基于單片機的學(xué)習(xí)型遙控器設(shè)計

基于單片機的學(xué)習(xí)型遙控器設(shè)計紅外遙控器是日常家庭生活中十分容易見到的遙控器。紅外遙控器性能良好，不僅體積小，而且耗電量低，價格也十分便宜，很符合大眾的需求。本文設(shè)計的紅外遙控器是基于市場上萬用遙控設(shè)計的學(xué)習(xí)型紅外遙控裝置。Smart home-智能家居的普及，各種各樣的家電的遙控器大量涌現(xiàn)，所以從許多遙控器選擇具體的遙控器是非常的浪費時間，所以學(xué)習(xí)紅外線遙控出現(xiàn)了。它的特點是：遙控器里面有許多套編碼，不再局限于僅僅一套編碼，因此學(xué)習(xí)型紅外遙控器可以成為很多家用電器的控制器，讓人們的生活更加快捷更加的懶人化。學(xué)習(xí)型遙控器可以復(fù)制其他遙控器的編碼，并且還可以儲存這些遙控器的編碼。當(dāng)學(xué)習(xí)新遙控器復(fù)制那些遙控器的編碼的時候，它會接收到那些遙控器的信號，然后復(fù)制這些信號，并且通過這些信號的編碼來控制那些家用電器。使用學(xué)習(xí)型遙控器時不需要用戶輸入編碼，因為學(xué)習(xí)型遙控器已經(jīng)復(fù)制好了原遙控器的編碼，并將編碼存儲到學(xué)習(xí)型遙控器的存儲器中，當(dāng)需要遙控器控制家電的時候，學(xué)習(xí)型遙控器就會通過這些編碼將信號發(fā)送出來，實現(xiàn)原來遙控器的功能。本文主要采用 RAM256位速率的 ATC89 C51微控制器，使用紅外發(fā)射，紅外接收設(shè)備等簡單易用的裝置發(fā)送和接收信號，是基于各種遠程編碼復(fù)制，學(xué)習(xí)，然后播放原有的遙控功能。電路比較簡單，但是系統(tǒng)安全可靠，抗干擾能力強，也可以作為人們家電的控制器。本文從多個方面將學(xué)習(xí)型紅外遙控器拆分，將學(xué)習(xí)型遙控器分為鍵盤電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、存儲電路等，以及將系統(tǒng)硬件完美接合的軟件程序。鍵盤電路作為用戶端，發(fā)送信號到紅外發(fā)射電路，發(fā)射電路將信號發(fā)射出去，然后信號就會被傳輸?shù)郊t外接收電路。但是在這之后要放大跟解調(diào)電路，為什么呢？因為紅外二極管的功率基本都很小，所以發(fā)出的信號都比較微弱，所以需要放大跟解調(diào)。然后對電平信號進行微處理，處理然后將其存儲到外部存儲器中。關(guān)鍵詞：AT89C51；學(xué)習(xí)遙控；紅外遙控；編碼方式AbstractInfrared remote control is a very easy to see remote control in daily family life. Infrared remote control device has good performance, not only small size, but also low power consumption, the price is also very cheap, very in line with the needs of the public. The infrared remote controller designed in this paper is a learning infrared remote control device based on the market tens of thousands of remote control design.The popularity of Smart home- smart home, a large number of remote control of household appliances, so the choice of specific remote from many remote control is a waste of time, so the study of infrared remote control. It is characterized by: there are many sets of coding in the remote controller, no longer limited to only a set of coding, Learning infrared remote controller can become the controller of many household appliances, and make peoples life more quick and more lazy.The learning remote controller can copy the coding of other remote controls, and can also store the coding of these remote controls. When learning the new remote control to copy the coding of those remote controls, it receives signals from the remote controls, then copies them and controls the appliances by coding them. The use of learning remote control does not require user input encoding, because learning remote controller has good copy the original remote control encoding, and