畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的家用電器電源的遙控控制器設(shè)計(jì)

1、摘 要隨著家用電器的日益普及和紅外技術(shù)的成熟兩者結(jié)合的產(chǎn)物應(yīng)運(yùn)而生，而目前主要的結(jié)合產(chǎn)物就是紅外遙控與控制器。本設(shè)計(jì)集中介紹了一種基于89c51單片機(jī)的紅外控制器的設(shè)計(jì)方法，其在某些思路上比較新穎并有一定的參考價(jià)值。這款紅外控制器采用了比較成熟的紅外接收組件和紅外信號(hào)解碼芯片代替過(guò)了過(guò)于復(fù)雜的紅外接收電路，使設(shè)計(jì)者免去了過(guò)于復(fù)雜的電路調(diào)試工作，同時(shí)也最大的保證了信號(hào)在傳輸中的安全性。它在原理上利用了紅外信號(hào)在一定距離內(nèi)的直線傳輸特性和在某些紅外光頻段信號(hào)不失真的特性?？刂撇糠蛛娐分饕捎眉夹g(shù)上較為成熟的繼電器及光電隔離器件，并且巧妙的利用了三極管的放大作用，使得控制部分電路極其節(jié)約和有效。該控

2、制器有很大的發(fā)展前景，它是將來(lái)“電腦管家”的雛形，它也是廣大工作繁忙或行動(dòng)不便人群的幫手。在以后的居家生活中它一定起到重要作用。關(guān)鍵詞：控制器； 紅外； 遙控；家用電器家用紅外遙控控制電源開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)有專用315mhz發(fā)射和接收芯片！也有紅外接發(fā)芯片；可以合在一起做就可以在直徑50米內(nèi)控制你的家電了！只要買回來(lái)對(duì)照電路圖來(lái)做就行了！一般不用調(diào)試就能用了，外殼先買好再設(shè)計(jì)！可用powerpcb來(lái)設(shè)計(jì)！abstractwith the increasing popularity of hausgeraete and maturity of infrared technology, the produ

3、ct of a combination of them came into being, now, the main product is a combination of infrared remote controller and the controller. focus on the designing of the infrared controller with a microcomputer of 89c51, which has some more innovative ideas and referenced value. the infrared controller no

4、t only use very maturity device and the infrared decode chip to replace the infrared take-over circuit, which is too complicated, but also ensure the security when the signal in the transmission. it save a lot of work of debugging of circuit .it takes the principle that infrared signals can transmit

5、 in a straight line within a certain distance , and the infrared light do not lose the characteristics in a certain frequency band. in the controlling part, it uses electro-optical isolation devices and the relay, together with the characteristic that dynatron can magnify current, which make it very

6、 economical and effective. the controller has beautiful development prospects in the future, it is the embryonic form of computer manager .it is also the helper of the people who has a lot of work and the deformity people. in the livings of every family it will certainly play an important role in th

7、e future. key words: controller; infrared; remote control; hausgeraete 目錄1 引言1 1.1選題背景及意義11.1.1 紅外技術(shù)的發(fā)展11.1.2 家用電器的發(fā)展11.1.3 紅外控制器的發(fā)展及意義2 1.2 家電需要控制的功能和技術(shù)要求21.2.1 方案分析21.2.2 功能實(shí)現(xiàn)分析3 1.3 總體概論42.控制器硬件設(shè)計(jì)5 2.1紅外遙控家電控制系統(tǒng)工作原理5 2.2 控制器結(jié)構(gòu)組成與工作原理5 2.3 控制器中單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.3.1 單片機(jī)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)62.3.2 單片機(jī)介紹72.3.3 單片機(jī)系統(tǒng)電路分析8 2

8、.4 控制器控制電路設(shè)計(jì)82.4.1 控制電路基本設(shè)計(jì)82.4.2 不同控制電路的對(duì)比分析92.4.3 繼電器介紹10 2.5 紅外接收電路設(shè)計(jì)112.5.1 紅外接收電路基本設(shè)計(jì)112.5.2 解碼芯片介紹122.5.3 紅外接收組件142.5.4 不同的遙控信號(hào)接收方法介紹14 2.6 控制器電源電路設(shè)計(jì)153.控制器軟件設(shè)計(jì)16 3.1 控制器系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)思路16 3.2 主體程序設(shè)計(jì)16 3.3 紅外接受程序設(shè)計(jì)173.3.1 紅外通信協(xié)議介紹173.3.2 程序?qū)崿F(xiàn)21 3.4 主要電器控制程序設(shè)計(jì)24 3.5 輔助程序設(shè)計(jì)253.5.1 定時(shí)1秒程序設(shè)計(jì)253.5.2 應(yīng)用程序

9、說(shuō)明263.5.3 軟件抗干擾274 小結(jié)與展望28 4.1 本設(shè)計(jì)的總結(jié)28 4.2 基于新技術(shù)的展望28致謝30參考文獻(xiàn)31附錄一：串行口控制字32附錄二：部分程序清單331 引言作為一種短距離無(wú)線通訊技術(shù)，紅外通信技術(shù)具有性價(jià)比高、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、抗電磁干擾能力強(qiáng)、空間接入靈活等特點(diǎn)，在紅外遙控、家電制造，特別是在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，需要非電信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合，其扮演者重要角色。單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為紅外通信的研究及應(yīng)用提供了一個(gè)便捷的平臺(tái)。作為一款8位單片機(jī)，at89c51具有較強(qiáng)的功能，其便于用較低的成本構(gòu)成一個(gè)較大的系統(tǒng)，在低功耗、實(shí)時(shí)性要求高的工控場(chǎng)合擁有較大的優(yōu)勢(shì)。本文集中

10、介紹了一種基于at89c51的紅外遙控與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的控制器的設(shè)計(jì)方法，其中包含著紅外接收、解碼、光電隔離等較為寬泛的電路要點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)有著特殊的思路，在今后的研究中可以借鑒。1.1選題背景及意義1.1.1 紅外技術(shù)的發(fā)展紅外線是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由德國(guó)科學(xué)家赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射。太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.751000m。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為0.751.50m之間；中紅外線，波長(zhǎng)為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為6.0l000m 之間。 紅外技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)是紅外探測(cè)器的發(fā)展。1800年,fw赫歇爾發(fā)現(xiàn)紅外輻射時(shí)使

