【導(dǎo)讀】本文主要介紹基于LPC930單片機(jī)和TDA5255無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)的雙向汽車。防盜系統(tǒng)，分遙控器和主機(jī)設(shè)計(jì)兩部分。執(zhí)行相應(yīng)的功能，還具有自動上下鎖、中控鎖自動化、自動恢復(fù)、緊急解除等功能。自定義無線通信協(xié)議，協(xié)議數(shù)據(jù)采用PWM編碼，使用FSK調(diào)制和解調(diào)方式。實(shí)現(xiàn)采用C語言編程和Keil編譯環(huán)境。防盜器主機(jī)指標(biāo)要求··············································&#18

　　

【正文】 DD 引腳控制。當(dāng)完全掉電（包括內(nèi)部的時鐘），這是通過對配置寄存器的 D14 位來設(shè)定，靜態(tài)電流大約為 5nA 左右；在掉電情況下（時鐘還在運(yùn)行）靜態(tài)電流大約為 9u A 左右，工作電壓都在 5V的條件下。 信號檢測和低電壓檢測 ? 信 號強(qiáng)度測量 TD5255 內(nèi)部自帶有一個 6 位的 ADC，在上面的解調(diào)過程中也提到，限制器里面有將信號按比例轉(zhuǎn)換成直流電壓，把兩路的直流電壓相加就得到了總的信號強(qiáng)度電壓，這個是通過 RSSI 模塊測量的， 6 位的 ADC 將這個電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，存放 于地址為 80H 的 ADC 寄存器內(nèi)，通過讀取寄存器的值可以得到相應(yīng)的信號強(qiáng)弱指示。如 圖 ：接收模式選擇高增益模式，所以對應(yīng)的是紅色的線條，橫坐標(biāo)是接收信號的強(qiáng)弱，縱坐標(biāo)對應(yīng) RSSI 的電壓值和電壓值對應(yīng)的 ADC 的值。本系統(tǒng)中將信號分成三等分， 120dBm 到 90dBm 為弱信號， 90dBm 到 50dBm 為中等強(qiáng)度信號， 50dBm到 20dBm為強(qiáng)信號。 圖 信號強(qiáng)度對應(yīng)圖 ? 低電壓檢測 低電壓的檢測也是通過讀取 ADC 寄存器的值來確定，不過需要對地址為 08H寄存器的第 2 位進(jìn)行配置，默認(rèn)值為 1， ADC 是測量 RSSI 電壓；若將其配置為 0時，則測量的是電源電壓，這樣可以實(shí)現(xiàn)低電壓檢測。參考電壓為 ， ADC 對應(yīng)的值 =（ VCC/5） /*63；即先把電池電壓除以 5 然后和 的參考電壓作比較，滿電壓為 63。 ? I2C 操作 上面提到的對寄存器的操作都是通過 I2C 總線與單片機(jī)通信實(shí)現(xiàn)的， TD5255作從機(jī)，單片機(jī)作為主機(jī)， I2C 的操作在單片機(jī)的介紹中說明，這里就不多加敘述 了，對 TD5255 寄存器操作的數(shù)據(jù)格式如下 所示 ： 表 芯片地址 表 I2C 數(shù) 據(jù)寫模式（ 8 位） 表 I2C 數(shù)據(jù)寫模式（ 16 位） 表 I2C 數(shù)據(jù)讀模式（ 16 位） TDA5255 的時間特性 對 TDA5255 的操作有一些的時間要求， ? 當(dāng)采用外部引腳 PWDDD 來掉電，喚醒需要經(jīng)過 8ms 穩(wěn)定時間才能發(fā)射和接收數(shù)據(jù)； ? 如果是使用內(nèi)部的自發(fā)模式掉電和喚醒，需要 的時間建立時間； ? 讀取 ADC 寄存 器值檢測電壓和信號時，需要在 PWDDD 置低后 的時間才能讀取，否則數(shù)據(jù)無效。 基于 TDA5255 的高頻模塊設(shè)計(jì) 高頻模塊的總體框圖 高頻模塊大致由天線、高頻發(fā)送、高頻接收、 TDA525 四部分組成，如 圖 所示 天 線 高 頻 發(fā) 送高 頻 接 收T D A 5 2 5 5 圖 高頻模塊發(fā)射電路 發(fā)射電路中包括有天線的模塊以及一些電容電感組成的 濾波電路，實(shí)際電路圖如 圖 ， PA 連接到 TDA5255 的對應(yīng)引腳上， RX_TXN 發(fā)射功率增強(qiáng)使能端，連接到單片機(jī)控制引腳上，可以增加發(fā)射功率。 