专利名称：无线遥控遥测模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由编解码、调制解调集成电路和时序逻辑控制电路组成的用于组装模块化微机无线遥控遥测系统的无线遥控遥测模块。
在目前的电子产品市场上，你能见到一种无线遥控遥测模块组件，由于其价格低廉，使用方便，已拥有一定的使用者，但它存在以下明显不足1、只能遥控不能遥测，当遥控指令发出后，没有执行结果的信息反馈。2、没有采用VOC/PLL无线传输链路，频点单一，当该频点出现干拢时，无法避让。目前的现有技术中，要实现无线多分机遥控、遥测功能，除了有现成的无线调制解调器模块外，尚无其它模块可供选择，由于无线遥控、遥测的主要部件没有模块化，通常情况，设计一套普通的无线多分机遥控遥测系统也需要花很多的时间、精力和较高的代价。
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种将一般用途的无线多分机遥控遥测系统的主要部件模块化，从而提供一种可以方便、快速、低成本组装成各种性能稳定的模块化微机无线多分机遥控遥测系统的无线遥控遥测模块。
本实用新型的目的是这样实现的由一个主控站和若干个子控站组成，主控站1由计算机PC、无线遥控遥测主控模块MK1、无线音频收发模块AF和电源POWER相互连接组成，无线遥控遥测主控模块MK1与无线音频收发模块AF为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，并且无线遥控遥测主控模块MK1、无线音频收发模块AF和电源POWER设置在同一壳体内，无线遥控遥测主控模块MK1通过电缆插头连接到壳体外的PC并行口上，子控站由无线遥控遥测子控模块MK2、无线音频收发模块AF、电源POWER、指令数据输出驱动电路板Z1、状态数据输入电平变换电路板Z2组成，并设置在同一壳体内，Z1、Z2通过电缆插头分别与无线遥控遥测子控模块MK2连接，无线遥控遥测子控模块MK2与无线音频收发模块(AF)为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，Z1、Z2通过电缆与壳外的受控设备连接，无线遥控遥测主控模块MK1由与PC连接的标准并行接口1、光电隔离2、编码电路3、调制解调电路4、移相分频电路5、与无线音频收发模块连接的标准接口6、解码电路7、应答信号锁存电路8和时序逻辑控制电路9相互连接构成，无线遥控遥测子控模块MK2由数据输入输出接口1、光电隔离2、编码电路3、调制解调电路4、移相分频电路5、与无线音频收发模块连接的标准接口6、解码电路7、时序逻辑控制电路8构成，无线遥控遥测主控模块MK1、无线遥控遥测子控模块MK2的调制解调电路4的调制输入同步时钟输出端TXSync与移相分频电路5的下降沿计数端EN相连，移相分频电路5的二分频输出端Q1与编码电路3的时钟输入端CLK和时序逻辑控制电路8、9时钟周期计数端CP3、CP1、CP2相连，无线遥控遥测主控模块MK1、无线遥控遥测子控模块MK2的编码电路3的编码输出端TX与调制解调电路4的调制输入端TXData相连，调制解调电路4的调制输出端TxSIgn经电平调节电位器RV1、隔直电容C7与无线音频收发模块的标准接口6的音频输入端AF IN相连，无线音频收发模块的标准接口6的音频输出端AF OUT经电平调节电位器RV2、隔直电容C8与调制解调电路4的解调输入端RXSIgn相连，调制解调电路4的解调异步输出端UNCLCK Data与解码电路7的解码输入端RX相连，无线遥控遥测子控模块MK2的解码电路7的解码有效指示输出端VT1与时序逻辑控制电路8的下降沿触发端TR-1相连，采用解码有效指示信号VT1后沿启动时序逻辑控制电路8控制编码输出和发射。