11、用的是水銀溫度計(jì),這是最原始的熱敏型紅外探測(cè)器。20世紀(jì)初開(kāi)始,測(cè)量了大量的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的吸收、發(fā)射和反射光譜,證明了紅外技術(shù)在物質(zhì)分析中的價(jià)值。30年代,首次出現(xiàn)紅外光譜代,以后,它發(fā)展成在物質(zhì)分析中不可缺少的儀器。40年代初,光電型紅外探測(cè)器問(wèn)世,以硫化鉛紅外探測(cè)器為代表的這類探測(cè)器,其性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)牢靠。50年代,半導(dǎo)體物理學(xué)的迅速發(fā)展,使光電型紅外探測(cè)器得到新的推動(dòng)。到60年初期,對(duì)于13、35和813微米三個(gè)重要的大氣窗口都有了性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器。在同一時(shí)期內(nèi),固體物理、光學(xué)、電子學(xué)、精密機(jī)械和微型致冷器等方面的發(fā)展,使紅外技術(shù)在軍、民兩用方面都得到了廣泛的應(yīng)用。 在紅外技術(shù)

12、的發(fā)展中,需要特別指出的是：20世紀(jì)60年代激光的出現(xiàn)極大地影響了紅外技術(shù)的發(fā)展,很多重要的激光器件都在紅外波段,其相干性便于移用電子技術(shù)中的外差接收技術(shù),使雷達(dá)和通信都可以在紅外波段實(shí)現(xiàn),并可獲得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前,紅外技術(shù)僅僅能探測(cè)非相干紅外輻射,外差接收技術(shù)用于紅外探測(cè),使探測(cè)性能比功率探測(cè)高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。另外,由于這類應(yīng)用的需要,促使出現(xiàn)新的探測(cè)器件和新的輻射傳輸方式,推動(dòng)紅外技術(shù)向更先進(jìn)的方向發(fā)展。1.1.2 家用電器的發(fā)展隨著社會(huì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種家用電器的功能越來(lái)越豐富，為人們提供的服務(wù)越來(lái)越多，人們對(duì)家用電器的依賴性也越來(lái)越強(qiáng)?？於o張的現(xiàn)代生活，鋪天蓋

13、地的傳媒廣告更加促進(jìn)人們對(duì)功能更完善、款式更新穎的家電產(chǎn)品的追捧。每當(dāng)一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用于某一種家電產(chǎn)品，必定引發(fā)一次對(duì)新產(chǎn)品購(gòu)買的熱潮并同時(shí)加速舊產(chǎn)品的淘汰。可以預(yù)見(jiàn)，科技含量的高低與否，將是決定家電能否在市場(chǎng)立足的關(guān)鍵因素之一，以往那種勞動(dòng)密集型的家電企業(yè)生產(chǎn)模式將會(huì)在新時(shí)代里被知識(shí)密集型的企業(yè)生產(chǎn)模式所取代。21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，信息化已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)新的支柱。信息化為人們提供了更方便、更快捷的生活方式，為企業(yè)帶來(lái)了更高效率的經(jīng)營(yíng)模式，更重要的是信息化已經(jīng)徹底改變了人們的生活和工作，為各行各業(yè)帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)革命。在這樣的條件下，一個(gè)名叫3c（computer、communicat

14、ion、consumer）的概念也由一種理論慢慢地在it界逐漸形成，并且將以極高的速度在相關(guān)的行業(yè)中發(fā)展。所謂3c，就是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和消費(fèi)性電器產(chǎn)品加以整合，產(chǎn)生一種具有三者優(yōu)點(diǎn)和功能的新一代產(chǎn)品，而智能家電就是在 3c 理論范疇之內(nèi)的產(chǎn)品 。智能家電雖然有非常光明的前景，但是在現(xiàn)階段卻受制于生產(chǎn)成本過(guò)高、市場(chǎng)需求小、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題，發(fā)展速度緩慢。因此，要使智能家電產(chǎn)品能夠真正進(jìn)入普通家庭，在老百姓中得到普及以發(fā)揮其應(yīng)有的作用，必須走一條循序漸進(jìn)的道路，要從價(jià)格合理的產(chǎn)品做起，慢慢地培養(yǎng)起一個(gè)市場(chǎng)空間，最終實(shí)現(xiàn)理想中智能家電的發(fā)展目標(biāo)。1.1.3 紅外控制器的發(fā)展及意義由于目前

15、在家電行業(yè)內(nèi)還沒(méi)有一種獲得所有企業(yè)認(rèn)同，而且投入成本低的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)品牌所推出的所謂的智能家電都是不能互相兼容的，如果要組建一個(gè)智能家電控制系統(tǒng)，必須購(gòu)買同一品牌的所有產(chǎn)品；如果單單購(gòu)買一件智能家電，又很難發(fā)揮出其應(yīng)有的功能，造成了浪費(fèi)。針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，很多設(shè)計(jì)者和一些家電廠家設(shè)計(jì)了一些較為通用的遙控與控制系統(tǒng)，其中最多的是基于紅外通信技術(shù)的遙控系統(tǒng)。但是由于不同廠家的遙控器的碼制不同，大多遙控系統(tǒng)難于將所有家電全部控制起來(lái)，而有些雖然功能強(qiáng)大卻成本太高，難于普及。本文將研究一種通用性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、具有良好市場(chǎng)發(fā)展前景的基于紅外通信技術(shù)的遙控系統(tǒng)中的控制器設(shè)計(jì)方案。其在控制領(lǐng)域有自己獨(dú)特的思

16、路，在以后的家電控制研究方向探索中可以作為一個(gè)研究方向。1.2 家電需要控制的功能和技術(shù)要求在控制器中主要包括紅外線信號(hào)的接收、信號(hào)的整形和放大、解碼、信號(hào)的軟件處理、控制家電電源通斷等功能。其主要功能就是把遙控器發(fā)送過(guò)來(lái)的遙控信號(hào)進(jìn)行處理后解碼，解碼后再送單片機(jī)，再根據(jù)解讀的指令來(lái)操作不同的用電器電源的通斷。1.2.1 方案分析紅外控制器的設(shè)計(jì)在控制器電路上基本大小雷同，但是其因?yàn)榧t外接收電路的不同主要分為以下幾類： 解碼完全靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)過(guò)放大、整形等處理后輸出ttl電平，將這些邏輯電平直接送單片機(jī)處理，當(dāng)然這樣也就使軟件開(kāi)銷比較大了。 不解碼，由單片機(jī)來(lái)直接控制

