5功能遥控器PT8A977/978的应用

摘要：研究了具有优异性能的５功能无线遥控电路PT8A977/978的主要性能、内部电路结构特点以及控制逻辑关系，详细介绍了PT8A977/978的典型应用电路及其电路工作原理。 关键词：PT8A977/978；编码；解码；伺服电机；遥控车 １　引言 玩具遥控车采用的是伺服电机无线遥控技术。遥控电路设计的基本要求是高性能、低成本、运行平稳、控制灵活、线路简单、抗干扰能力强。通常玩具遥控车的驱动要用两个微型直流伺服电动机来实现玩具遥控车的前进、后退、左转、右转和加速等功能。玩具遥控车市场竞争的日趋激烈，对玩具遥控车的电气性能也提出了越来越高的要求。玩具遥控车的无线遥控控制电路设计决定着玩具遥控车的整体性能。文中给出了一种具有优异性能的迷你型玩具遥控车电路的设计方案，该方案主要采用ＰＴ８Ａ９７７／９７８集成电路控制器来设计完成。 ２ 遥控车无线遥控电路 普通玩具遥控车一般都具有前进、后退、左转、右转的基本功能，这些功能可分别由两台微型伺服电动机来完成，该电机没有调速功能。无线遥控电路的原理方框图设计如图１所示。 该电路由无线发射和无线接收两部分组成，其中无线发射由编码电路和ＲＦ发射电路组成。编码电路使用的集成电路型号是ＰＴ８Ａ９７７，该电路具有５种编码功能，其中Ｆ／Ｂ用于控制伺服电动机的前进、后退;Ｌ／Ｒ用于控制伺服电动机的左转、右转；ｔｕｒｂｏ用于加速。 图2和图3 无线接收电路部分的解码电路可以使用ＰＴ８Ａ９７８集成电路芯片来完成，解调后的ＲＦ信号在ＰＴ８Ａ９９６中被放大和滤波，然后得到基带信号。当系统在对该信号进行取样后，解码逻辑便可以提取Ｆ／Ｂ、Ｌ／Ｒ和来自接收信号的功能位，同时输出相应的前进、后退、左转、右转和加速功能所用的控制电平。为了满足玩具遥控车的安全需要，同时还应为伺服电机设计过载保护电路。 图4 ３　ＰＴ８Ａ９７７／９７８的主要性能结构 ＰＴ８Ａ９７７／９７８是配套使用的无线遥控编解码集成电路，它们都有５个管脚，对应于５种编／解码功能。根据外形封装的区别，ＰＴ８Ａ９７７／９７８分别各有３种序列号，其系列产品如表１所列。ＰＴ８Ａ９７７／９７８具有遥控车的完整控制功能，它们的工作电压为２．５～５．０Ｖ，当无任何功能键按下时，芯片将自动断电，片上振荡器停止工作，从而减少工作电流。该编／解码器的使用十分简单，应用时只需很少的几个外部元件即可构成一个完整的实用电路。 表1 PT8A977/978系列产品简介 编码型号 PT8A977BP PT8A977BW PT8A977BDE 封装类型 14脚DIP 14脚SOIC 裸片 编码型号 PT8A978BP PT8A978BW PT8A978BDE 封装类型 16脚DIP 16脚SOIC 裸片 ３．１ 编码电路ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ的性能结构 编码电路的内部结构和外形封装分别如图２(ａ)和图２(ｂ)所示。由图可见：该编码器的内部主要由输入电路、编码电路、振荡电路、时序产生器电路和输出电路组成。