摘要隨著世界科技水平的提高，人們的生活也不斷提高，家用電器已經(jīng)成為普及性的消費(fèi)品，進(jìn)入千千萬萬老百姓的家庭。家庭電器的使用通常都依賴于紅外遙控器進(jìn)行操作，但是遙控器繁多給人們的生活帶來不少困擾。學(xué)習(xí)型紅外遙控器,可以把多個(gè)紅外信號(hào)學(xué)習(xí)在一個(gè)遙控器上,有效防止頻繁更換遙控器的為難情況。本設(shè)計(jì)提出基于52系列單片機(jī)的自學(xué)習(xí)型紅外遙控器的設(shè)計(jì)方案。該遙控器采用紅外信號(hào)的編解碼原理，具有自學(xué)習(xí)型功能，能學(xué)習(xí)和記憶遙控器編碼，并模擬發(fā)射，使得一個(gè)遙控器能夠代替多個(gè)遙控器控制不同的家電。結(jié)果說明，該設(shè)計(jì)價(jià)格低廉，使用方便，完全具備自學(xué)習(xí)功能，可以代替各種遙控器實(shí)現(xiàn)智能家居遙控器一體化。該遙控器集接收顯示、存儲(chǔ)和發(fā)送紅外信號(hào)三大功能于一身，可隨時(shí)學(xué)習(xí)，靈活使用?；谠撚布娐返膶W(xué)習(xí)型紅外遙控器能學(xué)習(xí)不同編碼類型的紅外遙控器的紅外信號(hào)，從而遙控各種家用電器，因此可以很好解決人們?nèi)粘Ｉ钪羞b控器不能兼容的麻煩，并有操作簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：紅外遙控；學(xué)習(xí)型；家電AbstractAsthelivingconditionofthehumanbeingbecomesbetterandthetechnologyofthewordisgettingadvanced.HomeElectronicAppliances(HEA)aregettingpopularwithgeneralfamilies.HomeElectronicAppliances(HEA)areusuallyrelyonoperatingintheinfraredremotecontroller,buttheremotecontrollerkindsbringusmanytroubles.Learninginfraredremotecontrollercanputapluralityofinfraredsignallearninginaremotecontroldevice,effectivelyavoidingtheembarrassmentoffrequentreplacementofremotecontroller.Thedesignputsforwardthedesignschemeofself-learninginfraredremotecontrollerbasedon52single-chipmicrocomputer.Theremotecontroller,whichcanlearnandmemoryremotecontrolcode,andstimulateemission,adoptsthecodinganddecodingprincipleofinfraredsignal,makingaremotedevicecanreplacemanyremotecontrollertocontroldifferentHomeElectronicAppliances(HEA).Theresultsshowthatthedesignhastheadvantagesoflowpriceandconvenientusewithself-learningfunction,realizeremoteintelligenthomefurnishingintegrationinsteadofallkindsofremotecontrollers.theremotecontroller,whichcanreceive,display,storeandtransmitinfraredsignal,canstudyatanytimeanduseinanycase.Thelearninginfraredremotecontrollerbasedonthehardwarecircuitcanlearntheinfraredsignalofinfraredremotecontrollerbasedondifferentcodetypes,soastocontrolallkindsofHomeElectronicAppliances(HEA).Sothegoodsolutioncompatiblewiththeremotecontrolcannotbeinpeople'sdailylifeproblems,andhassimpleoperation,lowprice.Keywords:Infraredremotecontroller;Learning;Homeelectronicappliances(HEA)目錄1TOC\o"1-3"\h\u緒論 