17、，這樣僅靠硬件來(lái)處理波形，易產(chǎn)生誤操作。 有解碼芯片和單片機(jī)，這種設(shè)計(jì)方案可以最大程度的滿足所有功能的同時(shí)也可以外拓?cái)U(kuò)展它的控制范圍。前兩種方案雖然在硬件上達(dá)到了節(jié)省的目的，但是其誤操作的概率非常大，第三種方案對(duì)軟件的要求不高，但對(duì)硬件要求多一些。針對(duì)這幾種方案的不同特點(diǎn)，本人經(jīng)過(guò)慎重考慮選擇了第三種方案。1.2.2 功能實(shí)現(xiàn)分析 根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能可以把設(shè)計(jì)分成不同的層次來(lái)進(jìn)行逐一細(xì)化，再針對(duì)不同的問(wèn)題逐一解決。（1）硬件設(shè)計(jì)分析下面就是將硬件電路問(wèn)題細(xì)化的示意圖：圖1-1 硬件功能實(shí)現(xiàn)框圖就紅外接收電路而言，其包含的解碼芯片應(yīng)該和遙控器的編碼芯片兼容，一般設(shè)計(jì)者都會(huì)采取配套的編解碼芯片，本設(shè)

18、計(jì)原則上仍采取這一思路。另外接收紅外信號(hào)還有一些經(jīng)典的電路，但是對(duì)于過(guò)于復(fù)雜的一些電路應(yīng)該仔細(xì)斟酌，一切應(yīng)該量力而行。在接收紅外線這一塊目前市場(chǎng)上大多統(tǒng)一采用技術(shù)上成熟、經(jīng)濟(jì)上比較節(jié)約的紅外線接收組件。本設(shè)計(jì)從技術(shù)上和制作調(diào)試上考慮決定用紅外組件比較合適。單片機(jī)系統(tǒng)面臨的主要問(wèn)題是單片機(jī)的選擇和相關(guān)接口電路的選擇，本設(shè)計(jì)中要包含一些專用的解碼芯片，所以應(yīng)該視解碼芯片支持串行還是并行口而定。同時(shí)也要注意解碼芯片的特性，如并行口中地址引腳和數(shù)據(jù)引腳的不同、串行口中數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度等。另外在其接口電路中應(yīng)該有用于串行口拓展并行口的移位寄存器和因?yàn)椴ㄌ芈什灰恢露玫逆i存器。但是如果解碼芯片有自動(dòng)鎖存功能則

19、可以省去鎖存器這一硬件。控制電路主要包含與單片機(jī)的接口電路，與被控制的家電的電源的接口電路等部分組成。被控制的家電電源接口電路主要包括光電隔離器件、繼電器等強(qiáng)弱電控制器件，在本設(shè)計(jì)中主要涉及到的是以較小直流電流控制家用電器較大的交流電流的特性，所以前面兩者都可以應(yīng)用。電源電路實(shí)際上應(yīng)該是將220v交流電經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓處理后變?yōu)榈蛪旱闹绷麟娫吹碾娐贰１驹O(shè)計(jì)中要給各個(gè)部分供電，所以特別注意了多接頭的設(shè)計(jì)?？傮w來(lái)說(shuō)就是將整個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)成一個(gè)由與遙控器編碼芯片配套的解碼芯片、較為成熟的紅外光接收組件、功能較為齊全的單片機(jī)系統(tǒng)電路、弱電控制強(qiáng)電的控制電路和較為通用的低壓直流電源電路組成的系

20、統(tǒng)。整個(gè)設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在性能穩(wěn)定這一特性上，相對(duì)于一些簡(jiǎn)單的遙控與控制器的設(shè)計(jì)而言其本身更有拓展性，即為以后更好的開(kāi)發(fā)打下基礎(chǔ)。（2）軟件編程分析在軟件編程中其主要應(yīng)用89c51的經(jīng)典編程思想，本設(shè)計(jì)中的軟件設(shè)計(jì)要根據(jù)硬件電路的設(shè)計(jì)的不同而做出不同的編程思路。在所有設(shè)計(jì)中中心處理模塊（即主體程序）是各種信息的匯總處理，它是軟件編程中的核心，所以在設(shè)計(jì)中要保留較好的再次開(kāi)發(fā)的余地。本設(shè)計(jì)采取將數(shù)據(jù)串行讀取后查表對(duì)比，經(jīng)過(guò)查表對(duì)比后依據(jù)約定好的字進(jìn)行地址跳轉(zhuǎn)，然后根據(jù)不同的操作字進(jìn)行處理后送不同的i/o口輸出邏輯電平的方案。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器也同時(shí)工作來(lái)輔助這一主體功能。1.3 總體概論本文闡述了一款基

21、于紅外通信技術(shù)的遙控系統(tǒng)中有關(guān)控制器的設(shè)計(jì)。在總體上主要分為兩大部分：硬件和軟件部分。本文著重闡述了控制器的硬件中各部分電路的基本工作原理及相關(guān)的重要參考信息，在軟件中比較系統(tǒng)的闡述了紅外通信協(xié)議及串行通信的相關(guān)問(wèn)題。文章在敘述中比較有重點(diǎn)，并且圖文并茂的展現(xiàn)了一種新型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。2. 控制器硬件設(shè)計(jì)2.1紅外遙控家電控制系統(tǒng)工作原理紅外遙控家電控制系統(tǒng)的基本原理是：首先，紅外接收電路將遙控器發(fā)射來(lái)的固定載波（38khz）的紅外光信號(hào)接收后進(jìn)行放大、整形等操作后變?yōu)閠tl電平，再送解碼芯片解碼處理；然后，單片機(jī)系統(tǒng)控制串行口拓展的并行口芯片將解碼芯片輸出的邏輯電平讀入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行軟件

22、處理；之后，經(jīng)過(guò)軟件處理后使p1口輸出低電平，低電平信號(hào)將控制電路中的三極管導(dǎo)通，這時(shí)就放大了流過(guò)繼電器的電流，促使繼電器導(dǎo)通，此時(shí)連接繼電器的家電的電源被接通，家電就開(kāi)始工作了。從一開(kāi)始的紅外信號(hào)接收及最后的控制電路的工作一直都是穩(wěn)定的低壓直流電源供電。2.2 控制器結(jié)構(gòu)組成與工作原理由圖1-1可以知道控制器硬件電路的設(shè)計(jì)主要由四部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)電路、控制電路、紅外接收電路和電源電路。其工作原理如下：（1）單片機(jī)系統(tǒng)電路工作原理：這里主要涉及單片機(jī)的串行口拓展為并行口應(yīng)用和i/o口靈活的使用。其主要功能就是利用移位寄存器將單片機(jī)的串行口拓展為并行口，使解碼芯片傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（即遙控器發(fā)射

