1、基于51单片机的红外遥控器解码设计论文第1章 红外解码系统分析第1节设计要求整个控制系统的设计要求：被控设备的控制实时反应，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s；整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；整个系统的安装、操作简单，维护方便；成本低。红外载波、编码电路设计要求：单片机定时器精确产生38KHz红外载波；根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。红外解码电路设计要求：精确接收红外信号，并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处理，最后输出TTL电平信号；对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。设备扩展模块设计要求：直流控制交流；抗干扰能力强；反应迅速不产生误动作；
2、能承受大电流冲击。第2节 总体设计方案2.1 方案论证驱动和开关方案一：采用晶闸管直接驱动。其优点是体积小，电路简单，外围元件少。但控制电流小，大电流晶闸管成本高，并且隔离性能差。方案二：采用三极管驱动继电器。其体积大，外围元件多。优点是控制电流大，隔离性能好。根据实际情况，拟采用方案二。2.2 总体设计框图 经过上述方案的分析选择，得出系统硬件由以下几部分组成：电视红外遥控器，51单片机最小系统，接收放大于一体集成红外接收头，1602液晶显示驱动电路。整体设计思路为：根据扫描到不同的按键值转至相对应的ROM表读取数据。确认设备及菜单选择键后AT89S2将从ROM读取出来的值，按照数据处理要求
3、从P2.5输出控制脉冲和T0产生的38KHz的载波（周期是26.3s）进行调制，经NPN三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用HS0038一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端INT0检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。然后根据所得的指令去操作相应的用电器件工作，如图1-1所示。图1-1 电路设计整体框图第2章 红外解码硬件电路设计第1节 单片机及其硬件电路设计1.1 单片机的介绍AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atm
4、el 公司高密度非易失性存储器技术制造，和工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制使用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM
5、、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图2-1 AT89S52引脚图1.2 时钟电路及RC复位电路AT89S52芯片内部有一高增益反相放大器，用于构成振荡器反相放大器的输入端为XTAL1，输出端为XTAL2。在XTAL1、XTAL2（第19、18引脚）两端接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.0592MHz，C12、C13是两个瓷片电容，和晶振Y2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取3045pF左右。使用该电路可产生稳定的11.0592M
6、Hz频率，受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图2-2所示：图2-2 晶振电路复位是单片机初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。该复位电路如图2-3所示。复位电路采用了按键和上电复位。上电和按键均可以有效复位。上电瞬间RST引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的C11的充电，RST引脚的高电平逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单
7、片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻R11、R10分压到达RESET引脚，实现复位操作。图2-3复位电路图 第2节 红外遥控器电路2.1 采用TC9012芯片编码的遥控器TC9012 是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用CMOS 工艺制造。它可外接32 个按键， 提供 8 种用户编码，另外还具有3 种双重按键功能。TC9012 的管脚设置和外围使用线路都进行了高度优化，以配合PCB 的布图和低成本的要求。 图2-4 TC9012引脚图低压CMOS 工艺制造，低功耗超小静态电流，低工作电压，精简条指令码，8 种用户编码可选择，TSOP-20、SOP20、CO
8、B 可选的封装形式。使用范围：电视机、组合音响设备、录音卡座、VCD、DVD 播放机。2.2 红外发射电路将脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上（也称脉码调制），然后用这脉码调制信号去驱动红外发光二极管，以发出经过调制的红外光波，其红外遥控系统电路如图2-5所示。图2-5红外遥控系统电路框图通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的
9、代表1，码位窄的代表0。脉宽为0.56ms、间隔0.565ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.56ms、间隔1.69ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。如图2-6示。本设计是以PPM码（脉冲位置调制码）对红外数据的发送进行论证。图2-6 指令脉冲图遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为4.5ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成（不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有一定区别），用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图2-7所示。图2-7 信号引导码图系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种
10、类，以区别其它遥控系统，防止各遥控系统的误动作功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码和功能反码分别是系统码和功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的32位二进制码，前16位控制指令，控制不同的红外遥控设备。而不同的红外家用电器又有不同的脉冲调控方式，后16位分别是8位的功能码和8位的功能反码。串行数据码时序图如2-8所示。图2-8 串行数据码时序图将要发送的指令脉冲编码信号调制在38KHz的载波上，可以增加信号的抗干扰能力，提高信号传输效率。信号调制时序如2-9所示。图2
