Микросхемы фирмы Holtek для систем дистанционного управления

Многие бытовые приборы, системы ограничения доступа, промышленное оборудование и другие устройства имеют в своем составе пульт дистанционного управления, что существенно дополняет сервисные функции выпускаемого изделия. Фирма Holtek разработала семейства микросхем дистанционного управления (ДУ), отличающиеся друг от друга по формату передаваемых данных, количеству бит адреса и данных в посылке, по условию начала генерации посылки; набору сервисных функций. Все выпускаемые микросхемы ДУ выполнены по КМОП технологии с минимальным потребляемым током. Они ориентированы для передачи кодовой посылки по инфракрасному или радиоканалу связи, с минимальным числом внешних компонентов схемы. Широкий диапазон напряжений питания и рабочей температуры позволяют применять микросхемы ДУ Holtek в большинстве приложений.

Микросхемы ДУ фирмы Holtek можно разделить на три основные группы:

1. Семейства микросхем кодеров/декодеров.
2. Микросхемы для пультов ДУ телеаппаратуры.
3. Микросхемы бесконтактной идентификации.

В первую группу входят семейства микросхем кодеров/декодеров, основным свойством которых является устанавливаемое с помощью переключателей, внешней схемой или программно значение адреса и данных. Кодер формирует кодовую последовательность после появления активного уровня сигнала на выводе TE или сигнала низкого логического уровня на входах данных (DATA). Генерация кодовой посылки продолжается до тех пор, пока присутствует активный уровень сигнала. Посылка всегда генерируется полностью, даже если активный уровень сигнала был снят. В некоторых микросхемах кодеров предусмотрено управление количеством повторений кодовой последовательности после снятия активного уровня сигнала, что может быть необходимо для достоверного детектирования посылки. Кодовая последовательность может состоять из комбинации следующих полей: преамбула; синхронизирующие биты; адрес; данные; биты антикода.

Декодер обрабатывает кодовую последовательность, полученную из канала связи, последовательно обрабатывая несколько посылок. Если все посылки имели одинаковое значения полей, и адрес кодера совпал с адресом декодера, будет сформирован сигнал о принятой команде (вывод VT). В декодерах, имеющих выводы данных, информация из поля данных декодированной посылки, передается в соответствующие выходные защелки.

К наиболее простым семействам микросхем ДУ этой группы можно отнести кодеры/декодеры 212 (см. таблицу 1). В состав кодовой последовательности, генерируемой кодерами этого семейства, входит преамбула, синхронизирующий бит и 12-разрядное после адреса/данных (рис. 1). Каждый вывод адреса/данных кодера может быть подсоединен к Vss (логический нуль) или оставлен не подсоединенным (логическая единица). Для микросхемы HT12E кодовая последовательность формируется в виде логических уровней, а для HT12A в виде пачки импульсов с частотой 32 кГц (рис. 2).

Рис. 1. Кодовая последовательность семейства кодеров/декодеров 2¹²

Рис. 2. Представление битов в кодовой последовательности микросхем HT12E и HT12A

Представление битов кодовой последовательности в виде пачки импульсов позволяет передавать команду по ИК каналу связи, практически непосредственно подключив ИК диод к кодеру.

Для кодеров данного семейства микросхем ДУ были разработаны декодеры HT12D и HT12F. Основным их различием является то, что в микросхеме HT12D присутствует выходная 4-разрядная защелка данных, а в декодируемой посылке проверяется 8 бит адреса. В микросхеме HT12F проверяются все 12 бит адреса декодируемой команды, если адрес совпадает с установленным значением на адресных входах кодера, то формируется активный уровень сигнала на выводе VT.

Таблица 1. Основные характеристики микросхем ДУ семейства кодеров/декодеров 2¹²

Отдельно выделяется семейство кодеров 39 (таблица 2). В состав этого семейства пока входит только одна микросхема HT6026, совместимая функционально и по расположению выводов с MC145026. В отличие от предыдущего семейства значение бита адреса/данных в посылке кодируется тремя состояниями: логический нуль, логическая единица, не подключено (рис. 3). Такой подход позволяет расширить число возможных комбинаций адресов кодеров, уменьшая общую длительность кодовой посылки. Кодовая последовательность, генерируемая HT6026, состоит из преамбулы и 9 бит адреса/данных (рис. 4).

Рис. 3. Представление битов в кодовой последовательности микросхемы HT6026

Рис. 4. Кодовая последовательность семейства кодеров 3⁹

Таблица 2. Основные характеристики микросхем ДУ семейства кодеров 3⁹

В состав семейства кодеров/декодеров 3¹² входит 3 микросхемы кодеров (HT6010, HT6012, HT6014) и три микросхемы декодеров (HT6030, HT6032, HT6034). Краткие технические характеристики и совместимость микросхем этого семейства смотрите в таблице 3. Состав кодовой последовательности схож с посылкой, формируемой кодерами семейства 2¹², за исключением длительности бита конфигурации и длины информационного поля адреса/данных (рис. 5). Аналогично семейству 3⁹ биты адреса/данных кодируются тремя состояниями, но представление битов в посылке существенно отличается (рис. 6). Кодеры HT6012 и HT6014 имеют вывод для подключения светодиода, указывающий генерацию команды. Пример схемы включения кодера HT6012 показан на рисунке 7.

Рис. 5. Кодовая последовательность семейства кодеров 312

Рис. 6. Представление битов в кодовой последовательности микросхем семейства 312

Рис. 7. Типовая схема включения кодера HT6012

Декодеры проверяют принятую кодовую последовательность, информационная часть которой состоит из 12 бит (N бит адреса и 12N бит данных). Принятые данные передаются в соответствующие выходные защелки только если команда была два раза подряд правильно дешифрирована и принятый адрес совпал с установленным в декодере. При правильно принятой команде на выходе VT появляется высокий уровень сигнала. Декодеры этого семейства могут иметь 0, 2 и 4 выходных защелок данных (соответственно, 12, 10 и 8 входов адреса). На рисунке 8 показана типовая схема включения декодера HT6034.