1背景 11.2前沿與開展 21.3本設(shè)計(jì)的內(nèi)容 32本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究 4紅外光根本特性介紹 4紅外光發(fā)射電路的根本原理 5紅外遙控發(fā)射器原理 5紅外光發(fā)射方式 5紅外遙控器的紅外編碼及其發(fā)送 6紅外遙控器的紅外編碼 6紅外遙控器的紅外編碼發(fā)送 6紅外遙控接收電路根本原理 73系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7總體硬件電路設(shè)計(jì)圖 74系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 9總體思路 9總體軟件流程圖 10各局部具體實(shí)現(xiàn)方法 10紅外接收顯示模塊 10數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 12紅外發(fā)射模塊 125設(shè)計(jì)結(jié)果與分析 146結(jié)束語與展望 15結(jié)束語 15展望 15參考文獻(xiàn) 15致謝 191緒論背景最近幾年來，科學(xué)技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛開展而日新月異，人們的生活水平也隨之有了很大的提高。各式各樣的家用電器進(jìn)入到普通老百姓的日常生活中，遙控器也已成了普通百姓家庭中必須的裝置。由于紅外線遙控器擁有很多的優(yōu)點(diǎn)，如體積很小、功耗比擬低、本錢也比擬低等，所以絕大多數(shù)家用電器都是采用這種遙控方式的。在編碼方式上，不同品牌家用電器所設(shè)計(jì)的紅外線遙控器采取了不同的手段，因此，這些不同品牌的遙控器之間就不能互相的替代使用，這給人們的生活帶來了諸多的不便。為了解決這個(gè)問題，減少家用電器遙控器的數(shù)量，為人們的生活帶來更大的便利，一種智能型的紅外線遙控器被許多的廠家設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出來了，并且稱之為萬能遙控器。目前經(jīng)常用到的萬能遙控器有以下幾種類型：首先，是代碼型的遙控器。其各種遙控編碼是采用設(shè)備碼和命令碼的統(tǒng)一，并要求統(tǒng)一不同型號(hào)遙控器發(fā)射信號(hào)之間的區(qū)別，如數(shù)字l或者O應(yīng)該用什么樣的方法來表示等。設(shè)備碼是將編碼特點(diǎn)用位表示出來就可以形成這種碼型，并且該遙控器是與具體設(shè)備相對(duì)應(yīng)的．需要用軟件的方式對(duì)代碼型遙控器的編碼進(jìn)行統(tǒng)一適當(dāng)?shù)慕忉?，并且它可以?qū)動(dòng)所有的命令碼使其儲(chǔ)存是按指定設(shè)備碼格式進(jìn)行的，就會(huì)得到我們所需要的遙控信號(hào)，使得家用電器得到有效的管理和控制。這種遙控器的缺點(diǎn)就是只適合那種使用電器種類少、數(shù)量多的大型用戶，例如，醫(yī)院、賓館等，不適合種類多而數(shù)量相當(dāng)有限的普通用戶。其次，是固定碼遙控器，它是最早出現(xiàn)的萬用型遙控器，顧名思義，其控制代碼是不可更改的。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多種家電設(shè)備的控制，這種遙控器有很大的ROM(只讀存儲(chǔ)器)，同時(shí)存儲(chǔ)有大量設(shè)備的控制代碼，通過對(duì)普通遙控器的不同類型所發(fā)出的紅外線編碼進(jìn)行學(xué)習(xí)并且存儲(chǔ)，之后，只需用一個(gè)遙控器就可對(duì)多個(gè)家電設(shè)備進(jìn)行控制了，這樣就使得家庭中所使用的遙控器的數(shù)量大大減少。它是把不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品代碼表收集起來并且寫到不能夠隨意改變的芯片中去，如此就能夠?qū)Σ捎昧讼嗨频募矣秒娖鬟M(jìn)行控制了。然而不同類別的家用電器之間卻是不能夠互相通用的，例如彩電的多功能遙控器不能夠去控制空調(diào)，另外就是其同樣也不能夠適用于新出來的同類產(chǎn)品。因此，所謂的萬能遙控器并不是真正意義上的萬能，而只是相對(duì)的萬能。最后，是學(xué)習(xí)型遙控器。