Q28550Q48050Q3581C28103uFC27103uFC26103uFC2210pFC19103uFC181pFC2112pFC2512pFR9470L1482nHL13L10L1218nHL1518nHL968nHR7R10470R568C2022pFC15102uFC16104uFC17104uFC14R6R4C12103uFC13103uFL882nHR810K5VRX_TXN12VL115nHC24C2320pFPAE2AntennaR15圖 高頻發(fā)射電路 高頻模塊接收電路 接收電路是由幾極濾波電路組成，接收到信號通過 INI 接入到 TD5255 的引腳。如 圖 E1AntennaD11N5819Q18505C3104uFC10102uFC512pFC115pFC65pFC2102uFC1104uFR3470KL522nHL722nHL3100nHL212pHR2100KR11KL447nHC7103uFC820pFC4103uFC9103uFL682nHL11uHRX_TXNLNI 圖 高頻接收電路 第 5章 遙控器設(shè)計(jì) 硬件 設(shè)計(jì) 總體硬件設(shè)計(jì)框圖 遙控器的設(shè)計(jì)采用 LPC930 單片機(jī)作為主控部分，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的信號編解碼、信號的接收和發(fā)射、外圍電路的控制、以及與 TDA5255 的通信等；以按鍵作為主控輸入，具有第一響應(yīng)時間，以主機(jī)的報警信號作為第二輸入，實(shí)時檢測報警信號，并有相應(yīng)的提示。系統(tǒng)總體框如 圖 。 L P C 9 3 0無 線 收 發(fā) 模塊 T D A 5 2 5 5鍵 盤電 源 模 塊蜂 鳴 器L E D振 動 電 機(jī)報 警 模 塊 圖 電源設(shè)計(jì) 電源采用 ，由于 CPU 采用是 PHILIPS 單片機(jī) LPC900 系列，它的工作電壓是 —，因此需要降壓處理， 如 圖 POWER 輸入，通過 SPX1117 變壓模塊變壓到 （原理圖中標(biāo)有 SPX1117變壓模塊變壓后的電壓）進(jìn)行供電。圖中還包含了 C C C C4 組成的濾波穩(wěn)定電壓電路，也就是術(shù)語所說的 “退耦電容 ”。 如果電路突然需要大量的電量時，而同時電壓因此而下降時，電容器就會釋放存儲的電量來維持電壓（電容器可以減緩幾毫秒內(nèi)電壓的快速下降，這足以克服電壓下降帶來的問題）。當(dāng)電路不再需要大量的電量時，電容器會自動充電。這種用途 的電容器就叫做 “退耦電容 ”。 而且 “退耦電容 ”還可以濾除電源電壓中一些毛刺高頻量，在電源的輸入部分以及電路中需要用到電源的地方加上這 連 個電容，可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的作用，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。 我們再來介紹一下 SPX1117，它是由 Sipex 公司生產(chǎn)的電源穩(wěn) 壓模塊。 SPX1117可以提供 穩(wěn)定輸出電流和 1A 穩(wěn)定峰值電流， 輸入電壓最大值是 20V， 而且有3 端可調(diào)節(jié)（電壓可選： ， ， ， ， ， 及 5V）有一個較寬的電壓范圍和標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出，各方面性能參數(shù)都達(dá)到要求，外圍電路 設(shè)計(jì) 簡單方便，成本底。 SPX1117 有很低的靜態(tài)電流，在滿負(fù)載時其低壓差僅為 。當(dāng)輸出電流減少時，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率 。 