23、過(guò)來(lái)的紅外信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后送解碼芯片解碼后的數(shù)據(jù)）經(jīng)過(guò)鎖存后被該并行口讀取，讀取后的數(shù)據(jù)送單片機(jī)去進(jìn)行軟件處理。另外顯示電路可以直接利用p2口和p0口來(lái)位選和段碼輸出，這樣就能知道家電被控制的情況以及定時(shí)的情況，系統(tǒng)功能就比較完善了。（2）控制電路基本工作原理：控制電路主要涉及較弱的單片機(jī)i/o口電流控制較大的220v交流電的器件和電路選擇問(wèn)題。當(dāng)i/o口輸出邏輯電平時(shí)有較小的電平和電流輸出，這時(shí)可以將其接在pnp的三極管的b極上，這樣就可以將較小的邏輯電平通過(guò)三級(jí)管的導(dǎo)通來(lái)引發(fā)與三極管相連的繼電器的導(dǎo)通，而繼電器的導(dǎo)通就會(huì)把更強(qiáng)的家用220v交流電來(lái)導(dǎo)通，家用電器的電源也就接通了。與此同時(shí)，為

24、防止家電電源閉合時(shí)的逆向電流會(huì)燒損三極管或單片機(jī)芯片，在設(shè)計(jì)之初就需要將繼電器旁邊并聯(lián)一個(gè)反向二極管來(lái)保護(hù)電路。在有光電隔離器件的控制電路中光電隔離器件本身就是一個(gè)將高壓和低壓隔離的器件，但鑒于家庭用電的交流特性，我們可以將其外接一個(gè)雙向晶閘管來(lái)起到對(duì)單片機(jī)的進(jìn)一步的保護(hù)作用。（3）紅外接收電路基本工作原理：紅外接收電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該包含光敏元件、光信號(hào)放大電路、濾波電路、解調(diào)和自動(dòng)增益等相關(guān)的器件和電子線路。在一些芯片資料的經(jīng)典應(yīng)用電路中介紹了一些常用的電路，但是在應(yīng)用中也伴隨著一些調(diào)試上的困難，所以目前廣大電子設(shè)計(jì)愛(ài)好者通常會(huì)使用一些電子設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的紅外接收組件來(lái)替代過(guò)于復(fù)雜的紅外接收電路，當(dāng)

25、然這不包含解碼芯片的功能?，F(xiàn)在市面上的電子組件通常只有三個(gè)腳，所以其接收的紅外信號(hào)應(yīng)該是串行輸出給解碼芯片。同時(shí)值得注意的是，這些組件通常只對(duì)某一波段的紅外光信號(hào)敏感，那么就要遙控器設(shè)計(jì)者在紅外發(fā)光二極管的載波頻率上與之配合。（4）電源電路的基本工作原理：電源電路的工作原理實(shí)際上是220v交流電壓經(jīng)過(guò)降壓和整流后再穩(wěn)壓的電路工作的原理。其最重要部分就是降壓和穩(wěn)壓的器件選擇問(wèn)題，因?yàn)樵O(shè)計(jì)時(shí)選擇不同器件會(huì)產(chǎn)生不同壓降的直流電源。對(duì)于直流電源的不同需求可以提供不同的壓值電源。2.3 控制器中單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 單片機(jī)系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)（1）接口電路設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，它直接決定著

26、紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后電信號(hào)的傳遞方式，同時(shí)也直接影響著軟件編程的思想。本設(shè)計(jì)中采用將串行口拓展成為并行口的辦法來(lái)盡可能的解放i/o口，因?yàn)閕/o口是控制電路與單片機(jī)接口的最佳通道。圖2-1 單片機(jī)系統(tǒng)電路圖2-1就是本次設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)圖，其主要是將串行口拓展成為一個(gè)8位并行口的接口電路。74ls165是8位并行輸入串行輸出的寄存器；當(dāng)s/l=1，且時(shí)鐘禁止端（15引腳）為低電平時(shí)，允許txd（p3.1）移位時(shí)鐘輸入，這時(shí)在時(shí)鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)將沿a到b方向移動(dòng)。圖中txd（p3.1）作為移位脈沖輸出與74ls165的移位脈沖輸入端cp相連；rxd（p3.0）作為串行數(shù)據(jù)輸入端與74ls1

27、65的串行輸出端q相連；p1.0用來(lái)控制74ls165的移位與并入，同s/l相連；74ls165的時(shí)鐘禁止端（15引腳）接地，表示允許時(shí)鐘輸入。當(dāng)拓展多個(gè)8位輸入口時(shí)，相臨芯片的首尾（q與sin）相連。另外單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘6mhz，手動(dòng)復(fù)位的方式控制電路。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的解碼芯片與單片機(jī)等芯片的時(shí)鐘不一樣，所以很有必要加上一定的鎖存功能。但是經(jīng)過(guò)解碼芯片的資料查證，解碼芯片的輸入端有鎖存功能，所以鎖存器這一硬件可以省去了。從理論上講，上圖的拓展是無(wú)限的，但是拓展的越多，口的操作速度就越慢。由于選擇了較好的解碼芯片，那么就不需要過(guò)多的拓展口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入了。同時(shí)解碼芯片本身具備了一定的誤碼清除

28、功能。（2）顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用p0口和p2口來(lái)配合顯示控制狀態(tài)以及人工定時(shí)等功能。利用p0口做段碼輸出，利用p2口來(lái)做位選端。p0口需要上拉電阻來(lái)使其輸出邏輯電平。不顯示時(shí)，p2口全部為高電平。當(dāng)需要顯示哪一位時(shí)，p2口會(huì)對(duì)相應(yīng)的一個(gè)數(shù)碼管輸出低電平，該數(shù)碼管選通后由p0口送入筆型碼來(lái)顯示。只要數(shù)碼管顯示時(shí)間間隔足夠小，利用人眼的視覺(jué)特點(diǎn)就能達(dá)到同時(shí)顯示的效果。顯示電路參見(jiàn)圖2-2。圖2-2 顯示電路2.3.2 單片機(jī)介紹本設(shè)計(jì)采用89c51單片機(jī)，制造工藝為cmos，采用40只引腳的雙列直插封裝方式，并帶有非易失性flash 程序存儲(chǔ)器。支持12mhz時(shí)鐘和6mhz時(shí)鐘操作。89c51包

