基于51單片機(jī)智能紅外遙控器的設(shè)計(jì)論文

1、. . . . I / 57農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)論文（設(shè)計(jì)）題目 簡(jiǎn)易智能紅外遙控器的設(shè)計(jì) 要求完成時(shí)間論文（設(shè)計(jì)）容（需明確列出研究的問(wèn)題）：本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)易智能紅外遙控器，需要解決以下問(wèn)題： 1、熟悉紅外遙控器的工作原理； 2、掌握紅外通信的編解碼原理與至少一種串行通信數(shù)據(jù)校驗(yàn)算法； 3、實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器對(duì)至少 2 臺(tái)家電設(shè)備的控制； 4、繪制系統(tǒng)電氣原理圖與 PCB 圖；5、畫(huà)出系統(tǒng)的軟件流程圖并編寫(xiě)系統(tǒng)程序；6、盡量做出樣機(jī)并完成系統(tǒng)調(diào)試。 資料、數(shù)據(jù)、技術(shù)水平等方面的要求：1、查閱至少 10 篇以上與課題相關(guān)資料，至少有兩篇是英文文獻(xiàn)； 2、

2、原理圖的繪制要求規(guī)； 3、繪制系統(tǒng) PCB 圖； 4、編寫(xiě)并調(diào)試系統(tǒng)程序； 5、完成實(shí)物演示； 6、獨(dú)立完成論文； 7、論文要求打印。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日. . . . II / 57畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作與取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集

3、體，已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示意。均已在文中作了明確說(shuō)明并表示意。 作者簽名：作者簽名： 日期：日期：畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說(shuō)明本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解*學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門(mén)送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)

4、計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。學(xué)校可的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書(shū)館被查閱。學(xué)校可以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分容。的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適以公布論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分容。的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。用本規(guī)定。 作者簽名：作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：日期： 日期：日期：. . . . III / 57注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致9）附錄（對(duì)論文支持必

5、要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類(lèi)設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等） ，文科類(lèi)論文正文字?jǐn)?shù)不少于 1.2 萬(wàn)字。3.附件包括：任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體與大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類(lèi)課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5

6、.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂目 錄摘要IABSTRACTII一. 緒論1. . . . IV / 571.1 課題研究的背景11.2 課題研究的目的11.3 課題研究的容1二. 系統(tǒng)概述32.1 國(guó)外發(fā)展概況32.2 國(guó)發(fā)展概況4三. 智能紅外遙控器的硬件設(shè)計(jì)53.1 主要元器件介紹53.1.1STC 系列單片機(jī)介紹53.1.2 紅外發(fā)光二極管63.1.3 紅外接收頭73.1.4E2PROM-AT24C02 的應(yīng)用83.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路123.2.1 紅外遙控器組成143.2.2 紅外遙控器的框圖153.3 硬件電路設(shè)計(jì)153.

7、3.1 發(fā)射端硬件電路153.3.2 接收端硬件電路16四. 智能紅外遙控器的軟件設(shè)計(jì)184.1 編解碼約定與存儲(chǔ)184.1.1 發(fā)射編碼部分184.1.2 接收解碼部分214.1.3 存儲(chǔ)部分234.2 子程序介紹254.2.1 發(fā)射子程序254.2.2 接收子程序29五. 總結(jié)與展望335.1 總結(jié)335.2 本文的不足33參考文獻(xiàn)34致35附錄一原理圖36附錄二程序37. . . . I / 57簡(jiǎn)易智能紅外遙控器的設(shè)計(jì)摘 要紅外遙控技術(shù)能給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)更加人性化的關(guān)懷和體貼，同時(shí)還兼具節(jié)能與安防等輔助功能，相對(duì)應(yīng)的紅外遙控器與人們的日常生活息息相關(guān)，是人們使用頻率最高的智能化設(shè)備。

8、然而市場(chǎng)上的絕大部分遙控器都是針對(duì)各自特定的遙控對(duì)象所設(shè)置的，不能直接應(yīng)用于通用的智能儀器控制。針對(duì)不同設(shè)備的紅外遙控器不兼容的問(wèn)題，本設(shè)計(jì)提出了一種智能紅外遙控器的設(shè)計(jì)方案，能同時(shí)控制至少兩臺(tái)設(shè)備。系統(tǒng)主要包括紅外發(fā)射模塊、接收模塊、存儲(chǔ)模塊。本設(shè)計(jì)用STC89C54作為主控芯片，將發(fā)射信號(hào)調(diào)制到38KHz，使得紅外接收頭HS0038能夠接收到。自行編程解碼、顯示，并通過(guò)控制芯片把解出的碼值存儲(chǔ)到E2PROMAT24C02中。簡(jiǎn)易方便，智能兼容是本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：紅外；遙控器；編解碼；E2PROM.Simple design of intelligent infrared rem

9、ote controlAbstractThe technology of infrared remote control can bring peoples daily lifemore personalized care and thoughtfulness, andit also has other auxiliary functions of the energy efficiency and safety.Thecorresponding infrared remote- controlleris closely related to peoples daily lives which

10、 is used most frequently by people among the intelligentequipment. However, the vast majority of the remote-controller at the marketare designed for their particular remote object which can not be directly appliedtogeneral-purposeintelligent instrument control. For different devices are not compatib

11、le infrared remote control problems,this design presents a scheme of an intelligent infrared remote-controller, and can also control at least two appliances. System includes infrared transmitter module, receiver module, storage module. The design uses STC89C54 as the main chip, modulates the transmi

12、ttion signal to 38KHz, which makes integrated infrared remote- receiver HS0038 can receive and calculate the code values by their own programming solutions, and then show up and store the code value into the E2PROM-AT24C02by the controlling chip . Simply and convenient, intelligent compatible are al

