單片機(jī)的紅外遙控器解碼設(shè)計(jì)

1、第 1 章 紅外解碼系統(tǒng)分析第 1 節(jié)設(shè)計(jì)要求整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求：被控設(shè)備的控制實(shí)時(shí)反應(yīng)，從接收信號(hào)到信號(hào)處理及對(duì)設(shè) 備控制反映時(shí)間應(yīng)小于1s；整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，防止誤動(dòng)作；整個(gè)系統(tǒng)的安裝、操 作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；成本低。紅外載波、 編碼電路設(shè)計(jì)要求： 單片機(jī)定時(shí)器精確產(chǎn)生 38KHz 紅外載波； 根據(jù)控制系 統(tǒng)要求能對(duì)紅外控制指令信號(hào)精確編碼并迅速發(fā)送。紅外解碼電路設(shè)計(jì)要求： 精確接收紅外信號(hào)， 并對(duì)所接收信號(hào)進(jìn)行解碼、 放大、 整形、 解調(diào)等處理，最后輸出 TTL 電平信號(hào)；對(duì)非紅外光及邊緣紅外光抗干擾能力強(qiáng)。設(shè)備擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)要求：直流控制交流；抗干擾能力強(qiáng)；反應(yīng)迅速不產(chǎn)生誤動(dòng)作；

2、能 承受大電流沖擊。第 2 節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案2.1 方案論證驅(qū)動(dòng)與開關(guān)方案一：采用晶閘管直接驅(qū)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是體積小，電路簡(jiǎn)單，外圍元件少。但控制電流小，大電流晶閘管成本高，并 且隔離性能差。方案二：采用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器。其體積大，外圍元件多。優(yōu)點(diǎn)是控制電流大，隔離性能好。 根據(jù)實(shí)際情況，擬采用方案二。2.2 總體設(shè)計(jì)框圖 經(jīng)過上述方案的分析選擇，得出系統(tǒng)硬件由以下幾部分組成：電視紅外遙控器， 51 單片機(jī) 最小系統(tǒng)，接收放大于一體集成紅外接收頭，1 602液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路。整體設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)掃描到不同的按鍵值轉(zhuǎn)至相對(duì)應(yīng)的 ROM 表讀取數(shù)據(jù)。確認(rèn)設(shè) 備及菜單選擇鍵后AT89S2將從ROM讀取出

3、來的值，按照數(shù)據(jù)處理要求從 P2.5輸出控制 脈沖與T0產(chǎn)生的38KHZ的載波（周期是26.3進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)NPN三極管對(duì)信號(hào)放大驅(qū) 動(dòng)紅外發(fā)光管將控制信號(hào)發(fā)送出去。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用HS0038 一體化紅外接收頭，內(nèi)部集成紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼的功能，只要在接收端INT0 檢測(cè)頭信號(hào)低電平的到來，就可完成對(duì)整個(gè)串行的信號(hào)進(jìn)行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。然后根據(jù)所得的指令 去操作相應(yīng)的用電器件工作，如圖 1-1 所示。紅外遙控器發(fā)紅外傳輸紅外接收電路AT89S52單片機(jī)液晶顯示電路圖1-1電路設(shè)計(jì)整體框圖第2章 紅外解碼硬件電路設(shè)計(jì)第1節(jié) 單片機(jī)及其硬件電路設(shè)計(jì)1.1單片機(jī)的介紹AT89S5

4、2是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存 儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51產(chǎn)品指令和引腳 完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上， 擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng) 提供高靈活、超有效的解決方案。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8K字節(jié)Flash, 256字節(jié)RAM，32位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外， AT89S52可

5、降至OHz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。g FID C (T2P1.1 CP1.2 匚PI 3 C 尸F(xiàn)4 n (MOSI) P1.6 (M ISO| P1.6 (FHSK) PI 7 RST r1RXD1 P3.0 匚 (TXPI PS 1 匚 (INTH) P3 ? H tlFTTF)尸03 r.(TO) P2.4 匚(11 P3-6 匚CV7FI) PS 6 匚 (RD) PS.7 匚XTAL2 匚X

6、I AL1 L_GNC匚n vcc ro 0 CADOl PO 1 CAD1 _l PU 2 (AD2J | PO 3 : AD3i PO 4 沾CM) J Pp 5 tAD& pj rJ TO 7AD7n ES/YPP ALE/PRCX31 P3FN1 F*2 7 : A1 5 i _| P2 G CAI 4) _l RZ 5 LAI 3 I 1 PZ 4 CA12) Zl尸仝總CA1 1) J P2 .2 : A1Uj J P2 1 cayj1 P2 0 : AS)圖2-1 AT89S52引腳圖1.2時(shí)鐘電路及RC復(fù)位電路AT89S52芯片內(nèi)部有一高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器反相放大器