29、含128 字節(jié)ram、32 條i/o 口線、2 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5輸入2優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)、1個(gè)串行i/o口（可用于多機(jī)通信i/o 擴(kuò)展或全雙工uart）以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)可提供很寬的操作頻率范圍，最高頻率可達(dá)幾十兆赫， 可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)cpu ，但ram、定時(shí)器串口、中斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存ram的內(nèi)容，但是凍結(jié)振蕩器，導(dǎo)致所有其它的片內(nèi)功能停止工作。由于設(shè)計(jì)是靜態(tài)的，時(shí)鐘可停止而不會(huì)丟失用戶數(shù)據(jù)。運(yùn)行可從時(shí)鐘停止處恢復(fù)。關(guān)于89c51單片機(jī)的引腳功能和一些功能寄存器的使用介紹參見(jiàn)相關(guān)書(shū)籍。隨著半導(dǎo)體

30、存儲(chǔ)器和大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，片內(nèi)帶有閃爍（flash）存儲(chǔ)器的單片機(jī)在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)?9c51是一個(gè)低功耗、高性能的含有4kb閃爍存儲(chǔ)器的8位cmos單片機(jī)，時(shí)鐘頻率高達(dá)20mhz，并且與mcs-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。閃爍存儲(chǔ)器允許在線（+5v）電擦除、電寫(xiě)入或使用編程器對(duì)其重復(fù)編程。此外，因?yàn)?9c51還支持由軟件選擇的2種掉電的工作方式，所以非常適于電池供電或其它要求低功耗的場(chǎng)合。由于許多款單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有eprom（如87c51）導(dǎo)致價(jià)格偏高，而89c51芯片內(nèi)的閃爍存儲(chǔ)器可在線編程或使用變成器重復(fù)編程，且價(jià)格較低，因此選用89c51較為合適。2.3

31、.3單片機(jī)系統(tǒng)電路分析單片機(jī)與解碼芯片的接口電路的設(shè)計(jì)問(wèn)題主要是串口接入還是并口接入的選擇。由于本設(shè)計(jì)選擇了比較靈活且技術(shù)上成熟、使用上方便的解碼芯片，所以還是盡可能的節(jié)約有限的i/o口資源而選擇串口輸入為佳。將更多的i/o口留給顯示電路和控制更多家電上。2.4 控制器控制電路設(shè)計(jì)2.4.1控制電路基本設(shè)計(jì)控制電路的基本思想就是以較小的電流控制較大的家庭用220v交流電。目前比較常用的是繼電器和一些光電隔離器件，本設(shè)計(jì)在這兩方面著手來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但經(jīng)過(guò)分析后采用了比較簡(jiǎn)單的固態(tài)繼電器作為強(qiáng)弱電接口器件。圖2-3 控制電路該部分電路如上圖所示，當(dāng)有控制信息發(fā)出給單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)會(huì)處理后使p1.1變

32、為低電平。p1.1接上三極管的b極，由于使用的是pnp的三極管，所以當(dāng)b極低電平時(shí)三極管導(dǎo)通。流過(guò)繼電器的電流值增大，使繼電器在一定電流值時(shí)導(dǎo)通，它也就使高壓電源導(dǎo)通了。p1.1外接一個(gè)100的電阻與三極管相連，這樣當(dāng)其接低電平時(shí)將三極管導(dǎo)通，b-e間的電流會(huì)影響單片機(jī)的工作，只要接上這樣一個(gè)較小的限流電阻就能夠有效地解決問(wèn)題，同時(shí)對(duì)防止繼電器反向電動(dòng)勢(shì)對(duì)單片機(jī)的損壞有一定作用。p1口可以將所有i/o口都連上如圖所示的控制電路，那么它們就可以控制更多的家電了。將p0口上的i/o口都上拉一個(gè)電阻,那么就能是其適當(dāng)?shù)臅r(shí)候輸出高電平來(lái)控制家電停止工作。由于本設(shè)計(jì)p0口另有他用，所以就不參與控制家電了

33、，p2口和p3口剩余口可以用于拓展更多鍵值和控制家電。本設(shè)計(jì)采用p1口作為主要的控制口，這樣就能使單片機(jī)外接7個(gè)家電了，再加上定時(shí)和復(fù)位鍵，就可以滿足44鍵盤(pán)的遙控器裝置了。2.4.2 不同控制電路的對(duì)比分析用于單片機(jī)和較強(qiáng)高壓用電的接口電路有很多，但是要從設(shè)計(jì)本身的實(shí)際應(yīng)用和成本上考慮才是設(shè)計(jì)者首先應(yīng)該做的。目前使用的接口電路如：雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器等。下面做一些這方面電路的介紹：光耦合雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器：圖2-4 光耦合雙向晶閘管驅(qū)動(dòng)器電路這種器件是一種單片機(jī)與雙向晶閘管之間較理想的接口器件，它由輸入和輸出兩部分組成，輸入部分是一砷化鎵發(fā)光二極管，該二極管在515ma正向電流的作用下發(fā)出足夠強(qiáng)度

34、的紅外光，觸發(fā)輸出部分。輸出部分是一硅光敏雙向晶閘管，在紅外線的作用下可雙向?qū)?。該器件?引腳雙列直插式封裝，其內(nèi)部可以看上圖moc3061。在使用晶閘管的控制電路中，常要求在電源電壓為零或剛過(guò)零時(shí)觸發(fā)晶閘管，來(lái)減少晶閘管在導(dǎo)通時(shí)對(duì)電源的影響。這種觸發(fā)方式稱為過(guò)零觸發(fā)。過(guò)零觸發(fā)需要過(guò)零檢測(cè)電路，有些光電耦合器內(nèi)部含有過(guò)零檢測(cè)電路，如上圖的moc3061雙向晶閘管觸發(fā)電路。（3）對(duì)比分析：從上面的器件選擇來(lái)看，后者都比較注重安全性能，這與本設(shè)計(jì)比較可知：本設(shè)計(jì)只要控制相對(duì)較小的家用電器，那么在安全性上講不必非取光電耦合器件不可。再有，后面介紹的接口電路大多還是應(yīng)用于一些大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備