13、l this designs features. . . . II / 57Keywords:Keywords: Infrared; remote control; codec;E2PROM. . . . 1 / 57一一. . 緒論1.1 課題研究的背景遙控技術(shù)能給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)更加人性化的關(guān)懷和體貼，同時(shí)還兼具節(jié)能與安防等一些的輔助功能。在今后的幾年當(dāng)中，與人們的日常生活息息相關(guān)，是人們使用頻率最高的智能化設(shè)備。自從人們發(fā)現(xiàn)了無(wú)線電波，就開(kāi)始用無(wú)線電來(lái)遙控了。70年代研制出的紅外遙控技術(shù)，隨著大規(guī)模集成電路和微處理技術(shù)的發(fā)展和成熟，紅外線遙控系統(tǒng)也迅速發(fā)展并得到廣泛的應(yīng)用，特別是在家用電

14、器上的成功應(yīng)用，給人們的工作、生活和娛樂(lè)帶來(lái)了極大的方便，隨著城市居民生活水平的提高，家庭里家用電器的種類(lèi)和數(shù)量逐步增加，與之配套的紅外遙控發(fā)射器也越來(lái)越多。目前家庭設(shè)備中已經(jīng)有許多設(shè)備是用紅外遙控器進(jìn)行控制的，例如空調(diào)、電視錄像等1。然而市場(chǎng)上的絕大部分遙控器都是針對(duì)各自特定的遙控對(duì)象，不能直接應(yīng)用于通用的智能儀器研發(fā)與其更一般的控制場(chǎng)合。通常紅外遙控器使用專用配對(duì)編碼，對(duì)其他型號(hào)的編碼芯片的編碼則不能識(shí)別，因此不同的遙控器沒(méi)有互換性，也就說(shuō)不同設(shè)備的紅外遙控器并不兼容，一個(gè)遙控器不能控制其他設(shè)備2。用戶深感不便，并且不兼容問(wèn)題大大影響了遙控器的推廣使用，因而對(duì)智能型紅外遙控器的研究是很有必

15、要的也是很有實(shí)用意義的。利用單片機(jī)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(jì)編碼和解碼程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多臺(tái)設(shè)備的這種方法就應(yīng)運(yùn)而生了。本設(shè)計(jì)提出了一種智能遙紅外控器的設(shè)計(jì)方案，并能同時(shí)控制至少兩臺(tái)家電設(shè)備體現(xiàn)出了多功能、兼容性。使得本設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)用意義。1.2 課題研究的目的利用單片機(jī)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(jì)編碼和解碼程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多臺(tái)設(shè)備。來(lái)解決市場(chǎng)上普通遙控器不兼容問(wèn)題的瓶頸。本論文提出了一種智能遙紅外控器的設(shè)計(jì)方案，并能同時(shí)控制至少兩臺(tái)家電設(shè)備體現(xiàn)出了多功能、兼容性。1.3 課題研究的容本設(shè)計(jì)研究一種新型的簡(jiǎn)易智能遙控器，要求能一個(gè)遙控

16、器能控制多臺(tái)設(shè)備，可在. . . . 2 / 57多種場(chǎng)合應(yīng)用。本設(shè)計(jì)中模擬遙控器的功能，要求系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）紅外遙控器的發(fā)送模塊有顯示功能，接收電路使用一體化紅外接收頭HS0038。并把接收到的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)；（2）把接收到的數(shù)據(jù)能存儲(chǔ)起來(lái)包括在一些意外情況下，如掉電等，使用芯片為AT24C02，能在開(kāi)機(jī)時(shí)顯示上一次的數(shù)據(jù)。. . . . 3 / 57二二. . 系統(tǒng)概述紅外遙控器的應(yīng)用非常廣泛，是目前日常生活控制中應(yīng)用較多的一類(lèi)產(chǎn)品，并且正越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)控制，國(guó)外許多科研單位和技術(shù)公司都在積極研制，目前研制已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且種類(lèi)不斷增多，性能越來(lái)越好，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。對(duì)比國(guó)的

17、發(fā)展概況就會(huì)發(fā)現(xiàn)在國(guó)紅外遙控技術(shù)發(fā)展起步較晚，不過(guò)應(yīng)用前景很廣泛，這也使得本設(shè)計(jì)更加有意義。2.1 國(guó)外發(fā)展概況60 年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。70 年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速的發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從有線到無(wú)線的超聲波、從振動(dòng)子到紅外線、再到使用總線的微機(jī)紅外遙控這樣幾個(gè)階段。無(wú)論采用何種方式，準(zhǔn)確無(wú)誤傳輸信號(hào)，最終達(dá)到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無(wú)線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào)，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來(lái)傳輸信號(hào)。與紅外線相比，

18、超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，成為當(dāng)今時(shí)代的主流3。由于紅外線在頻譜上居于可見(jiàn)光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對(duì)紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對(duì)載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來(lái)說(shuō)，后一種方法更好，這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。紅外遙控由來(lái)已久,但是進(jìn)入 90 年代,這一遙控技術(shù)又有新的

19、發(fā)展,應(yīng)用圍更加廣泛。 1995 年，一個(gè)由部件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團(tuán)紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IrDA)就紅外通信的一套標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致?，F(xiàn)在約有 120 家以上的廠商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。其中的許多廠商已推出符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)并支持 Windows 95 的產(chǎn)品。 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)的這種新的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)還得到 PC 機(jī)產(chǎn)業(yè)的有力支持。主要的開(kāi)發(fā)廠商，如微軟、蘋(píng)果、東芝和惠普公司，已推出了在計(jì)算機(jī)之間采用這種高速紅外數(shù)據(jù)通信的 PC 機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和手持式個(gè)人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備。 . . . . 4 / 57此外，紅外遙控的連通性已用在大多數(shù)新的筆記本計(jì)算機(jī)中，并成為一種最具

