利用現(xiàn)有遙控器實(shí)現(xiàn)節(jié)能和無(wú)線操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、曩圜翻墨圈幽豳雹翻利用現(xiàn)有遙控器實(shí)現(xiàn)節(jié)能和無(wú)線操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、鄭小真王偉生（河南工業(yè)大學(xué)電氣工程學(xué)院，河南鄭州）【摘要】以微處理器單片機(jī)為核心介紹了紅外遙控編碼的接收、解碼及電源開(kāi)關(guān)的控制方法。本裝置通用性強(qiáng)，具有節(jié)能、綠色環(huán)保、體積小、功耗低、功能強(qiáng)和成本低等特點(diǎn)。以家庭使用為例，每臺(tái)彩電每月可省電，同時(shí)利用現(xiàn)有遙控器可實(shí)現(xiàn)沒(méi)有遙控功能設(shè)備的遙控操作。關(guān)鍵詞：紅外遙控；節(jié)能；單片機(jī)；解碼中圖分類號(hào)：（，）：，。，：；引言隨著家用電器、視聽(tīng)產(chǎn)品的普及，自動(dòng)化辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品具有待機(jī)功能，如遙控開(kāi)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)喚醒、定時(shí)開(kāi)關(guān)、智能開(kāi)關(guān)等。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品待機(jī)功能的遙控操作雖

2、可極大地方便人們的生活，但同時(shí)也浪費(fèi)了大量的能源。絲卜慧糯據(jù)中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證中。已，（）的調(diào)查顯示，全球每個(gè)家庭處于待機(jī)狀態(tài)下的家電相當(dāng)于亮著一個(gè)的長(zhǎng)明燈，僅一臺(tái)彩電每年在“無(wú)用待機(jī)狀態(tài)”下浪費(fèi)的電能近。在我國(guó)，僅彩色電視機(jī)待機(jī)一項(xiàng)一年就浪費(fèi)電能多億度，相當(dāng)于十幾個(gè)大型火力發(fā)電廠在白白發(fā)電。澳大利亞電器設(shè)備能源委員會(huì)新近的研究成果顯示，這種“無(wú)用待機(jī)狀萬(wàn)方數(shù)據(jù)自翱，懨畢衄豳圃躅暖瞄翻醴態(tài)”不僅耗費(fèi)可觀的電能，還要每月支付數(shù)額可觀的“冤枉電費(fèi)”，而且釋放出的大量二氧化碳這種有害氣體在一定程度上加速了氣候的變暖。利用本文介紹的系統(tǒng)可以起到節(jié)能和環(huán)保的作用。在家庭或工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，一些手動(dòng)操作不太方便

3、的場(chǎng)合可以使用現(xiàn)有遙控器通過(guò)設(shè)置代替手動(dòng)操作，如可以利用家中現(xiàn)有的彩電遙控器，控制其他沒(méi)有遙控功能的電器，如電燈、計(jì)算機(jī)、音響、電腦、打印機(jī)、飲水機(jī)和熱水器等，可以極大地方便人們的生活。系統(tǒng)方案論證和選擇為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能，紅外解碼部分是核心，紅外解碼是指將遙控發(fā)射器產(chǎn)生的紅外遙控編碼脈沖所對(duì)應(yīng)的鍵值翻譯出來(lái)的過(guò)程。下面介紹兩種方案，即硬件解碼和軟件解碼。方案該方案采用專用遙控器作控制信號(hào)發(fā)出裝置，當(dāng)按下遙控器的設(shè)置鍵后，一體化紅外接收裝置可接收到遙控器發(fā)出的設(shè)置控制信號(hào)，然后將信號(hào)送到專用的解碼芯片中進(jìn)行解碼，解碼后將信號(hào)送到單片機(jī)，由單片機(jī)查表判斷這個(gè)信號(hào)是否設(shè)置信號(hào)，當(dāng)確認(rèn)是設(shè)置信號(hào)