the encoding is stored into a memory learning remote controller, when the remote control of home appliances, learning remote control will send the signal through the encoding, realization the original remote control function.This paper mainly uses the RAM256 bit rate ATC89 C51 micro controller, using infrared transmitting, sending and receiving signals of infrared receiving equipment is simple and easy to use the device, is a variety of remote encoding replication, based on learning, and then play the original remote control function. The circuit is relatively simple, but the system is safe and reliable, anti-interference ability, but also as a controller for peoples home appliances.The learning infrared remote control split from many aspects, the learning remote controller consists of a keyboard circuit, an infrared emission circuit, an infrared receiving circuit, memory circuit, and the system hardware and software program perfect bonding. The keyboard circuit as the user terminal sends a signal to the infrared transmitting circuit, the transmitting circuit transmits the signal out, sent to the infrared receiving circuit, The signal is then transmitted to the infrared receiving circuit. But after that, we need to amplify and demodulate the circuit. Why? Because the infrared diode power is very small, so the signal is relatively weak, so we need to enlarge and demodulate. The level signal is then processed, processed, and stored in an external memory.Key Words：AT89C51;Learning remote control; infrared remote control; coding mode目錄摘要 IAbstract II引言 1第一章課題研究 21.1 課題研究的背景 21.2 課題的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài) 31.3 學(xué)習(xí)型遙控器的介紹 41.4 論文內(nèi)容及各章節(jié)安排 5第二章學(xué)習(xí)型遙控器的工作原理 72.1 工作原理 72.2 本章小結(jié) 9第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 103.1 AT89C52單片機 103.2鍵盤電路的設(shè)計 113.3紅外接收電路 123.4紅外發(fā)射電路 123.5存儲電路 133.6 硬件總原理圖 143.7 本章小結(jié) 15第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 164.1鍵盤掃描程序 164.2 紅外解碼程序 164.3 AT2402存儲程序 174.3.1 I2C總線技術(shù)原理及其工作特點 174.3.2 AT2402存儲程序 204.4 紅外編碼程序 224.4.1讀取EEPROM數(shù)據(jù)到單片機RAM中 224.4.2紅外編碼發(fā)射程序 234.4.338KHz方波程序 244.5 學(xué)習(xí)與發(fā)射的切換程序 254.6 本章小結(jié) 26第五章結(jié)果分析 7第六章結(jié)論與展望 27參考文獻 28致謝 46引言什么是學(xué)習(xí)型紅外遙控器？普通的遙控器只能控制單一的家用電器，而學(xué)習(xí)型紅外遙控器因此遙控器內(nèi)不止一套編碼，而是許多套編碼，因此可以對多種家用電器進行控制。因此學(xué)習(xí)型遙控器還可以對其他遙控器進行學(xué)習(xí)，復(fù)制其他遙控器里面的編碼，然后可以發(fā)揮該遙控器的功用。要形成一個紅外遙控系統(tǒng)，它應(yīng)該有信號發(fā)射器，信號接收器以及相應(yīng)的處理器和外圍電路。 例如信號發(fā)射器，指令鍵位、產(chǎn)生信號的電路、調(diào)制解調(diào)電路、紅外二極管加上驅(qū)動電路構(gòu)成了信號發(fā)射器。