20、成本效益和便于使用的無(wú)線通信技術(shù)而問(wèn)鼎市場(chǎng)。2.2 國(guó)發(fā)展概況 我國(guó)對(duì)紅外技術(shù)的研究與應(yīng)用起步較晚，國(guó)許多科研單位和技術(shù)公司都在積極研制，目前紅外遙控正越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)控制而且種類(lèi)不斷增多，性能越來(lái)越好，功能也越來(lái)越強(qiáng)大。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940mm左右，外形與普通發(fā)光二極管一樣，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色，深藍(lán)，透明三種顏色。載波頻率為38KH

21、z這是由發(fā)射端所使用的455KHz晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455KHz/12=38KHz。 紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的，不干擾其他電氣設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作，可進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。并且紅外遙控是一種無(wú)線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來(lái)越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中4。因此

22、，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器，室近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。. . . . 5 / 57三.智能紅外遙控器的硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分：發(fā)射電路和接收電路。總體來(lái)說(shuō)本設(shè)計(jì)的硬件并不是很難，但是要注意細(xì)節(jié)，發(fā)射電路中和接收電路中都有顯示電路，在接收電路中還有存儲(chǔ)電路等。硬件設(shè)計(jì)的好壞是本設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。3.1 主要元器件介紹任何一個(gè)設(shè)計(jì)都必須進(jìn)行元器件的選擇，元器件選擇的正確與否直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)是否能正常工作，下面就把本設(shè)計(jì)中所用到的芯片介紹如下：3.1.1 STC 系列單片機(jī)介紹STC 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：1. STC12 系列單片機(jī)為增強(qiáng)型 8051 芯片，單時(shí)鐘/ 機(jī)器

23、周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)；2. 工作頻率圍：0 - 35 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0420MHz.實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz；3. 用戶應(yīng)用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K / 1K 字節(jié)；4. 片上集成 512 字節(jié) RAM；5. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器可通過(guò)串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；6. E2PROM 功能；7. 具有看門(mén)狗電路；8.部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路）9. 時(shí)鐘源：外部高

24、精度晶體/ 時(shí)鐘，部 R/C 振蕩器，用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用部 R/C 振蕩器還是外部晶體/ 時(shí)鐘，常溫下部 R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz 6.8MHz 精度要求不高時(shí)，可選擇使用部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，應(yīng)認(rèn)為是 4MHz 8MHz；10. 外部中斷 2 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down 模式可由外部中斷喚醒；11. PWM(4 路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列，4 路） ；. . . . 6 / 57- 也可用來(lái)當(dāng) 4 路 D/A 使用- 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)定時(shí)器- 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 4 個(gè)外部中斷(上升沿中斷/ 下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)1

25、2. A/D 轉(zhuǎn)換, 10 位精度 ADC，共 8 路；13. 通用全雙工異步串行口(UART)；14. SPI 同步通信口，主模式/ 從模式；15. 工作溫度圍：0 - 75 / -40 - +85；從上面容易看出，STC 單片機(jī)是一款增強(qiáng)型 51 單片機(jī)，完全兼容 MCS-51，還增加了新的功能，比如新增兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，多一個(gè)外中斷，置 E2PROM，硬件看門(mén)狗，具有掉電模式，512B 存等。還支持 ISP 下載，不用編程器，只要一個(gè) MAX232 和一些廉價(jià)的元件就能寫(xiě)程序，可擦寫(xiě) 10 萬(wàn)次5。因此是一款很好用的單片機(jī)。其引腳圖如下圖 3-140VCC39P0.038P0.137P0.

26、236P0.335P0.434P0.533P0.632P0.731EA30ALE29PSEN28P2.727P2.626P2.525P2.424P2.323P2.221P2.022P2.11P1.02P1.13P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.79RST10P3.011P3.112P3.213P3.314P3.415P3.516P3.617P3.718X119X220GNDSTC89C54圖3-1單片機(jī)引腳圖3.1.2 紅外發(fā)光二極管紅外發(fā)光二極管實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。目

27、前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm 左右，外形與普通發(fā)光二極管一樣，只是顏色不同。常用的紅外發(fā)光二極管（如 SE303、PH303） ，其外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約 0.93m ） 。管壓降約 1.4V ，工作電流一般小于 20mA。為了適. . . . 7 / 57應(yīng)不同的工作電壓，回路中常串有限流電阻。 紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種，其一是直射式，其二是反射式。直射式指發(fā)光管和接收管相對(duì)安放在發(fā)射與受控物的兩端，中間相距一定距離；反射式指發(fā)光管和接收管并列一起，平時(shí)接收管始終無(wú)光照，只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物時(shí)，接收管收到反射回來(lái)的紅

28、外線才工作。 其參數(shù)如下表 3-1 所示表 3-1 紅外發(fā)射管參數(shù)5mmLED 紅外發(fā)射管，波長(zhǎng) 940nm峰值波長(zhǎng)p（nm）正向電壓VF(V)反向電流Ir（uA）發(fā)射功率P(mw)IF=20AIF=20mAVR=5VIF=20mA封裝形式TypTypMaxMaxTypMax視角無(wú)色透明9391.271.4101215453.1.3 紅外接收頭目前，對(duì)于進(jìn)行了調(diào)制的紅外遙控信號(hào)，通常是采用一體化紅外線接收頭進(jìn)行調(diào)解。一體化紅外線接收頭將紅外發(fā)光二極管，低噪音放大器，限幅器，帶通濾波器，解調(diào)器，以與整形驅(qū)動(dòng)電路等集成在一起。一體化紅外線接收頭體積小，靈敏度高，外接元件少，抗干擾能力強(qiáng)，使用十分方

