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随着社会的发展,电子产品种类繁多,遥控器的应用越来越广泛,大至家用电器,小至窗帘,其中应用最多最广泛的是红外遥控器。红外线遥控的基本原理就是利用波长为0.76-1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。红外遥控常用的载波频率为38kHz,红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁,故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰,电路调试简单。只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。随着红外遥控器的广泛应用,基于遥控器使用的MCU芯片也有很多,应用广泛的有NEC的NEC9324,RENESAS的3M3455AGCHFP(OTP)。Mcu的发展日新月异,低成本低功耗内部集成度强的芯片成为遥控器开发的首选,FREESCALEfigMC9S08LLl6就是这样一款芯片。
1、MC9S08LL16芯片的特点
MC908LL16是Freescale基于HCS08核的8位单片机。具有极低功耗,内置LCD驱动及丰富的外围接口。LL16的主要特性如下:
低工作电压1.8V-3.6V
最大总线频率10Mhz
内置琐频环电路FLL
16K FLASH程序空间
2K字节RAM
2个16位定时器
实时时钟计数器TOD
8路12位A/D
模拟比较器
内置LCD驱动,可配置为8*24或4*28模式
1个外部中断和8个外部键盘中断KBI
内部RC振荡器的看门狗
低电压检测电路LVI
1个SPI,12C.SCI
管脚封装有64PLQFP$148LQFP
2、基于MC908LLl6遥控器设计介绍
遥控器一般用两节7号电池供电,一般由振荡器部分,复位电路,按键检测电路,液晶驱动电路,红外发射管电路组成,大概框图如下:
主要功能模块设计及分析:
2.1 电源电路
用两节7号电池供电,加电解电容和瓷片电容滤波。
2.2 振荡器电路
辅时钟选用通用的32.768晶体振荡器,选用了芯片内部集成的电容,反馈电阻,匹配电阻,主时钟通过晶体振荡器倍频到4M运行。此方案节省了一个陶瓷振荡器,降低了器件和生产成本。
2.3 按键电路
按键电路选用最常见的按键扫描电路,软件采用依次轮流查询的方法。
2.4 液晶显示电路
设计采用了1/4DUTY,1/3BIAs液晶,4X24段。
2.5 发码电路
红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路。
3、基于MC9SLL16设计的遥控器性能
3.1 静态电流
静态电流实测为5-6uA,符合设计要求,属于非常低的功耗。
3.2 发码电流
发码电流为35mA,符合遥控器设计要求。
3.3 发射距离
发射距离15米以上,符合设计要求。
4、基于MC9SLL16设计的一些特性
4.1 MC9S1LL6的低功耗特性
对于遥控器来说,低功耗是设计中首要考虑的因素。系统功耗由两部分组成:单片机本身的功耗和外部电路的功耗。在遥控器的应用中,单片机大部分时间工作于睡眠状态,因此睡眠时的电流至关重要,睡眠时的功耗主要决定系统的平均功耗。睡眠3(STOP3)模式的电流为400hA,睡眠2(STOP2)模式的电流为350hA。建议采用STOP3模式。在遥控器的应用中,进入睡眠时,LCD屏需要常亮,外部32.768 kHz的晶振不能停振,因为TOD模块采用外部32.768kHz的晶振作为时钟源实现软时钟。把这些模块的功耗考虑进去,那么进入睡眠状态时,LCD常亮,TOD模块工作(定时唤醒Mcu),外部32.768 kHz的晶振工作,MCU本身的功耗仅为2μA左右。另外有一个参数对系统功耗的影响也非常重要,即从睡眠模式唤醒的时间。唤醒时间越短越好,因为唤醒的过程中,功耗会比较大。LL16从睡眠3(sTOP3)模式唤醒的时间非常短,只有6uS,大大低于业界的大部分同类产品。
4.2 节省陶瓷振荡器
一般的遥控器MCU都有两个振荡器,一个陶瓷振荡器,供运行模式运行,一个晶体振荡器,一直工作,M C9S08LLl6可省去陶瓷振荡器,可以节省器件和生产成本。
LL16内部有琐频环电路(FLL)可以把MCU运行的总线频率倍频上去,最高可以倍频到20Mhz。同时LLl6内部有RC振荡器,校准后的精度可以达到土2%(±2%为全温度范围的最大误差。常温下该精度为±0.2%)。由于在大部分设计中使用软时钟而省去外部的专用RTC芯片以节省时间成本,所以选择外接32.768k的晶振,以保证时钟的精度
4.3 采用内部复位电路,节省外部复位电路
MC9S08LLl6可直接使用芯片内部的复位电路,在复位完成后设置成普通I/O输出口。节省了外部复位电路的器件成本和生产成本,而且降低了外界静电对芯片的干扰。
4.4 晶体振荡器不需外接电容
Mcgs08LL16在使用低频工作模式,且在使用低功耗模式时,芯片内部包含了晶体振荡器所需的匹配电容,反馈电阻及串联电阻,这种情况不需要外接匹配电容,反馈电阻及串联电阻。从而节省了器件成本和生产成本,且更加可靠。