35、中，其在成本上也要比僅僅設(shè)計(jì)一個(gè)遙控與控制器的系統(tǒng)的成本高出不少。而固態(tài)繼電器的性能在平常的生活中已經(jīng)能夠滿足大多數(shù)的需求，所以本設(shè)計(jì)采用繼電器為基礎(chǔ)的接口芯片是既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的。但是一旦遇到反向電流過(guò)大的家用電器，就應(yīng)該選用性能更為可靠的光電耦合器件。2.4.3 繼電器介紹固態(tài)繼電器（solid state relay，ssr）是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型電子繼電器，其輸入電流小，用ttl、htl、cmos等集成電路或加簡(jiǎn)單的輔助電路就可直接驅(qū)動(dòng)，因此適宜于在單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中作為輸出通道的控制元件；其輸出利用晶體管或晶閘管驅(qū)動(dòng)，無(wú)觸點(diǎn)。與普通的電磁式繼電器和磁力開(kāi)關(guān)相比具有無(wú)機(jī)械噪聲、無(wú)抖動(dòng)和回跳

36、、開(kāi)關(guān)速度快、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，并且耐沖擊、抗潮濕、抗腐蝕，因此在單片機(jī)測(cè)控等領(lǐng)域中，已經(jīng)取代了電磁式繼電器和磁力開(kāi)關(guān)作為開(kāi)關(guān)量輸出控制元件。其主要特性如下:（1）功率小：由于其輸入端是采用的光電耦合器，其驅(qū)動(dòng)電流僅需要幾毫安便能可靠地控制，所以可以直接用ttl、htl、cmos等集成驅(qū)動(dòng)電路控制。（2）高可靠性：由于起結(jié)構(gòu)上無(wú)可動(dòng)接觸部件，且采用全塑密閉式封裝，所以ssr開(kāi)關(guān)時(shí)無(wú)抖動(dòng)和回跳現(xiàn)象，無(wú)機(jī)械噪聲，同時(shí)能耐潮耐振耐腐蝕；由于無(wú)觸點(diǎn)火花，可用在易燃易爆介質(zhì)的場(chǎng)合。（3）低電磁噪聲：交流型ssr在采用了過(guò)零觸發(fā)技術(shù)后，電路具有零電壓開(kāi)啟、零電流關(guān)斷的特性，可使對(duì)外界

37、和本系統(tǒng)的射頻干擾減低到最低程度。（4）能承受的浪涌電流大：其數(shù)值可為ssr額定值的610倍。（5）對(duì)電源電壓適應(yīng)能力強(qiáng)：交流型ssr在負(fù)載電源電壓可以在30220v范圍內(nèi)任選。（6）抗干擾能力強(qiáng)：由于輸入與輸出間采用了光電隔離，割斷了兩者的電氣聯(lián)系，避免了輸出功率負(fù)載電路對(duì)輸入電路的影響。另外又在輸出端附加了干擾抑制網(wǎng)絡(luò)，有效地抑制了dv/di和di/dt的影響。選用固態(tài)繼電器基本能夠滿足大多數(shù)家電的控制。所以本設(shè)計(jì)原則上還是采用比較實(shí)惠的固態(tài)繼電器。2.5 紅外接收電路設(shè)計(jì)2.5.1 紅外接收電路基本設(shè)計(jì)紅外接收電路主要包括紅外接收和解碼兩部分，本設(shè)計(jì)采用電子組件成品來(lái)替代mc145027

38、的經(jīng)典接收電路（因?yàn)樗慕邮针娐愤^(guò)于復(fù)雜）。這就要求遙控器設(shè)計(jì)給予紅外線發(fā)送頻率上的配合了。圖2-5 紅外接收電路如圖所示就是紅外接收電路部分。lt0038是一款比較成熟的電子組件，其接收紅外光頻率38khz且本身具有紅外信號(hào)處理的能力。mc145026就是解碼芯片，它本身是一款比較靈活的解碼芯片，因此在設(shè)計(jì)之初就選擇了mc145026/27系列編解碼芯片的組合。當(dāng)有紅外遙控信號(hào)發(fā)射出來(lái)時(shí)，lt0038就會(huì)接收到并經(jīng)過(guò)放大、整型、濾波處理，然后串行送入解碼芯片。mc145027會(huì)對(duì)發(fā)送來(lái)的串行信號(hào)行解碼處理，然后鎖存并行輸出送單片機(jī)系統(tǒng)。這里c1、r1和r2/c2是與解碼芯片的時(shí)鐘振蕩頻率一致

39、的，否則解碼會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，本設(shè)計(jì)采用的是50khz。地址開(kāi)關(guān)實(shí)際上是編解碼芯片的識(shí)別代碼，當(dāng)兩者不一致時(shí)，任何信號(hào)會(huì)直接被省略，任何發(fā)射信號(hào)也就沒(méi)有意義了。在本設(shè)計(jì)中因?yàn)闆](méi)有太多的家電控制，所以地址開(kāi)關(guān)可以接地。這樣應(yīng)該可以基本識(shí)別出16個(gè)鍵碼的指令了，其應(yīng)該能夠滿足預(yù)期功能。2.5.2 解碼芯片的介紹mc145026/27/28是motorola設(shè)計(jì)的一系列編解碼芯片，它們經(jīng)常以較靈活的電路設(shè)計(jì)、編解碼的多樣化和很高的安全性而廣泛應(yīng)用于遙控系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)主要介紹一下解碼芯片的相關(guān)內(nèi)容：本設(shè)計(jì)用的解碼芯片是mc145027，其工作溫度在-4080，并且能夠接入射頻、超聲和紅外調(diào)制與解調(diào)電路，rc