在按下指令鍵的時候，指令的信號發(fā)生電路就會發(fā)射特定的控制指令信號，然后調(diào)制電路調(diào)制控制信號，經(jīng)由驅(qū)動電路讓紅外發(fā)射器工作，發(fā)射出紅外遙控信號。對于信號接收器來說，紅外接收器、放置在前面的發(fā)達電路、調(diào)制解調(diào)電路、負(fù)責(zé)檢測出信號的電路、執(zhí)行信號的電路、存儲電路、加上驅(qū)動電路構(gòu)成信號接收器。當(dāng)紅外發(fā)射器發(fā)出的紅外信號發(fā)射到紅外接收器、并且紅外接收器接收到了的時候，紅外接收器會將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺驗檫@時候的信號一般很微弱，所以要經(jīng)由前置的放大電路放大，然后被解調(diào)器解調(diào)，再經(jīng)由信號檢出電路檢出，然后經(jīng)過存儲之后，傳送到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行新號的電路，完成信號的執(zhí)行。另外，無線遙控器可以分為無線電波型，聲控型，超聲波型和紅外型四種。由于無線電干擾其他電視產(chǎn)品和無線電通信設(shè)備很容易，并且無線電本身的抗干擾性差，容易誤操作，不能大量使用。超聲波波段小，易受噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力差，聲音識別難度低，未被廣泛應(yīng)用。紅外遙控模式使用紅外線作為載波來傳輸控制信息。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，單片機的出現(xiàn)加快了紅外遙控數(shù)字編碼方式的快速發(fā)展?，F(xiàn)在，無線遙控方式基本上都是使用紅外遙控器。計算機跟網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，從多個方面改變了人們的生活方式，智能家居就是其中最典型的例子，既然談到家居，那么就不得不說對于家居中不可或缺的家用電器了， 而對家用電器最有影響用戶體驗的，那么就一定是遙控器了。所以，一個良好的遙控器會十分影響用戶的體驗。遙控器中，用到的系統(tǒng)中最穩(wěn)定也最滿足大眾需求的就是紅外遙控系統(tǒng)，其抗干擾能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定、節(jié)約電源、價格便宜的諸多優(yōu)點使人們對它十分青睞，因此它在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如電視機、空調(diào)、錄影機等。學(xué)習(xí)型紅外遙控器一般以單片機為核心，通過紅外發(fā)射二極管發(fā)射信號，然后經(jīng)過紅外接收器接收信號，保存在存儲器中，然后將信號經(jīng)過處理，通過執(zhí)行信號的電路實現(xiàn)遙控器的功能。第一章課題研究1.1 課題研究的背景二十世紀(jì)八十年代以后，日本電視產(chǎn)品的飛速發(fā)展，紅外遙控技術(shù)在這方面得到了廣泛的應(yīng)用，為了實現(xiàn)遠程代碼發(fā)布，他們采用了集成發(fā)射芯片，這種芯片的特點是：單控制（內(nèi)置預(yù)設(shè)遙控器編碼只有一種）。當(dāng)智能家居如初升驕陽升起的時候，家電行業(yè)里的競爭也進行的如火如荼。而遙控器作為家用電器的重要組成部分，它的競爭的激烈性也是十分的。紅外遙控器是用戶在幾米甚至幾十米外可以控制各種電器的操作裝置，大量應(yīng)用于家用電器，但是有些家用電器還是不用遙控器的，在隨著家電增多遙控器也越來越多的時候，人們經(jīng)常在使用時感到麻煩。另外，如果遙控器不小心遺失，那么找到匹配的遙控器很麻煩。智能遙控器具有學(xué)習(xí)功能，以低成本為核心，可解碼遠程存儲編碼，并且仿真發(fā)射，并且智能遙控器可以控制多個設(shè)備而不是一個設(shè)備。現(xiàn)在流行的學(xué)習(xí)型遙控器只能在一定范圍內(nèi)控制一些家用電器，而無法做到控制所有的家用電器。本文使用普通MCU測量遙控信號的波形，然后重播測量數(shù)據(jù)。只用到高電平、低電平的傳輸信號波形，無論如何編碼，都可以使其真正“通用”，成本更低。學(xué)習(xí)型紅外遙控器也應(yīng)用于很多其他的領(lǐng)域：1、工業(yè)行車：工業(yè)行車是目前最廣泛使用紅外遙控的現(xiàn)場遙控系統(tǒng)之一，例如在德國，約占遙控系統(tǒng)年產(chǎn)量的40左右； 特別是煉金、汽車制造業(yè)、造紙廠、倉庫物料等新興業(yè)務(wù)幾乎都在使用工業(yè)無線遙控器2、汽車吊、隨車吊：一般來說，大型的起重設(shè)備的控制系統(tǒng)都有能把數(shù)據(jù)返回來的功能，數(shù)據(jù)返回來之后，用戶可以在顯示屏上查看數(shù)據(jù)（如負(fù)載、吊桿長度、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、溫度、壓力、角度），工作人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)來監(jiān)控起重機的狀況；3、混凝土泵車：因為控制臺離作業(yè)面的距離很高，有的幾十米還有的上百米，這里傳統(tǒng)的操作方式需要與人數(shù)齊備，因為效率低，混凝土泵的性能極限受到了局限；泵長距離大，排量大，矛盾更加突出；工業(yè)無線遙控器可以將整機性能極大的發(fā)揮出來，泵車司機只需要在工作場所，每個動作都可以在泵操作的遙控系統(tǒng)里面進行，如左右旋轉(zhuǎn)布桿，多級桿提升變幅。