基于AT89S51 的多功能紅外遙控器設(shè)計(1)

1、基于AT89S51的多功能紅外遙控器設(shè)計紅外遙控具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)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(yīng)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(jié)合紅外遙控用戶碼的設(shè)置,自行設(shè)計編碼和解碼程序,實現(xiàn)一個遙控器控制多臺設(shè)備的方法。1 硬件電路設(shè)計紅外遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)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(shè)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

2、圖1所示的一對多的電路結(jié)構(gòu)圖。其中按鍵矩陣包含了所有被控設(shè)備的遙控按鍵,相同設(shè)備的遙控按鍵構(gòu)成一組,每組設(shè)置一個唯一的特征碼,當(dāng)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(shè)有自己的用戶特征碼,當(dāng)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(yīng)的控制程序,控制自身的裝置產(chǎn)生相應(yīng)的動作,而其他控制器不產(chǎn)生控制作用。1. 1 發(fā)射端硬件電路發(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(gòu)成?？紤]到按鍵較多,可采用矩陣式,這里采用4 ×4的,當(dāng)然,如果按鍵較多也可以采用8 ×8的。發(fā)射端利用單片機將待發(fā)送的二進

3、制信號編 碼調(diào)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(qū)動紅外發(fā)射管D1 ,如圖2 所示。其中R1 取10, R2 取50.圖2 發(fā)射端硬件電路原理圖1. 2 接收端硬件電路接收控制器的個數(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(gòu)成。其中接收電路使用一體化紅外接收頭HS0038, HS0038工作頻率為38 kHz,能對收到遙控信號進行放大、檢波、整形、解調(diào),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(guān)控制程序,對外只有3 個引腳:VS、GND和1個脈沖信號輸出引腳,使用方便,

4、性能可靠 2 ?？刂齐娐冯S著被控設(shè)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(zhuǎn)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。2 編碼約定與軟件設(shè)計2. 1 發(fā)射部分紅外遙控信號采用自定義編碼方式,由發(fā)送單片機來完成調(diào)制過程。因HS0038的紅外接收頻率為38 kHz,所以載波信號采用占空比為1 /3的38 kHz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0126 ms的方波表示信號“1”,即高低電平的寬度均相當(dāng)于10個38 kH

5、z脈沖的寬度;用低電平的寬度為0152 ms,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(dāng)于10個和20個38 kHz脈沖的寬度。這樣發(fā)射時,只需將發(fā)射的“1”或“0”與38 kHz載波信號相與即可。如圖4所示。圖4 二進制信號的調(diào)制幀結(jié)構(gòu)的定義:引導(dǎo)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(jié)束。圖5為紅外遙控數(shù)據(jù)幀格式。用戶碼是對每個接收系統(tǒng)的標(biāo)識,通過對用戶碼的檢驗,每個遙控器按鍵只能被其

6、中一個接收器識別,從而控制相應(yīng)的設(shè)備,有效地防止了多個設(shè)備之間的串?dāng)_。由于有4位用戶碼,所以系統(tǒng)理論上可以控制16個設(shè)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6 發(fā)射子程序流程圖2. 2 接收部分一體化紅外接收頭HS0038的解調(diào)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(dāng)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

7、“1”;在門限時刻讀得高電平時,即可判定為編碼“0” 3 ,解碼1位后,需等到下一位的上升沿到來,再計數(shù)15個脈沖后,判斷讀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)并做好下一次接收準(zhǔn)備;如果一致,則讀取剛收到的控制碼,并調(diào)用相應(yīng)的控制程序,產(chǎn)生控制信號。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部分組成,主程序負責(zé)初始化,不停地查詢有無紅外信號?？刂瞥绦騽t隨著各設(shè)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(jié)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(shè)計從而實現(xiàn)