12p ow e rV C CGNDC10 .1 u F+ C21 0u FV C C 3 .3 VV i n1GND2V o ut3U1S P X 1 1 1 7 3. 3C30 .1 u F+C41 0u F3 .3 V 圖 核心 控制單元 MCU 設(shè)計(jì) 核心控制單元 MCU采用 PHILIPS 公司的 LPC900 系列單片機(jī)， LPC900 系列單片機(jī)是一個 基于 80C51 內(nèi)核的高速、低功耗 Flash 單片機(jī)，主要集成了字節(jié)方式的I2C 總線、 SPI 接口、 UART 通信接口、實(shí)時時鐘、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 ISP/IAP 在線編程和遠(yuǎn)程編程方式等一系列有特色的功能部件，這些有特色的功能部件給本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來非常大的方便，而且節(jié)省了很多的外圍電路的設(shè)計(jì)。 1． P89LPC930 芯片資源 本系統(tǒng)使用是 P89LPC930，它是一款單片封裝的微控制器，適合于許多要求高集成 度、低成本的場合，可以滿足多方面的性能要求。它采用了高性能的處理器結(jié) 構(gòu)，指令執(zhí)行時間只需 2 到 4 個時鐘周期， 6 倍于標(biāo)準(zhǔn) 80C51 器件。 P89LPC930/931集成了許多系統(tǒng)級的功能，這樣可大大減少元件的數(shù)目和電路板面積并降低系統(tǒng)的成本。具有如下特點(diǎn)： ? 當(dāng)操作頻率為 12MHz 時，除乘法和除法指令外，高速 80C51 CPU 的指令執(zhí)行時間為 111ns~222ns。同一時鐘頻率下，其速度為標(biāo)準(zhǔn) 80C51 器件的 6倍。只需要較低的時鐘頻率即可達(dá)到同樣的性能，這樣無疑降低了功耗和EMI； ? VDD 操作電壓范圍為 ～ ， I/O 口可承受 5V（可上拉或驅(qū)動到 ）； ? 4KB/8KB Flash 字節(jié)可擦除程序存儲器，具有 1KB 扇區(qū)和 64 字節(jié)頁規(guī)格；256 字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)存儲器；字節(jié)擦除特性允許程序存儲器用作數(shù)據(jù)存儲器； ? Flash 編程操作執(zhí)行時間小于 2ms；擦除操作執(zhí)行時間小于 2ms； ? 2 個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器，每一個定時器均可設(shè)置為溢出時觸發(fā)相應(yīng)端口輸出或作 為 PWM 輸出； ? 實(shí)時時鐘可作為系統(tǒng)定時器； ? 增強(qiáng)型 UART，具有波特率發(fā)生器、間隔檢測、幀錯誤檢測、自動地址識別和通用的中斷功能； ? 400KHz 字節(jié) 寬度的 I2C 通信端口； ? 8 個鍵盤中斷輸入，另加 2 路外部中斷輸入； ? 4 個中斷優(yōu)先級； ? 看門狗定時器具有片內(nèi)獨(dú)立振蕩器，無需外接元件，看門狗定時器溢出時間有 8 種選擇； ? 低電平復(fù)位，使用片內(nèi)上電復(fù)位時不需要外接元件，復(fù)位計(jì)數(shù)器和復(fù)位干擾抑制電路可防止虛假和不完全的復(fù)位，另外還提供軟件復(fù)位功能； ? 低電壓復(fù)位（掉電檢測）可在電源故障時使系統(tǒng)安全關(guān)閉，該功能也可配置為一個中斷； ? 振蕩器失效檢測?？撮T狗定時器具有獨(dú)立的片內(nèi)振蕩器，因此它可用于振蕩器的失效檢測； ? 可配置的片內(nèi)振蕩器及其頻率范圍和 RC 振蕩器選項(xiàng)（ 通過用戶可編程Flash 配置位選擇）。選擇 RC 振蕩器（出廠校準(zhǔn)為177。 1﹪）時不需要外接振蕩器件。振蕩器選項(xiàng)支持的頻率范圍為 20KHz~18MHz?？蛇x擇 RC 振蕩器選項(xiàng)并且其頻率可進(jìn)行很好的調(diào)節(jié)； ? 