输入电路有５个输入管脚，分别与５个功能按键ｆｏｒｗａｒｄ(前进)、ｂａｃｋｗａｒｄ(后退)、ｒｉｇｈｔ-ｗａｒｄ(向右)、ｌｅｆｔｗａｒｄ(向左)和ｔｕｒｂｏ(加速)相对应。芯片中的编码电路向ＳＯ和ＳＣ两个输出管脚发送数字码，数字码与定义的功能按键相对应，ＳＯ编码输出端用于无线遥控，而ＳＣ编码输出端则用于红外遥控。芯片内时序电路中的一个计数器可使ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ具有自动断电功能。其管脚ＰＣ输出端可用来控制外部工作电源的通、断状态。按下任何一个功能按键都会立即使芯片激活。编码器输出的编码格式和字格式分别如图３(ａ)和图３(ｂ)所示。在编码格式中，Ｗ１表示功能码，Ｗ２表示开始码。ＰＴ８Ａ９７７／９７７ＢＷ的管脚功能说明如表２所列。 表2 PT8A977BP/977BW的各管脚说明 管脚号 管 脚 名 功 能 说 明 1 Right 带上拉电阻，如果这个管脚接地，则选择右转功能 2 Test 带有上拉电阻，这个管脚可用于测试方式 3 GND 电源负极 4 Backward 带有上拉电阻，该脚接地选择后退功能 5 Forward 带有上拉电阻，该脚接地选择前进功能 6 Turbo 带有上拉电阻，该脚接地选择加速功能 7 SC 带有载波频率的编码信号输出端，用于红外遥控 8 SO 带有载波频率的编码信号输出端，用于无线遥控 9 Vcc 电源正极 10 PC 电源控制输出管脚 11 OSCO 振荡器输出管脚 12 OSCO 振荡器输如管脚 13 NC 不连 14 Left 带有上拉电阻，该脚接地选择左转功能 ３．２ 解码电路ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ的功能结构 解码集成电路的内部电路结构和外形封装分别如图４(ａ)和图４(ｂ)所示。该解码集成电路比编码集成电路复杂得多，它内部主要由３组放大器、信号取样和误码检测、解码电路、控制逻辑电路、振荡器、时序产生器、锁存器、输出电路组成。ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ有５个输出管脚，分别具有５种功能。接收的信号由三级放大器放大后对其进行信号取样、误码检测和解码，以控制遥控车的动作。编码和解码两种芯片的振荡器工作频率之间的相对误差必须小于%26;#177;２．５％。图５所示是具体编码和解码时序，该解码器的管脚功能说明如表３所列。 表3 PT8A978BP/978BW管脚说明 管 脚 号 管 脚 名 功 能 说 明 1 VO2 放大器2输出管脚 2 GND 负电源 3 SI 解码信号输入管脚 4 OSCI 振荡器输入管脚 5 OSCO 振荡器输出管脚 6 Right 右转输出管脚 7 Left 左转输出管脚 8 RD 带有上拉电阻，该脚接地选择右转功能 9 LD 带有上拉电阻，该脚接地选择左转功能无效 10 Backward 后退输出管脚 11 Forward 前进输出管脚 12 Turbo 加速输出管脚 13 Vcc 电源正极 14 VI1 放大器1输入管脚 15 VO1 放大器1输出管脚 16 VI2 放大器2输入管脚 ４ ＰＴ８Ａ９７７／９７８的典型电路 ４．１ ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ在发射电路中的应用 ＰＴ８Ａ９７７ＢＰ／９７７ＢＷ在发射电路中的典型应用电路如图６所示，该电路使用９Ｖ电池供电，三极管Ｑ１和Ｑ２的工作电压均是９Ｖ，集成电路芯片的工作电压是４．７Ｖ。当开关Ｓ１闭合时，发光二极管ＬＥＤ１导通发光，表示工作电源接通。９Ｖ电压直接加到Ｑ１、Ｑ２上，同时经Ｒ２、Ｄ１组成的稳压电路可为芯片提供４．７Ｖ的工作电压。电阻Ｒ１用来决定编码器内部振荡器ＯＳＣ的振荡频率；按键开关Ｌ、Ｒ用于控制遥控车的左、右转；按键开关Ｆ、Ｂ用于控制遥控车的前进、后退。三极管Ｑ１与Ｌ１、Ｘ１、Ｃ３组成了一个电容三点式载波振荡器，该振荡器的工作频率可以是２７ＭＨｚ或４９ＭＨｚ。编码器ＳＯ管脚输出的编码数字信号和Ｑ１输出的载波信号同时加到Ｑ２的基极后，经Ｑ２调制，Ｌ３、Ｃ８、Ｃ９滤波后便由天线Ｌ４发射出去。当载波频率为２７ＭＨｚ时，ＲＦ电路的元件参数则是：Ｃ３＝４７ｐＦ、Ｃ８＝１８０ｐＦ、Ｃ９＝４７ｐＦ、Ｒ３＝１２０ｋΩ、Ｒ５＝１５ｋΩ、Ｌ１＝Ｌ２＝２．２μＨ、Ｘ１＝２７．１４５ＭＨｚ。载波频率如果为４７ＭＨｚ，ＲＦ电路的元件参数是：Ｃ３＝２２ｐＦ、Ｃ８＝１００ｐＦ、Ｃ９＝３０ｐＦ、Ｒ３＝６８ｋΩ、Ｒ５＝２２ｋΩ、Ｌ１＝Ｌ２＝１μＨ、Ｘ１＝４９．８６０ＭＨｚ。 图6 ４．２ ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ在接收电路中的应用 ＰＴ８Ａ９７８ＢＰ／９７８ＢＷ在接收电路中的典型应用电路如图７所示，该电路使用的是６Ｖ电源电压，当电源开关Ｓ１闭合时，６Ｖ电压直接加在伺服电机Ｍ１和Ｍ２的两组全桥驱动器上，再经Ｒ１０和稳压二极管Ｄ１降到３．３Ｖ，以作为ＲＦ接收电路和解码芯片的工作电压。无线遥控信号经天线和Ｑ１组成的ＲＦ电路接收后，将送至解码芯片的ＶＩ１输入管脚。接收到的信号经芯片解码后可从管脚７Ｌｅｆｔ、６Ｒｉｇｈｔ、１１Ｆｏｒｗａｒｄ和１０Ｂａｃｋｗａｒｄ脚输出功能信号以驱动两个全桥电机驱动器，从而使桥路上的驱动三极管交替导通以控制伺服电机的正、反转。现以伺服电机Ｍ１为例：当解码芯片Ｆｏｒｗａｒｄ管脚输出为高电平，Ｂａｃｋｗａｒｄ管脚输出为低电平时，Ｑ２、Ｑ６、Ｑ５导通，而Ｑ３、Ｑ７、Ｑ４关断，Ｍ１中的电枢电流为从右至左，此时Ｍ１应正转；反之，当解码芯片Ｆｏｒｗａｒｄ管脚输出为低电平，Ｂａｃｋｗａｒｄ管脚输出为高电平时，Ｑ２、Ｑ６、Ｑ５关断，而Ｑ３、Ｑ７、Ｑ４导通，Ｍ１中的电枢电流从左至右，此时，Ｍ１应反转。当接收电路的载波频率为２７ＭＨｚ时，ＲＦ接收电路的元件参数如下：Ｃ１＝１０ｐＦ、Ｃ２＝４７ｐＦ、Ｃ３＝４７ｐＦ、Ｃ４＝３３００ｐＦ、Ｑ１的型号为Ｃ１８１５－Ｙ、Ｒ１＝１５０ｋΩ、Ｒ２＝６８０Ω、Ｌ１＝７Ｔ、Ｌ２＝８．２μＨ；而载波频率为４９ＭＨｚ时，ＲＦ接收电路的元件参数如下：Ｃ１＝１５ｐＦ、Ｃ２＝２５ｐＦ、Ｃ３＝１０ｐＦ、Ｃ４＝２２００ｐＦ、Ｑ１的型号Ｃ３８０－０、Ｒ１＝１８０ｋΩ、Ｒ２＝８２０Ω、Ｌ１＝５Ｔ、Ｌ２＝３．３μＨ。 图7