基于AT89S51的多功能紅外遙控器設計

1、2008年第8期儀表技術與傳感器InstrumentTechniqueandSensor2008No18基于AT89S51的多功能紅外遙控器設計吳愛萍,朱曉春(南京工程學院自動化系,江蘇南京211167)摘要:論述了以AT89S51單片機為核心的紅外遙控器硬件電路的設計,給出了系統(tǒng)的硬件組成。提出利用軟件實現(xiàn)紅外遙控信號自定義編碼下的編碼與解碼方法,根據(jù)發(fā)射不同的用戶碼來設定需遙控的接收端,從而使得多臺設備共用一只遙控器。調試結果表明:該遙控器使用方便,具有實用性。關鍵詞:紅外遙控;編碼;解碼;單片機中圖分類號:TN219文獻標識碼:A文章編號:1002-1841(2008)08-0078De

2、signofMulti2functionalInfraredonAT89S51AiZHU2(DepartmentofjinofTechnology,Nanjing211167,China)Abstract:Thethetheinfraredremote2controllerbasedonthesingle2chipmicrocomputerAT89S51wasdiscussedandthethehardwarecircuitweregiven.Theencodinganddecodingmethodwasintroducedfortheinfra2redremotecontrolsignalw

3、hichwasencodedbyself2definition.Manydevicescanmatchwiththesameinfraredremote2controllerbytransmittingdifferentusercode.Theexperimentalresultindicatesthiskindofremotecontrollerisconvenientandpractical.Keywords:infraredremote2control;encode;decode;single2chipmicrocomputer0引言1.1發(fā)射端硬件電路紅外遙控具有性能穩(wěn)定、結構簡單、技

4、術成熟、容易實現(xiàn)等優(yōu)點,在工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器等方面應用廣泛1。通常紅外遙控使用專用配對編碼、解碼芯片,即某種解碼芯片只能識別某種編碼芯片的編碼,對其他型號的編碼芯片的編碼則不能識別,因此不同的遙控器沒有互換性,造成使用場合有多個遙控器,用戶深感不便。提出了利用單片機作為主控芯片,結合紅外遙控用戶碼的設置,自行設計編碼和解碼程序,實現(xiàn)一個遙控器控制多臺設備的方法。1硬件電路設計發(fā)射端采用具有在線下載功能的AT89S51芯片作為控制中心,與鍵盤掃描電路和發(fā)射電路共同構成?？紤]到按鍵較多,可采用矩陣式,這里采用4×4的,當然,如果按鍵較多也可以采用8×8的。發(fā)射端利

5、用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調制為一系列的脈沖串信號,通過P1.0口發(fā)出,經(jīng)三極管9014功率放大驅動紅外發(fā)射管D1,如圖2所示。其中R1取10,R2取50.紅外遙控系統(tǒng)的硬件設計包括遙控器和接收控制器2部分,由于一個遙控器控制多臺設備,所以接收控制器的個數(shù)隨控制對象的多少而定,形成如圖1所示的一對多的電路結構圖。圖2發(fā)射端硬件電路原理圖1.2接收端硬件電路圖1單片機紅外遙控結構圖接收控制器的個數(shù)隨控制對象的多少而定。每個接收控制器都有一個AT89S51芯片作為控制中心,與接收電路和各自的控制電路共同構成。其中接收電路使用一體化紅外接收頭HS0038,HS0038工作頻率為38kHz,能對

6、收到遙控信號進行放其中按鍵矩陣包含了所有被控設備的遙控按鍵,相同設備的遙控按鍵構成一組,每組設置一個唯一的特征碼,當這一組中任一按鍵被按下都會首先發(fā)射相同的用戶特征碼。另一方面所有接收器都設有自己的用戶特征碼,當發(fā)射的用戶碼與自身特征碼相同時,該接收器執(zhí)行相應的控制程序,控制自身的裝置產(chǎn)生相應的動作,而其他控制器不產(chǎn)生控制作用?；痦椖?先進數(shù)控技術江蘇省高校重點建設實驗室(KXJ05013)收稿日期:2007-08-16收修改稿日期:2008-04-18大、檢波、整形、解調,得到TTL電平的編碼信號,再送給單片機,經(jīng)單片機解碼并執(zhí)行相關控制程序,對外只有3個引腳:VS、GND和1個脈沖信號輸