可編程端口輸出模式： 準(zhǔn)雙向口；開漏輸出；推挽輸出；僅為輸入； ? 端口“輸入模式匹配”檢測。當(dāng) P0 口管腳的值與一個可編程的模式匹配或者不匹配時，可產(chǎn)生一個中斷； ? 雙數(shù)據(jù)指針； ? 施密特觸發(fā)端口輸入； ? 所有口線均有 LED 驅(qū)動能力（ 20mA）。最大承受 I/O 口電流為 100mA； ? 可控制口線輸出斜率以降低 EMI，輸出 最小跳變時間約為 10ns； ? 最少 23 個 I/O 口（ 28 腳封裝），選擇片內(nèi)振蕩和片內(nèi)復(fù)位時可多達(dá) 26 個I/O 口； ? 當(dāng)選擇片內(nèi)振蕩器及復(fù)位時， P89LPC930/931 只需連接電源和地； ? 串行 Flash 編程可實(shí)現(xiàn)在電路編程， Flash 保密位可防止程序被讀出； ? Flash 程序存儲器可實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用中編程，這允許在程序運(yùn)行時改變代碼； ? 空閑和兩種不同的掉電節(jié)電模式，提供從掉電模式中喚醒功能（低電平中斷輸入喚醒）。典型的掉電電流為 1μA（比較器關(guān)閉時的完全掉電狀態(tài)）； 2．功能框圖 4 k B / 8 k B程序 F L A S H256 字 節(jié) R A MP O R T 3P O R T 1P O R T 0C P UUA RTI2CS P IP O R T 2高性 能加速 2 時鐘 8 0 C 5 1 C P U數(shù)據(jù)可配置 的 I / O 口可配 置的 I / O 口可配 置的 I / O 口可 配置的 I / O 口鍵盤 中斷內(nèi) 部總線實(shí)時時 鐘 /系統(tǒng)定 時器定時器 0定時器 1看門狗 定時器 和 振 蕩 器模擬比 較器可 編程的 分頻振 蕩 器晶體 或諧振 器可配置 的振蕩 器片內(nèi) R C 振 蕩 器時 鐘電源 監(jiān)控器（上 電復(fù)位 ，掉電 復(fù)位） 圖 LPC930 功能框圖 3．實(shí)際電路 P 2. 01P 2. 12P 0. 03P 1. 74P 1. 65P 1. 56V S S7P 3. 18P 3. 09P 1. 410P 1. 3 / S D A11P 1. 2 / S C L12P 2. 213P 2. 314P 2. 415P 2. 516r x d / P 1 .117t x d / P 1 .018P 0. 719P 0. 620VDD21P 0. 522P 0. 423P 0. 324P 0. 225P 0. 126P 2. 627P 2. 728U1L P C 9 3 0l e d 1l e d 2l e d 3l e d 4 l e d 5l e d 6l e d 7GNDY13 2. 7 68 K H zk e y 1k e y 2k e y 3S D AS C LT X E NR X _ T XF D A TP W DB U S R E S TR E S TR E S TP C LP D AR91KR 1 01KC52 2p FC62 2p F R 1 41KR 1 51K3 .3 V3 .3 V3 .3 VS D AS C LS ha k eB e e n 圖 LPC930 原理圖 各引腳 功能說明如 表 ： 表 標(biāo)號 引腳名 輸出模式 功能 備注 Led1～ led7 ～ 推挽輸出 LED 控制 推挽輸出可以輸出較大的電流，提供給 LED Key1～ key3 ～ 準(zhǔn)雙向口 按鍵控制 使用 P0 口的鍵盤中斷功能，可以實(shí)時響應(yīng)鍵盤 Shake 準(zhǔn)雙向口 振動電機(jī)控制 振動用于提示用戶 Been 準(zhǔn)雙向口 交流蜂鳴器控制 蜂鳴器用于產(chǎn)生音樂，利用該引腳的定時器 1翻轉(zhuǎn)輸出功能 FDAT 準(zhǔn)雙向口 無線收發(fā)模塊數(shù)據(jù)腳控制 用于發(fā)射和接收無線的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)半雙工控制 