操作人員可以將發(fā)射系統(tǒng)從泵車控制臺上拿下，直接靠近軟管噴嘴，控制分配桿的動作和混凝土泵的運行；4、礦山機械：在某些礦井中，能見度很低，所以必須要有反饋裝置的遙控器，這樣即使在很難看清的礦井下也能控制機械，還有某些環(huán)境惡劣的地區(qū)，也可輕松控制重型鉆鑿鉆機的鉆孔。操作人員可以選擇最近的鉆孔位置，而不必留在鉆探位置10米遠的鉆機的操作平臺上。無線電控制系統(tǒng)采用IP65保護標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于潮濕和鹽水環(huán)境。大大提高操作安全性，舒適性和準(zhǔn)確性，節(jié)省投資，提高效率；5、專用機械：其中的鋼廠渣裝載機，也是用無線遙控系統(tǒng)改造的，仍然依靠手動操作，但是其他的功能，比如機械功率性能和運行模擬功能，全部原裝履帶式裝載機，實現(xiàn)無人操作，以完成清渣的作業(yè)。操作員使用輕型變送器可自由選擇最佳的視覺位置，遠程裝載機在除渣操作中平穩(wěn)運行。遙控裝載機的成功應(yīng)用讓工作人員的環(huán)境變好了，不會再因為無法看清工作環(huán)境，導(dǎo)致高溫渣形成，從而是工作人員置于危險中，使操作人員擺脫惡劣環(huán)境，提高工作效率，改善冶金渣的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度；6、建筑塔吊：在歐洲和北美，超過60的建筑物使用無線遙控旋轉(zhuǎn)起重機，不僅在設(shè)備制造成本節(jié)約（無空氣站），安全性得到大大的保證，工人的工作效率也越來愈高。7、其它方面：工業(yè)無線遙控技術(shù)的快速發(fā)展，在分流機車、裝載機、液壓機械和港口船舶機械等設(shè)備中，廣泛的應(yīng)用工業(yè)無線遙控，市場前景非常良好。1.2 課題的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)通信和遙控最廣泛使用的手段是紅外遙控。在彩色電視機和錄像機之后，紅外遙控器也被用于其他小型電氣設(shè)備，如錄音機、音響設(shè)備、空調(diào)和玩具。 現(xiàn)在，工業(yè)設(shè)備也得到了廣泛的應(yīng)用。目前，中國大部分學(xué)習(xí)遙控器都采用復(fù)制編碼和波形的方式工作的。但是，由于使用專用的遙控芯片，所以整合性高，成本也很高。現(xiàn)在國內(nèi)外有幾個產(chǎn)品比較好：1、出產(chǎn)于上?；劬又悄茈娮拥腍J-JYWC，這種遙控器的主要特點是：觸摸屏鍵組合輸入；具有紅外學(xué)習(xí)功能;可以識別載波頻率，可以精準(zhǔn)識別出各種各樣的復(fù)雜的紅外代碼。2、出產(chǎn)于BREMAX公司的NRC-304網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器，這種遙控器的主要特點為:有可以與機器相連情況下自護學(xué)習(xí)、脫離主機的自主學(xué)習(xí)兩種模式；具有USB接口，當(dāng)進入到該公司的網(wǎng)站時，可以下載這種家電的遙控器編碼，有很強的兼容性。3、Sunwave公司的SRC1600，這種遙控器的主要特點為:具有巨大集合設(shè)定功能，單一按鍵巨大集合設(shè)定可記憶60多個指令；可以進行紅外學(xué)習(xí)，并且有USB接口，可預(yù)先設(shè)置遙控編碼和升級遙控器的系統(tǒng)。4、羅技Harmony 1100，這種遙控器主要特點為:鋁合金外殼是黑色的，觸摸屏的大小是3.5英寸；人們可以依據(jù)具體個人的情況增加或者刪除屏幕上的功能鍵；裝置可以通過USB進行連機，獲取羅技公司的在線數(shù)據(jù)庫配置文件。1.3 學(xué)習(xí)型遙控器的介紹學(xué)習(xí)型遙控器和復(fù)印式遙控器是兩種無線工業(yè)控制產(chǎn)品。學(xué)習(xí)型遙控器，實際上其就是對芯片內(nèi)部的存儲器進行了擴展，其可以復(fù)制其他的遙控器的編碼，然后將編碼儲存在內(nèi)部的存儲器中。學(xué)習(xí)型遙控器不需要自己進行編碼，只需要將所要用到的遙控器的編碼復(fù)制到學(xué)習(xí)型遙控器的內(nèi)部存儲器中。所需要用到的遙控器的功能就可以被學(xué)習(xí)型遙控器完全發(fā)揮出來。表1.1 學(xué)習(xí)型紅外遙控的分類分類優(yōu)點缺點使用頻段編碼格式適用場合固定碼格式學(xué)習(xí)硬件要求簡單,存儲量小對其他不用編碼的遙控器無效低簡單單一遙控器波形拷貝方式學(xué)習(xí)對不用種類的遙控器都可以學(xué)習(xí)對RAM的要求有點大高復(fù)雜多種遙控器如表1.1所示，學(xué)習(xí)型遙控器有兩種類型：第一種:編碼是固定的學(xué)習(xí)型遙控器,這種遙控器會對其他的遙控器編碼進行復(fù)制,然后分類,因為編碼必須要有發(fā)射跟編碼解碼的程序。這種遙控器的優(yōu)點是系統(tǒng)硬件不用很好，所以相對便宜，并且對主機的工作頻率的要求比較小，因為已經(jīng)知道發(fā)送信號的頻率、編碼方式等，所以只需要判定采集到的信號就可以了。還有這種遙控器對存儲器的大小要求也較低，不需要壓縮，將最簡單的編碼存儲。缺點就是只能對已經(jīng)收到的信號有效果，無法識別新型的編碼格式。第二種：拷貝波形的學(xué)習(xí)型遙控器，這種遙控器會完全copy原來遙控器的信號,然后進行一定的壓縮，會存儲到存儲器中。需要時,再從存儲器內(nèi)讀取然后解壓還原原始信號。這種遙控器的優(yōu)點是可以學(xué)習(xí)任何遙控器，不需要更新程序，可以拷貝現(xiàn)在將來的所有遙控器的編碼。缺點是它對主控制芯片和存儲器的大小的要求都比較高，成本十分的高。