本实用新型的积极效果如下采用本实用新型的模块组成实用的微机无线多机遥控遥测系统，只需根据控制对象的情况，设计少量的外围电路Z1、Z2插接在本实用新型的子控模块的输入输出接口上；通过计算机并行口，在计算机上基于WINDOWS平台，采用面向对象语言，根据控制对象编写出形象直观的图形界面，显示在计算机屏幕上，除电源开关外，所有操作均由鼠标完成，在硬件支出最少的情况下，方便灵活地组成各种操作简单、性能稳定，既可实时控制，又可按预定方案自动控制运行的实用的微机无线遥控遥测系统。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型无线遥控遥测主控模块(MK1)的连线结构图。
图3为本实用新型无线遥控遥测子控模块(MK2)的连线结构图。
如图1所示，本实用新型由一个主控站和若干个子控站组成，主控站由计算机PC、无线遥控遥测主控模块MK1、无线音频收发模块AF和电源POWER相互连接组成，无线遥控遥测主控模块MK1与无线音频收发模块AF为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，并且无线遥控遥测主控模块MK1、无线音频收发模块AF和电源POWER设置在同一壳体内，无线遥控遥测主控模块(MK1)通过电缆插头连接到壳体外的PC并行口上，子控站由无线遥控遥测子控模块MK2、无线音频收发模块AF、电源POWER、指令数据输出驱动电路板Z1、状态数据输入电平变换电路板Z2组成，并设置在同一壳体内，Z1、Z2通过电缆插头分别与无线遥控遥测子控模块MK2连接，无线遥控遥测子控模块MK2与无线音频收发模块AF为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，Z1、Z2通过电缆与壳外的受控设备连接。
如图2所示，无线遥控遥测主控模块MK1由与PC连接的标准并行接口1、光电隔离2、编码电路3(IC1)、调制解调(码形变换)电路4(IC2)、移相分频电路5(1/2 IC4-A)、与无线音频收发(半双工)模块连接的标准接口6、解码电路7(IC3)、应答信号锁存电路8(IC7)和时序逻辑控制电路9(1/2 IC4-B、IC5、IC6、IC8、IC9)相互连接构成，调制解调电路4(IC2)的调制输入同步时钟输出端TXSync与移相分频电路5(1/2 IC4-A)的下降沿计数端EN相连，移相分频电路5的二分频输出端Q1与编码电路3(IC1)的时钟输入端CLK(11脚)和时序逻辑控制电路9(1/2 IC4-B、1/2IC6-A、IC8)时钟周期计数端CP3、CP1、CP2相连。本实用新型没有按常规采用原编码集成电路的阻容振荡单元，而是将调制解调集成电路的输入同步时钟信号经移相分频后，作为编码集成电路和整个模块的工作时钟信号，保证了编码输出始终精确地处于调制解调电路输入的最佳采样点，整个模块只有一个优质心脏——石英晶体，同时采用时钟周期计数的方式进行时序逻辑控制，各部分配合精确、协调，无需调整，显著地提高了模块工作的稳定性和产品的一致性。
编码电路3(IC1)的编码输出端TX与调制解调电路4(IC2)的调制输入端TXData相连，调制解调电路4(IC2)的调制输出端TxSIgn经电平调节电位器RV1、隔直电容C7与无线音频收发模块的标准接口6的音频输入端AF IN相连，无线音频收发模块的标准接口6的音频输出端AF OUT经电平调节电位器RV2、隔直电容C8与调制解调电路4(IC2)的解调输入端RXSIgn相连，调制解调电路4(IC2)的解调异步输出端UNCLCKData与解码电路7(IC3)的解码输入端RX相连。本实用新型没有采用通常的编码输出直接调制无线载频的传输方式，编码输出经码型变换，可以采用VOC/PLL无线传输链路。例如采用双VOC/PLL、256个频点的TDXXXRT系列模块(深圳泰达鑫公司生产)，或者采用保密性更好的跳频通讯模块。克服了直接调制(存在直流分量)不能采用VOC/PLL无线传输链路，频点单一的弊端。本实用新型选用的编解码集成电路采用的是积分鉴宽解码方式，积分方式有利于抗突发干扰，因为是鉴宽解码，故可直接与调制解调电路4(IC2)的解调异步输出端UNCLCKDATA相连。