RX_TX 推挽輸出 無線收發(fā)模塊收發(fā)切 換腳控制 由于無線高頻模塊收發(fā)切換需要提高較大電流故采用推挽方式 TXEN 準(zhǔn)雙向口 無線收發(fā)模塊高發(fā)腳控制 該引腳可提高發(fā)射時的發(fā)射功率 SDA 開漏輸出 無線收發(fā)模塊 該引腳只能配置 I2C 數(shù)據(jù)腳控制 為開漏輸出， 需要外接上拉電阻 SCL 開漏輸出 無線收發(fā)模塊I2C 時鐘線控制 該引腳只能配置為開漏輸出，需要外接上拉電阻 BUSREST 準(zhǔn)雙向口 無線收發(fā)模塊復(fù)位腳控制 對無線收發(fā)模塊實(shí)現(xiàn)復(fù)位初始化 RESET 僅為輸入 單片機(jī)復(fù)位腳 內(nèi)部有復(fù)位電 路，不需要外加電路 PWD 推挽輸出 無線收發(fā)模塊的節(jié)電控制 可以讓無線 收發(fā)模塊掉電 XTAL1 僅為輸入 單片機(jī)外部晶振引腳 提供 RTC 時鐘 XTAL2 僅為輸入 單片機(jī)外部晶振引腳 提供 RTC 時鐘 無線收發(fā)模塊 無線收發(fā)模塊是采用 TDA5255 E1 ASK/FSK 434MHz 的芯片設(shè)計(jì)，它是 低功耗的 FSK/ASK 單片無線收發(fā)器，半雙工工作，這里只介紹該模塊的接口，芯片的電路設(shè)計(jì)在后面介紹 。實(shí)際電路圖如 圖 ： B U S _R S T1P W D2F D A T A3S C L10S D A9V C C8GND4T X E N7GND6R X / T X5S3T D 52 5 5GNDGNDT X E NV C CS D AS C LR X _ T XF D A TP W DB U S R E S T 圖 無線收發(fā)模塊 無線收發(fā)模塊的引腳功能如 表 ： 表 無線收發(fā)模塊的引腳功能 標(biāo)號 引腳 功能 BUSREST 1 無線收發(fā)模塊的復(fù)位端，低又效 PWD 2 無線收發(fā)模塊的節(jié)電使能端，高為節(jié)電使能，低正常工作 FDAT 3 無線收發(fā)模塊的數(shù)據(jù) 收發(fā)端口 GND 4 無線收發(fā)模塊的模擬地 RX_TX 5 無線收發(fā)模塊的收發(fā)切換端，高收，低發(fā) GND 6 無線收發(fā)模塊的數(shù)字地 TXEN 7 無線收發(fā)模塊的高發(fā)端，當(dāng)置 1 時可以增強(qiáng)發(fā)射功率 VCC 8 無線收發(fā)模塊的電源，由鋰電池 供電 SDA 9 無線收發(fā)模塊的 I2C 數(shù)據(jù)口 SCL 10 無線收發(fā)模塊的 I2C 時鐘口 ICP 下載電路 LPC900 系列支持 ISP（在系統(tǒng)編程）、 IAP（在應(yīng)用編程）、 ICP（在電路編程），下面介紹下這三種編程方式： ? ISP 編程時不需要將微控制器從系統(tǒng)中 移出，它包含一系列內(nèi)部的硬件資源與內(nèi)部固件相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)通過串口對單片機(jī)的遠(yuǎn)程編程。固件由 Philips提供并嵌入到芯片中，它不需要額外的元件開銷，但是需要串口連接電路； ? IAP 編程相對簡單，不需要任何的外圍電路，只需要通過一個應(yīng)用程序?qū)讉€ IAP 子程序的調(diào)用來對 Flash 扇區(qū)、頁、保密位、配置字節(jié)和器件 ID進(jìn)行擦除和編程，但前提是芯片中已經(jīng)下載了用戶的應(yīng)用程序，所以它一 般用在上述的幾個對 Flash 的操作中； ? ICP 編程，它是一種按照芯片燒寫時序?qū)⒋a下載到芯片的內(nèi)部的 Flash中，它必須有固定的下載器，這里 我們采用的致遠(yuǎn)公司生產(chǎn)的 MiniICP 下載器。 ICP 下載使用 7 個引腳。 ? 考慮到遙控器體積限制，要求小巧，又必須要有下載調(diào)試功能，所以采用了 ICP 編程方式，只需要在外圍引出 7 個接口就可以對芯片進(jìn)行編程，不影響電路