它對(duì)編碼的細(xì)節(jié)將不會(huì)給予理采，只是其存儲(chǔ)器容量需要配置的比擬大，其各種不同類型遙控器的編碼波形可以記錄下來，并且存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)內(nèi)容在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中是可以根據(jù)需要隨時(shí)改寫的，通用性將是非常強(qiáng)的。目前，為了防止不同的家用電器之間使用不同類型的遙控器所造成混淆和錯(cuò)誤操作，研發(fā)智能型紅外遙控器是開展的需要；這類遙控器的存儲(chǔ)空間增加了，使得遙控器在家庭的使用范圍內(nèi)能夠做到存儲(chǔ)大量的代碼；并且它采用了比擬先進(jìn)的處理器，這就使得家庭娛樂的功能得到了加強(qiáng)。前沿與開展當(dāng)前，家用電器中使用的最多的遙控方式就是紅外遙控，而紅外遙控最大的優(yōu)點(diǎn)是不影響周圍的環(huán)境、對(duì)其他家用電器設(shè)備的正常工作不產(chǎn)生干擾。故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不至于會(huì)相互的影響，這是由于其無法穿透墻壁：如果想要正常的進(jìn)行工作而不做一些必要的調(diào)試，這時(shí)電路的連接必須是準(zhǔn)確無誤的，而電路即使要進(jìn)行調(diào)試也是很簡(jiǎn)單的。由于不同的生產(chǎn)廠商生產(chǎn)了品種繁多的紅外遙控產(chǎn)品專用集成電路，一旦有需求就可按圖批量的進(jìn)行生產(chǎn)。正因?yàn)槿绱?，在比擬近的距離即不大于10米的范圍內(nèi)，家用電器遙控中用的最多的還是紅外遙控技術(shù)。目前，較為先進(jìn)萬能遙控器技術(shù)都是在國(guó)外，通常很多種類的紅外設(shè)備都是由這些遙控器控制的，一般遙控器所不具備的先進(jìn)功能其同時(shí)也具有。如典型的學(xué)習(xí)型遙控器就是羅技的Harmony855，該萬能遙控器配合MCE接收器可以完美實(shí)現(xiàn)對(duì)WindowsMCE2005及Vista媒體中心的操作，完全替代MCE遙控器，有效距離可達(dá)10米以上。AdvancedUniversalRemote功能也內(nèi)置在了這種萬能遙控器中，使用時(shí)只需要按下一個(gè)按鈕便可以進(jìn)入用戶自己所需要的狀態(tài)下，使用了可更換的3.7伏充電電池，電容容量到達(dá)了930毫安時(shí)，雖然彩色的液晶顯示器特別的耗電，但仍可長(zhǎng)時(shí)間使用。一旦它們有移動(dòng)的情況，是可以馬上回到操作狀態(tài)的，那是由于其內(nèi)置Tilt傾斜感應(yīng)器的作用。而值得注意的是這些遙控器一般都是擁有十分昂貴的價(jià)格，例如羅技的萬能遙控器大約需要128美元等。另外，就是其對(duì)一些國(guó)產(chǎn)品牌的家電是不兼容的，使用起來也不是很不便的。對(duì)于萬能遙控器，除了在國(guó)外有廣闊的市場(chǎng)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求量也是十分廣闊的。例如，在國(guó)內(nèi)的電子大省之一的福建省，對(duì)紅外遙控設(shè)備需求量非常大的電子廠商有萬利達(dá)和燦坤等。在國(guó)內(nèi)，最主要的紅外遙控設(shè)備廠商是位于廈門市的華聯(lián)，其每年對(duì)紅外遙控芯片的需求量都大于兩千萬，如果一種相同等類型的紅外遙控芯片能夠研制出來，這不但能帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，相關(guān)紅外遙控設(shè)備的產(chǎn)業(yè)鏈更能完善，能夠促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的快速開展。在國(guó)內(nèi)，絕大多數(shù)遙控器類型比擬簡(jiǎn)單，是一對(duì)一的控制方式，也就是一個(gè)遙控器控制一個(gè)紅外設(shè)備，這與我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情及經(jīng)濟(jì)狀況和消費(fèi)習(xí)慣是密切相關(guān)的。萬能遙控器的出現(xiàn)，補(bǔ)充了單一類型遙控器的缺乏，使其變得更豐富和實(shí)用，但是其在國(guó)內(nèi)的銷量并不如意。不過從西方開展的歷程來看，我國(guó)同樣的也會(huì)走向萬能遙控器的時(shí)代，但是之前必須要經(jīng)歷對(duì)單一型遙控器的使用，特別是在信息化開展迅速越來越快的情況下，萬能遙控器更有著廣闊的需求空間和開展前景。使萬能遙控器確實(shí)好用是啟動(dòng)這一塊市場(chǎng)的關(guān)鍵點(diǎn)所在，它是有著更為人性化的功能，并且能夠完全替代單一型遙控器的功能，能夠使人們的生活變得舒適。