编码电路3(IC1)的地址输入端A1-1至A1-5和数据(指令)输入端D1-1至D1-4经光电隔离2与PC机并行接口1连接，解码电路7(IC3)的地址输入A2-1至A2-5端与地相连(主控模块地址固定为零)，解码电路7的数据输出端D2-1至D2-4经光电隔离2与PC机并行接口1连接，解码电路7的解码有效指示输出端VT1与应答信号锁存电路8的上升沿置位端CP相连，应答信号锁存电路8(IC7)的锁存输出端Q经光电隔离2与PC机并行接口1的应答信号检测端VT相连，PC机并行接口1的主控模块发射控制端TE经光电隔离2与应答信号锁存电路8(IC7)的清零输入端R和时序逻辑控制电路9(IC9)的下降沿触发端TR-1相连。本实用新型采用了任何计算机都具有的标准的并行口进行控制，无需对计算机做任何改动，拔下遥控系统在计算机并行口的插头丝毫不影响计算机作为它用。如果采用笔记本电脑可以方便地构成便携式，可以流动使用的无线遥控遥测系统总站，应答和数据信号采用锁存输出，解决了WINDOWS界面友好但操作并行口实时性不强，容易造成数据漏检问题。
时序逻辑控制电路9(IC9)的反相输出端Q2与编码电路3(IC1)的发码控制端相连。本实用新型根据所采用编码集成电路的特点，采用短脉冲启动编码输出，脉宽由R7、CI3确定，每启动一次自动发送编码两次，当子控模块解码两次比较一致时，方有解码有效信号，且具有唯一的时间确定的信号后沿(下降沿)，有效地解决了子控模块采用解码有效指示信号后沿启动时序逻辑控制电路控制编码输出和发射的方式，在出现干扰时，形成多个后沿和后沿时间的不确定性，造成的时序混乱问题。
时序逻辑控制电路9(IC8)的输出端Q1经光电隔离01与无线音频半双工模块的标准接口6的收发控制端PTT相连。
如图3所示，无线遥控遥测子控模块MK2由数据输入输出接口1、光电隔离2、编码电路3(IC1)、调制解调电路4、移相分频电路5(1/2IC4-A)、与无线音频收发模块连接的标准接口6、解码电路7(IC3)、时序逻辑控制电路8(1/2 IC4-B、IC5、IC6、IC7、IC8)构成，调制解调电路4(IC2)的调制输入同步时钟输出端TXSYNC与移相分频电路5(1/2 IC4-A)的下降沿计数端EN相连，移相分频电路5(1/2 IC4-A)的二分频输出端Q1与编码电路3(IC1)的时钟输入端CLK(11脚)和时序逻辑控制电路8(1/2 IC4-B、1/2 IC6-A、IC7)时钟周期计数端CP3、CP1、CP2相连，连接目的与主控模块相同。编码电路3(IC1)的编码输出端TX与调制解调电路4(IC2)的调制输入端TXDATA相连；调制解调电路4(IC2)的调制输出端TXSIGN经电平调节电位器RV1、隔直电容C7与无线音频半双工模块的标准接口6的音频输入端AF IN相连；无线音频半双工模块的标准接口6的音频输出端AF OUT经电平调节电位器RV2、隔直电容C8与调制解调电路4(IC2)的解调输入端RX SIGN相连，调制解调电路4(IV2)的解调异步输出端UNCLCK DATA与解码电路7(IC3)的解码输入端RX相连。连接目的与主控模块相同，编码电路3(IC1)的数据输入端D1-1至D1-4经光电隔离2与数据输入输出接口1连接；编码电路3的地址设置端A1-1至A1-5与地连接(与主控模块地址相同，数据固定发往主控模块)；解码电路7的地址设置端接有跳线开关，通过跳线使每个子控模块(子站)具有唯一的地址，解码电路7的数据输出端D2-1至D2-4经光电隔离2与数据输入输出接口1连接；解码电路7的解码有效指示输出端VT1与时序逻辑控制电路8的下降沿触发端TR-1相连，采用解码有效指示信号VT1后沿启动时序逻辑控制电路8控制编码输出和发射。