29、便。紅外接收頭的主要功能為 IC 化的一種受光元件，其部是將光電二極管（俗稱接收管）和集成 IC 共同組合封裝而成，其 IC 設(shè)計(jì)主要以類(lèi)比式控制，一班可以接收 8501100nm波段的紅外光，其中主要以接收 940nm 為主。 紅外接收頭的工作原理為：置接收管將紅外發(fā)射管發(fā)射出來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為微弱的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)由 IC 部放大器進(jìn)行放大，然后通過(guò)自動(dòng)增益控制、帶通濾波、解調(diào)、波形整形后還原為遙控器發(fā)射出的原始編碼，經(jīng)由接收頭的信號(hào)輸出腳輸入到控制芯片上，然后由控制芯片解出碼值。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極

30、管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。. . . . 8 / 57成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，實(shí)用起來(lái)如同一只三極管，非常方面。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38KHz，這是由發(fā)射端所使用的 455KHz 晶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取 12，所以 455KHz1237.9 KHz38KHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36KHz、40KHz、56KHz 等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。在本系統(tǒng)中采用紅外一體化接收頭 HS0038，一體化的紅外接收裝置將遙控信號(hào)

31、的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的 TTL 信號(hào)，這樣大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，方便使用。HS0038 黑色環(huán)氧樹(shù)脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號(hào)情況下，其接收距離可達(dá) 35m。它能與 TTL、COMS 電路兼容6。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號(hào)頻率為 38 KHz,周期約 26 s，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。外觀圖與引腳圖如圖 3-2 所示。一體化的紅外接收頭 HS0038，它將紅外光敏二極

32、管、專用前置放大器以與解調(diào)電路等集成在同一基片上。主要特點(diǎn)就是它具有體積小、功耗低、靈敏度高、無(wú)需外部元件等。發(fā)發(fā)1發(fā)發(fā)VCC發(fā)發(fā)GND圖 3-2 紅外接收頭引腳圖3.1.4E2PROM-AT24C02 的應(yīng)用1、I2C 總線簡(jiǎn)介I2C 總線是一種用于 IC 器件之間連接的二線制總線。它通過(guò) SDA（串行數(shù)據(jù)線）與SCL（串行時(shí)鐘線)兩根線在連到總線上的器件之間傳送信息，并根據(jù)地址識(shí)別每個(gè)器件：不管是單片機(jī)、存儲(chǔ)器、LCD 驅(qū)動(dòng)器還是鍵盤(pán)接口。I2C 總線協(xié)議如下：（1）只有在總線空閑時(shí)才能啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳送；（2）在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，當(dāng)時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線必須保持穩(wěn)定，不允許有跳. . . .

33、 9 / 57變。時(shí)鐘線為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線上的任何變化，都將被看做是總線的起始或結(jié)束信號(hào)。采用 I2C 總線標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)或 IC 器件，其部不僅有 I2C 接口電路，而且將部各單元電路按功能劃分為若干相對(duì)獨(dú)立的模塊，通過(guò)軟件尋址實(shí)現(xiàn)片選，減少了器件片選線的連接。CPU 不僅能通過(guò)指令將某個(gè)功能單元電路掛靠或脫離總線，還可對(duì)該單元的工作狀況進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件系統(tǒng)的既簡(jiǎn)單又靈活的擴(kuò)展與控制。（1）雙向傳輸?shù)慕涌谔匦詡鹘y(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都各用一條線，如 MCS51 系列的 TXD 和RXD，而 I2C 總線則根據(jù)器件的功能通過(guò)軟件程序使其可工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個(gè)器件向總線

34、上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器(也叫主器件)，而當(dāng)其從總線上接收信息時(shí)，又成為接收器(也叫從器件)。主器件用于啟動(dòng)總線上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。I2C 總線的控制完全由掛接在總線上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定。在總線上，既沒(méi)有中心機(jī)，也沒(méi)有優(yōu)先機(jī)?？偩€上主和從(即發(fā)送和接收)的關(guān)系不是一成不變的，而是取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送的方向。SDA 和 SCL 均為雙向 I/O 線，通過(guò)上拉電阻接正電源。當(dāng)總線空閑時(shí)，兩根線都是高電平。連接總線的器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開(kāi)路，以具有線“與”功能。I2C總線的數(shù)據(jù)傳送速率在標(biāo)準(zhǔn)工作方式下為 100kbit/s，

35、在快速方式下，最高傳送速率可達(dá)400kbit/s。（2）I2C 總線上的時(shí)鐘信號(hào)在 I2C 總線上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在 SCL 時(shí)鐘線上的所有器件的邏輯“與”完成的。SCL 線上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)下跳為低電平，將使 SCL 線一直保持低電平，使 SCL 線上的所有器件開(kāi)始低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不能影響 SCL 線的狀態(tài)，于是這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)7。當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號(hào)都上跳為高電平時(shí)，低電平期結(jié)束，SCL 線被釋放返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開(kāi)始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平期的器件

36、又將 SCL線拉成低電平。這樣就在 SCL 線上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘?？梢?jiàn)，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(zhǎng)的器件確定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件確定。（3）總線競(jìng)爭(zhēng)的仲裁總線上可能掛接有多個(gè)器件，有時(shí)會(huì)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線的情況。例如，多單片機(jī)系統(tǒng)中，可能在某一時(shí)刻有兩個(gè)單片機(jī)要同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情. . . . 10 / 57況叫做總線競(jìng)爭(zhēng)。I2C 總線具有多主控能力，可以對(duì)發(fā)生在 SDA 線上的總線競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行仲裁，其仲裁原則是這樣的：當(dāng)多個(gè)主器件同時(shí)想占用總線時(shí)，如果某個(gè)主器件發(fā)送高電平，而另一個(gè)主器件發(fā)送低電平，則發(fā)送電平與此時(shí) SDA 總線電平不符的那個(gè)器

