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(yùn)行。該遙控器是為了提高物流運(yùn)輸中電動(dòng)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(gè)公司的物流系統(tǒng)中，物體的搬運(yùn)是一個(gè)大系統(tǒng)。而物體的搬運(yùn)，一般都要用到電動(dòng)葫蘆以及行車這兩種工具。由于電動(dòng)葫蘆與物品需要移動(dòng)，操作人員必須拿著手持控制器隨物品的移動(dòng)而走動(dòng)，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(jià)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(jià)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(jì)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(cuò)，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(cuò)信道編碼技術(shù)，在信道誤碼率為10-2時(shí)，可得到實(shí)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(shí)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(gè)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(gè)方面實(shí)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(dòng)葫蘆的滑行，實(shí)際供電電源會出現(xiàn)瞬時(shí)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(shí)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(dòng)繼電器―接觸器系統(tǒng)，進(jìn)一步控制電機(jī)的運(yùn)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(shí)踐證明，該類產(chǎn)品在使用時(shí)會出現(xiàn)錯(cuò)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(diǎn)就是怎樣實(shí)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(shí)器，看門狗定時(shí)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。