时序逻辑控制电路8的反相输出端Q2与编码电路的发送编码控制端TE-1相连，采用脉宽由R7、C13确定的短脉冲启动编码输出。时序逻辑控制电路8(IC7)的输出端Q1经光电隔离01与无线音频半双工模块的标准接口6的收发控制端PPT相连；SPP接口标准的PC机并行口(俗称打印口)，它共有以下三个寄存器接口，地址分别为378H的数据口、37AH的控制口和379H的状态口。其中，数据口和控制口共有12条线，只能输出不能输入，并有三位是负逻辑，即送出高电平输出低电平。本实用新型的主控模块将其中的十条线作为控制线，分别与A1-1至A1-5、D1-1至D1-4和TE连接，并在光电隔离的同时将负逻辑转为正逻辑，剩余的两条线作为光电隔离输入端电源。状态口共有5条输入线，有一位是负逻辑，既外部输入低电平，读入为高电平。本实用新型的主控模块将这5条线作为检测数据输入线，分别与VT,D2-1至D2-4连接，并在光电隔离的同时将负逻辑转为正逻辑。负逻辑转为正逻辑的目的，是为了编写程序时更符合习惯。
该模块的工作过程是这样的首先将要仿问(控制和检测)的子控模块的地址A1-1至A1-5和操作指令D1-1至D1-4送到PC机并行接口1，置TE为高电平，该高电平通过应答信号锁存电路8的复位端R使应答信号锁存电路8清零，PC机并行接口1应答锁存输出VT为低电平。再置TE为低电平(TE相当于启动模块工作的总按钮)，TE电平的下降沿使时序逻辑控制电路9的Q1端产生一个宽度由C12和R6确定的脉冲，该脉冲通过时序逻辑控制电路9的J1、J2端同时启动时序逻辑控制电路9的两个时钟周期计数电路工作。由1/2 IC4-B、IC5和1/2 IC8-1组成的计数电路1被启动后，输出端Q1控制无线音频半双工模块由平时的接收状态转为发射状态，进行编码发送前的备机。由IC6和1/2 IC8-2组成的计数电路2被启动，达到设定的备机时间对应的时钟周期的计数值后，输出端Q2的下降沿，通过时序逻辑控制电路9的TR-2端触发时序逻辑控制电路9的反相输出端输出一个脉宽由C13、R7确定的短脉冲，送到编码电路3的发送编码控制端TE-1启动发送编码，结束备机，编码自动发送两次，占用184个时钟周期。计数电路1达到设定的时钟周期的计数值后(计数值通过1/2 IC4-B、IC5的计数输出端Qn所连接的二极管的位置进行调整，计数周期=备机时间/时钟周期+184+4，这里超出的4个时钟周期作为富余)，输出端Q1控制无线音频半双工模块由发射状态转为接收状态。编码输出由编码电路3的编码输出端TX送到调制解调电路4的调制输入端TX DATA。因为预先将调制解调集成电路的输入同步时钟信号经移相分频处理后，作为编码集成电路的工作时钟信号，保证了编码输出始终精确地处于调制解调电路输入的最佳采样点。经过调制解调电路4的码形变换后，由无线音频半双工模块调频后发射出去。
遥控子站的无线音频半双工模块收到总站发射的无线信号经鉴频解调后，经子控模块的调制解调电路4码形变换后，送入解码电路7进行解码，两次比较一致并与某子站设定地址相同，该子站解码电路7的解码有效指示输出端VT1为高电平，同时将解码电路7的数据D2-1至D2-4经光电隔离2送到数据输入输出接口1，由模块外部电路去执行。经过48个时钟周期后，解码电路7的解码有效指示输出端VT1由高电平变为低电平，下降沿使时序逻辑控制电路8的Q1端产生一个宽度由C12和R6确定的脉冲，该脉冲通过时序逻辑控制电路8的J1、J2端同时启动时序逻辑控制电路8的两个时钟周期计数电路工作。