40、振蕩器代替晶振，對(duì)外部拓展器件有很強(qiáng)的兼容性（可以使用電壓和電流誤差正負(fù)5%的器件），低功耗，工作電壓在4.518v。其內(nèi)部框圖如下：圖2-6 mc145027內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如上圖所示，a1 - a5是地址設(shè)置腳,每個(gè)管腳可以設(shè)置3種狀態(tài): 高電平、低電平和開(kāi)路,每片mc145027可以有35 = 243種狀態(tài)。d6 - d9是數(shù)據(jù)輸出端,di 是編碼數(shù)據(jù)輸入端,當(dāng)mc145027連續(xù)接收到兩組編碼器送來(lái)的數(shù)據(jù),并且其地址設(shè)置腳狀態(tài)a1 - a5與編碼器送來(lái)的數(shù)據(jù)相應(yīng)位相同時(shí),vt 腳變?yōu)楦唠娖?d6 - d9腳輸出與編碼器mc145026的a6 - a9相同的狀態(tài)。因?yàn)閿?shù)據(jù)輸出腳沒(méi)有開(kāi)路狀態(tài),m

41、c145026 芯片a6 - a9 的開(kāi)路狀態(tài)反映到mc145027的d6 - d9是高電平,故其數(shù)據(jù)輸出可以有24 = 16種狀態(tài),即mc145027與mc145026配對(duì)使用時(shí),可以有243個(gè)通信點(diǎn)，每個(gè)通信點(diǎn)可接收4位二進(jìn)制數(shù)據(jù),產(chǎn)生16種狀態(tài)。這種編解碼器構(gòu)成的數(shù)據(jù)串行傳送電路,沒(méi)有同步信號(hào),靠測(cè)定脈沖寬度確定地址和數(shù)據(jù),要求編解碼器配對(duì)使用時(shí)兩者的頻率基本一致。其工作頻率范圍為1hz 1mhz 。上圖中r1 、c1確定工作頻率, r2 、c2 確定v t 脈沖寬度。振蕩頻率與阻容元件的數(shù)值關(guān)系見(jiàn)附表。表21 解碼芯片振蕩頻率與阻容元件數(shù)值關(guān)系表：附表fosc(khz)rtc(k)ct

42、c(pf)rs(k)r1(k)c1r2(k)c2362101202010470pf100910pf181102402010910pf1001800pf88.71049020102000pf1003900pf42.610102020103900pf1007500pf21.510202020108200pf1000.015uf8.5310510020100.02uf2000.02uf1.71505100100500.02uf2000.01uf采用這個(gè)芯片可以很大程度上滿足所需，并且有很大的空間預(yù)留，在眾多編解碼芯片中也應(yīng)該是比較優(yōu)良的系列之一。2.5.3 紅外接收組件本設(shè)計(jì)采用的紅外接收組件是lt

43、0038，它是一個(gè)三端元件，+5v電壓，具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、輸入靈敏度高、對(duì)其它波長(zhǎng)（950nm以外）的紅外光不敏感的成熟組件。工作原理為：首先，通過(guò)紅外光敏元件將接收到的載波頻率為38khz的脈沖調(diào)制紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由前放大器和自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行放大處理。然后，通過(guò)帶通濾波器和進(jìn)行濾波，濾波后的信號(hào)由解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)。最后，由輸出級(jí)電路進(jìn)行放大輸出。為保證紅外接收模塊lt0038接收的準(zhǔn)確性，要求發(fā)送端載波信號(hào)的頻率應(yīng)盡可能接近38khz，因此在設(shè)計(jì)脈沖振蕩器時(shí)，要選用精密元件并保證電源電壓穩(wěn)定。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-7所示：圖2-7 lt0038內(nèi)部框圖目前比較成熟的紅外接收組

44、件還有tsop1738等很多，本設(shè)計(jì)中采用lt0038就基本能夠滿足需求，且在經(jīng)濟(jì)上也比較實(shí)惠。2.6 控制器電源電路設(shè)計(jì)電源電路承擔(dān)著系統(tǒng)中的大部分供電，它的主要原理就是將較強(qiáng)的220v交流電變?yōu)橹绷鞯?5v低壓電源。其原理圖如圖2-8：圖2-8 電源電路直流電源的輸入為220v的電網(wǎng)電壓（即市電），一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差很大，因需要電源變壓器降壓后，再對(duì)交流電進(jìn)行處理。變壓器副邊電壓有效值決定于后面電路的需要。上圖trans就起到降壓的作用。變壓器通過(guò)整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動(dòng)電壓，上圖中的bridge就是一個(gè)單相橋式

45、整流電路，其整流出來(lái)的波形含有較大的交流分量，會(huì)影響負(fù)載電路的正常工作。為了減小電壓的脈動(dòng)，需通過(guò)低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而濾波電路為無(wú)源電路，所以接入負(fù)載后勢(shì)必影響其濾波效果。對(duì)于穩(wěn)定性要求不高的電子電路，整流、濾波后的電壓可以作為供電電源。上圖中e1和c1起到濾波的作用。交流電壓通過(guò)整流、濾波后雖然為交流分量較小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或者負(fù)載變化時(shí)，其平均值也隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能就是使輸出直流電壓不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了造價(jià)很低的集成穩(wěn)壓電路

46、，其輸出電壓也有較為靈活的選擇，上圖中cw7805就是一個(gè)集成穩(wěn)壓電路，其輸出電壓為5v，最大輸出電流1.5a。in4007是一個(gè)二極管，將其并連在集成穩(wěn)壓電路旁起到保護(hù)的作用。3. 控制器軟件設(shè)計(jì)3.1控制器系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)思路軟件的基本工作原理實(shí)際上就是：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口拓展為并行口時(shí)對(duì)移位寄存器數(shù)據(jù)的不斷查詢和單片機(jī)對(duì)查詢所得的數(shù)據(jù)的處理。在固定定時(shí)的情況下，單片機(jī)每隔一定時(shí)間就讀取鎖存來(lái)的串行數(shù)據(jù)，再根據(jù)不同的數(shù)據(jù)查表對(duì)比，然后跳轉(zhuǎn)到相對(duì)應(yīng)的指令操作地址入口，最后才執(zhí)行對(duì)應(yīng)的操作（即對(duì)事先約好的i/o口輸出邏輯電平）。與此同時(shí)單片機(jī)會(huì)有一定的計(jì)時(shí)功能來(lái)輔助主體程序的運(yùn)行。另外在設(shè)計(jì)鍵功能時(shí)