37、件將自動(dòng)關(guān)閉其輸出級(jí)?？偩€競(jìng)爭(zhēng)的仲裁是在兩個(gè)層次上進(jìn)行的。首先是地址位的比較，如果主器件尋址同一個(gè)從器件，則進(jìn)入數(shù)據(jù)位的比較，從而確保了競(jìng)爭(zhēng)仲裁的可靠性8。由于是利用 I2C 總線上的信息進(jìn)行仲裁，因此不會(huì)造成信息的丟失。2、 E2PROM:24C02 芯片AT24C02 是美國(guó) ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 E2PROM，特點(diǎn)與其引腳介紹如下。（1）AT 24C02 的特性與 400KHz I2C 總線兼容1.8 到 6.0 伏工作電壓圍低功耗 CMOS 技術(shù)頁(yè)寫(xiě)保護(hù)功能頁(yè)寫(xiě)緩沖器自定時(shí)擦寫(xiě)周期1,000,000 編程擦除周期可保存數(shù)據(jù) 100 年AT24C02 是帶有 I2C

38、總線接口的 E2PROM 存儲(chǔ)器，具有掉電記憶的功能，并且可以象普通 RAM 一樣用程序改寫(xiě)。它的容量是 256 個(gè)字節(jié)（00h0ffh） ，有 A2、A1、A0 三位地址，可見(jiàn) I2C 總線上可以連接 8 片 AT24C02，它的尋址字節(jié)是 1010 A2A1A0 R/W9。板上面24C02 的電路連接如圖 3-6 所示：2、AT24C02 的引腳與引腳功能介紹引腳電路圖接法如圖 3-3圖 3-3AT24C02 的引腳連接圖引腳簡(jiǎn)介. . . . 11 / 57VCC，GND：電源、地引腳A2A1A0：地址引腳 SCLK、SDA：通信引腳WP：寫(xiě)保護(hù)引腳從上面的電路連接知：A2A1A0=11

39、1，可見(jiàn)如果要對(duì) AT24C02 進(jìn)行寫(xiě)操作，尋址字節(jié)是 1010 111 0；如果對(duì) AT24C02 進(jìn)行讀操作，尋址字節(jié)是 1010 111 1。用單片機(jī)的P1.1 腳作為串行時(shí)鐘線，用 P1.2 腳作串行數(shù)據(jù)線。其讀寫(xiě)周期圍如下表 3-2 所示，總線時(shí)序如圖 3-4，寫(xiě)周期時(shí)序如圖 3-5，應(yīng)答時(shí)序如圖 3-6表 3-2 AT24C02 的讀寫(xiě)周期1.8V , 2.5V4.5V,5.5V符號(hào)參數(shù)最小最大最小最大單位Fscl時(shí)鐘頻率100400KHZT1SCL,SDA 輸入的噪聲抑制時(shí)間200200nstAASCL 變低至 SDA 數(shù)據(jù)輸出與應(yīng)答信號(hào)3.51ust BUF新的發(fā)送開(kāi)始前總線

40、空閑時(shí)間4.71.2ustHD:STA起始信號(hào)保持電平40.6ust LOW 時(shí)鐘低電平周期4.71.2ust HIGH時(shí)鐘高電平周期40.6ust SU:STA起始信號(hào)建立時(shí)間4.70.6ust HD:DAT數(shù)據(jù)輸出保持時(shí)間00nst SU1:DAT數(shù)據(jù)輸出建立時(shí)間5050nst RSDA 與 SCL 上升時(shí)間10.3ust FSDA 與 SCL 下降時(shí)間300300nst SU:STD停止信號(hào)建立時(shí)間40.6us. . . . 12 / 57t DH數(shù)據(jù)輸出保持時(shí)間100100ns總線時(shí)序如圖 3-4圖 3-4 讀寫(xiě)總線時(shí)序?qū)懼芷跁r(shí)序如下圖 3-5圖 3-5 AT24C02 的寫(xiě)時(shí)序應(yīng)答時(shí)

41、序如下圖 3-6圖 3-6 AT24C02 的應(yīng)答時(shí)序3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路遙控器其核心問(wèn)題就是如何編碼，將需要實(shí)現(xiàn)的操作指令例如選臺(tái)、快進(jìn)等事先編. . . . 13 / 57碼，設(shè)備接收后解碼再控制有關(guān)部件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。顯然，接收電路與 CPU 也是與遙控器的編碼一起配套設(shè)計(jì)的。編碼是通過(guò)載波輸出的，即所有的脈沖信號(hào)均調(diào)制在載波上，載波頻率通常為 38KHz。用電信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，將電信號(hào)變成光信號(hào)發(fā)射出去，這就是紅外光，波長(zhǎng)圍在 840nm 到 960nm 之間。在接收端，需要反過(guò)來(lái)通過(guò)光電二極管將紅外線光信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)，經(jīng)放大、整形、解調(diào)等步驟，最后還原成原來(lái)的脈沖編碼信號(hào)，完成

42、遙控指令的傳遞。紅外線發(fā)射管通常的發(fā)射角度為 30-45 度之間，角度大距離就短，反之亦然。遙控器在光軸上的遙控距離可以大于 8.5 米，與光軸成 30 度（水平方向）或 15 度（垂直方向）上大于 6.5 米，在一些具體的應(yīng)用中會(huì)充分考慮應(yīng)用目標(biāo)，在距離角度之間需要找到某種平衡。對(duì)于遙控器涉與到如下幾個(gè)主要問(wèn)題：1. 遙控器發(fā)出的編碼信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射管，必須發(fā)出波長(zhǎng)圍在 940nm 左右的紅外光線，因?yàn)榧t外線接收器的接收二極管主要對(duì)這部分紅外光信號(hào)敏感，如果波長(zhǎng)圍不在此列，顯然無(wú)法達(dá)到控制之目的。不過(guò)，幾乎所有的紅外家電遙控器都遵循這一標(biāo)準(zhǔn)。正因?yàn)橛羞@一物理基礎(chǔ)，多合一遙控器才有可能做成。