由1/2 IC4-B、IC5和1/2 IC7-1组成的计数电路1被启动后，输出端Q1控制无线音频半双工模块由平时的接收状态转为发射状态，进行编码发送前的备机。由IC6和1/2 IC7-2组成的计数电路2被启动，达到设定的备机时间对应的时钟周期的计数值后，输出端Q2的下降沿，通过时序逻辑控制电路8的TR-2端触发时序逻辑控制电路8的反相输出端Q2输出一个脉宽由C13、R7确定的短脉冲，送到编码电路3的发送编码控制端TE-1启动发送编码，将该子控站子控模块外部电路，经子控模块输入输出接口1和光电隔离2送入的数据编码发往总站，结束备机。编码自动发送两次，占用184个时钟周期。计数电路1达到设定的时钟周期的计数值后，输出端Q1控制无线音频半双工模块由发射状态转为接收状态。编码输出则编码电路3的编码输出端TX送到调制解调电路4的调制输入端TX DATA。因为预先将调制解调集成电路的输入同步时钟信号经移相分频处理后，作为编码集成电路的工作时钟信号，保证了编码输出始终精确地处于调制解调电路输入的最佳采样点。经过调制解调电路4的码形变换后，由无线音频半双工模块调频后发射出去。
遥控总站的无线音频半双工模块(平时处于接收状态)收到子站发射的无线信号经鉴频解调后，经主控模块的调制解调电路4码形变换后，送入解码电路7进行解码，两次比较一致并与总站设定地址相同，总站解码电路7的解码有效指示输出端VT1为高电平，同时将解码电路7进行解码，两次比较一致并与总站设定地址相同，总站解码电路7的解码有效指示输出端VT1为高电平，同时将解码电路7的数据D2-1至D2-4经光电隔离2送到PC机并行接口1，等待PC机读入。VT1的上升沿使应答信号锁存电路8置位，锁存输出经光电隔离2送到PC机并行接口1作为应答信号VT供PC机查询。WI NDOWS人机界面友好深受使用者喜爱，但操纵并行口实时性不强，最小时间间隔达50ms，而VT1持续时间只有20ms，容易造成数据漏检，应答信号采用锁存输出，有效地解决了这个问题。当PC机检测到VT为高电平后，通过PC机并行接口1将D2-1至D2-4的数据读入PC机进一步处理，该子站仿问结束。从TE下降沿到VT为高电平需要的时间等于发送编码前备机时间×2+188×时钟周期×2(编码发送时间)+VT1持续时间。如果在这个时间外，经检测VT仍为低电平，说明数据传输有误，通过TE重新启动模块重复上述过程，继续访问该子站。如果重新启动n次，VT仍为低电平，可判定为硬件故障，在PC机屏幕上显示故障指示。本模块采用半双工应答工作模式，应答方式保证了遥控遥测系统通信的可靠性，半双工工作方式节省了频率资源的占用和硬件支出。
在该模块的一个典型实施例中，主控模块IC1至IC9分别为MC145026、CMX469、MC145027、MC14520、MC14520、MC14520、CD4013、CD4027、CD4098；子控模块IC1至IC9分别为MC145026、CMX469、MC145027、MC14520、MC14520、MC14520、CD4027、CD4098；XTAL=4.032M；TXSYNC=4.8KHZ；模块工作时钟=2.4KHZ；发送编码前备机时间取144个时钟周期=60ms；VT1持续时间=48个时钟周期≈20ms；R2=128K、C10=5600P；R3=140K、C11=0.1；R6=100K、C12=0.01；R7=100K；C13=1000P。