7、出引腳,使用方便,性能可靠2?？刂齐娐冯S著被控設備的不同而不同,但原理是一致的。圖3是其中的一個接收控制電路原理圖,用來控制窗簾的打開與閉© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第8期吳愛萍等:基于AT89S51的多功能紅外遙控器設計79合。單片機的引腳P1.1、P1.2分別控制窗簾的打開與閉合,由電機的正反轉來實現(xiàn)。中間觸點和邊緣觸點分別檢測閉合與打開是否到位。對每個接收系統(tǒng)的標識,通過對用戶碼的檢驗,每個遙控器按鍵只能被其中一個接收器識別,從而控制相應

8、的設備,有效地防止了多個設備之間的串擾。由于有4位用戶碼,所以系統(tǒng)理論上可以控制16個設備。紅外遙控器發(fā)射程序由主程序、鍵盤掃描子程序及發(fā)射子程序3部分,發(fā)射子程序流程圖如圖6所示。圖3接收端硬件電路原理圖2編碼約定與軟件設計2.1發(fā)射部分,調制過程。因HS003838kHz,所以載波信號采用占空比為1/3的38kHz矩形波,周期t=26s,載波信號由子程序產(chǎn)生。用低電平與高電平的寬度均等于0126ms的方波表示信號“1”,即高低電平的寬度均相當于10個38kHz脈沖的寬度;用低電平的寬度為0152ms,高電平的寬度為0126ms的方波表示信號“0”,即高低電平的寬度分別相當于10個2.2接收

9、部分圖6發(fā)射子程序流程圖一體化紅外接收頭HS0038的解調可理解為:接收到紅外脈沖串時,輸出低電平,否則輸出高電平,顯然輸出的信號極性與發(fā)送信號的相反,所以解碼時要將接收到的信號經(jīng)過反向才能和發(fā)送信號編碼一致。當接收端接收到表示傳輸開始的同步幀后,接收單片機進入解碼過程,解碼采用軟件抽樣判決。從上升沿開始,以15個脈沖為判決門限,在門限時刻讀得低電平時,即可判定為編碼“1”;在門限時刻讀得高電平時,即可判3定為編碼“0”,解碼1位后,需等到下一位的上升沿到來,再和20個38kHz脈沖的寬度。這樣發(fā)射時,只需將發(fā)射的“1”或“0”與38kHz載波信號相與即可。如圖4所示。計數(shù)15個脈沖后,判斷讀

10、得的電平是高還是低,進行解碼。如圖7所示。接收完1幀后,接收單片機首先判斷收到的用戶碼是否和自己的用戶碼一致,如果不一致,則放棄剛收到的數(shù)據(jù)圖4二進制信號的調制并做好下一次接收準備;如果一致,則讀取剛收到的控制碼,并調用相應的控制程序,產(chǎn)生控制信號。幀結構的定義:引導碼用戶碼控制碼截止碼。在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機發(fā)送20個脈沖(每個脈沖周期26s)作為傳輸開始,接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前,低位在后),高4位表示用戶碼,低4位表示控制碼,最后發(fā)送10個脈沖的低電平作為傳輸結束。圖5為紅外遙控數(shù)據(jù)幀格式。用戶碼是圖7波形解碼示意圖紅外遙控器接收部分由主程序、信號解碼子程序和控制執(zhí)行子程序3

11、部分組成,主程序負責初始化,不停地查詢有無紅外信號?？刂瞥绦騽t隨著各設備的不同而不同。主程序和接收子程序流程圖如圖8和圖9所示。3結束語文中探討了以單片機為控制核心,采用軟件編程對紅外遙控信號進行編碼、解碼設計從而實現(xiàn)遙控功能。在軟件設計中巧妙地利用用戶碼實現(xiàn)握手功能,從而完成了一只遙控器可控圖5紅外遙控數(shù)據(jù)幀格式制多臺設備。系統(tǒng)硬件電路簡單,工作穩(wěn)定可靠,易于擴展受© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 80InstrumentTechniqueandS