自2006年起，中國(guó)大陸與臺(tái)灣遙控器設(shè)備產(chǎn)量大約占到了全球總產(chǎn)量的百分之八十，因?yàn)槭艿胶Ｍ馐袌?chǎng)需求的快速增長(zhǎng)的刺激，遙控器出口的總量仍在不斷的增加。最近幾年來，伴隨著遙控器市場(chǎng)的劇烈競(jìng)爭(zhēng)，這時(shí)遙控制造產(chǎn)業(yè)也隨之變得越來越成熟，同時(shí)也逐漸的完善起來，并且遙控器的市場(chǎng)價(jià)格也出現(xiàn)了不但下降的情形，但與此相反，高端產(chǎn)品的價(jià)格卻在穩(wěn)步的上升。并且在未來幾年內(nèi)，技術(shù)實(shí)力比擬強(qiáng)大的臺(tái)灣同行業(yè)將把高端紅外線或轉(zhuǎn)向射頻遙控器作為其開展的重點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)供給商主要生產(chǎn)中低端紅外產(chǎn)品．對(duì)于多種規(guī)格的紅外線遙控器，國(guó)內(nèi)及香港的供給商都是能夠制造出來的，而對(duì)于采用更新技術(shù)往往臺(tái)灣的制造商是比擬感興趣的。綜上，海外買家所需求的各種規(guī)格的遙控器都可以由中國(guó)制造商來完成。1.3本設(shè)計(jì)的內(nèi)容現(xiàn)如今，人們的生活水平逐漸提高，電子產(chǎn)業(yè)迅猛開展，家電下鄉(xiāng)的活動(dòng)也是撲面而來，越來越多的現(xiàn)代化電器走進(jìn)了普通老百姓的家庭，而這些家用電器大都由紅外遙控器操控，過多不同遙控器的混合使用帶來了諸多不便。因此，設(shè)計(jì)一種智能化的學(xué)習(xí)型遙控器，學(xué)習(xí)各種家用電器的遙控編碼，實(shí)現(xiàn)用一個(gè)遙控器控制所有家電，已成為迫切需求。學(xué)習(xí)型萬能遙控器卻能夠把各種電器集中控制，克服了紅外遙控器只能識(shí)別唯一設(shè)備的局限性，從而拓寬了應(yīng)用范圍，方便了我們的生活。學(xué)習(xí)型萬能遙控器主要功能包括紅外信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)、克服對(duì)直視空間控制的依賴以及克服接收距離短的缺點(diǎn)。紅外信號(hào)學(xué)習(xí),可以把多個(gè)紅外信號(hào)學(xué)習(xí)在一個(gè)遙控器上,有效防止頻繁更換遙控器的為難情況，當(dāng)然學(xué)習(xí)功能也兼有轉(zhuǎn)發(fā)功能的特點(diǎn)。本文介紹了一種基于STC89C52的自學(xué)習(xí)型紅外遙控器，該遙控器利用STC89C52單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主控部件。通過接收電路接收紅外遙控器發(fā)送過來的紅外遙控信號(hào)，然后經(jīng)過存儲(chǔ)電路把紅外遙控信號(hào)存儲(chǔ)起來，最后通過鍵盤電路和發(fā)送電路實(shí)現(xiàn)遙控家用電器的功能。2本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)研究2.1紅外光根本特性介紹紅外光又叫紅外線，是波長(zhǎng)比可見光要長(zhǎng)的電磁波(光)，波長(zhǎng)為1毫米到770納米之間，光譜上面在紅色光的外側(cè),是不可見光。一般可以將紅外光譜分成四個(gè)區(qū)域，即近紅外區(qū)(0.76—3.0um)、中紅外區(qū)(3.0—6.0um)、中遠(yuǎn)紅外區(qū)(6.0-20um)、遠(yuǎn)紅外區(qū)(20-1000um)。紅外光譜主要集中在0.76-1.60um的近紅外光，其主要用在當(dāng)前工業(yè)紅外光控制和探測(cè)中。紅外遙控的光源選擇近紅外光，主要的原因有以下幾點(diǎn)：(1)現(xiàn)在用的比擬多的接收器件一般是光敏三極管和光電二極管，它的制作材料大都采用硅半導(dǎo)體。且這類管子波長(zhǎng)的接收峰值一般為大于780納米而小于1550納米，也就是這些管子對(duì)于波長(zhǎng)大于780納米而小于1550納米的紅外光探測(cè)時(shí)具有較高的靈敏度。(2)而對(duì)于紅外光發(fā)射器件，其發(fā)射波長(zhǎng)只要在大于880納米而小于1700納米的范圍內(nèi)，這時(shí)探測(cè)器的靈敏度是比擬高的，并且它是與光電接收器件的響應(yīng)波長(zhǎng)相匹配，具有較高的工作效率。2.2紅外光發(fā)射電路的根本原理2紅外遙控發(fā)射器原理紅外遙控發(fā)射器的組成局部有：遙控專用集成電路、電源和紅外發(fā)射電路、鍵盤等組成。