7、的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。在XTAL1、XTAL2 （第19、18引腳）兩端接一個(gè)石英晶體振蕩器，和兩個(gè)電容就構(gòu)成了穩(wěn)定自激諧振電路。晶振頻率為11.0592MHz, C12、C13是兩個(gè)瓷片電容，與晶振 丫2構(gòu)成了自激諧振電路。其電容的作用主要是對(duì)頻率進(jìn)行微調(diào)， 一般取3045pF左右。使用該電路可產(chǎn)生穩(wěn)定的11.0592MHz頻率，受外界的環(huán)境的干擾 影響非常小。其接法如圖2-2所示：Y22| |XT AL 11 1.0592MIIZC12zd=C133OpF30pF圖2-2晶振電路復(fù)位是單片機(jī)初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元執(zhí)行程

8、序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于 死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用了按鍵手動(dòng)復(fù)位方 式。該復(fù)位電路如圖2-3所示復(fù)位電路米用了按鍵與上電復(fù)位。 上電與按鍵均可以有效復(fù)位。上電瞬間RST引腳獲得咼電平，單片機(jī)復(fù)位電路隨著電容的 C11的充電，RST引腳的咼電平逐漸下降。RST引 腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。按鍵 復(fù)位是直接將高電平通過電阻 R11、R10分壓到達(dá)RESET引腳，實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。圖2-3復(fù)位電路圖第2節(jié)紅外遙控器電路2.1采用TC9

9、012芯片編碼的遙控器TC9012是一塊用于東芝系列紅外遙控系統(tǒng)中的專用發(fā)射集成電路， 采用CMOS工藝 制造。它可外接32個(gè)按鍵，提供8種用戶編碼，另外還具有3種雙重按鍵功能。TC9012 的管腳設(shè)置和外圍應(yīng)用線路都進(jìn)行了高度優(yōu)化，以配合 PCB的布圖和低成本的要求。圖2-4 TC9012引腳圖低壓CMOS工藝制造，低功耗超小靜態(tài)電流，低工作電壓，精簡(jiǎn)條指令碼，8種用戶編碼可選擇，TSOP-20、SOP20 COB可選的封裝形式。應(yīng)用范圍：電視機(jī)、組合音響設(shè)備、錄音卡座、 VCD、DVD播放機(jī)。2.2紅外發(fā)射電路將脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在載波振蕩器產(chǎn)生的載波上（也稱脈碼調(diào)制），然后用這脈碼調(diào)制信號(hào)

10、去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，以發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波，其紅外遙控系統(tǒng)電路如圖2-5 所示。圖2-5紅外遙控系統(tǒng)電路框圖通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHZ的載波上，經(jīng)緩沖放大后 送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼的形式有多種，其中最為 常用的是PWM碼（脈沖寬度調(diào)制碼）和PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）。前者以寬脈沖表示 1, 窄脈沖表示0。后者脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表 1,碼位窄的 代表0。脈寬為0.56ms、間隔0.565ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“ 0”；以脈 寬為0.56ms、間隔1.69ms、周期為2.25ms

11、的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。如圖2-6示。本設(shè)計(jì)是以PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）對(duì)紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送進(jìn)行論證位0Soins1J25riis0.56H1S2.25ms圖2-6指令脈沖圖遙控編碼脈沖信號(hào)是由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。 引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 4.5ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的紅外 家用設(shè)備在高低電平的寬度上有一定區(qū)別），用來標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開始。如圖 2-7 所示。4feta. feta-44.5ms4,5msL圖2-7信號(hào)引導(dǎo)碼圖系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控 系統(tǒng)的誤動(dòng)作功能碼也叫

12、指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機(jī)中的可根據(jù)功能碼的 數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼分別是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入 是為了能在接收端校對(duì)傳輸過程中數(shù)據(jù)是否產(chǎn)生差錯(cuò)。脈沖位置表示的“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼，前16位控制指令，控制不同的紅外遙控設(shè)備。而不同的紅外家用電器 又有不同的脈沖調(diào)控方式，后 16位分別是8位的功能碼和8位的功能反碼。串行數(shù)據(jù)碼 時(shí)序圖如2-8所示。引導(dǎo)碼 系統(tǒng)碼系統(tǒng)反碼 功能碼功能反碼/ / / / / :CS1DCD2ZjD4Z.E.E_EB:圖2-9信號(hào)調(diào)制圖TC9012作為紅外遙控器控制核心，遙控編碼脈沖信號(hào)是由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼

13、、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。以PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）對(duì)紅外數(shù)據(jù)調(diào)制在38KHZ的載波上對(duì)外進(jìn)行發(fā)射信號(hào)。第3節(jié)紅外接收顯示電路硬件電路組成有：紅外接收電路、電源電路、1602液晶顯示電路。3.1紅外接收電路HS0038是用于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，集成紅外線的接收、放大、解調(diào)，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而 體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，中心頻 率38.0kHz。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：OUT、GND、VCC與單片機(jī)接口非常方便。1腳接電源（+VCC），2腳GND是地線（0V），3腳脈沖

