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基于树莓派的315m无线模块应用

来源: 电子发烧友
2018-09-11
类别:技术信息
eye 671
文章创建人 拍明

原标题:基于树莓派的315m无线模块应用


树莓派买不带电源的裸机就可以。普通安卓手机的数据线(micro-USB)就可以做电源线,如果你家有USB接口的插排,可以直接插上作为电源;用1A以上的手机充电器也可以做树莓派的电源。笔者亲测700mA的手机充电器能带动只接了遥控模块的树莓派,当然为了稳定性还是选择最大工作电流为1A以上的充电器比较好。怎么样确定充电器能提供多大的电流呢? 在手机充电器上都会写着5V/1A或者类似5.2V/500mA的字样,后面那个1A、500mA就是能提供的最大电流,一般2015年以前的手机充电器都在700mA以下,最近几年的快充充电器达到了1A以上,iPhone和iPad的充电器都是足额的电流,但是他们太贵了,舍不得用呀!所以笔者就买了个20块钱的带USB接口的接线板供电,号称2.4A,绝对够用了。如果不想折腾,也可以在卖树莓派的店老板那里买电源。

图片.png

树莓派~~树莓派315m无线模块

ASK/OOK 315M或433M 无线发射、接收模块.png

ASK/OOK 315M或433M 无线发射、接收模块

基于树莓派的315m无线模块应用

根据您家车库门边上那个小盒子的遥控频率(315MHz或433MHz频率)来选择无线模块。哪个盒子? 啊原来车库门这还有个盒子!对就是那个手掌大的盒子,它就是一个无线接收器+继电器的组合体,用来接收遥控钥匙的信号和控制车库门电机的运转。是不是从来没注意过它还有一根不到20cm长的细细的尾巴?这是无线接收器的天线,一般来讲他的长度是四分之一波长,大概17~23cm之间,当然这些你都不用管,这些是买车库时候给配好了的。你需要做的唯一工作就是确定小盒子的接收频率!笔者在淘宝找到了和家里小盒子同款的,一看商品介绍就知道是什么频率了,是不是很机智! 一句话,您需要买和您车库小盒子频率相同的无线发射模块、接收模块各一枚。笔者家里是D开头的遥控器,配了个433MHz的模块,接收+发射+邮费一共5块钱。

杜邦线 母对母 最少3根

杜邦线 母对母 最少3根.png

接下来你需要把无线模块和树莓派上像针一样的东西互相连起来,目的是让树莓派给无线模块供上电,控制无线模块发信号。怎么把针连起来呢?没搞过电子设计的值友,最简单的办法是用废旧的电线拆出来一些铜丝,直接缠绕到针上面。当然这样子太费劲了,而且缠的太粗了还容易短路,那么你可以选择杜邦线!1块钱就能买一大把!可以跟无线模块一起买,基本卖电子元件的店都有卖,我本科时候2块钱买的还没用完,你甚至可以用它做音箱线,当然这不是今天的主题。杜邦线要母对母的,最少3根就够了,什么,你问我公母怎么分?就是插和被插的啦,毕竟咱们不是午夜档张大妈, 不能说太细!

搭建环境

距离控制车库门,我们还有一个鸿沟,那就是编程,哎呀这怎么能搞得定吗?!安装树莓派的过程如果你能搞得定,那控制车库门就是小意思了!

安装树莓派的过程,在大妈上已经有很多良心值友给了详细的开箱图文教程,在此就不赘述,你只需要做到进入树莓派的桌面,连接Wifi,打开命令行,然后就可以继续看这一篇文章,继续我们的智慧车库大业。

此处是良心的分割线,先去装树莓派系统吧!

乌鸦学话

装好树莓派系统后,就可以开始让树莓派乌鸦学话,学学遥控器的发射信号,把自己伪装成遥控器。

“听一听”

要想让树莓派模仿你手里的车库遥控器发射开门信号,首先要知道这个信号是什么内容,这这这看不见摸不着的怎么能知道啊?这时候就到无线接收模块大显身手了,我们要让树莓派和无线接收模块“听一听”遥控器的葫芦里卖的什么药。

以下涉及到一点点电子设计入门知识,按说明食用即可:

首先把5块钱买到的接收模块两侧的针对应的接到树莓派的VCC针和GND针上,哪个是VCC哪个是GND呢?绿色的电路板上面会有印刷的英文字母白字,对应的针就是了。它们代表的是高电位和地电位(或者说0电位),VCC接5V的VCC,GND接GND,这步是为了给模块供电;其次把接收模块中间两个针中任意一个接到树莓派BCM模式下的18号针上,这步是为了“听”遥控器发了什么样的信号,这样才好乌鸦学语呀。“听一听”的硬件就连接完毕了。详情可参考这位老哥的文章,当然不看也没关系。

接着我们还用这位老哥的代码,笔者作为一个码农届的调包侠,找到这个老哥的代码最靠谱了。

在树莓派的命令行里执行:

树莓派的命令行里执行.png

一路安装,如果没有出现error字样就说明安装成功。

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安装完毕后,我们就来使劲按遥控器看看会出现什么啦:

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这时屏幕会显示正在监听遥控信号,狂按你的遥控器开门按钮 ,每按一下,屏幕应该会显示一行看起来像乱码一样的英文加数字,这就是你遥控器葫芦里卖的药,已经被你成功“听”到啦。记下来这串数字+英文乱码。

用文本编辑器(比如记事本或者Vim)打开ask_config.py文件,照葫芦画瓢的把这串码组合成与hello world相同的格式。比如:

图片.png

不要忘记加结尾的逗号哦。

如果你每次按遥控器收到的这串数字+英文乱码不完全一样,那也没有关系,找一个出现次数最多的,记它就好啦。

“说一说”

到这里已经完成了遥控信号“听一听”的部分,接下来要实现树莓派开车库门,只需要乌鸦学话“说一说”,把学到的码发出去就行了,这时候把无线接收模块拔下来,插上无线发射模块,发射模块的VCC和GND插在原位,但模块的中间那根针,接在树莓派的BCM模式14号针脚上。

在树莓派的命令行中执行,只需要一行代码:

图片.png

惊不惊喜,意不意外?车库门打开了吧?

关不上了吧?

赶紧照着前面的步骤,狂按遥控器的关门按钮,重新”听一听“,”说一说“关门信号吧!

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好了这就是此次应用的全部流程了,希望对你有所帮助:)


【315m无线模块】

315m无线模块广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、数字音频、数字图像传输等领域中。

315m无线模块.png


315M无线模块参数介绍

主要技术指标:

1。通讯方式:调幅AM

2。工作频率:315MHZ/433MHZ

3。频率稳定度:±75KHZ

4。发射功率:≤500MW

5。静态电流:≤0.1UA

6。发射电流:2~10MA

7。工作电压:DC 3~12V

315M发射模块技术指标

主要技术指标:

1、通讯方式:调幅AM

安阳市新世纪电子研究所无线发射模块F05P

安阳市新世纪电子研究所无线发射模块F05P

2、工作频率:315MHZ/433MHZ

3、频率稳定度:±75KHZ

4、发射功率:≤500MW

5、静态电流:≤0.1UA

6、发射电流:2~10MA

7、工作电压:DC 3~12V

数据发射模块的工作频率为315M,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,当环境温度在-25~+85度之间变化时,频飘仅为3ppm/度。特别适合多发一收无线遥控及数据传输系统。声表谐振器的频率稳定度仅次于晶体,而一般的LC振荡器频率稳定度及一致性较差,即使采用高品质微调电容,温差变化及振动也很难保证已调好的频点不会发生偏移。

发射模块未设编码集成电路,而增加了一只数据调制三极管Q1,这种结构使得它可以方便地和其它固定编码电路、滚动码电路及单片机接口,而不必考虑编码电路的工作电压和输出幅度信号值的大小。比如用PT2262或者SM5262等编码集成电路配接时,直接将它们的数据输出端第17脚接至数据模块的输入端即可。

数据模块具有较宽的工作电压范围3~12V,当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。当发射电压为3V时,空旷地传输距离约20~50米,发射功率较小,当电压5V时约100~200米,当电压9V时约300~500米,当发射电压为12V时,为最佳工作电压,具有较好的发射效果,发射电流约60毫安,空旷地传输距离700~800米,发射功率约500毫瓦。当电压大于l2V时功耗增大,有效发射功率不再明显提高。这套模块的特点是发射功率比较大,传输距离比较远,比较适合恶劣条件下进行通讯。天线最好选用25厘米长的导线,远距离传输时最好能够竖立起来,因为无线电信号传输时收很多因素的影响,所以一般实用距离只有标称距离的一半甚至更少,这点需要开发时注意。

数据模块采用ASK方式调制,以降低功耗,当数据信号停止时发射电流降为零,数据信号与发射模块输入端可以用电阻或者直接连接而不能用电容耦合,否则发射模块将不能正常工作。数据电平应接近数据模块的实际工作电压,以获得较高的调制效果。

发射模块最好能垂直安装在主板的边缘,应离开周围器件5mm以上,以免受分布参数影晌。模块的传输距离与调制信号频率及幅度,发射电压及电池容量,发射天线,接收机的灵敏度,收发环境有关。一般在开阔区最大发射距离约800米,在有障碍的情况下,距离会缩短,由于无线电信号传输过程中的折射和反射会形成一些死区及不稳定区域,不同的收发环境会有不同的收发距离。

这里介绍一种市场上最常用的315M发射芯片XC4388。 [1] 该芯片包括了一个功率放大器,单稳态电路和一个由由内部电压控制振荡器和循环过滤的锁相环。单稳态电路用来控制锁相环和功率放大器,使其在操作时可以快速启动。XC4388具备自动待机功能,待机电流小于1uA;所需外部器件很少,频率范围为250MHz~450MHz。

315M超再生接收模块技术指标

超再生接收模块的体积:30x13x8毫米

主要技术指标:

