超声波遥控装置的设计

引言
　　超声波遥控是利用超声波来传送指令的遥控，可以应用于需要遥控、遥测的场合。采用AX5326与AX5327构成的遥控系统具有体积小、功耗低、功能强大、抗干扰能力强、成本低等优点。

超声波遥控系统的结构
　　超声波遥控系统的结构如图1所示，分为发射与接收两部分，应用编码/解码专用芯片来控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、驱动电路、超声波发送器(将电信号转换为超声机械波)等；接收部分包括超声波接收器(将超声机械波转换为电信号)、前置放大、解调与指令译码、驱动与执行等电路。下面介绍对关键芯片和部分电路。

编码/解码芯片介绍
　　系统采用脉冲编码方式，以不同的电脉冲的数目、宽度、相位或以不同的脉冲组合来代表不同的控制指令，指令编码电路就是脉冲编码电路，接收器中指令译码器电路是与脉冲编码电路相对应的脉冲译码电路。用AX5326作为编码发送电路、AX5327作为接收译码器，这两款芯片均采用18脚DIP封装，工作电压为3.5～1.3V，静态电流为1mA，片内自带RC振荡器，有自动断电功能，所需外部器件少，最多可编531 441种地址，引脚功能如表1所示。

AX5326能对输入的12位数据进行编码，每12位为一帧。输入数据的逻辑状态可以有三种：“0”、“1”、“开路”。它的电压必须在VDD+0.5V～VSS-0.5V之间。AX5327可以接收地址码和数据码。当两者连用时，一帧中的前8位是地址，后4位是数据。AX5327经两次解码检验，若发送地址码与接收地址码一致时，AX5327便发出一个VT(解码有效)信号并锁存、输出接收到的4位数据码。
　　

AX5326和AX5327的RC振荡器仅需一个外部电阻(接在OSC1和OSC2之间)。振荡器参数R的选择决定着振荡频率，其取值与振荡频率之间的关系如表2所示。

发送与接收器件介绍
　　采用MA系列的MA40A5S作为发射传感器，中心频率为40kHz，其灵敏度大于112dB，工作温度为-20～+60℃，灵敏度变化在-10dB之内，带宽大于7kHz；用MA40S2R作为接收传感器，中心频率也为40kHz，其灵敏度大于-74dB，带宽大于6kHz，工作温度与MA40A5S相同。它们的允许输入为20ms，脉冲80VP-P。发射角为60(-10dB)。耐湿性在40℃时为95%RH；100小时后的灵敏度变化小于3dB。

主要电路
　　发送部分编码器电路如图2所示，它可以传送4路数据出去，由于AX5326的A0～A7端可以设置为任意地址，所以有38=6561种地址。AX5326的D0～D3端可输入任意逻辑数据。电路工作时，输入一个逻辑低电平到TE端(允许发送端)，触发RC振荡器振荡，地址与数据被编码并通过DONT端向外连续发送4次。为保证发送成功，TE端低电平宽度不得少于5μs。

　　　
　　接收部分解码器电路如图3所示，AX5327的A0～A7端必须设置为与AX5327相同的地址，接收的数据经AX5327两次解码检验，如果发送地址码与接收码一致时，AX5327的VT端会输出高电平，同时接收的数据D0～D3被锁定并从它的D0～D3端输出。每当进行一次有效接收时，新的数据就被锁定。

结束语
本装置具有很强的可移植性，只要更换传感器(例如，红外线传感器)就能构成其他的遥控电路，性能稳定，效果良好。

参考文献
1 苏长赞，邹殿贵.红外线与超声波遥控.人民邮电出版社.2001
2 马明建，周长城.数据采集与处理技术.西安交通大学出版.1998
3 杨崇志等.特殊新型电子元器件手册.辽宁科学技术出版社.2001