紅外遙控系統(tǒng)分兩部分：發(fā)射和接收：紅外發(fā)射二極管為發(fā)射的中心。實際上它就是一個特殊的二極管。它的材料跟不同的不一樣，當(dāng)它工作時，它發(fā)出的紅外光是不可見的。紅外發(fā)光二極管形狀跟普通的5二極管基本相同,但是紅外發(fā)光二極管有藍色、黑色、透明三種顏色。如果想要找出紅外發(fā)光二極管，只需要用用萬用表測量一下紅外發(fā)光二極管的正反電阻就可以了-正向電阻很小，反向電阻特別大。光敏二極管是紅外接收部分的主要部分。它一般有兩種：正方形跟圓形兩種。因為二極管的特性，它必須要反向才能正常的工作，只有這樣靈敏度才會比較高。因為發(fā)光二極管的功率都很小，所以信號都很弱，所以要經(jīng)由前置的放大電路放大，近年來大部分的紅外接收頭已經(jīng)完成了應(yīng)用。1.4論文內(nèi)容及各章節(jié)安排學(xué)習(xí)型紅外遙控器相對于傳統(tǒng)遙控器是一種因人們需求而產(chǎn)生的變革，它更加的方便，也更加使用。本文從多個方面詳細(xì)寫了學(xué)習(xí)型遙控器的工作原理、系統(tǒng)的硬件電路、系統(tǒng)的軟件的設(shè)計，這些部分組成了學(xué)習(xí)型遙控器。本論文的章節(jié)安排如下：（1）第二章闡述了學(xué)習(xí)型遙控器的工作原理（2）第三章具體的寫出了學(xué)習(xí)型遙控器的硬件電路的設(shè)計，分為：鍵盤電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路以及存儲電路等（3）第四章則是詳細(xì)的寫了學(xué)習(xí)型遙控器的系統(tǒng)軟件的設(shè)計，也就是系統(tǒng)的程序（4）第五章進行了論文的總結(jié)并進行了展望第二章學(xué)習(xí)型紅外遙控器的工作原理2.1 工作原理在學(xué)習(xí)型遙控器的學(xué)習(xí)過程中，遙控器復(fù)制人們所需要遙控器的紅外信號。當(dāng)遙控器接收到紅外信號的時候,紅外遙控器會放大和解調(diào)電路，來處理紅外信號。最后，處理TTL電平信號需要進行微處理，處理后存儲在外部存儲器中。當(dāng)要傳輸紅外信控制信號時,根據(jù)鍵盤中按下的按鍵的值,將鍵盤按鍵的值存儲到存儲器中,然后將頻率調(diào)到38KHz。因為遙控器的頻率一般是38KHz,455KHz晶體振蕩器作為發(fā)射機芯片使用。38到40KHz載波調(diào)制成紅外信號，調(diào)制后的信號的寬度大約為1us。但是必須先解調(diào)載波信號，然后記錄編碼信號的寬度，否則會有很大的誤差。當(dāng)載波為38 KHZ時，波形解碼由紅外接收器進行，38KHz的載波解碼比接收器的解碼要高,如圖2.1所示圖2.1 紅外遙控器的調(diào)制解調(diào)信號在編碼中，二進制“0”由脈沖寬度為0.565 ms，間隔為0.56 ms，組合表示為1.125 ms周期，二進制“1”脈沖寬度為0.565 ms，間隔為1.685 ms和周期2.25 ms，其波形可以看圖2.2：圖2.2 “0”“1”編碼方式一般來說紅外發(fā)射器的編碼脈沖有好幾種，比如說：起始碼、系統(tǒng)碼、功能碼還有其反碼，這幾個編碼的頻率都是37KHz。在功能反碼之后基本上是一段23ms的高電平。如圖2.3所示：圖2.3 NEC遙控器的碼型為了讓耗電能力降低，提高信號發(fā)射的效率，42位二進制碼由0、1組成，38KHz的載波調(diào)制。紅外發(fā)射二極管會產(chǎn)生輻射到這片區(qū)域里。為了設(shè)計不一樣的學(xué)習(xí)型紅外遙控器，必須將信號的長度和編碼進行區(qū)分，然后由微處理器處理TTL信號（解調(diào)過的信號）和紅外信號（經(jīng)過放大和接收的信號），所以要想執(zhí)行不同的功能，那么紅外接收器接收信號的識別、微處理器和NEC編碼就要不一樣。2.2 本章小結(jié)：這一章具體介紹了學(xué)習(xí)型遙控器具體的工作原理，通過遙控器的編碼方式，頻率等等方法，具體的闡述了學(xué)習(xí)型遙控器是如何工作的，可以讓我們清楚地了解到遙控器的原理。其次本章介紹了學(xué)習(xí)型遙控器的兩大功能，分別是學(xué)習(xí)還有發(fā)送，并且繪制了紅外遙控器的調(diào)制解調(diào)信號，從編碼以及耗電等等不同的角度解釋了學(xué)習(xí)型遙控器到底是什么，讓本文條理更加清晰。第三章系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計矩陣鍵盤、紅外發(fā)射器、紅外接收器、存儲器以及學(xué)習(xí)發(fā)射之間的切換電路等組成了系統(tǒng)的基本硬件，這些均圍繞著AT89C51單片機，總體框圖如圖3.1所示：圖3.1 設(shè)計總體框圖3.1 AT89C51單片機單片機是一種集成電路芯片，是中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O口、中斷系統(tǒng)和定時器/計數(shù)器等具備處理數(shù)據(jù)能力的器件通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)集成到一小塊芯片上的微型計算機系統(tǒng)。而AT89C51單片機又被簡稱51單片機，是單片機的始祖之一。1971年，單片機被生產(chǎn)出來，經(jīng)過了許許多多代的改革，然后英特爾生產(chǎn)出了8051單片機，單片機得到了飛速的發(fā)展，慢慢的由開始的4位或者8位發(fā)展到了現(xiàn)在的32位。現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用更是極大的改革了單片機，也讓它開始進入windows和linux系統(tǒng)。