47、，可以用一個(gè)鍵來(lái)使所有家電全部停止工作，還有一定的定時(shí)顯示功能。3.2 主體程序設(shè)計(jì)軟件編程可分為串行讀?。t外接收）、中心處理、控制和定時(shí)模塊等數(shù)個(gè)模塊。其編程在主體上是一個(gè)查表對(duì)比的過(guò)程，實(shí)際上就是中心處理模塊。中心處理模塊的主體就是判斷鍵值的問(wèn)題。首先要將讀取來(lái)存放在r0的8位數(shù)據(jù)的高4位與0fh相“與”，保留其低4位。然后將待查鍵值表首地址送給dptr，再將dptr基址尋址賦值給a。最后判斷a與r0是否相等，如果相等就轉(zhuǎn)到控制模塊處理，否則就dptr加1后再次賦值給a。分支控制程序執(zhí)行完畢后送控制顯示模塊顯示后，再延時(shí)1秒后重新轉(zhuǎn)到串行讀取模塊再次查詢。r1是用來(lái)計(jì)數(shù)用的輔助控制程序運(yùn)

48、行。特別注意的是，如果是首個(gè)鍵，那么就跳轉(zhuǎn)到定時(shí)模塊中去，并且顯示定時(shí)狀態(tài)。控制狀態(tài)的顯示是將家電編號(hào)后顯示其號(hào)碼來(lái)證明控制到位的?；玖鞒倘鐖D3-1。圖3-1 中心處理模塊（主體程序）3.3 紅外接收程序設(shè)計(jì)3.3.1 紅外通信協(xié)議介紹（1）nec和rc5編碼介紹目前市場(chǎng)上的編解碼芯片有很多，其中有東芝公司、sony公司、三菱公司、jvc公司的編解碼芯片，很多廠家都制訂了不同的編解碼通信協(xié)議，下面介紹兩種兼容性好的編碼形式：日本的nec編碼和荷蘭的菲利普（rc5）編碼。rc5編碼：rc5編碼由非利浦公司推出，其編碼芯片有saa3010，sa3006等，是應(yīng)用很廣泛的一種編碼方式。rc5編碼采

49、用雙相位編碼方式，用不同相位代表“0”和“1”。傳送每一位的時(shí)間為1.778ms。圖3-2 rc5編碼邏輯電平每一個(gè)指令都包括1.5bits的起始位（2個(gè)邏輯1），1個(gè)翻轉(zhuǎn)位，5位系統(tǒng)碼（地址碼），以及6位命令碼（鍵碼），因此，最多可以支持64個(gè)鍵。圖3-3 rc5編碼指令字翻轉(zhuǎn)位在每次有鍵按下去的時(shí)候翻轉(zhuǎn)一次，這里指的新按鍵，也包括同一個(gè)按鍵抬起后再次按下的情況。如果某個(gè)鍵持續(xù)按下，則編碼芯片會(huì)持續(xù)不斷地發(fā)送同樣的數(shù)據(jù)。翻轉(zhuǎn)位保持不變。如果該鍵中途抬起后再次按下，則再次按下后所發(fā)送的數(shù)據(jù)中的翻轉(zhuǎn)位發(fā)生翻轉(zhuǎn)，其它數(shù)據(jù)保持不變。nec編碼：nec編碼由nec公司推出，其典型芯片為upd6121，

50、upd6122，除了nec公司的產(chǎn)品，市場(chǎng)上還有大量與之相兼容的產(chǎn)品，如pt2221，pt2222，sc6121，sc6122，sc9012等等。是應(yīng)用最廣泛的一種編碼方式。該編碼方式采用脈沖位置編碼方式，利用脈沖間的時(shí)間間隔來(lái)區(qū)分“0”和“1”。圖3-4 nec編碼邏輯電平每個(gè)指令包括32位數(shù)據(jù)，包括16位用戶碼、以及8位鍵數(shù)據(jù)碼和鍵數(shù)據(jù)碼的反碼。因?yàn)榫哂蟹创a可以作為校驗(yàn)的依據(jù)，因此該編碼方式具有很低的誤碼率。理論上該編碼方式可以支持256個(gè)鍵，實(shí)際的編碼芯片可支持64個(gè)鍵。圖3-5 nec編碼指令字upd6121等芯片支持組合按鍵，即某些鍵碼只有在特定的兩個(gè)鍵同時(shí)按下的情況下才會(huì)發(fā)出，這個(gè)

51、功能對(duì)于類似錄象機(jī)“錄象”鍵等需要防止誤操作的場(chǎng)合非常有用。目前兩種編碼應(yīng)用都比較多，特點(diǎn)也各異，所以在應(yīng)用設(shè)計(jì)中應(yīng)該認(rèn)真評(píng)估，找到最合式的而非功能最強(qiáng)大的才是典型的設(shè)計(jì)思想。（2）本設(shè)計(jì)通信協(xié)議紅外線是波長(zhǎng)在750nm至1mm之間的電磁波,它的頻率高于微波而低于可見(jiàn)光,是一種人的眼睛看不到的光線。通訊一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線,波長(zhǎng)在0.75um至25um之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（irda）成立后,為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通訊效果,紅外通訊協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長(zhǎng)的范圍限定在850nm至900nm之內(nèi)。 本設(shè)計(jì)中遙控器在編碼時(shí)出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)振蕩器的作用調(diào)制載波在38kh

52、z左右，將其從紅外發(fā)光二極管發(fā)出，lt0038內(nèi)的光敏元件在收到紅外信號(hào)后送到后續(xù)的放大、濾波和整形等電路。然后輸出ttl電平來(lái)送給mc145027解碼，解碼后經(jīng)移位寄存器串行送入單片機(jī)處理。而紅外通信的核心就是編解碼芯片的協(xié)議問(wèn)題。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的芯片編碼有很多種，在本設(shè)計(jì)中的編碼芯片的協(xié)議比較特殊一點(diǎn)，它與日本的nec和荷蘭的菲利普（rc5）的編碼形式有些不同。由于mc145026/27中的五個(gè)地址引腳有高電平、低電平和懸空三個(gè)狀態(tài)，其地址應(yīng)該有243種狀態(tài)。所以其懸空也有一種邏輯電平表示，其基本邏輯電平如圖3-6：圖3-6 mc145026/27編碼波形mc145026在編碼端有九個(gè)引腳，其中的五個(gè)是地址引腳，四個(gè)是數(shù)據(jù)引腳。所以在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該有9位，其基本時(shí)序如圖3-7：圖3-7 mc145026數(shù)據(jù)傳送時(shí)序當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)有效時(shí)，mc145027收到串行數(shù)據(jù)處理后發(fā)送出去。遙控器發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)相同的字，該數(shù)據(jù)在接收時(shí)就逐位的檢查