基于MC9SOSLL16的遙控器設計
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作者: 李秀菲 梁文超
隨著社會的發展,電子產品種類繁多,遙控器的應用越來越廣泛,大至家用電器,小至窗簾,其中應用最多最廣泛的是紅外遙控器。紅外線遙控的基本原理就是利用波長為0.76-1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。常用的紅外遙控系統一般分發射和接收兩個部分。發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管,由于其內部材料不同于普通發光二極管,因而在其兩端施加一定電壓時,它便發出的是紅外線而不是可見光。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz,紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁,故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾,電路調試簡單。只要按給定電路連接無誤,一般不需任何調試即可投入工作;編解碼容易,可進行多路遙控。隨著紅外遙控器的廣泛應用,基于遙控器使用的MCU芯片也有很多,應用廣泛的有NEC的NEC9324,RENESAS的3M3455AGCHFP(OTP)。Mcu的發展日新月異,低成本低功耗內部集成度強的芯片成為遙控器開發的首選,FREESCALEfigMC9S08LLl6就是這樣一款芯片。
1、MC9S08LL16芯片的特點
MC908LL16是Freescale基于HCS08核的8位單片機。具有極低功耗,內置LCD驅動及豐富的外圍接口。LL16的主要特性如下:
低工作電壓1.8V-3.6V
最大總線頻率10Mhz
內置瑣頻環電路FLL
16K FLASH程序空間
2K字節RAM
2個16位定時器
實時時鐘計數器TOD
8路12位A/D
模擬比較器
內置LCD驅動,可配置為8*24或4*28模式
1個外部中斷和8個外部鍵盤中斷KBI
內部RC振蕩器的看門狗
低電壓檢測電路LVI
1個SPI,12C.SCI
管腳封裝有64PLQFP$148LQFP
2、基于MC908LLl6遙控器設計介紹
遙控器一般用兩節7號電池供電,一般由振蕩器部分,復位電路,按鍵檢測電路,液晶驅動電路,紅外發射管電路組成,大概框圖如下:
主要功能模塊設計及分析:
2.1 電源電路
用兩節7號電池供電,加電解電容和瓷片電容濾波。
2.2 振蕩器電路
輔時鐘選用通用的32.768晶體振蕩器,選用了芯片內部集成的電容,反饋電阻,匹配電阻,主時鐘通過晶體振蕩器倍頻到4M運行。此方案節省了一個陶瓷振蕩器,降低了器件和生產成本。
2.3 按鍵電路
按鍵電路選用最常見的按鍵掃描電路,軟件采用依次輪流查詢的方法。
2.4 液晶顯示電路
設計采用了1/4DUTY,1/3BIAs液晶,4X24段。
2.5 發碼電路
紅外發光二極管的發射功率一般都較小(100mW左右),所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱,因此就要增加高增益放大電路。
3、基于MC9SLL16設計的遙控器性能
3.1 靜態電流
靜態電流實測為5-6uA,符合設計要求,屬于非常低的功耗。
3.2 發碼電流
發碼電流為35mA,符合遙控器設計要求。
3.3 發射距離
發射距離15米以上,符合設計要求。
4、基于MC9SLL16設計的一些特性
4.1 MC9S1LL6的低功耗特性
對于遙控器來說,低功耗是設計中首要考慮的因素。系統功耗由兩部分組成:單片機本身的功耗和外部電路的功耗。在遙控器的應用中,單片機大部分時間工作于睡眠狀態,因此睡眠時的電流至關重要,睡眠時的功耗主要決定系統的平均功耗。睡眠3(STOP3)模式的電流為400hA,睡眠2(STOP2)模式的電流為350hA。建議采用STOP3模式。在遙控器的應用中,進入睡眠時,LCD屏需要常亮,外部32.768 kHz的晶振不能停振,因為TOD模塊采用外部32.768kHz的晶振作為時鐘源實現軟時鐘。把這些模塊的功耗考慮進去,那么進入睡眠狀態時,LCD常亮,TOD模塊工作(定時喚醒Mcu),外部32.768 kHz的晶振工作,MCU本身的功耗僅為2μA左右。另外有一個參數對系統功耗的影響也非常重要,即從睡眠模式喚醒的時間。喚醒時間越短越好,因為喚醒的過程中,功耗會比較大。LL16從睡眠3(sTOP3)模式喚醒的時間非常短,只有6uS,大大低于業界的大部分同類產品。
4.2 節省陶瓷振蕩器
一般的遙控器MCU都有兩個振蕩器,一個陶瓷振蕩器,供運行模式運行,一個晶體振蕩器,一直工作,M C9S08LLl6可省去陶瓷振蕩器,可以節省器件和生產成本。
LL16內部有瑣頻環電路(FLL)可以把MCU運行的總線頻率倍頻上去,最高可以倍頻到20Mhz。同時LLl6內部有RC振蕩器,校準后的精度可以達到土2%(±2%為全溫度范圍的最大誤差。常溫下該精度為±0.2%)。由于在大部分設計中使用軟時鐘而省去外部的專用RTC芯片以節省時間成本,所以選擇外接32.768k的晶振,以保證時鐘的精度
4.3 采用內部復位電路,節省外部復位電路
MC9S08LLl6可直接使用芯片內部的復位電路,在復位完成后設置成普通I/O輸出口。節省了外部復位電路的器件成本和生產成本,而且降低了外界靜電對芯片的干擾。
4.4 晶體振蕩器不需外接電容
Mcgs08LL16在使用低頻工作模式,且在使用低功耗模式時,芯片內部包含了晶體振蕩器所需的匹配電容,反饋電阻及串聯電阻,這種情況不需要外接匹配電容,反饋電阻及串聯電阻。從而節省了器件成本和生產成本,且更加可靠。
4.5 液晶驅動COM口可根據需要設置
Mcgs08LLl6液晶驅動使用非常靈活,可設置成8*24或4*28,每個sEGMENT口都可以設置成COM口NSEGMENT,而且復用普通I/O口,這對硬件設計和軟件設計帶來了非常大的便利和靈活。一般的芯片cOM口都是固定的,硬件PCB不靈活。
4.6 液晶驅動有升壓泵
Mcgs08LL16液晶驅動效果非常好,因其內部電路有升壓泵,可保證液晶在整個工作電壓范圍內(1.8V-3.6V),甚至更低.液晶的顯示效果和視角都非常清晰,而且具有可調的液晶匹配電容及亮度。
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