4、后啟動(dòng)設(shè)置子程序，那么以后接收到的紅外信號(hào)就是設(shè)置的時(shí)間信號(hào)。紅外接收頭接收到紅外信號(hào)后再通過(guò)放大器將信號(hào)傳到解碼器中，解碼器解完碼后送到單片機(jī)，單片機(jī)再通過(guò)查表確定這些數(shù)值并進(jìn)行設(shè)置，然后按下確認(rèn)鍵。紅外接收頭接收到這個(gè)信號(hào)并通過(guò)放大送到解碼器中，解碼后再送到單片機(jī)中，單片機(jī)通過(guò)查表確定這是確認(rèn)操作后，可以通過(guò)可控硅控制電源通斷，設(shè)圖設(shè)計(jì)原理圖計(jì)原理如圖所示。方案該方案用普通家用電器遙控器作控制信號(hào)發(fā)出裝置，當(dāng)按下遙控器的設(shè)置鍵后，紅外接收裝置接收到遙控器發(fā)出的紅外線控制信號(hào)，然后把這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳到單片機(jī)中，單片機(jī)對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行解碼，解碼完成后查表確定是否設(shè)置信號(hào)，當(dāng)這個(gè)信號(hào)是設(shè)置信

5、號(hào)后啟動(dòng)設(shè)置子程序，那么以后接收到的紅外信號(hào)就是設(shè)置的時(shí)間信號(hào)。單片機(jī)再對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行解碼，查表判斷出數(shù)值是多少，然后設(shè)置。設(shè)置完時(shí)間后要進(jìn)行確認(rèn)，當(dāng)遙控器發(fā)出確認(rèn)信號(hào)后，單片機(jī)收到這個(gè)信號(hào)并查表判斷這是確認(rèn)信號(hào)后，執(zhí)行確認(rèn)指令，使設(shè)置生效，從而達(dá)到控制電源通斷的目的。圖設(shè)計(jì)原理圖方案為硬件解碼方案。硬件解碼需要使用與遙控器相配套的專用解碼芯片，而解碼芯片一般不易得到，價(jià)格也較貴，或者自行開(kāi)發(fā)解碼電路，但電路太復(fù)雜，性能欠佳。方案為軟件解碼方案。軟件解碼可以不考慮遙控器的芯片是什么型號(hào)，因?yàn)橹恍铏z測(cè)到它的發(fā)射編碼，然后用軟件方式來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，從而得到所要的信息。軟件解碼具有靈活、硬件精簡(jiǎn)（僅

6、需集成紅外接收頭和一片單片機(jī)）、可靠性高和成本低等特點(diǎn)。經(jīng)上述論證，確定可以采用軟件解碼方案。系統(tǒng)組成和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)硬件電路主要由以下幾部分組成：（）供電電源電路（給微處理器和紅外一體化接收頭提供工作需要的電壓）；（）微控制器系統(tǒng)（系統(tǒng)的核心部竺堂篝業(yè)爿壟二二一萬(wàn)方數(shù)據(jù)鞠鞠豳翟翟雹蕊幽盟固分）（）紅外接收電路（接收系統(tǒng)配備的遙控器所發(fā)出的紅外信號(hào)）；（）看門狗和存儲(chǔ)電路（防止系統(tǒng)死機(jī)和存儲(chǔ)編碼信號(hào)）；（）執(zhí)行電路（控制被控電器電源）。紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號(hào)的接收、放大、檢波和整形集于一身，并且可以輸出讓單片機(jī)識(shí)別的信號(hào)，這樣大幅簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，便于使用

7、。該系統(tǒng)采用了紅外一體化接收頭，外觀圖如圖所示。由黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)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)的情況下，其接收距離可達(dá)，并能與 圖紅外一體化接收頭外觀圖和電路兼容。為直立側(cè)面收光型，接收紅外信號(hào)頻率為，周期約上，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波和整形，可獲得電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、電源、解調(diào)信號(hào)輸出端。紅外一體化接收頭的測(cè)試可以利用圖所示的電路進(jìn)行。在的電源端與信號(hào)輸出端之問(wèn)接上只二極管和只發(fā)光二極管后，再配上規(guī)定的工作電源（為），當(dāng)手持遙控器對(duì)著接收頭按任意鍵時(shí)，發(fā)光二極管會(huì)閃爍，這說(shuō)明紅外接收頭和遙控器工作均正常；如果發(fā)光二極管不