11、-9 信号调制图TC9012作为红外遥控器控制核心，遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。以PPM码（脉冲位置调制码）对红外数据调制在38KHz的载波上对外进行发射信号。第3节 红外接收显示电路硬件电路组成有：红外接收电路、电源电路、1602液晶显示电路。3.1 红外接收电路HS0038是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，集成红外线的接收、放大、解调，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出和TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率38.0kHz。接收器对外只有3个引脚：OUT、
12、GND、VCC和单片机接口非常方便。1脚接电源（+VCC），2脚GND是地线（0V），3脚脉冲信号输出，经非门U6缓冲和P24的判断信号进行逻辑和使得进入INT0的信号恰好是红外数据发射电路输出端P25的相反相信号，只要检测到INT0信号下降沿从而测出控制指令的功能。图2-12 HS0038内部结构工作流程HS0038接收原理：红外线接收是把遥控器发送的数据(已调信号)转换成一定格式的控制指令脉冲(调制信号、基带信号)，是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常由一体化的接收头来完成，输出TTL兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实
13、现数据的传输。图 2-13是一个红外线接收电路框图。图2-13 红外接收及控制电路框图本设计的核心部分在于红外接收及LCD显示。其中红外数据接收是对红外二进制脉冲的宽度进行测量，从而获得红外遥控的脉冲信息。采用外部中断成为了理所当然的选择，外部中断只有低电平和下降沿触发两种方式，这就使得单片机只能一次性对脉冲的高电平或低电平进行测量，而一连串的脉冲是不可能分开多次测量的，因此，为了解决这一问题，本人将从接收头出来的红外二进制脉冲信号和标志位（P24）进行逻辑或非，然后再输入到INT0（P3.2）引脚，使得输入INT0的信号恰好是红外数据发射电路输出端P25的信号，只要检测到INT0信号下降沿到
14、上升沿的这段时间。如果相邻的两个中断间隔的时间长度为1.125ms，说明接收到的是“0”；时间长度是2.25ms则为“1”。因此，脉冲电平的每一次跳变都会形成一次中断，在中断服务子程中即可实现一次性对一连串连续波形的测量，在测量后对0和1的各数据统计从而测出控制指令的功能。硬件或非门的反应速度是纳秒级的，满足实时要求。红外接收电路连接图如图2-14所示。图2-14红外接收电路图3.2 1602液晶显示电路1602LCD主要技术参数：显示容量：162个字符，芯片工作电压：4.55.5V，工作电流：2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压：5.0V，字符尺寸：2.954.35(WH)mm。1引脚功
15、能说明1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2-1所示。表2-1 液晶1602引脚说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极 第1脚：VSS为地。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择
16、数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变到低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2指令说明1602液晶模块内部的控制器共有6条控制指令。1602液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平） 指令1：清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标或显示移位S/C，高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。 指令4：读忙
17、信号和光标地址BF，为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令5：写数据。 指令6：读数据。3写时序图图2-16 液晶1602时序图图2-17 LCD1602显示电路图图2-18 LCD1602显示效果图第3章 红外解码程序设计使用C语言编写程序，调用的库函数多，易于移植，编程简单。第1节 红外接收电路主程序流程图主程序是首先初始化红外接收端口，然后检测是否接收红外信号，如果接收到红外信号就调用接收子程序，然后就通过LCD1602显示当前按键的解码值，如图3-1所示。图3-1 红外接收主程序流程图第2节 红外接收电路子程序流程图子程序是首先读取T0定时
18、器的长度，如果是1.125ms就认为是“0”，将其存入缓冲区并且计数器加一，如果是2.25ms就认为是“1”，将其存入缓冲区并且计数器加一。如果计数器值为32时，就接收结束标志位并且将计数器清0，如果计数器值不为32时，就认为是接收误码，计数器也将清0，此时重新等待读取红外信号。如图3-2所示。 图3-2 红外接收程序流程图附录1部分红外解码程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar irtime;uchar startflag;uchar irdata33;uchar bitnum;uchar irr
19、eceok;uchar ircode4;uchar irprosok;uchar display8;uchar code table16=Infrared control;uchar table116=Nowcode:;sbit lcden=P36;sbit lcdrs=P37;/rw接地uchar num;void irpros(void)/数据处理函数 uchar k=1,i,j; uchar value; for(j=0;j4;j+) for(i=0;i1; if(irdatak6) value=value|0x80; k+; ircodej=value; irprosok=1;void
20、 irwork(void)/数据分离函数 display0=ircode0/16; display1=ircode0%16; display2=ircode1/16; display3=ircode1%16; display4=ircode2/16; display5=ircode2%16; display6=ircode3/16; display7=ircode3%16;void numzh(void)/ASCII码转换函数 uchar i,j=8,a; for(i=0;i30)/检测引导吗 bitnum=0; irdatabitnum=irtime; irtime=0; bitnum+; if(bitnum=33) bitnum=0; irreceok=1; else startflag=1; irtime=0; 附录2系统总电路原理图
