實驗15無線解碼接收一、實驗?zāi)康亩?、實驗設(shè)備與器材三、實驗原理與電路四、實驗內(nèi)容、過程及要求

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)理解無線收/發(fā)系統(tǒng)的組成、工作原理。

(2)理解PT2262或與之兼容的固定編碼芯片信息幀格式；理解軟件解碼原理、實現(xiàn)方法以及軟件解碼程序的編寫要領(lǐng)。

(3)初步掌握自適應(yīng)軟件解碼程序的設(shè)計規(guī)則。

(4)理解MCS-51芯片內(nèi)PCA模塊的功能和使用方法。

二、實驗設(shè)備與器材仿真器及其附件、圖1所示的實驗電路板各一套(需帶ASK無線接收模塊)，PT2262編碼遙控器或門磁一只，導(dǎo)線數(shù)條。

三、實驗原理與電路

1．無線收/發(fā)系統(tǒng)典型無線收/發(fā)系統(tǒng)如圖15-1所示，由ASM無線接收/解調(diào)模塊、一個或多個PT2262編碼遙控器(或無線探頭)組成。

圖15-1典型無線收/發(fā)系統(tǒng)

2．PT2262編碼芯片信息幀格式

PT2262或與之兼容的固定編碼芯片性能穩(wěn)定，價格低廉，是無線探頭、廉價遙控器的首選編碼芯片。這類芯片編碼長度為24位，一信息幀由同步頭、地址碼、數(shù)據(jù)碼三部分組成，如圖15-2所示。同步頭高電平持續(xù)時間為4α(α是編碼芯片振蕩周期，在25～120μs之間，由振蕩電阻決定)，間歇期為124α；編碼位采用PWM調(diào)制，脈寬比為1∶3，“0”碼高電平持續(xù)時間為4α，低電平持續(xù)時間為12α；而“1”碼高電平持續(xù)時間為12α，低電平持續(xù)時間為4α。一信息幀總長為，即512α。發(fā)送時，先輸出編碼的最低位

圖15-2PT2262編碼芯片信息幀格式

3．自適應(yīng)軟件解碼方法為降低成本、提高靈活性，在含有MCU的無線接收系統(tǒng)中，一般不用硬件解碼芯片PT2272實現(xiàn)PT2262編碼信息的解碼，而采用軟件解碼方式。本實驗借助MCS-51RX系列MCU芯片內(nèi)置的可編程計數(shù)器陣列(PCA)上下沿捕獲功能測量脈沖信號高、低電平持續(xù)時間；用脈沖間隔時間比作為脈沖寬度測量依據(jù)可獲得能適應(yīng)不同脈沖頭寬度的自適應(yīng)軟件解碼方式。

根據(jù)編碼芯片信息幀的特點，當α取25～120μs時，信息幀內(nèi)高電平最長時間為12α(300μs～1.44ms之間)；低電平時間最長為同步頭低電平持續(xù)時間124α(3.1～14.88ms)。因此，當系統(tǒng)時鐘頻率為11.092MHz時，在6時鐘/機器周期模式下，PCA計數(shù)器溢出時間為216×6/11.0592，即35.55ms，也即信息幀內(nèi)相鄰兩次捕獲時間間隔小于定時器溢出時間。

1)資源及狀態(tài)分配為簡化軟件解碼判別過程，?縮短PCA中斷執(zhí)行時間，使用字節(jié)變量STU記錄解碼狀態(tài)，各位定義如下：

b2～b0記錄信息幀狀態(tài)，如圖15-3所示。000為起始狀態(tài)，下降沿時刻，如果相鄰兩次捕獲間隔不在100μs～1.44ms±20%范圍內(nèi)，則返回000態(tài)；上升沿后，如果時間間隔不在允許范圍內(nèi)，則置為001態(tài)；而101、110分別表示編碼位高、低電平狀態(tài)。

圖15-3圖15-4自適應(yīng)解碼軟件過程

圖15-4自適應(yīng)解碼軟件過程

b3位作信息幀連續(xù)有效標志。

b4位是解碼成功標志。以PT2262作編碼芯片的編碼器會連續(xù)發(fā)送4幀以上信息，為提高可靠性，采用雙循環(huán)校驗，即只有接收到兩相鄰的信息幀編碼相同時，b4位置1。因此b4～b3描述的解碼狀態(tài)含義為：00表示尚未接收到完整的信息幀；01表示已收到了一完整的信息幀；11表示已連續(xù)接收了兩個相同的信息幀，解碼有效標志置1；10表示接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)有效，但未處理。用字變量TIME記錄相鄰兩次捕獲時間間隔，字變量TIMEB記錄基本時間(4α)。