8、閃爍，說(shuō)明紅壟卜慧訾引腳說(shuō)明：接地端電源端信號(hào)輸出端圖紅外一體化接收頭電路連接圖外接收頭和遙控器至少有一個(gè)已損壞。只要確保遙控器工作正常，可很容易地判斷出紅外接收頭的優(yōu)劣。紅外遙控解碼的實(shí)現(xiàn)因?yàn)橐M(jìn)行遙控操作，必須使被遙控對(duì)象能夠認(rèn)識(shí)遙控指令，這樣才能對(duì)其進(jìn)行操作。舉例說(shuō)明：假如我只會(huì)說(shuō)漢語(yǔ)，而只會(huì)說(shuō)英語(yǔ)，讓我們兩個(gè)獨(dú)自交流肯定不會(huì)有什么結(jié)果，那我們要進(jìn)行交流，怎么辦？這就需要一個(gè)翻譯者來(lái)做中間人，翻譯者將（我）說(shuō)的話翻譯給我（）能夠聽(tīng)懂、識(shí)別的語(yǔ)把位置信息通過(guò)查表得到鍵值通過(guò)中的數(shù)據(jù)識(shí)別遙控器的按鍵位置把二次重組的數(shù)據(jù)移位存入到中磊磊蕭已經(jīng)找到的編碼周期進(jìn)卜行二次重組紅外信號(hào)觸發(fā)中斷準(zhǔn)備軟件

9、解碼存儲(chǔ)編碼的時(shí)間周期到解碼緩存區(qū)判斷是否到停止位，大從停止位開(kāi)始在編碼緩存區(qū)中尋找解碼標(biāo)準(zhǔn)圖紅外信號(hào)解碼原理流程圖有找到否萬(wàn)方數(shù)據(jù)夤融蝌蜜言，這樣我們?cè)谙嗷ソ涣鬟^(guò)程中就沒(méi)問(wèn)題了。同樣，在紅外遙控方面，要使被遙控對(duì)象能夠識(shí)別遙控指令，那就需要一個(gè)“翻譯者”，稱這個(gè)過(guò)程為解碼【。本系統(tǒng)中所使用的遙控器為普通電視遙控器，紅外芯片采用的是芯片。識(shí)別方法分析：為了用軟件識(shí)別以上波形，采用與程控交換機(jī)中“脈沖號(hào)碼識(shí)別法”類似的方法來(lái)解決。用掃描的方式對(duì)接收波形快速掃描，然后根據(jù)掃描結(jié)果分析出編碼值。識(shí)別編碼的關(guān)鍵之一是確定掃描周期。分析波形和參數(shù)獲知：整個(gè)數(shù)據(jù)位，總時(shí)長(zhǎng)為，則一個(gè)數(shù)據(jù)位時(shí)長(zhǎng)為，占空比：，

10、脈寬為山。在編程時(shí)要考慮脈寬的偏差容限，為保證掃描精度，選取掃描周期為，識(shí)別編碼的關(guān)鍵之二是判別“”和“”。數(shù)據(jù)“”為波形從低到高，即在相鄰的次掃描中，掃描值從到，則識(shí)別數(shù)據(jù)為“”；數(shù)據(jù)“”為波形從高到低，即在相鄰的次掃描中，掃描值從到，則識(shí)別數(shù)據(jù)為“”。為了記錄相鄰次掃描值，則分別用個(gè)變量來(lái)記錄當(dāng)前掃描值和前一次的掃描值，程序中用變量和。識(shí)別編碼的關(guān)鍵之三是識(shí)別各個(gè)數(shù)據(jù)比特的跳變時(shí)刻。為了識(shí)別這種跳變時(shí)刻，用一個(gè)標(biāo)志位做“變化識(shí)別標(biāo)志位”，程序中用表示，它由前次掃描值和當(dāng)前掃描值“相異或”而得，即，若，則說(shuō)明是跳變時(shí)刻。但是，在個(gè)數(shù)據(jù)位之間，也有一個(gè)跳變，為了將它與數(shù)據(jù)位中的有效跳變區(qū)分開(kāi)，