12、ensorAug12008控設備,節(jié)約了硬件資源。系統(tǒng)具有較強的靈活性和實用性,為新型遙控器材的研制做了有益的探索。參考文獻:1楊寧,胡學軍.單片機與控制技術.北京:北京航空航天大學出版社,2005.2丁躍華,陳艷峰.基于EDA技術的紅外遙控系統(tǒng)設計.電子元器件應用,2006(9):78-80.3聶詩良,李磊民.采用單片機發(fā)送并接收紅外遙控信號的方法.信息技術,2004(2):21-23.作者簡介:吳愛萍(1968),講師,主要研究領域為數(shù)控技E2mail:wuaiping1908(上接第65頁)(77頁)(4):A2影響信號的特征。圖14是該電路應用于聲發(fā)射傳感器輸監(jiān)控板動作標電壓編號N志0

13、/FF時間時間出信號放大增益調節(jié)時的頻譜圖,可見,輸出信號很好地保留了輸入信號的頻率特征。動作標志:“0”;“FF”軌道繼電器接通變切斷。(5)監(jiān)控板的復位鍵被按下的時間:A8監(jiān)控板編號N時間時間時間時間0000(6)若兩路前置電壓采集回路的一路出現(xiàn)故障,則記錄故障時間和兩路不一致的電壓值:A9監(jiān)控板編號N一路電壓一路電壓二路電壓二路電壓時低字節(jié)高字節(jié)低字節(jié)高字節(jié)間時間時時間間圖14聲發(fā)射傳感器振動信號輸入輸出頻譜圖3結束語(7)若兩路控制繼電器狀態(tài)出現(xiàn)不一致,則記錄兩路繼電器的狀態(tài)和不一致時間:AA基于單片機、比較器、數(shù)字電位器、放大器設計了一種數(shù)字式自動增益放大電路,該電路具有結構簡單、響

14、應快、應用范圍廣等特點。根據(jù)不同的應用場合靈活設置不同的上、下限參考電位,在輸入電壓幅值不超過最大輸入電壓時,該電路能夠實現(xiàn)自動增益放大使輸出電壓幅值維持在上、下限參考電位之間,從而滿足不同類型的A/D器件的轉換要求。實驗顯示,雖然信號在頻域不會失真,但信號在時域可能出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象,具體原因還有待進一步研究。參考文獻:1袁夕君,張衛(wèi)民,史天運,等.信號采集系統(tǒng)中自動增益電路監(jiān)控板編號N一路繼電二路繼電器狀態(tài)器狀態(tài)時間時間時間時間00繼電器狀態(tài):“0”繼電器處于切斷狀態(tài);“FF”繼電器處于接通狀態(tài)。5結束語鐵路是國家重要的基礎設施,國民經(jīng)濟的大動脈和大眾化的交通工具,在綜合運輸體系中占有重要地位。

15、為適應國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的要求,國內正面臨著鐵路提速的大課題。鐵路提速必須把安全性和可靠性擺在最主要、最關鍵、最核心的位置。把現(xiàn)場總線技術應用在高速鐵路智能監(jiān)控裝置上,是提高高速鐵路的安全性和可靠性的一個可行辦法,對國內鐵路的發(fā)展具有重要的意義。參考文獻:1王可寧,辛維娟,楊宇祥,等.電力遠程監(jiān)測系統(tǒng)中的CAN總線通信技的設計.鐵路計算機應用,2004,13(2).2劉小康,彭東林,張興紅,等.自動增益控制技術在時柵位移傳感器信號處理中的應用.儀器儀表學報,2005(5).3田景文.單片機控制的自動選擇八檔數(shù)字增益的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).自動化儀表,2001,22(7).4童詩白,華成英.模擬電子技術基礎.3版.北京:高等教育出術研究.儀表技術與傳感器,2005(6):30-34.2吳永鳳,王紅蕾,王俊波.CAN總線接口芯片PCA82C250及其應用.版社,2001.5AnalogDevices,IncEB/OL.2007-07-21..6王慶鋒,吳斌,焦敬品,等.新型PVDF聲發(fā)射傳感器的設計方貴州工業(yè)大學學報,2005(3):76-79.3史久根,張培仁,陳真勇.CAN現(xiàn)場總線系統(tǒng)設計技術.北京:國防工業(yè)出版社,2004.4PHILIPS.SJA1000Stand2aloneCANcontroller