基于51單片機(jī)的紅外遙控器解碼設(shè)計(jì)論文

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、紅外載波、編碼電路設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)器精確產(chǎn)生38KHz紅外載波；根據(jù)控制紅外解碼電路設(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)。驅(qū)動(dòng)與開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)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，1602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讀取出來(lái)的值，按照數(shù)據(jù)處理要求從P2.5輸出控制脈沖與TO產(chǎn)生的38KHz的載波(周期是26.3μs)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INTO檢測(cè)頭信號(hào)低電平的到來(lái)，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)紅外遙控器發(fā)紅外傳輸紅外接收電路第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)AT89S52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)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可降至OHz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式(SCK)P1.71(HD)P3.7!XTAL298AT89S52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Y2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30～45pF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：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)位電路采用了按鍵與上電復(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(guò)電阻R11、R10分壓到達(dá)RESET引腳，實(shí)現(xiàn)復(fù)位操圖2-3復(fù)位電路圖第2節(jié)紅外遙控器電路TC9012是一塊用于東芝系列紅外遙控系統(tǒng)中的專(zhuān)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(hù)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的布圖和低成本的圖2-4TC9012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(chēng)脈碼調(diào)制),然后用這脈碼調(diào)制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，以發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波，其紅外遙控系統(tǒng)電路如圖2-5所示。38KHZ38KHZ載波控制盤(pán)驅(qū)動(dòng)電路紅外發(fā)射調(diào)制圖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。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(lái)標(biāo)志遙控編碼脈沖信號(hào)的開(kāi)始。如圖2-7所示。圖2-7信號(hào)引導(dǎo)碼圖系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，它用來(lái)指示遙控系統(tǒng)的種類(lèi)，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(guò)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)碼引導(dǎo)碼系統(tǒng)碼系統(tǒng)反碼功能碼功能反碼圖2-8串行數(shù)據(jù)碼時(shí)序圖將要發(fā)送的指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在38KHz的載波上，可以增加信號(hào)的抗干擾能力，提高信號(hào)傳輸效率。信號(hào)調(diào)制時(shí)序如2-9所示。紅外發(fā)射信號(hào)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、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。以PPM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。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1腳接電源(+VCC),2腳GND是地線(0V),3腳脈沖信號(hào)輸出，經(jīng)非門(mén)U6緩沖與P24的判斷信號(hào)進(jìn)行邏輯與使得進(jìn)入INTO的信號(hào)恰好是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端帶通濾波器增益控制圖2-12HS0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作流程控制指令脈沖(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(lái)完成，輸出TTL兼容電平。最后通過(guò)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是紅外接收紅外接收LCD顯示調(diào)制電路放大電路圖2-13紅外接收及控制電路框圖本設(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(kāi)多次測(cè)量的，因此，為了解決這一問(wèn)題，本人將從接收頭出來(lái)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(shuō)明接收到的是“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(mén)的反應(yīng)速度是納秒級(jí)的，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。紅外接收電路連接圖如圖2-14所示。圖2-14紅外接收電路圖1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無(wú)背光)或16腳(帶背光)接口，各引腳接口說(shuō)明如編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1電源地9數(shù)據(jù)2電源正極數(shù)據(jù)3液晶顯示偏壓數(shù)據(jù)4數(shù)據(jù)5數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)數(shù)據(jù)7數(shù)據(jù)背光源正極8數(shù)據(jù)背光源負(fù)極第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(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。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7～14腳：D0～D7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(shuō)明1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有6條控制指令。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)和光標(biāo)地址BF,為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收指令5:寫(xiě)數(shù)據(jù)。指令6:讀數(shù)據(jù)。世E圖2-16液晶1602時(shí)序圖第3章紅外解碼程序設(shè)計(jì)第1節(jié)紅外接收電路主程序流程圖NN初始化紅外接收端口接收到紅外信號(hào)?Y調(diào)用接收子程序第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)入中斷進(jìn)入中斷讀TO定時(shí)長(zhǎng)度NNY正確接收標(biāo)志=10—>緩沖區(qū)計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)器清0Y1一>緩沖區(qū)計(jì)數(shù)器清0計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)器=32YN附錄1#defineucharunsigne#defineuintunsignedintuchartable1[16]="Nowcsbitlcdrs=P3^7;//rw接地voidirpros(void)//數(shù)據(jù)處理函數(shù)1}voidirwork(void)//數(shù)據(jù)分離函數(shù){}voidnumzh(void)/ASCⅡ碼轉(zhuǎn)換函數(shù){{