11、設(shè)置一個(gè)“數(shù)據(jù)有效標(biāo)志位”，程序中用表示。當(dāng)，且時(shí)，則說(shuō)明是有效的數(shù)據(jù)跳變，便在此時(shí)進(jìn)行，的判別，用當(dāng)前掃描值的反碼和前次掃描值“相與”即得到該位的數(shù)據(jù)編碼，即。在每次識(shí)別出一個(gè)比特的數(shù)據(jù)編碼后，將求反，則在個(gè)比特位之間的跳變時(shí)（），為，不做識(shí)別運(yùn)算。同時(shí)在識(shí)別出每個(gè)比特的數(shù)據(jù)編碼后，將記錄掃描次數(shù)的計(jì)數(shù)器清零，當(dāng)連續(xù)次掃描波形無(wú)變化時(shí)，則時(shí)長(zhǎng)至少大于，大于數(shù)據(jù)位脈寬燦，即已經(jīng)過(guò)了個(gè)比特位之間的跳變，視作已經(jīng)掃描到下一個(gè)數(shù)據(jù)位，將再次求反，為下一個(gè)比特位的識(shí)別做好準(zhǔn)備。識(shí)別編碼的關(guān)鍵之四是判別整個(gè)數(shù)據(jù)何時(shí)結(jié)束，可以用掃描計(jì)數(shù)器的值來(lái)判別，若計(jì)數(shù)器值大于，則說(shuō)明至少連續(xù)內(nèi)波形已無(wú)變化，已遠(yuǎn)大于個(gè)

12、比特位的時(shí)長(zhǎng)，可視作整個(gè)數(shù)據(jù)的最后一位，結(jié)束識(shí)別。當(dāng)檢測(cè)到有紅外中斷時(shí)，進(jìn)人中斷服務(wù)程序，在該程序中調(diào)用識(shí)別程序，并注意關(guān)閉外部中斷，同時(shí)在另一定時(shí)中斷中判別連續(xù)發(fā)碼的間隔時(shí)間，并打開(kāi)外部中斷。為了提高識(shí)別抗干擾的能力，采用兩種方法：（）在中斷服務(wù)程序中，判別系統(tǒng)碼，系統(tǒng)碼有效，才視為有效結(jié)果；（）對(duì)同一按鍵連續(xù)次接收的結(jié)果做比較，相同才視為有效結(jié)果。正確識(shí)別紅外遙控編碼后，設(shè)置任意鍵碼實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)，并配以控制執(zhí)行部分，如采用繼電器或者可控硅很容易實(shí)現(xiàn)被控電器的電源通斷，達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和方便人們生活的目的。結(jié)束語(yǔ)本方法可舉一反三，對(duì)不同類型的發(fā)射器的基本思路和方法是相同的，只須根據(jù)具體波形修改其參

13、數(shù)和表達(dá)式即可，能靈活應(yīng)用。它不僅降低了成本，同時(shí)也增加紅外遙控接收的靈活性，適合不同的遙控器。配上兩個(gè)按鍵，在初次使用時(shí)，可以加以設(shè)置和儲(chǔ)存。該裝置不僅可長(zhǎng)期使用，也可用在不同的電器上，達(dá)到節(jié)能和方便生活的目的，此外還可以利用現(xiàn)有遙控器實(shí)現(xiàn)無(wú)線鍵盤操作。（）參考文獻(xiàn)：】萬(wàn)福君單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用【】合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，楊幫文新型集成器件實(shí)用電路北京：電子工業(yè)出版社，】：北京：科學(xué)出版社，蘇長(zhǎng)贊紅外線與超聲波遙控北京：人民郵電出版社，塑篙篙等星萬(wàn)方數(shù)據(jù) 利用現(xiàn)有遙控器實(shí)現(xiàn)節(jié)能和無(wú)線操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作者：鄭小真， 王偉生， ZHENG Xiao-zhen， WANG Wei-sheng作者單位：河南工業(yè)大學(xué)