當(dāng)鍵盤上的某個(gè)按鈕被按下時(shí)，經(jīng)過調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生了串行編碼脈沖，通過鼓勵(lì)電路驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)光，在經(jīng)過二次調(diào)制后將編碼信號(hào)發(fā)射出去。首先要做的就是對(duì)大于38kHz而小于40kHz左右的載波信號(hào)進(jìn)行脈沖調(diào)制，而對(duì)這些信號(hào)的控制是通過對(duì)相應(yīng)的鍵盤操作來完成的。2紅外光發(fā)射方式通過紅外發(fā)光二極管對(duì)紅外光進(jìn)行獲取是十分方便的。其構(gòu)成的原理還是由PN節(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，且外形和發(fā)光二極管LED相似。在加上合理的正向偏置電壓之后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。同時(shí)管壓降限定在1．4伏，正常工作時(shí)的電流要小于20毫安。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。除了有直流電流驅(qū)動(dòng)方式以外，發(fā)光二極管還有脈動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)方式和交流電流驅(qū)動(dòng)方式。在紅外測(cè)量、檢測(cè)等比擬簡(jiǎn)單的通信電路中主要使用交流驅(qū)動(dòng)方式，而對(duì)于紅外光通信而言，頻率、帶寬調(diào)制是很重要的指標(biāo)。根據(jù)電流驅(qū)動(dòng)方式可分為：(1)平均發(fā)射方式：通過啟動(dòng)直流供電電源直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)出恒定的紅外光。紅外發(fā)光二極管的功率大都小于l00mW，其一般是比擬小的，另外就是其功耗較大，同時(shí)抗干擾能力不強(qiáng)。其發(fā)射方式如圖2.1所示：(2)脈沖發(fā)射方式：對(duì)于發(fā)出一定占空比的脈沖信號(hào)，采用脈沖電流驅(qū)動(dòng)方式。脈沖編碼信號(hào)在降低功耗的同時(shí)，提高發(fā)射效率．其發(fā)射方式如下列圖2.2所示： I I O O t t圖2.1紅外光平均發(fā)射方式 圖2.2紅外光脈沖發(fā)射方式為了提高紅外遙控系統(tǒng)的作用距離，一般是不使用紅外發(fā)射管過載，同時(shí)也不采用平均發(fā)射方式，而是采用脈沖發(fā)射方式或者調(diào)制載波脈沖發(fā)射方式。2.3紅外遙控器的紅外編碼及其發(fā)送2紅外遙控器的紅外編碼數(shù)據(jù)在遙控系統(tǒng)中傳輸?shù)母袷绞且淮幋a脈沖，也就是一組連續(xù)的，且是用調(diào)制過的載波表示該脈沖的。紅外接收頭在接收這個(gè)串行碼并且在調(diào)制解調(diào)之后，把其作為遙控輸入信號(hào)送到微處理器，這是對(duì)于一般的遙控系統(tǒng)而言的，而對(duì)于接收到的遙控指令的解碼是通過CPU的內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)的，利用單片機(jī)開發(fā)各種紅外遙控系統(tǒng)或者通常利用紅外編碼解碼專用芯片，這些通常都是由設(shè)計(jì)人員來完成的，以便對(duì)各種電器設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行遙控。由于不同的廠商會(huì)采用不同的編碼方式，以至于當(dāng)前有各式各樣的編碼方式在市場(chǎng)上流行，國(guó)際間的交流也缺少一個(gè)統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)，不同的各芯片廠商會(huì)根據(jù)各自經(jīng)濟(jì)利益和實(shí)際情況的考慮，在遙控器的制造中所使用的標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。遙控器制造首先興起于歐洲和日本，并且在才開始的時(shí)候生產(chǎn)遙控芯片的廠家也是非常少的，他們開始所使用的遙控器的編碼標(biāo)準(zhǔn)為后來的其他公司制造遙控器提供了編碼的依據(jù)。遙控器在被生產(chǎn)出來之后，只是在脈沖寬度上有一些變化，但是老廠家的編碼標(biāo)準(zhǔn)，例如整個(gè)碼型結(jié)構(gòu)上還是很相似的。