2)自適應(yīng)軟件解碼過程自適應(yīng)軟件解碼過程如圖15-4所示。為保證能夠接收基本時間只有100μs左右的高速編碼信息，主控程序中除了將PCA中斷優(yōu)先級置為最高外，還必須保證PCA中斷服務(wù)程序執(zhí)行時間盡可能短，即最好用匯編語言指令編寫PCA中斷服務(wù)程序。由于MCS-51指令系統(tǒng)沒有雙字節(jié)除法指令，解碼過程中涉及到的除法運算，可采用減法或多項式除法完成。

四、實驗內(nèi)容、過程及要求本實驗主要涉及實驗板上的U101、U103、U402等芯片。接通電源前，板上各跳線狀態(tài)如表15-1所示。

表15-1跳

線

設(shè)

置

與自適應(yīng)軟件解碼有關(guān)程序段如下：;定義軟件解碼變量WUSTU DATA2EH ;b2～b0作無線接收狀態(tài)標志

;000-開始；001-同步頭高電平；010-同步頭低電平; ;101-數(shù)據(jù)位高電平；110-數(shù)據(jù)位低電平LXJIEBITWUSTU.3 ;信息幀連續(xù)標志JIEMABITWUSTU.4 ;接收數(shù)據(jù)有效標志(可以利用數(shù)據(jù)有效標志作為;數(shù)據(jù)處理標志);數(shù)據(jù)有效，而信息幀連續(xù)標志無效時，即認為接收HDATABBIT01H;高電平時間，碼長標志(4a為0，12a為1)OVERT DATA2FH ;相鄰兩次捕獲之間定時器溢出次數(shù)BUFF0 DATA30H ;解碼接收緩沖區(qū)(30～3F)TIMEL DATA5AH ;相鄰兩次捕獲間隔時間低8位TIMEH DATA5BH ;相鄰兩次捕獲間隔時間高8位CNTB DATA5CH ;信息幀長度(單位為bit)TIMEBCL DATA7DH ;同步頭高電平時間(即4a)的低8位TIMEBCH DATA7EH ;同步頭高電平時間(即4a)的高8位

ORG0000HLJMPMAINORG0033HLJMPPCA ;PCA中斷服務(wù)程序入口地址(用于解碼接收)ORG0050HPROCMAIN ;主程序開始

MAIN: ;PCA模塊初始化

;模塊0工作在16位上下沿捕獲方式，作解碼定時器

MOVCMOD，#00000001B ;計數(shù)脈沖為內(nèi)部時鐘信號，允許CH、CL溢出中斷

MOVCH，#0 ;從0開始計數(shù)

MOVCL，#0 MOVCCON，#40H;啟動CH、CL計數(shù)

MOVCCAPM0，#00100001B ;模塊0工作在16位上沿捕獲方式，允許模塊0中斷

;開始時先用上沿捕獲，中斷后上下交替捕獲

SETBPPC ;PCA中斷優(yōu)先級置為高

SETBEC ;允許PCA中斷

SETBEA ;開中斷

NEXT1: JNBJIEMA，NEXT1 NOP ;虛擬等待解碼有效

SJMPNEXT1END;PCA中斷服務(wù)程序PROCPCAPCA: PUSHPSW PUSHACC PUSHB ORLPSW，#18H

;SETBRS1

;SETBRS0 ;使用工作寄存器區(qū)3 JBCCF，TNEXT1 ;不是定時器溢出引起

SJMPCANEXTTNEXT1: ;定時器T溢出引起中斷

INCOVERT MOVA，WUSTU JBACC.0，TNEXT2 ;低電平，檢查溢出次數(shù)

MOVA，OVERT CJNEA，#2，TNEXT21TNEXT21: JCTOEXIT;小于2，退出！

;溢出次數(shù)大于2，肯定是錯誤！

MOVOVERT，#2 ANLWUSTU，#0D0H;解碼狀態(tài)清零，清除連續(xù)有效標志

SJMPTOEXITTNEXT2: ;在高電平期間，發(fā)現(xiàn)溢出次數(shù)大于指定值

MOVA，OVERT CJNEA，#2，TNEXT22TNEXT22: JCTOEXIT ;小于2，退出

;大于2 MOVOVERT，#2 ANLWUSTU，#0F0H;清除連續(xù)有效標志，解碼狀態(tài)置為011(即等幅干擾狀態(tài)) ORLWUSTU，#03H ;置為011態(tài)TOEXIT: JMPRETURNCANEXT: ;捕獲中斷引起

MOVR3，CCAP0L MOVR4，CCAP0H ;取捕獲發(fā)生的時刻

CLRC MOVA，R3 SUBBA，TIMEL MOVTIMEL，A MOVA，R4 SUBBA，TIMEH MOVTIMEH，A ;計算并保存相鄰兩次捕獲時間間隔到TIMEH、TIMEL中