权利要求1.一种无线遥控遥测模块，由一个主控站和若干个子控站组成，主控站由计算机(PC)、无线遥控遥测主控模块(MK1)、无线音频收发模块(AF)和电源(POWER)相互连接组成，无线遥控遥测主控模块(NK1)与无线音频收发模块(AF)为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，并且无线遥控遥测主控模块(MK1)、无线音频收发模块(AF)和电源(POWER)设置在同一壳体内，无线遥控遥测主控模块(MK1)通过电缆插头连接到壳体外的(PC)并行口上，子控站由无线遥控遥测子控模块(MK2)、无线音频收发模块(AF)、电源(POWER)、指令数据输出驱动电路板(Z1)、状态数据输入电平变换电路板(Z2)组成，并设置在同一壳体内，Z1、Z2通过电缆插头分别与无线遥控遥测子控模块(MK2)连接，无线遥控遥测子控模块(MK2)与无线音频收发模块(AF)为统一的标准接口通过电缆插头直接连接，Z1、Z2通过电缆与壳外的受控设备连接，无线遥控遥测主控模块(MK1)由与(PC)连接的标准并行接口(1)、光电隔离(2)、编码电路(3)、调制解调电路(4)、移相分频电路(5)、与无线音频收发模块连接的标准接口(6)、解码电路(7)、应答信号锁存电路(8)和时序逻辑控制电路(9)相互连接构成，无线遥控遥测子控模块(MK2)由数据输入输出接口(1)、光电隔离(2)、编码电路(3)、调制解调电路(4)、移相分频电路(5)、与无线音频收发模块连接的标准接口(6)、解码电路(7)、时序逻辑控制电路(8)构成，其特征在于无线遥控遥测主控模块(MK1)、无线遥控遥测子控模块(MK2)的调制解调电路(4)的调制输入同步时钟输出端(TXSync)与移相分频电路(5)的下降沿计数端(EN)相连，移相分频电路(5)的二分频输出端(Q1)与编码电路(3)的时钟输入端(CLK)和时序逻辑控制电路(8)、(9)时钟周期计数端(CP3)、(CP1)、(CP2)相连，无线遥控遥测主控模块(MK1)、无线遥控遥测子控模块(MK2)的编码电路(3)的编码输出端(TX)与调制解调电路(4)的调制输入端(TXData)相连，调制解调电路(4)的调制输出端(TxSIgn)经电平调节电位器(RV1)、隔直电容(C7)与无线音频收发模块的标准接口(6)的音频输入端(AFIN)相连，无线音频收发模块的标准接口(6)的音频输出端(AFOUT)经电平调节电位器(RV2)、隔直电容(C8)与调制解调电路(4)的解调输入端(RXSIgn)相连，调制解调电路(4)的解调异步输出端(UNCLCK Data)与解码电路(7)的解码输入端(RX)相连，无线遥控遥测子控模块(MK2)的解码电路(7)的解码有效指示输出端(VT1)与时序逻辑控制电路(8)的下降沿触发端(TR-1)相连，采用解码有效指示信号(VT1)后沿启动时序逻辑控制电路(8)控制编码输出和发射。
2.根据权利要求1所述的一种无线遥控遥测模块，其特征在于无线遥控遥测主控模块(MK1)时序逻辑控制电路(9)的反相输出端(Q2)与编码电路(3)的发送编码控制端(TE-1)相连，采用每启动一次自动发送编码两次的短脉冲启动编码输出，无线遥控遥测子控模块(MK2)的时序逻辑控制电路(8)的反相输出端(Q2)与编码电路(3)的发送编码控制端(TE-1)相连，每启动一次自动发送编码两次的短脉冲启动编码输出。
3.根据权利要求1所述的一种无线遥控遥测模块，其特征在于无线遥控遥测主控模块(MK1)的解码电路(7)的解码有效指示输出端(VT1)与应答信号锁存电路(8)的上升沿置位端(CP)相连，应答信号锁存电路(8)的锁存输出端(Q)经光电隔离(2)与PC机并行接口(1)的应答信号检测端(VT)相连，应答信号采用锁存输出。
专利摘要本实用新型涉及一种由编解码、调制解调集成电路和时序逻辑控制电路组成的用于组装模块化微机无线遥控遥测系统的无线遥控遥测模块,无线遥控遥测主控模块MK
文档编号G06F13/10GK2449285SQ00232129
公开日2001年9月19日 申请日期2000年10月8日 优先权日2000年10月8日
发明者高胜国, 赵辉, 齐学斌, 王景雷, 樊向阳 申请人:中国农业科学院农田灌溉研究所