由于現(xiàn)在單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，遙控器設(shè)計(jì)中只需要通過利用單片機(jī)的調(diào)制編碼作用，然后就是把調(diào)制后的編碼通過紅外光發(fā)射出去。2紅外遙控器的紅外編碼發(fā)送一個(gè)完整的控制字經(jīng)過一定的編碼方式表示出來以后，究竟以怎樣的方式發(fā)送出去，是該紅外編碼發(fā)送原理中一個(gè)很重要內(nèi)容，下面對(duì)紅外遙控信號(hào)的碼流傳輸方式作一個(gè)全面的分析。所謂的碼流傳輸方式，就是指當(dāng)一個(gè)遙控器的按鍵被按下在松開之前，遙控碼向外發(fā)送的方式，具體來說，就是發(fā)送了一個(gè)完整的控制字之后，如果按鍵還沒有松開，那接下來發(fā)送的是簡(jiǎn)單的重復(fù)完整的控制字，還是后加重復(fù)碼，還是根本就沒有數(shù)據(jù)，如果有數(shù)據(jù)，是什么樣的數(shù)據(jù)，之間的間隔是多少。下面仍然以最廣泛的NEC標(biāo)準(zhǔn)為例介紹：NEC協(xié)議的編碼稱為NEC碼，采用脈沖相位調(diào)制(PPM)，紅外遙控器調(diào)制波的載波頻率為38kHz。NEC碼的定義和編碼格式：NEC協(xié)議的"0"、"1"碼的定義，即"0"碼定義為0.56ms高電平脈寬(常稱為傳號(hào))和0.565ms低電平(常稱為空號(hào))組成"0"碼；"l"碼定義為0.56ms高電平脈寬和1.69ms低電平，組成“1"碼。由此可見NEC協(xié)議"0"、"l"碼定義與我們熟悉的進(jìn)制"0"、"1"定義完全不同。NEC協(xié)議傳輸一幀信息(或信號(hào))，每一幀信息由引導(dǎo)碼(9ms脈寬和4.5ms低電平)開始，后面緊跟著16位地址碼(又稱用戶碼)和16位鍵碼(又稱命令碼)。在16位地址碼中，有的分為低8位地址和高8位地址；而有的高8位地址碼是低8位地址碼的反碼。在16位鍵碼中，其高8位是鍵碼，低8位是鍵碼的反碼．地址碼和命令碼的發(fā)送均是低位在前，高位在后。由上述可見，NEC協(xié)議的一幀信息占用的時(shí)間長(zhǎng)度為67.5ms。NEC協(xié)議規(guī)定，每按一次遙控器鍵，就發(fā)送一幀碼，但假設(shè)按住遙控器不放，那么每隔108ms，發(fā)一次重復(fù)碼。重復(fù)碼的特點(diǎn)就是在發(fā)第一幀編碼之后的108ms，又發(fā)送新的引導(dǎo)碼，引導(dǎo)碼的組成是9ms高電平脈寬，接著是2.25ms低電平(即空號(hào))，空號(hào)之后又是0.5ms高電平脈寬，然后發(fā)送與第一幀相同的16位數(shù)據(jù)碼和16位命令碼。只要按鍵不放，其發(fā)送的重復(fù)碼均以108ms間隔依序進(jìn)行。2.4紅外遙控接收電路根本原理紅外遙控接收器的作用是，將接收到的紅外發(fā)光遙控信號(hào)送到微處理器去處理和識(shí)別。接收系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)電路，數(shù)碼管顯示等。把接收到的紅外脈沖信號(hào)解調(diào)轉(zhuǎn)換成處理器能夠識(shí)別的電信號(hào)，這個(gè)是由光電探測(cè)器來完成的。通過前面一系列的步驟，就可以復(fù)原出代碼波形，最后把這些波形送給微處理器進(jìn)行相應(yīng)信息識(shí)別和處理。詳細(xì)過程見該模塊軟件的分析，這里就不累贅了。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3.1所示，學(xué)習(xí)型遙控器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有以下六局部組成：STC89S52最小系統(tǒng)、紅外接收電路、紅外發(fā)送電路、外存儲(chǔ)器、外接鍵盤電路、數(shù)碼管紅外代碼顯示電路。STC89C52最小系統(tǒng)是整個(gè)自學(xué)習(xí)型遙控器的核心，它控制和協(xié)調(diào)其他五個(gè)局部。圖3.1自學(xué)習(xí)型遙控器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.2總體硬件電路設(shè)計(jì)圖STCSTC89C52數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊EEPROMP10EEPROM 8位數(shù)碼管顯示模塊 P0段選 8一體化紅外接收電路模塊 P20P21P23位選 P32 P30 P33 P31 VCC紅外發(fā)射電路模塊鍵盤模塊 GND圖3.2自學(xué)習(xí)型遙控器的總硬件電路設(shè)計(jì)圖學(xué)習(xí)型遙控器系統(tǒng)由紅外遙控信號(hào)發(fā)射電路、紅外遙控信號(hào)接收電路、STC89C52最小系統(tǒng)、鍵盤電路及其外存儲(chǔ)電路、數(shù)碼管紅外代碼顯示電路構(gòu)成。