單片機有許多分類，比如通用型、總線型、控制型等等。從單片機使用的范圍可以得出單片機的通用型，通用型中的51單片機是比較好的，51單片機有許許多多的用途，可以用在許多領(lǐng)域，所以51單片機通用型。從單片機的總線類型可以得出總線型單片機，這種類型一般都設(shè)置了地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線等，其他與其相連的器件通過引腳來與單片機連接。除此之外，有些單片機把需要相接的器件和接口集中在一片里，這樣的被稱為非總線型單片機。按照單片機的應(yīng)用的領(lǐng)域區(qū)分出單片機的控制型，比如說用于家電的專用型，或者工業(yè)生產(chǎn)的工控型等等。3.2鍵盤電路的設(shè)計在這里本文將鍵盤做成4*4的矩陣鍵盤，將其接在單片機的P2口。（1） 矩陣鍵盤就是將鍵盤上的按鍵按照矩陣的形式進行排列，這樣可以減少I/O口的占用，如圖3.2示：圖3.2 按鍵電路圖不直接將鍵盤的垂直和水平線和交叉路口的每條線連接，而是通過按鈕連接到原來的開路。所以，P1端口可以形成16（=4*4）個按鈕，比如說，如果添加另一行，那么就可以使用20個鍵形成鍵盤，只能使用一個按鈕（9個鍵）直接與端口線一起使用。比端口直接連接鍵盤的方法多一倍，線條越多，差距越明顯，所以最好將鍵盤做成矩陣的形式，這樣是最合理的。2） 想要查看鍵盤上是否有按鍵按下的方法是：本文通過被稱為行掃描法的方法來檢測鍵盤是否有鍵按下，行掃描法是現(xiàn)在查看按鍵是否按下的最流行的方法之一。首先，本文查探鍵盤中是否按鍵按下， Y0- Y3線路設(shè)置狀態(tài)為低電平，第二步是檢測線路，根據(jù)只要有一個列的電平狀態(tài)為低電平，那么顯示矩陣鍵盤鍵中有鍵被按下，并且，按下的那個按鍵是電平是低電平的線與四個行線交叉的的四個鍵位，假如所有的豎著的線的電平都是高電平，那么這個矩陣鍵盤就是沒有按鍵；最后一步就是確定關(guān)閉位置，按下按鈕進行確認(rèn)，可以確定具體的按鈕關(guān)閉步驟，該方法包括以下步驟：使行線一個接一個變?yōu)榈碗娖?，意思是說在一條行線上為低電平，那么其他的列線必須是高電平的，確認(rèn)一條行線后，如果是低電平，那么就一個接一個的測試每一列線，看它是高電平還是低電平。如果豎著的線的電平是高電平，那么豎線跟電平是低電平的橫線交叉的鍵沒有按下，反之就是按下了。3.3紅外接收電路紅外接收芯片是紅外接收電路的主要部分，本論文中選用的是TSOP1238，TSOP1238又叫做一體化紅外接收頭，它的作用是接入到單片機中，但是TSOP1238有反向作用，所以要想輸入變低電平，必須是在沒紅外信號的高電平情況下，是查探到有紅外信號。然后將編碼存到單片機的內(nèi)存中。如圖3.3所示：圖3.3 紅外接收電路3.4紅外發(fā)射電路在紅外發(fā)射電路中，三極管控制紅外發(fā)射二極管，如圖3.4所示：圖3.4 紅外發(fā)射電路當(dāng)紅外遙控器進行紅外發(fā)射的時候，因為要識別相對應(yīng)的按鍵的信號，所以必須要通過51單片機來檢查矩陣鍵盤，找出被按下的鍵位，然后從內(nèi)存中中找出該按鍵的鍵位值，通過接口輸出該鍵位值，因為紅外發(fā)射二極管必須由三極管驅(qū)動，所以紅外發(fā)射二極管被9013驅(qū)動后發(fā)射紅外信號，然后信號就這樣的發(fā)射出來了。3.5存儲電路AT24C04芯片，它支持I2C總線編程。在遙控器學(xué)習(xí)過程中，首先掃描鍵盤電路，將暫存在單片機RAM中的數(shù)據(jù)送入到EEPROM的相應(yīng)地址單元進行存儲通過按鍵按下的不同信號；與之一樣的是，在發(fā)射時，以不一樣的鍵位值為中心，把單元地址數(shù)據(jù)取出來，然后進行控制。圖3.5是它的電路：圖3.5 存儲電路3.6 硬件總原理圖3.7 本章小結(jié)第三章寫的是組成學(xué)習(xí)型遙控器的硬件電路的設(shè)計，分為鍵盤電路、紅外發(fā)射、接收電路，以及存儲電路等多個電路的設(shè)計。從硬件方面將遙控器拆分，使其更加直觀的被感受到。在這之前，本章介紹了什么是51單片機，從單片機的歷史到現(xiàn)在單片機的狀況還有分類具體而又清晰的解釋了51單片機。本章畫出了鍵盤電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路等的程序框圖和電路圖，并且在后面總結(jié)并畫出了總的電路圖。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計軟件設(shè)計從第三章的硬件電路推出，本章主要講述本設(shè)計系統(tǒng)的軟件的設(shè)計。與第三章相對應(yīng)的是，鍵盤程序、紅外發(fā)射器程序、紅外接收器程序、存儲器的程序還有學(xué)習(xí)跟發(fā)射之間的切換程序組成遙控器的系統(tǒng)軟件。4.1 鍵盤掃描程序鍵盤指令要傳達出去，就需要掃描鍵盤的程序，程序根據(jù)第三章的電路圖得出，下面是鍵盤掃描程序的程序框圖：程序初始化P1=0F0HP1=0F0H?依次給列線置0判斷哪個鍵按下YN 圖4.1 鍵盤掃描程序流程框圖4.2 紅外解碼程序紅外信號發(fā)射到紅外接收器中，紅外遙控器會放大和解調(diào)紅外信號，但是這個信號的電平狀態(tài)是不確定的，有可能是高電平，也可能是低電平，所以需要對信號進行解碼。解碼的程序流程框圖如圖4.2所示。9.12+4.74ms延時等待高電平之后延時0.88ms將此時P3.2上數(shù)據(jù)賦給C，并移位至A進行保存繼續(xù)對后面的數(shù)據(jù)碼及其反碼進行解碼將解碼后的數(shù)據(jù)存入3435H中26位系統(tǒng)引導(dǎo)碼傳完？