43、2. 遙控器發(fā)出一串編碼信號(hào)只需要持續(xù)數(shù)十毫秒的時(shí)間，大多數(shù)是十多毫秒或一百多毫秒重復(fù)一次，一串編碼也就包括十位左右到數(shù)十位二進(jìn)制編碼，換言之，每一位二進(jìn)制編碼的持續(xù)時(shí)間或者說(shuō)位長(zhǎng)不過(guò) 2ms 左右，頻率只有 500Hz 這個(gè)量級(jí)，要發(fā)射更遠(yuǎn)的距離必需通過(guò)載波，將這些信號(hào)調(diào)制到數(shù)十千赫茲，用得最多的是 38KHz，大多數(shù)普通遙控器的載波頻率是所用的瓷振蕩器的振蕩頻率的 1/12，最常用的瓷振蕩器是 455KHz 規(guī)格，故最常用的載波也就是 455KHz/12=37.9KHz，簡(jiǎn)稱 38k 載波。此外還有480KHz（40k）、440KHz（37k）、432KHz（36k）等規(guī)格，也有 200k

44、 左右的載波，用于高速編碼。紅外線接收器是一體化的組件，為了更有針對(duì)性地接收所需要的編碼，就設(shè)計(jì)成以載波為中心頻率的帶通濾波器，只容許指定載波的信號(hào)通過(guò)。顯然這是多合一遙控器應(yīng)該滿足的第二個(gè)物理?xiàng)l件。不過(guò)，家用電器多用 38KHz，很多紅外線接收器也能很好地接收頻率相近的 40KHz 或 36KHz 的遙控編碼。3. 一個(gè)設(shè)備受控，除了滿足上面提到的兩個(gè)基本物理?xiàng)l件外，最重要的是變化多種多樣的當(dāng)然應(yīng)該是遙控器發(fā)出一串二進(jìn)制編碼信號(hào)了，這也是不同的遙控器不能相互通用的最主要原因。由于市場(chǎng)上出現(xiàn)成百上千的編碼方式并存，并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，只有各芯片廠商各自的標(biāo)準(zhǔn)，這也是模擬并替換各種原廠遙控

45、器最大的難點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，很多公司開(kāi)發(fā)家電設(shè)備的遙控子系統(tǒng)時(shí)還不采用通用的編碼芯片，而. . . . 14 / 57是用通用的單片機(jī)隨心所欲地自編一些編碼，這就使通用遙控的問(wèn)題更加復(fù)雜化了。4. 采用同樣的編碼芯片，也不意味著可以通用，因?yàn)檫€有客戶碼?？蛻舸a設(shè)計(jì)的最初本意就是為了不同的設(shè)備可以相互區(qū)分互不干擾。最初芯片廠商會(huì)從全局考慮給不同的家電廠商安排不同的客戶碼以規(guī)市場(chǎng)，例如錄像機(jī)和電視機(jī)就用不同的設(shè)備碼，給甲廠分配的設(shè)備碼和乙廠分配的設(shè)備碼就區(qū)分在不同的圍。5. 采用同樣的編碼芯片、同樣的用戶碼下，也不能意味著一定可以通用，因?yàn)閷?duì)命令碼的分配與使用上，仍然是沒(méi)有固定的模式可以遵循

46、，遙控器編碼芯片簡(jiǎn)單的支持?jǐn)?shù)十種命令碼，多的上千種，但遙控器往往只有數(shù)十個(gè)鍵，甚至只有幾個(gè)鍵，如何從中選取這數(shù)十個(gè)鍵，這些鍵如何分配使用，不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師都自搞一套，這樣一來(lái)事情就更復(fù)雜化了。設(shè)計(jì)需考慮的問(wèn)題是如何“同化”不同遙控器發(fā)射信號(hào)之間的差異。遙控編碼方式涉與很多方面，首先是數(shù)字 0 和 1 的表示；其次是幀結(jié)構(gòu)（引導(dǎo)碼和結(jié)束碼，客戶碼和命令碼長(zhǎng)度與發(fā)送方式）；再次是幀間結(jié)構(gòu)（僅發(fā)一次還是反復(fù)多次，多幀交替發(fā)送，幀間間隔變化）；最后是載波頻率，以 38KHz 居多，也有 40KHz 甚至 200KHz等特殊載波。設(shè)計(jì)相應(yīng)電路和軟件時(shí)對(duì)上述諸多因素加以分析、歸納，將編碼特點(diǎn)用一串二進(jìn)制位

47、表示出來(lái)形成設(shè)備碼，對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體的遙控器。同一個(gè)設(shè)備碼下也就是同一個(gè)遙控器不同的按鍵則用命令碼來(lái)表示。代碼型遙控器用軟件的方式對(duì)這些統(tǒng)一的編碼進(jìn)行解釋，驅(qū)動(dòng)一個(gè)個(gè)命令碼按指定設(shè)備碼格式加以“封裝”，形成所需要的遙控信號(hào)，達(dá)到控制家電的目的紅外遙控器具有性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制，智能儀器儀表，家用電器等方面應(yīng)用廣泛10。通常紅外遙控使用專門(mén)配對(duì)編碼，解碼芯片，即某種解碼芯片只能識(shí)別某種編碼芯片的編碼，對(duì)其他型號(hào)的編碼芯片的編碼則不能識(shí)別，因此不同的遙控器沒(méi)有互換性，造成使用場(chǎng)合有多個(gè)遙控器，用戶深感不便。于是提出了利用單片機(jī)作為主控芯片，結(jié)合紅外遙控用戶碼的設(shè)置