STC89C52最小系統(tǒng)采用24MHz晶振。接收電路采用一體化紅外接收頭?？紤]到數(shù)據(jù)需要保存，保證掉電不喪失，選用外部存儲(chǔ)器EEPROM24C02，它是可在線電擦除和電寫入的存儲(chǔ)器，容量為2KB。另外為了更直觀的看到接收編碼的情況，電路利用8個(gè)數(shù)碼管將紅外編碼的四個(gè)編碼段顯示出來。詳細(xì)電路圖見圖3.2。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1總體思路測(cè)量軟件主要實(shí)現(xiàn)三方面功能，即紅外信號(hào)的接受、紅外信號(hào)的存儲(chǔ)和紅外信號(hào)的發(fā)送。其中紅外信號(hào)的接受和發(fā)送是能直觀感覺到的兩大功能。三大功能間的關(guān)系如圖4.1。存放解碼數(shù)據(jù)存放解碼數(shù)據(jù)〔掉電不喪失〕接受并解碼紅外信號(hào)接受并解碼紅外信號(hào)編碼并發(fā)送紅外信號(hào)編碼并發(fā)送紅外信號(hào)圖4.1自學(xué)習(xí)型遙控器系統(tǒng)軟件功能圖4.2總體軟件流程圖鑒于自學(xué)習(xí)遙控器一個(gè)遙控器集學(xué)習(xí)、收錄和轉(zhuǎn)發(fā)三個(gè)功能于一身，在軟件實(shí)現(xiàn)過程中，我也將這三個(gè)放于一個(gè)程序之中。下面給出軟件實(shí)現(xiàn)的流程圖，即圖4.2。4.3各局部具體實(shí)現(xiàn)方法4紅外接收顯示模塊要接收紅外信號(hào)，就先得對(duì)紅外信號(hào)做一定的了解。下面通過TC9012芯片為例大致講解解碼原理：先看一些遙控器發(fā)射波形圖4.3，從圖4.3(a)上圖中發(fā)碼16進(jìn)制讀數(shù)為客戶嗎0E0EH,數(shù)據(jù)碼為0BH,可以看出高電平+低電平稱為頭碼，用于識(shí)別是否遙控碼開始。頭碼過后可以看到4個(gè)8位的數(shù)據(jù)，我們最終目的就是要把這個(gè)32位〔4x8〕從一體化紅外接收頭提取出來，并轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù)，用于區(qū)分不同按鍵按下得出的不同數(shù)值。在遙控器發(fā)射波形中，可以看出，8位數(shù)中的0或者1不是用上下電平表示，而是用不同的低電平的寬度表示，表示表示1，2個(gè)位中間還會(huì)有一個(gè)的高電平〔上圖陰影局部〕。這個(gè)是紅外遙控器發(fā)射的波形，圖中看到的陰影高電平表示載波，一般使用38KHz，遙控器發(fā)射出去的含有載波的紅外信號(hào)通過一體化紅外接收頭處理后得到的是含有載波的反向的波形，也就是沒有上圖中的陰影局部。大致如下列圖4.3(b)上圖中8為客戶碼01110000。一體化紅外接收頭內(nèi)部集成了選頻放大〔38KHz左右頻率增益最大〕，檢波〔把38KHz的載波濾除〕，放大整形〔變成容易檢測(cè)的矩形波〕。:開始開始初始化定時(shí)器和外部中斷初始化定時(shí)器和外部中斷外部中斷鍵是否按下是否有鍵按下外部中斷鍵是否按下是否有鍵按下 N NN Y Y是否有外部中斷按下的是哪個(gè)鍵是否有外部中斷按下的是哪個(gè)鍵 NEEPROM中讀取所有代碼，取出對(duì)應(yīng)鍵代碼EEPROM中讀取所有代碼，取出對(duì)應(yīng)鍵代碼接收紅外信號(hào) Y接收紅外信號(hào)紅外信號(hào)解碼紅外信號(hào)解碼編碼發(fā)送出去編碼發(fā)送出去存儲(chǔ)代碼數(shù)碼管顯示代碼存儲(chǔ)代碼數(shù)碼管顯示代碼圖4.2自學(xué)習(xí)型遙控器系統(tǒng)軟件總流程圖看到如圖4.4波形，表示單片機(jī)引腳可以接收到的波形，我們只要通過單片機(jī)讀取波形并分析波形的寬度，然后分辨出是頭碼，還是0或者1，最后整理出這組碼的16進(jìn)制組合。正確的解碼結(jié)果是按同一個(gè)按鍵得出的16進(jìn)制數(shù)值是不變化的。通過這個(gè)原理，我們可以分辨出每個(gè)按鍵的鍵值。"這里使用中斷方式，外部中斷0和定時(shí)器0，外部中斷主要用于接收紅外波形上升沿觸發(fā)，定時(shí)器用于計(jì)時(shí)〔測(cè)量2個(gè)上升沿的寬度〕。這里做出說明，本設(shè)計(jì)中，外部中斷選擇上升沿觸發(fā)方式，定時(shí)器0采用方式2工作方式，將會(huì)自動(dòng)從裝數(shù)據(jù)，初值以及重裝初值均為0。