智能家居MCU與RF遙控器電路設計—電路圖天天讀（306）

　　智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、 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、數據質量偵測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：

　　圖1 無線燈光控制電路

　　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。

　　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據通訊接口，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串口數據輸入；NSEL：SPI片選輸入（低電平有效）；SDO：SPI串口數據輸出；NIRQ：中斷請求輸出（低電平有效）；PHY模塊用作數據。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。

　　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。

　　圖5：RF60天線調諧框圖

　　通過調整片上與天線自感產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。

電子發(fā)燒友《安防技術特刊》，更多優(yōu)質內容，馬上下載閱覽