48、，自行設(shè)計(jì)編碼和解碼程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多臺(tái)設(shè)備的方法。3.2.1 紅外遙控器組成通用紅外遙控器由發(fā)射和接收兩大部分組成。發(fā)射部分：按鍵開(kāi)關(guān)、控制芯片、紅外發(fā)射二極管發(fā)射信號(hào)等；接收部分：紅外接收二極管接收信號(hào)、光/電轉(zhuǎn)換放大電路、控制芯片、輸出控制。. . . . 15 / 573.2.2 紅外遙控器的框圖遙控器操作鍵盤(pán)STC89C54遙控器發(fā)射電路紅外接收電路1STC89c54單片機(jī)處理部分控制輸出執(zhí)行EEPROM存儲(chǔ)部分紅外接收電路2STC89c54單片機(jī)處理部分控制使出執(zhí)行EEPORM存儲(chǔ)部分圖 3-7 設(shè)計(jì)總框圖3.3 硬件電路設(shè)計(jì)紅外遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括遙控器和接收控制器兩部

49、分，由于一個(gè)遙控器控制多臺(tái)設(shè)備，所以接收控制器的個(gè)數(shù)隨控制對(duì)象的多少而定，形成如圖 3-7 所示的一對(duì)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，一樣設(shè)備的遙控按鍵構(gòu)成一注，每組設(shè)置一個(gè)唯一的特征碼，當(dāng)這一組中任一按鍵被按下都會(huì)首發(fā)發(fā)射一樣的用戶特征碼，當(dāng)發(fā)射的用戶碼與自身特征碼一樣時(shí)，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(dòng)作，而其他控制器不產(chǎn)生控制作用。3.3.1 發(fā)射端硬件電路發(fā)射端采用具有 STC89C54 芯片作為控制中心，與鍵盤(pán)掃描電路和發(fā)射電路共同構(gòu)成。考慮到按鍵較多，可采用矩陣式，這里采用 44 當(dāng)然，如果按鍵較多也可以采用 88。發(fā)射端利用單片機(jī)將

50、待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò) P1.0 口發(fā)送，經(jīng)三極管 8050 功率放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管 D1，其中鍵盤(pán)掃描和發(fā)射電路連接如圖. . . . 16 / 573-8 所示。其中 R1 取 1k，R2 取 200。S8SW-PBS4SW-PBS0SW-PBS12SW-PBS13SW-PBS1SW-PBS6SW-PBS11SW-PBS9SW-PBS14SW-PBS15SW-PBS7SW-PBS5SW-PBS10SW-PBS2SW-PBS3SW-PB12MHZ發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)2001K200C22pFC22pFSW-PB22uFVCC8050NPNVCCabfcgdeDPY1234

51、567abcdefg8dpdp200*840VCC39P0.038P0.137P0.236P0.335P0.434P0.533P0.632P0.731EA30ALE29PSEN28P2.727P2.626P2.525P2.424P2.323P2.221P2.022P2.11P1.02P1.13P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.79RST10P3.011P3.112P3.213P3.314P3.415P3.516P3.617P3.718X119X220GNDSTC89C542k圖 3-8 發(fā)射端電路3.3.2 接收端硬件電路接收控制器的個(gè)數(shù)隨控制對(duì)象的多少而定。每個(gè)接收控制

52、器都有一個(gè) STC89SC4 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 38KHZ，能對(duì)收到遙控信號(hào)進(jìn)行放大，檢波，整形，調(diào)制，得到 TTL 電平信號(hào)，在送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行相關(guān)控制程序，對(duì)外只有 3 個(gè)管腳：VSS、GND 和 1 個(gè)脈沖信號(hào)輸出引腳，使用方便，性能可靠11。控制電路隨著被控設(shè)備的不同而不同，但原理是一致的。圖 3-9 是其中的一個(gè)接收控制電路原理圖。. . . . 17 / 57VCC8WP7SCL6SDA5A0A0A1A1A2A2GNDAT24c0240VCC39P0.038P

53、0.137P0.236P0.335P0.434P0.533P0.632P0.731EA30ALE29PSEN28P2.727P2.626P2.525P2.424P2.323P2.221P2.022P2.11P1.02P1.13P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.79RST10P3.011P3.112P3.213P3.314P3.415P3.516P3.617P3.718X119X220GNDSTC89C54發(fā)發(fā)1發(fā)發(fā)VCC發(fā)發(fā)GNDHS00382001k200*8abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdp22uFVCCVCCVCC12MHZC22pFC22p

54、F4.7k4.7k圖 3-9 接收端電路. . . . 18 / 57四. 智能紅外遙控器的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)就是本系統(tǒng)的大腦，控制芯片就是按照軟件命令執(zhí)行的。本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)也是在軟件設(shè)計(jì)上，下面就把一些主要子程序介紹如下：其中包括鍵盤(pán)掃描、發(fā)射子程序、接收子程序、存儲(chǔ)子程序。本設(shè)計(jì)中使用的是 11.0592MHz 晶振。4.1 編解碼約定與存儲(chǔ)智能紅外遙控器的軟件核心就是編解碼了，只有編解碼合理正確，才能進(jìn)行通信，才能談得上控制。4.1.1 發(fā)射編碼部分紅外遙控信號(hào)是一連串的二進(jìn)制脈沖碼。為了使其在無(wú)線傳輸過(guò)程中免受其他紅外信號(hào)的干擾,通常都是先將其調(diào)制在特定的載波頻率上，然后再經(jīng)紅外發(fā)射二極管

55、發(fā)射出去,稱為調(diào)制。本設(shè)計(jì)紅外遙控信號(hào)采用自定義編碼方式，由發(fā)送單片機(jī)來(lái)完成調(diào)制過(guò)程。因 HS0038 的紅外接收頻率為 38KHz，所以載波信號(hào)采用 38KHz 矩形波，周期 t=26us，載波信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生?！?”用低電平的寬度為 26ms 相當(dāng)于 10 個(gè) 38KHz 脈沖寬度和高電平 26ms 相當(dāng)于 10 個(gè) 38KHz 脈沖寬度表示；“0”用低電平的寬度為 0.52ms 相當(dāng)于 20 個(gè)38KHz 脈沖寬度和高電平為 26ms 相當(dāng)于 10 個(gè) 38KHz 脈沖寬度表示。這樣發(fā)射時(shí)，只需將發(fā)射的“1”或“0”與 38KHz 載波信調(diào)制即可12。如圖 4-1 所示。0.26ms0.

