，另一是控制端接收器。手持端負(fù)責(zé)發(fā)送操作人員所發(fā)出的命令，控制端接收手持端的命令并執(zhí)行相應(yīng)的命令。

手持端采用電池供電，所以其功耗就顯得十分重要，是整個遙控器手持端的靈魂所在?；诖朔N原因，我們從硬件和軟件兩個方面實現(xiàn)其低功耗的要求。從器件原則上，我們一律采用低功耗的CMOS芯片，單片機(jī)采用的是低功耗的，低電壓供電的(3.6V)，有完全掉電模式的，自帶看門狗電路的，自帶電壓比較器的，自帶鍵盤中斷電路的飛利浦單片機(jī)P89LPC932，低功耗的無線數(shù)傳模塊HAC－UP24以及其他一些外圍輔助電路。采用內(nèi)部集成各種功能的飛利浦單片機(jī)P89LPC932可以減少電路板的面積，且有利于降低系統(tǒng)的功耗。 系統(tǒng)組成框圖如下：

控制接收端與強(qiáng)電系統(tǒng)直接相掛接，因此各種干擾將會非常多，所以其可靠性與抗干擾性就顯得十分重要，它是系統(tǒng)能夠投入的基礎(chǔ)。為此，我們從硬件、軟件等方面下了大功夫。由于行車及電動葫蘆的滑行，實際供電電源會出現(xiàn)瞬時斷電的情況，故在電源引線上并聯(lián)了了大容量的電容進(jìn)行續(xù)電，實踐證明，這一步非常重要。然后進(jìn)行整流，濾波。由于工業(yè)現(xiàn)場的供電電源并不夠理想，干擾情況比較嚴(yán)重，故又增加了DC-->DC變換器提高電源質(zhì)量。由于系統(tǒng)的輸出是驅(qū)動繼電器―接觸器系統(tǒng)，進(jìn)一步控制電機(jī)的運行，因此必須進(jìn)行弱電、強(qiáng)電系統(tǒng)隔離，我們采用日本惠普公司的光電耦合器TIP521-4。由于工業(yè)現(xiàn)場的干擾太大了，經(jīng)常有脈沖干擾出現(xiàn)，因此不能采用使用下降沿鎖存的一系列芯片，比較74LS244。實踐證明，該類產(chǎn)品在使用時會出現(xiàn)錯誤。綜合上面所述，我們的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)框圖如下：

３．系統(tǒng)軟件原理

手持端最重要的一點就是怎樣實現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗，故在軟件上我人也采取了一系列措施。
由于單片機(jī)P89LPC932是一種低功耗芯片，其典型的工作電流是10mA（4-12M晶振，3.6V工作電壓），而其掉電電流僅只有1uA，因此非常適合于電池供電的系統(tǒng)。為了盡可能降低系統(tǒng)的功耗，我們采取了如下措施：系統(tǒng)上電后，初始化單片機(jī)P89LPC932各功能模塊，之后休眠數(shù)傳模塊HAC―UP，矩陣鍵盤掃描口線清零，最后單片機(jī)P89LPC932進(jìn)入掉電模式。當(dāng)有鍵盤按下之后，鍵盤中斷使單片機(jī)P89LPC932重新進(jìn)入正常模式，然后讀取鍵值，并喚醒數(shù)傳模塊HAC-UP發(fā)送數(shù)據(jù)，開啟看門狗定時器，看門狗定時器中斷后，查尋是否仍有按鍵，若有，則讀鍵值并發(fā)送數(shù)據(jù)，若無按鍵，則發(fā)送無按鍵命令，并休眠數(shù)傳模塊HAC-UP和單片機(jī)P89LPC932進(jìn)入完全掉電模式。經(jīng)過這種功耗處理，使系統(tǒng)完全達(dá)到了我們的要求。程序流程圖如下。