MOVA，CCAPM0 MOVC，ACC.5 ;上升沿觸發(fā)捕獲標志送C XRLCCAPM0，#30H ;與30異或，強迫CAPP、CAPN取反

ANLCCON，#0FEH ;清除CCF0中斷標志

MOVOVERT，#0 ;捕獲時清除溢出次數(shù)

;判別捕獲原因

JCHNEXT ;下沿觸發(fā)引起; CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#140

;PCA模塊計數(shù)脈沖為系統(tǒng)時鐘信號的6分頻(晶振頻率為

;11.0592MHz) MOVA，TIMEH ;140對應(yīng)的時間為(1/11.0592)×6×140，約76μs SUBBA，#0 JNCLNEXT0 ;高電平時間太短

ANLWUSTU，#0F0H ;重置為000態(tài)，清除連續(xù)標志

JMPRETURN ;沒有必要記錄LNEXT0: LJMPLNEXT;上邊沿觸發(fā)HNEXT: MOVA，WUSTU

ANLA，#07H CJNEA，#0，HNEXT1 ;000態(tài)，說明尚未開始

ORLWUSTU，#21H ;置為001態(tài)

JMPCAEND

;記錄捕獲時間后退出HNEXT1: CJNEA，#2，HNEXT2 ;原來處于010態(tài)，計算同步頭時間，計算同步頭脈沖相對寬度; CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#51H MOVA，TIMEH ;假設(shè)a在25～120μs(允許存在25%的誤差)之間

SUBBA，#16H ;124a對應(yīng)計數(shù)器讀數(shù)為5713～34174，即1651H～857EH JNCHNEXT20 ;小于最小值，錯誤

JMPHERROR ;上升沿出錯處理HNEXT20: ;CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#7EH MOVA，TIMEH

SUBBA，#85H JCHNEXT201 ;大于124a的上限(即最大值)，錯誤

JMPHERROR ;上升沿出錯處理HNEXT201: ;在同步頭間歇期時間最小值與最大值之間

LCALLCAL1 ;當被除數(shù)較大時，用多項式除法可有效縮短運算時間

CJNER6，#29，HNEXT21HNEXT21: JNCHNEXT22 ;小于29，同步頭高、低電平時間比太?。″e！

JMPHERROR ;上升沿出錯處理HNEXT22: CJNER6，#34，HNEXT23HNEXT23: JNCHNEXT24 ;在29～33之間，屬于長同步頭124a間歇期(中心值為31) MOVCNTB，#24 ;接收24位信息碼

ANLWUSTU，#78H ORLWUSTU，#01000101B ;進入101態(tài)(接收數(shù)據(jù)碼位) JMPCAENDHNEXT24: ;大于34，錯誤

JMPHERROR ;上升沿出錯處理HNEXT2: CJNEA，#6，HNEXT3 ;處于110態(tài)，計算碼位低電平時間; CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#140 MOVA，TIMEHSUBBA，#0;假設(shè)a在25～120μs(允許存在25%的誤差)之間

JNCHNEXT30 ;4a對應(yīng)上下限的范圍是：140～1102即8CH～44EH;低電平時間小于(1/11.0592)×6×140，約76μs，處于非連續(xù)狀態(tài)

ANLWUSTU，#0F0H ORLWUSTU，#100001B ;置為001態(tài)(同步頭上升沿)，清除連續(xù)標志

JMPCAENDHNEXT30:; CLRC

MOVA，TIMEL SUBBA，#0EBH MOVA，TIMEH SUBBA，#0CH ;12a對應(yīng)上下限為552～3307，即228H～CEBH JNCHNEXT3 ;處于4a～12a上下限之間，要進一步判別

MOVR7，#5 ;中心值為3 LCALLCALTIME ;調(diào)用雙字節(jié)除法運算子程序

CJNER6，#2，HNEXT31HNEXT31: JNCHNEXT32 ;在0～1之間，當4a處理

CLRACC.0 SJMPHNEXT341HNEXT32: CJNER6，#5，HNEXT33HNEXT33: JNCHNEXT34 ;在2～4之間，當12a處理

SETBACC.0HNEXT341: MOVC，HDATAB MOVACC.1，C ANLA，#03H CJNEA，#01H，HNEXT342 ;處于01態(tài)，作“0”碼

CLRC JMPDANEXT1 ;記錄數(shù)據(jù)

HNEXT342: CJNEA，#02H，HNEXT34 ;處于10態(tài)，作“1”碼

SETBC JMPDANEXT1 ;記錄數(shù)據(jù)HNEXT34: ;此外，一律屬于錯誤！HNEXT3: JMPHERROR ;上升沿出錯處理;下降沿引起

LNEXT: MOVA，WUSTU ANLA，#07H CJNEA，#01H，LNEXT1 ;原來處于001態(tài)，計算同步頭高電平時間; CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#4EH MOVA，TIMEH SUBBA，#04H ;4a對應(yīng)上下限的范圍是：140～1102，即8CH～44EH JNCLERROR ;大于4a上限，錯！