1、通讯方式:调幅AM

2、工作频率:315MHZ/433MHZ

3、频率稳定度:±200KHZ

4、接收灵敏度:-106DBM

5、静态电流:≤5MA

6、工作电流:0.15--0.3mA

7、工作电压:DC2.6--3.5V

8、输出方式:TTL电平

接收模块的工作电压为5伏,静态电流4毫安,它为超再生接收电路,接收灵敏度为-105dbm,接收天线最好为25~30厘米的导线,最好能竖立起来。接收模块本身不带解码集成电路,因此接收电路仅是一种组件,只有应用在具体电路中进行二次开发才能发挥应有的作用,这种设计有很多优点,它可以和各种解码电路或者单片机配合,设计电路灵活方便。

这种电路的优点在于:

1、天线输入端有选频电路,而不依赖1/4波长天线的选频作用,控制距离较近时可以剪短甚至去掉外接天线

2、输出端的波形在没有信号比较干净,干扰信号为短暂的针状脉冲,而不象其它超再生接收电路会产生密集的噪声波形,所以抗干扰能力较强。

3、模块自身辐射极小,加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用,可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。

4、采用带骨架的铜芯电感将频率调整到315M后封固,这与采用可调电容调整接收频率的电路相比,温度、湿度稳定性及抗机械振动性能都有极大改善。可调电容调整精度较低,只有3/4圈的调整范围,而可调电感可以做到多圈调整。可调电容调整完毕后无法封固,因为无论导体还是绝缘体,各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化,进而影响接收频率。另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移;温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变;湿度变化因介质变化改变容量;长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量,这些都会严重影响接收频率的稳定性,而采用可调电感就可解决这些问题,因为电感可以在调整完毕后进行封固,绝缘体封固剂不会使电感量发生变化。

315M超外差接收模块技术指标

超外差接收模块的体积:35x13x8毫米

主要技术指标:

1、通讯方式:调幅AM

2、工作频率:316.8MHZ

3、频率稳定度:±75KHZ

4、接收灵敏度:-102DBM

5、静态电流:≤5MA

6、工作电流:≤5MA

7、工作电压:DC 5V

8、输出方式:TTL电平

这里提供的超外差接收模块采用进口高性能无线遥控及数传专用集成电路RX3310A,并且采用316.8M声表谐振器,所以工作稳定可靠,适合比较恶劣的环境下全天候工作。

RX3310A集成电路介绍:

RX3310A是台湾HMARK公司生产的专门用于幅度键控ASK调制的无线遥控及数传信号的接收集成电路,内含低噪音高频放大、混频器、本机振荡、中频放大器、中频滤波器、比较器等,为一次变频超外差电路,双列18脚宽体贴片封装,主要技术指标如下:

工作频率:150~450MHZ

工作电压:2.7~6V

工作电流:2.6毫安(3V电源时)

接收灵敏度:-105DBM(1K数据速率而且天线匹配时)

最高数据速率:9.6KBPS

从外接天线接收的信号经C8耦合到L3、C9组成的选频网络进行阻抗变换后输入RX3310的内部高频放大器输入端14脚,经芯片内的高频放大后(增益为15~20DB)的信号再经混频器与本机振荡信号(316.8M)混频,产生1.8M的中频信号,此中频信号经内部中频放大后由第3脚输出,再进入比较器放大整形,最后数据从第8脚输出。

超外差接收机对天线的阻抗匹配要求较高,要求外接天线的阻抗必须是50欧姆的,否则对接收灵敏度有很大的影响,所以如果用1/4波长的普通导线时应为23厘米最佳,要尽可能减少天线根部到发射模块天线焊接处的引线长度,如果无法减小,可以用特性阻抗50欧姆的射频同轴电缆连接(天线焊点右侧有一个专门的接地焊点)

另外再介绍一种常用的单芯片超外差接收器XC4366。它是一个真正的“从天线接收到数据输出”的单片电路。所有的射频和中频的调谐都在集成电路里完成,这样可以无须手动调整并且降低成本。实现了一个高度可靠且低成本的解决方案。 [2]

XC4366提供了两种附加的功能,(1)一个关闭引脚,在任务周期操作时可以用来关闭设备;(2)一个唤醒输出引脚,当接收到射频信号时,它可以提供一个输出标记。这些特点使得XC4366可以用在低功耗的应用上,比如RKE和远程控制。

XC4366上提供了所有的中频滤波和数据解调滤波器,所以,不需要外部的滤波器了。四个解调滤波器的带宽可以由用户从外部控制。

315M无线收发模块整体方案

315M无线收发模块的方案开发一般是基于相关收发芯片,采用MCU控制的架构来实现相关功能。 [3]

基本技术参数如下:

工作频率:315MHz/433MHz

调制方式:OOK/ASK

接收灵敏度:-108dBm

发射功率:12dBm (3V)

数据速率:10kbps

接收模块最大工作电流:2.5mA(315MHz),3.5mA(433MHz)

自动待机功能,模块进入待机模式,电流小于1uA

通讯距离:0~100m (全向发射,障碍物穿透)

支持按键扫描和键盘扩展




责任编辑:David

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