14、信號(hào)輸出，經(jīng)非門U6緩沖 與P24的判斷信號(hào)進(jìn)行邏輯與使得進(jìn)入INT0的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端 P25 的相反相信號(hào)，只要檢測(cè)到INT0信號(hào)下降沿從而測(cè)出控制指令的功能。圖2-12HS0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作流程HS0038接收原理：紅外線接收是把遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)（已調(diào)信號(hào)）轉(zhuǎn)換成一定格式的控 制指令脈沖（調(diào)制信號(hào)、基帶信號(hào)），是完成紅外線的接收、放大、解調(diào)，還原成發(fā)射格式（高、低電位剛好相反）的脈沖信號(hào)。這些工作通常由一體化的接收頭來完成，輸出TTL兼容電平。最后通過解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。圖2-13是一個(gè)紅 外線接收電路框圖。圖2-13紅外接收及控制電路框圖本

15、設(shè)計(jì)的核心部分在于紅外接收及 LCD顯示。其中紅外數(shù)據(jù)接收是對(duì)紅外二進(jìn)制脈 沖的寬度進(jìn)行測(cè)量，從而獲得紅外遙控的脈沖信息。采用外部中斷成為了理所當(dāng)然的選擇， 外部中斷只有低電平和下降沿觸發(fā)兩種方式，這就使得單片機(jī)只能一次性對(duì)脈沖的高電平 或低電平進(jìn)行測(cè)量，而一連串的脈沖是不可能分開多次測(cè)量的，因此，為了解決這一問題,本人將從接收頭出來的紅外二進(jìn)制脈沖信號(hào)與標(biāo)志位（P24）進(jìn)行邏輯或非，然后再輸入到INTO（ P3.2）引腳，使得輸入INTO的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端 P25的信號(hào) 只要檢測(cè)到INTO信號(hào)下降沿到上升沿的這段時(shí)間。如果相鄰的兩個(gè)中斷間隔的時(shí)間長(zhǎng)度 為1.125ms,說明接

16、收到的是“ 0”；時(shí)間長(zhǎng)度是2.25ms則為“ 1 ”。因此，脈沖電平的每 一次跳變都會(huì)形成一次中斷，在中斷服務(wù)子程中即可實(shí)現(xiàn)一次性對(duì)一連串連續(xù)波形的測(cè) 量，在測(cè)量后對(duì)0和1的各數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)從而測(cè)出控制指令的功能。硬件或非門的反應(yīng)速度是 納秒級(jí)的，滿足實(shí)時(shí)要求。紅外接收電路連接圖如圖2-14所示。VCCGNDOUTHSDO3B VCCl GNDINTO圖2-14紅外接收電路圖3.2 1602液晶顯示電路1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：162個(gè)字符，芯片工作電壓：4.55.5V,工作電流：2.0mA（5.0V），模塊最佳工作電壓：5.0V，字符尺寸：2.95 435（WXH）mm。1. 引腳功

17、能說明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表2-1所示。表2-1液晶1602引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地第2腳：Vdd接5V正電源第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最 高，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄

18、存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變到低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：DOD7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。2. 指令說明1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有6條控制指令。1602液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明： 1為高電平、0為低電平）指令1:清顯示，指令碼01H，光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2:光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。指令3:光標(biāo)或顯示移位S/C，高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令4:讀忙信號(hào)

19、和光標(biāo)地址BF，為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命 令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令5:寫數(shù)據(jù)。指令6:讀數(shù)據(jù)。3. 寫時(shí)序圖圖2-16液晶1602時(shí)序圖D圖2-17LCD1602顯示電路圖圖2-18LCD1602顯示效果圖第3章紅外解碼程序設(shè)計(jì)使用c語言編寫程序，調(diào)用的庫函數(shù)多，易于移植，編程簡(jiǎn)單。第1節(jié) 紅外接收電路主程序流程圖主程序是首先初始化紅外接收端口，然后檢測(cè)是否接收紅外信號(hào)，如果接收到紅外信號(hào)就調(diào)用接收子程序，然后就通過 LCD1602顯示當(dāng)前按鍵的解碼值，如圖3-1所示。開始圖3-1紅外接收主程序流程圖第2節(jié) 紅外接收電路子程序流程圖子程序是首先讀取TO定時(shí)器的

20、長(zhǎng)度，如果是1.125ms就認(rèn)為是“ 0”，將其存入緩沖 區(qū)并且計(jì)數(shù)器加一，如果是2.25ms就認(rèn)為是“ 1”，將其存入緩沖區(qū)并且計(jì)數(shù)器加一。如 果計(jì)數(shù)器值為32時(shí)，就接收結(jié)束標(biāo)志位并且將計(jì)數(shù)器清0,如果計(jì)數(shù)器值不為32時(shí)，就認(rèn)為是接收誤碼，計(jì)數(shù)器也將清 0,此時(shí)重新等待讀取紅外信號(hào)。如圖 3-2所示。進(jìn)入中斷圖3-2紅外接收程序流程圖附錄1部分紅外解碼程序#in clude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int uchar irtime;uchar startflag;uchar irdata33;uchar bit num;uchar irreceok;uchar ircode4;uchar irprosok;uchar display8;uchar code table16=Infrared control;uchar table116=Nowcode:;sbit Icden=P3W;sbit Icdrs=P3A7;/rw 接地uchar num;void irpros(void)/數(shù)據(jù)處理函數(shù)uchar k=1,i,j;uchar vaIue;for(j=0;j4;j+)for(i=