將此26位系統(tǒng)識別碼存入3033H中NY圖4.2 解碼程序流程框圖4.3 AT2402存儲程序?qū)W習(xí)型紅外遙控器復(fù)制其他遙控器的編碼，將其存儲到存儲器中，這就需要相應(yīng)的存儲程序。在這器件會用到一種總線技術(shù)，叫做 I2 C總線技術(shù)，這個技術(shù)能讓存儲以及讀取數(shù)據(jù)變得十分簡單，可以使遙控器的效率有極大的提高。4.3.1 I2C總線技術(shù)以及相關(guān)特點。（1） I2C總線特點I2C總線有很多優(yōu)點，其中簡單、有效是I2C總線最主要的特點。I2C總線占地空間很少，因為它只需要兩根線（數(shù)據(jù)線和時鐘線），I2C總線簡單化了硬件需要的線的數(shù)量，讓系統(tǒng)變得更加穩(wěn)定?？梢远嘀骺刂疲╩ultimastering）是I2C總線的另一個優(yōu)點，假如不止一個主機要傳輸數(shù)據(jù)，I2C總線會通過檢測沖突以及仲裁防止數(shù)據(jù)出現(xiàn)損毀，但是在同一時間，只允許有一個主機。（2） I2C總線的基本工作原理I2C總線又叫做串行總線，它由數(shù)據(jù)線跟時鐘線組成，可以用來傳輸信息。如果把主機必做一個國家，那么I2C總線就是國家里面的運輸工具，它們可以傳送信息，如果要傳輸很多數(shù)據(jù)，那么就要就要有更多的線路，來完成通信。在傳送信號的過程中，主機還有信號發(fā)射器是 I2 C總線與每個模塊電路連接組成，具體上是由它的功能決定的。來自CPU的控制信號分為兩部分：尋址、定位，通過地址碼和控制碼判斷控制類型，以此將控制信號傳到，讓其控制控制電路。當(dāng)總線空余時，信號發(fā)射器驅(qū)動總線，將信號發(fā)出來。與總線相連的器件在接受到跟自己相符的信號后，就會執(zhí)行相應(yīng)的命令。一般來說，I2C總線分為三種:地址總線、控制總線和數(shù)據(jù)總線。有時候在一些遙控器中，總線中的地址總線還有數(shù)據(jù)總線用的是一條線，所以有些時候信號是合在一起的，有些時候是分開的，51單片機的地址總線跟數(shù)據(jù)總線就是共用的。（3） 總線的操作 I2C總線有兩個方向的功能，一是主方向，二是從方向。通過紅外接收器接收發(fā)出的信號，然后將信號通過信號發(fā)射器發(fā)送到總線上。在雙狀態(tài)下工作的有主器件和從器件。I2C總線必須由主器件控制，當(dāng)數(shù)據(jù)線是高電平的時候，開始或者停止由時鐘線電平狀態(tài)來影響，如圖4.3所示圖4.3 串行總線上的數(shù)據(jù)傳送順序3.1） 控制字節(jié)控制字節(jié)必須處于初始狀態(tài)，高4位作為事物的標(biāo)識符（不同類型的芯片具有不同的含義，但是一般來說存儲單元應(yīng)該是1010），那么低3位為片選。如圖4.4所示。圖4.4 控制字節(jié)配置3.2） 寫操作頁寫跟字節(jié)寫是寫操作的兩種類型。對于頁寫，它的不一樣來自于芯片字節(jié)加載的不同。關(guān)于數(shù)據(jù)傳送的時序、字節(jié)寫的地址和應(yīng)答傳送的時序如圖4.5所示。圖4.5 字節(jié)寫3.3） 讀操作順序、隨機以及當(dāng)前地址讀取就是讀取操作有三個操作。本文中讀操作在第九個時鐘周期內(nèi)不是“不在乎”，為了結(jié)束讀操作，必須通過主機將 SDA保持在高電平狀態(tài)，持續(xù)第9個時鐘周期，然后停止動作。圖4.6是當(dāng)前地址讀取的時序圖。圖4.6 當(dāng)前地址讀4.3.2 AT24CO2存儲程序通過第三章的存儲電路，本文有相應(yīng)的程序流程框圖，詳細(xì)可見圖4.7：根據(jù)鍵值進行數(shù)據(jù)傳送，并存入相應(yīng)單元程序初始化鍵盤掃描程序起始條件滿足？YN圖4.7 存儲程序流程圖下面是數(shù)據(jù)傳送單字節(jié)的程序：/發(fā)送單字節(jié)子程序BITS:MOV R0,#08HLOOP: CLR SCLRLC AMOV SDA,CNOPSETB SCLCALL DELAYI2CDJNZ R0,LOOP ;循環(huán)8次送8個bitCLR SCL;CALL DELAYI2CSETB SCLREP: MOV C,SDAJC REP ;判應(yīng)答到否，未到則等待CLR SCLRET4.4 紅外編碼程序因為在編碼前要進行掃描按鍵，所以要刪除EEPROM中已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到微控制器 RAM，然后根據(jù) RAM數(shù)據(jù)以低電平“0”，“1”編碼，將脈沖信號減弱在解碼之前，并且使用定時器 T0方波生成38 KHZ，然后放到輸出編碼的口上，發(fā)出信號。4.4.1 讀取EEPROM數(shù)據(jù)到單片機RAM中在編碼前，先要在單片機片內(nèi)RAM中將學(xué)習(xí)型遙控器復(fù)制的編碼存入，程序流程框圖見圖4.8所示調(diào)用發(fā)射子程序?qū)⑵渲械臄?shù)據(jù)傳送到單片機的4045H單元根據(jù)鍵值從EEPROM取出地址及其里面的數(shù)據(jù)調(diào)用鍵盤掃描程序圖4.8 讀取EEPROM程序流程圖由此，寫出讀EEPROM的程序如下：/讀串行E2PROM子程序I2CREAD:I2CREAD: MOV R1,RAMADDRESSSETB SCLSETB SDACLR SDA ;發(fā)開始信號MOV A,#MACHINEAD ;送器件地址CALL BITS ;調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序MOV A,I2CADDRESS ;送片內(nèi)字節(jié)地址CALL BITSSETB SCLSETB