Рис. 8. Типовая схема включения кодера HT6012

Таблица 3. Основные характеристики микросхем ДУ семейства кодеров/декодеров 312

Своеобразными являются микросхемы ДУ семейства кодеров/декодеров 3¹⁸. Краткая техническая характеристика микросхем кодеров HT600, HT680, HT6207 и декодеров HT604L, HT614, HT692 сведена в таблицу 5. Кодеры этого семейства формируют посылку, состоящую из преамбулы; более сложной структуры синхронизирующих битов, по сравнению с предыдущим семейством; адрес/данные (см. рис. 9). Кодирование битов в посылке аналогично семейству 3¹². Значительным отличием от семейства 3¹² является то, что в состав посылки входит информация с несуществующих выводов. Например, для кодера HT680 - A4, A5, A10, A13, A16 и A17. Эти биты в посылки кодируются как «не подключено». На рисунке 10 показано состояние выводов в микросхемах HT680, а в таблице 4 детально рассмотрена кодовая последовательность.

Рис. 9. Кодовая последовательность семейства кодеров 318

Рис. 10. Пример включения HT680

Таблица 4. Состав кодовой последовательности генерируемой HT680 при включении, показанном на рис. 10.

Декодеры семейства 3¹⁸ функционально практически не отличаются от семейства 3¹², но необходимо отметить, что в микросхемах HT614 и HT692 принятые данные не сохраняются в выходной защелке, а присутствуют на выходах данных только во время приема команды. Естественно, при условии совпадения адреса, установленного в декодере и дешифрированного в принятой посылке.

Таблица 5. Основные характеристики микросхем ДУ семейства кодеров/декодеров 3¹⁸

Наибольшую гибкость разработчикам предоставляют однократно программируемые микросхемы семейства HT6P20 2²⁴. Кодеры этого семейства не имеют выводов адреса, что позволяет использовать малогабаритные корпуса с минимальным числом выводов. Параметры работы кодера и 24-разрядный адреса программируются на этапе сборки устройства по специальному протоколу. В параметрах работы кодера можно указать состав кодовой последовательности, полярность формирования кодовой последовательности. Протокол программирования позволяет сделать верификацию установленных параметров работы. Биты в кодовой последовательности кодируются аналогично семейству 2¹², а состав ее полей несколько отличается, в конце посылки передается поле из 4 бит антикода (рис. 11).

Рис. 11. Кодовая последовательность семейства кодеров HT6P20 2²⁴

Таблица 6. Основные характеристики микросхем ДУ семейства HT6P20

Широкий диапазон напряжения питания, малый ток потребления, минимальное число внешних компонентов делают микросхемы этой группы идеальными для таких приложений, как охранные системы; пожарные и другие датчики; управление гаражными воротами; системы ограничения доступа.

В отдельную группу выделяются микросхемы ДУ для телеаппаратуры (см. таблицу 7). Кодеры для телеаппаратуры поддерживают большое число клавиш, соединяются в виде матрицы и имеют малый ток потребления в режиме ожидания. При нажатии на кнопку генерируется кодовая последовательность, формат которой предназначен в основном для передачи по ИК каналу связи.

Наиболее значительным различием между микросхемами данной группы является метод кодирования битов в команде:

• HT6221/HT6222 - модуляция позиции импульсов (PPM) с заполнением меандром 38 кГц (рис. 12а);
• HT6230 - фазовое кодирование битов (рис. 12б);
• HT6240-002 - модуляция позиции импульсов (PPM) (рис. 12в).

Также эти микросхемы различаются между собой максимальным количеством подключаемых кнопок, форматом кодовой последовательности, рабочим диапазоном напряжений питания.

Рис. 12. Кодирование битов в посылке микросхемами кодеров для телеаппаратуры

Таблица 7. Основные характеристики микросхем ДУ для телеаппаратуры

В третью группу пока входит только одна микросхема HT6720, предназначенная для систем бесконтактной идентификации RFID, работающих на частоте 13,56 МГц. К микросхеме подключается только внешняя индуктивность, образующая с внутренним конденсатором LC-контур. Питание микросхемы осуществляется за счет электромагнитного поля 13,56 МГц, излучаемого считывателем. Если напряженность электромагнитного поля достаточна для формирования ответа, активизируется интегрированный RC-генератор (рис. 13). Данные, предварительно записанные в однократно программируемую память, передаются последовательно, замыкая LC-контур с ШИМ/АМ модуляцией. Объем предаваемых данных 96 бит, включая 16 бит CRC и до 64 бит данных пользователя (рис. 14).

В зависимости от формы и размера антенны считывателя и при небольших габаритных размерах индуктивности, подключенной к микросхеме, расстояние обнаружения кодера может быть от 2 до 10 см.

Таблица 8. Основные характеристики микросхем RFID

Рис. 13. Принцип питания электропитания и ответа микросхемы HT6720

Рис. 14. Кодовая последовательность, генерируемая кодером HT6720

В соответствии с тенденциями развития промышленности и потребностями рынка электроники фирма Holtek планирует расширить номенклатуру выпускаемых микросхем ДУ, имеющих более высокую степень интеграции и функциональную гибкость. Более подробную информацию о новинках и планах Holtek можно получить у ее официального партнера Rainbow Technologies.

Автор: Журнал «Электронные компоненты» №2 2002 г. Александр Зайцев