4.5 液晶驱动COM口可根据需要设置
Mcgs08LLl6液晶驱动使用非常灵活,可设置成8*24或4*28,每个sEGMENT口都可以设置成COM口NSEGMENT,而且复用普通I/O口,这对硬件设计和软件设计带来了非常大的便利和灵活。一般的芯片cOM口都是固定的,硬件PCB不灵活。
4.6 液晶驱动有升压泵
Mcgs08LL16液晶驱动效果非常好,因其内部电路有升压泵,可保证液晶在整个工作电压范围内(1.8V-3.6V),甚至更低.液晶的显示效果和视角都非常清晰,而且具有可调的液晶匹配电容及亮度。
1、MC9S08LL16芯片的特点
MC908LL16是Freescale基于HCS08核的8位单片机。具有极低功耗,内置LCD驱动及丰富的外围接口。LL16的主要特性如下:
低工作电压1.8V-3.6V
最大总线频率10Mhz
内置琐频环电路FLL
16K FLASH程序空间
2K字节RAM
2个16位定时器
实时时钟计数器TOD
8路12位A/D
模拟比较器
内置LCD驱动,可配置为8*24或4*28模式
1个外部中断和8个外部键盘中断KBI
内部RC振荡器的看门狗
低电压检测电路LVI
1个SPI,12C.SCI
管脚封装有64PLQFP$148LQFP
2、基于MC908LLl6遥控器设计介绍
遥控器一般用两节7号电池供电,一般由振荡器部分,复位电路,按键检测电路,液晶驱动电路,红外发射管电路组成,大概框图如下:
主要功能模块设计及分析:
2.1 电源电路
用两节7号电池供电,加电解电容和瓷片电容滤波。
2.2 振荡器电路
辅时钟选用通用的32.768晶体振荡器,选用了芯片内部集成的电容,反馈电阻,匹配电阻,主时钟通过晶体振荡器倍频到4M运行。此方案节省了一个陶瓷振荡器,降低了器件和生产成本。
2.3 按键电路
按键电路选用最常见的按键扫描电路,软件采用依次轮流查询的方法。
2.4 液晶显示电路
设计采用了1/4DUTY,1/3BIAs液晶,4X24段。
2.5 发码电路
红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路。
3、基于MC9SLL16设计的遥控器性能
3.1 静态电流
静态电流实测为5-6uA,符合设计要求,属于非常低的功耗。
3.2 发码电流
发码电流为35mA,符合遥控器设计要求。
3.3 发射距离
发射距离15米以上,符合设计要求。
4、基于MC9SLL16设计的一些特性
4.1 MC9S1LL6的低功耗特性
对于遥控器来说,低功耗是设计中首要考虑的因素。系统功耗由两部分组成:单片机本身的功耗和外部电路的功耗。在遥控器的应用中,单片机大部分时间工作于睡眠状态,因此睡眠时的电流至关重要,睡眠时的功耗主要决定系统的平均功耗。睡眠3(STOP3)模式的电流为400hA,睡眠2(STOP2)模式的电流为350hA。建议采用STOP3模式。在遥控器的应用中,进入睡眠时,LCD屏需要常亮,外部32.768 kHz的晶振不能停振,因为TOD模块采用外部32.768kHz的晶振作为时钟源实现软时钟。把这些模块的功耗考虑进去,那么进入睡眠状态时,LCD常亮,TOD模块工作(定时唤醒Mcu),外部32.768 kHz的晶振工作,MCU本身的功耗仅为2μA左右。另外有一个参数对系统功耗的影响也非常重要,即从睡眠模式唤醒的时间。唤醒时间越短越好,因为唤醒的过程中,功耗会比较大。LL16从睡眠3(sTOP3)模式唤醒的时间非常短,只有6uS,大大低于业界的大部分同类产品。
4.2 节省陶瓷振荡器
一般的遥控器MCU都有两个振荡器,一个陶瓷振荡器,供运行模式运行,一个晶体振荡器,一直工作,M C9S08LLl6可省去陶瓷振荡器,可以节省器件和生产成本。
LL16内部有琐频环电路(FLL)可以把MCU运行的总线频率倍频上去,最高可以倍频到20Mhz。同时LLl6内部有RC振荡器,校准后的精度可以达到土2%(±2%为全温度范围的最大误差。常温下该精度为±0.2%)。由于在大部分设计中使用软时钟而省去外部的专用RTC芯片以节省时间成本,所以选择外接32.768k的晶振,以保证时钟的精度
4.3 采用内部复位电路,节省外部复位电路
MC9S08LLl6可直接使用芯片内部的复位电路,在复位完成后设置成普通I/O输出口。节省了外部复位电路的器件成本和生产成本,而且降低了外界静电对芯片的干扰。
4.4 晶体振荡器不需外接电容
Mcgs08LL16在使用低频工作模式,且在使用低功耗模式时,芯片内部包含了晶体振荡器所需的匹配电容,反馈电阻及串联电阻,这种情况不需要外接匹配电容,反馈电阻及串联电阻。从而节省了器件成本和生产成本,且更加可靠。
4.5 液晶驱动COM口可根据需要设置
Mcgs08LLl6液晶驱动使用非常灵活,可设置成8*24或4*28,每个sEGMENT口都可以设置成COM口NSEGMENT,而且复用普通I/O口,这对硬件设计和软件设计带来了非常大的便利和灵活。一般的芯片cOM口都是固定的,硬件PCB不灵活。
4.6 液晶驱动有升压泵
Mcgs08LL16液晶驱动效果非常好,因其内部电路有升压泵,可保证液晶在整个工作电压范围内(1.8V-3.6V),甚至更低.液晶的显示效果和视角都非常清晰,而且具有可调的液晶匹配电容及亮度。