56、26ms1的表示0.52ms0.26ms0的表示圖 4-1 0 ， 1的表示二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制如圖 4-2. . . . 19 / 57O10A10個(gè)脈沖20個(gè)脈沖單個(gè)脈沖26usBC=A*B編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制后的二進(jìn)制信號(hào)（發(fā)送）圖 4-2 二進(jìn)制信號(hào)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(kāi)始先通過(guò)單片機(jī)發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)（字節(jié)高位在前，地位在后），高四位表示用戶碼，低四位表示控制碼，最后發(fā)送 10 個(gè)脈沖的低電平作為傳輸結(jié)束。圖 4-2為紅外遙控?cái)?shù)據(jù)幀格式。用戶碼是對(duì)每個(gè)接收系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)，通過(guò)對(duì)用戶碼的檢驗(yàn)，每個(gè)遙控器按鍵只能被其中一個(gè)接收器識(shí)別，從而可能告知相應(yīng)設(shè)備，有

57、效地防止了多個(gè)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(gè)設(shè)備。紅外遙控器發(fā)射程序由主程序，鍵盤(pán)掃描子程序與發(fā)射子程序 3 部分，發(fā)射主程序流程圖如圖 4-3，發(fā)射子程序流程圖如圖 4-4 所示。. . . . 20 / 57開(kāi)始初始化鍵盤(pán)掃描，判斷是否有鍵按下？判斷是否為選擇鍵？ Y調(diào)相應(yīng)選擇鍵的發(fā)射子程序 YNN發(fā)完？N結(jié)束 Y圖 4-3 發(fā)射主程序流程圖. . . . 21 / 57判斷是“0”還是“1”？調(diào)發(fā)射“1”的子程序掉發(fā)射“0”的子程序開(kāi)始發(fā)射位數(shù)減110發(fā)射完？N返回主程序 Y圖 4-4 發(fā)射子程序流程圖4.1.2 接收解碼部分紅外線接收裝置則要濾除

58、其他雜波，只接收該特定頻率的信號(hào)并將其還原成二進(jìn)制脈沖碼，也就是解調(diào)。一體化接收頭 HS0038 的解調(diào)可理解為：接收到紅外脈沖時(shí)，輸出低電平，否則輸出高電平，顯然輸出的信號(hào)極性與發(fā)送信號(hào)的相反，所以解碼時(shí)要將接受到的信號(hào)經(jīng)過(guò)反向才能和發(fā)送信號(hào)編碼一致。當(dāng)接收端接收到表示傳輸開(kāi)始的同步幀后，接手單片機(jī)進(jìn)入解碼過(guò)程，解碼采用軟件抽樣判決13。從上升沿開(kāi)始，以 15 個(gè)脈沖為判決門(mén)限，在門(mén)限時(shí)刻讀的低電平是，即可判定為編碼“1” ；在門(mén)限時(shí)刻讀的高電平時(shí)，即可判定為編碼“0” ，解碼 1 位后，需等到下一位的上升沿到來(lái)，在計(jì)數(shù) 15 個(gè)脈沖后，判斷讀得的電平時(shí)高還是低，進(jìn)行解碼。不過(guò)需要明白接收頭

59、輸出信號(hào)與出入的關(guān)系正好相反。如圖 4-5 所示. . . . 22 / 57表示1表示0表示1紅外接收頭接收的程序（輸入）紅外接收頭接收頭解調(diào)后輸出的波形圖 4-5 紅外接收頭的輸出接收完 1 幀后，接收單片機(jī)首先判斷接收到的用戶碼是否和自己的用戶碼一致，如果不一致，則放棄剛接受到的數(shù)據(jù)并做好下一次接收準(zhǔn)備；如果一致，則讀取剛接受到的控制碼，并調(diào)用相應(yīng)的控制程序，產(chǎn)生控制信號(hào)。紅外遙控器接收部分由主程序，信號(hào)解碼子程序和控制執(zhí)行子程序 3 部分組成，主程序負(fù)責(zé)初始化，不停地查詢有無(wú)紅外信號(hào)?？刂瞥绦騽t隨著各設(shè)備不同而不同。主程序和接收子程序流程圖如圖 4-6 和圖 4-7。開(kāi)始初始化收到信號(hào)

60、?掉解碼子程序調(diào)控制子程序用戶碼相同?N Y Y圖 4-6 接收端流程圖. . . . 23 / 57開(kāi)始有引導(dǎo)碼？收到信號(hào)8位接收完成？返回主程序 Y YNN圖 4-7 接收子程序流程圖文中探討了以單片機(jī)位控制核心，采用軟件編程對(duì)紅外遙控信號(hào)進(jìn)行編碼，解碼設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)遙控功能，從而實(shí)現(xiàn)握手功能，從而完成了一只遙控器可控制多臺(tái)設(shè)備。系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定可靠，易于擴(kuò)展受控設(shè)備，節(jié)約了資源。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈活性和使用性，為新型遙控器材的研制做了有益的探索。4.1.3 存儲(chǔ)部分在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，必須確認(rèn)數(shù)據(jù)傳送的開(kāi)始和結(jié)束。在 I2C 總線技術(shù)規(guī)中，開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)（也稱啟動(dòng)和停止信號(hào)）的定義如