SDACLR SDA ;再發(fā)開始信號MOV A, #MACHINEADSETB ACC.0 ;發(fā)讀命令CALL BITSCALL BITRMOV R1,ACLR SDACALL DELAYI2CSETB SCLCALL DELAYI2CSETB SDA ;送停止信號RET/接受單字節(jié)子程序:BITR: MOV R0,#08HLOOP2: SETB SCLCALL DELAYI2CMOV C,SDARLC ACLR SCLCALL DELAYI2CDJNZ R0,LOOP2SETOK: CALL DELAYI2CSETB SCLCALL DELAYI2CCLR SCLCALL DELAYI2CSETB SDA ;應(yīng)答畢,SDA置1RET4.4.2 紅外編碼發(fā)射程序當(dāng)EEPROM數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⒖刂破髦械腞AM時，可以通過RAM中的內(nèi)容恢復(fù)紅外信號脈沖，程序流程框圖見圖4.9進入發(fā)射狀態(tài)調(diào)用鍵盤掃描程序,根據(jù)鍵值從EEPROM相應(yīng)單元取出數(shù)據(jù)將4043H中字節(jié)的前26位依次傳送到C先后發(fā)送9.12ms的低電平和4.5ms的高電平C=1?調(diào)用“1”碼發(fā)射波形調(diào)用“0”碼發(fā)射波形發(fā)射完畢,回到主程序26位傳送完？調(diào)用“0”碼發(fā)射波形調(diào)用“1”碼發(fā)射波形C=1?YN將44和45H中的數(shù)據(jù)依次傳送到C中YNNY圖4.9 紅外發(fā)射程序框圖4.4.3 38KHZ方波程序本設(shè)計中，為了提高效率，采用38KHz的方波，下面是方波的程序38KHZ:ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP T0INTORG 0040HSTART:MOV SP,#60HMOV TMOD,#00HMOV TH0,#0F7HMOV TL0,#19HSETB TR0SETB EASETB ET0SJMP $TOINT:MOV TH0,#0F7HMOV TL0,#19HCPL P2.5RETI4.5 學(xué)習(xí)與發(fā)射的切換程序要想使學(xué)習(xí)型遙控器更加的智能，那么本文就在學(xué)習(xí)電路跟發(fā)射電路加入了切換電路，程序流程框圖見圖4.10：對應(yīng)程序如下：LOOP1:JB P2.7,SENDLCALL D088MSJB P2.7,SENDLJMP STUDYSEND:JB P2.6,LOOP1LCALL D088MSJB P2.6,LOOP1LJMP MAINSENDP2.7按下？程序初始化進入學(xué)習(xí)子程序P2.6按下？進入發(fā)射子程序，發(fā)射完畢。NYNY學(xué)習(xí)完畢？圖4.10 發(fā)射與學(xué)習(xí)之間的切換程序框圖4.6 系統(tǒng)的總程序框圖下面是系統(tǒng)總程序圖4.11：圖4.11系統(tǒng)總程序框圖4.6本章小結(jié)第四章闡述的是系統(tǒng)軟件的設(shè)計，也就是系統(tǒng)的發(fā)射、接收、存儲，紅外編碼、解碼等的程序，通過其來實現(xiàn)軟件與硬件的接合，是遙控器完美的工作。另外還闡述的了總線的定義。同時具體闡述了各個部分的程序框圖還有各個部分需要用到的程序，因為從編碼發(fā)射出去然后在接收之后，需要解碼，所以又在本章中加入了紅外解碼程序，是遙控器更加的完美。第五章結(jié)果分析首先，本設(shè)計中，通過使用單片機作為芯片，以矩陣鍵盤、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、存貯電路等電路系統(tǒng)作為外圍，實現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遙控器的基本硬件電路。在這硬件電路中，以矩陣鍵盤作為用戶端，通過矩陣鍵盤按鍵按下的信號，傳輸?shù)叫盘柊l(fā)射電路，然后經(jīng)由信號發(fā)射電路將信號發(fā)射出去，因為信號很微弱，所以要把信號經(jīng)過調(diào)制解調(diào)，再發(fā)射到信號接收電路，信號接收電路接收到信號時，會發(fā)送到存儲電路，這時信號會存儲到電路中，然后存儲電路會將信號發(fā)射到驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行信號的電路對信號進行執(zhí)行第六章結(jié)論與展望從學(xué)習(xí)型紅外遙控器的出現(xiàn)與發(fā)展，可以發(fā)現(xiàn)，求越多，那么隨之相應(yīng)的供給也越來越先進。本文中設(shè)計的學(xué)習(xí)型遙控器，就是基于人們對方便生活的追求而誕生出來的。它不再局限于傳統(tǒng)遙控器的單一，能夠控制多種多樣的家用電器，這樣人們就可以從選擇遙控器的麻煩中解脫出來，讓我們的生活變得更加懶人化。由于本設(shè)計中的硬件部分基本都是做好的，所以通過軟件處理信號十分完美，本設(shè)計設(shè)計的遙控器可以對任何其他的遙控器進行編碼復(fù)制，所以本設(shè)計的遙控器能對很多家用電器進行控制，能夠讓用戶十分方便的控制家電。但是由于本人的技術(shù)不是很到位，所以做出來的遙控器還有很多瑕疵，所以接下來會更加努力的學(xué)習(xí)，從而對遙控器做出更好的改進。本設(shè)計的遙控器雖然可以學(xué)習(xí)其他所有的遙控器，但是由于技術(shù)不到位，一次只能學(xué)習(xí)一個遙控器，并且復(fù)制這一個遙控器的編碼后，上一個遙控器的編碼就無法實行，所以編碼共存