;在4a上下限之間，記錄該時間！并作為隨后計算的各脈沖寬度比的依據(jù)

MOVTIMEBCL，TIMEL MOVTIMEBCH，TIMEH ANLWUSTU，#0F8H ORLWUSTU，#010B ;置為010態(tài)

JMPCAENDLNEXT1: CJNEA，#03H，LNEXT2;原來處于011態(tài)(高電平時間超出12a的上限)，從錯誤狀態(tài)返回，置為000態(tài)LERROR: ANLWUSTU，#0F0H ;清除連續(xù)有效標志，置為000態(tài)，等待同步頭上升沿

JMPRETURNLNEXT2: CJNEA，#05H，LERROR ;101態(tài)，計算碼位高電平時間; CLRC MOVA，TIMEL SUBBA，#0EBH MOVA，TIMEH SUBBA，#0CH ;12a對應(yīng)的讀數(shù)為2544±30%，1780～3307，即6F4H～CEBH JNCLERROR MOVR7，#5 ;中心值為3LCALLCALTIME ;調(diào)用雙字節(jié)除法運算子程序

CJNER6，#2，LNEXT31LNEXT31: JNCLNEXT32 ;在0～1之間，當4處理！

CLRHDATAB ;短的標志

SJMPLRIGET ;正確LNEXT32: CJNER6，#5，LNEXT33LNEXT33: JNCLERROR ;在2～4之間，當12a處理

SETBHDATAB ;長的標志

LRIGET: ;正確

MOVA，CNTB CJNEA，#1，LNEXT34 ;如果是最后一位，則應(yīng)該考慮是否是最后一幀的最后一位

MOVC，HDATAB ;直接將HDATAB標志送Cy ANLWUSTU，#0F8H ;置為000態(tài)

SJMPDANEXT2 ;記錄數(shù)據(jù)LNEXT34: ANLWUSTU，#0F8H ORLWUSTU，#110B JMPCAENDDANEXT1: ANLWUSTU，#0F8H ;置為000態(tài)

ORLWUSTU，#101BDANEXT2: JNBJIEMA，DANEXT3 ;數(shù)據(jù)有效，不再接收

DJNZCNTB，CAEND SJMPRETURN ;繼續(xù)找脈沖頭DANEXT3: ;保存數(shù)據(jù)

MOVR0，#BUFF0 MOVR2，#3DALOOP1: MOVA，@R0 RRCA MOV@R0，A INCR0 DJNZR2，DALOOP1 DJNZCNTB，CAEND ;已經(jīng)收到了一幀信息

JBLXJIE，DANEXT6 ;連續(xù)解碼標志未有效，屬于第一次解碼有效，數(shù)據(jù)要搬移

DANEXT60: MOVR2，#3 MOVR0，#BUFF0;解碼接收緩沖區(qū)首地址送R0 MOVR1，#BUFF0+8;解碼接收緩沖區(qū)首地址加8送R1DALOOP2: MOVA，@R0 MOV@R1，A ;回寫

INCR0 INCR1 DJNZR2，DALOOP2 SETBLXJIE ;信息連續(xù)標志置1 SJMPRETURN ;等待同步頭上升沿

DANEXT6: ;比較相鄰兩次的解碼結(jié)果

MOVR2，#3 MOVR0，#BUFF0;解碼接收緩沖區(qū)首地址送R0 MOVR1，#BUFF0+8;解碼接收緩沖區(qū)首地址加8送R1DALOOP3: MOVA，@R0 XRLA，@R1 ;異或

JNZDANEXT60 ;不同，保留后一次解碼結(jié)果

INCR0 INCR1 DJNZR2，DALOOP3;相鄰兩次解碼結(jié)果相同

SETBJIEMA ;解碼有效

SJMPRETURN ;等待同步頭上升沿HERROR: ;上升沿出錯

ANLWUSTU，#0F0H ORLWUSTU，#01H;清除信息幀連續(xù)標志，同時置為001態(tài)CAEND: MOVTIMEL，R3 MOVTIMEH，R4RETURN: POPB POPACC POPPSW RETIEND

PROCCALTIME ;雙字節(jié)除法運算;入口參數(shù):被除數(shù)(當前脈沖寬度)存放在TIMEH、TIMEL中；除數(shù)存放在TIMEBCH、TIMEBCL中;R7記錄減法運算的最大次數(shù);出口參數(shù):商存放在R6中

CALTIME: MOVR6，#0 ;商清零

CLRCLOOP1: ;利用減法完成16位除16位運算

MOVA，TIMEL SUBBA，TIMEBCL MOVTIMEL，A ;保存差的低8位

MOVA，TIM