根本原理分析如下，如接收到頭碼是低電平高電平，我們分析第一個(gè)上升沿到第二個(gè)上升沿的寬度是9ms，根據(jù)定時(shí)器0的設(shè)置，，即這段時(shí)間定時(shí)器產(chǎn)生了70次左右的中斷的時(shí)間，判斷這個(gè)頭碼可以給定一個(gè)范圍，我在程序中取的下線為64，只要大于64次中斷時(shí)間就認(rèn)為頭碼是正確的，檢測(cè)頭碼正確后接著檢測(cè)剩下的32位數(shù)值，原理一樣，我們需要知道0和1分別是怎樣一個(gè)時(shí)間，看圖4.5。經(jīng)計(jì)算，0要次的中斷，1要次的中斷。選一個(gè)中間值12，大于12的碼為1碼，小于的為0碼。ab圖4.3紅外信號(hào)波形圖45 45 圖4.4一體化接收頭接收到的紅外信號(hào)波形"1"碼"0"碼圖4.50和1碼的波形圖4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)接收過來，需要存儲(chǔ)起來，保證其掉電不喪失，這里選了一個(gè)外部EEPROM24C02。程序存入數(shù)據(jù)，有一個(gè)操作時(shí)序需要注意，SCL時(shí)鐘線、SDA數(shù)據(jù)線、A2、A1、A0芯片物理地址選擇，多個(gè)芯片連接在同一個(gè)總線上時(shí)候需要接不同地址，用于主機(jī)識(shí)別。單芯片使用時(shí)可以接任意地址。最多可以擴(kuò)展8片。WP端，寫保護(hù)，可以防止誤操作損壞EEPROM中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)已接收完，就存入其中，有鍵按下是，立即從中取出。4STC89C52與IIC總線方式的EEPROM接口在單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用中，使用IIC總線方式的EEPROM存儲(chǔ)器可以在節(jié)省系統(tǒng)資源的情況下增加存儲(chǔ)的容量。其與單片機(jī)只需兩根口線連接，但其存儲(chǔ)的容量可以提高到1M位(128Kx8位)；因?yàn)榕c單片機(jī)通信的速度不高，適用于數(shù)據(jù)記錄與常數(shù)保存。本文采用的是24C02存儲(chǔ)器，雖然不大，但實(shí)驗(yàn)已然夠用，實(shí)際生產(chǎn)過程中可根據(jù)需要適中選用大容量EEPROM。一個(gè)衡量自學(xué)習(xí)型遙控器性能好壞的重要指標(biāo)就是：自學(xué)習(xí)型遙控器所能存儲(chǔ)代碼的數(shù)量。在學(xué)習(xí)完某個(gè)遙控器的代碼之后，自學(xué)習(xí)型遙控器就會(huì)把這些代碼存儲(chǔ)起來，由于不能進(jìn)行掉電保護(hù)，并且89C52內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)非常有限。因此，所學(xué)習(xí)到的代碼就需要適宜大小的外存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)。24C02一共有8個(gè)引腳，每個(gè)引腳的功能如下：(1)SDA雙向數(shù)據(jù)引腳，其是用于數(shù)據(jù)的輸入/輸出，開漏輸出，需要上拉；(2)SCL串行時(shí)鐘輸入引腳，它是用來產(chǎn)生器件收發(fā)數(shù)據(jù)所需的時(shí)鐘信號(hào)；(3)A0，A1器件地址輸入引腳，可以有4個(gè)同樣的器件同時(shí)連接在總線上；(4)WP寫保護(hù)引腳，當(dāng)內(nèi)部數(shù)據(jù)被硬件寫保護(hù)時(shí)，它必須為高電平，這時(shí)不能夠再寫進(jìn)其它的數(shù)據(jù)了。4IIC總線協(xié)議只有當(dāng)總線是空閑的情況下，數(shù)據(jù)傳送才允許被啟動(dòng)。(1)在數(shù)據(jù)傳送的過程中，必須當(dāng)時(shí)鐘線為高電平的情況下，這時(shí)在數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)位必須是要保持穩(wěn)定狀態(tài)的，且是不允許有任何的跳變。這時(shí)候時(shí)鐘線也是為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線的任何電平變化都被看作是總線的啟動(dòng)信號(hào)或者是停止信號(hào)。(2)在設(shè)計(jì)外部存儲(chǔ)電路時(shí)，如何選用適宜的外部存儲(chǔ)器是特別重要的。由于自學(xué)習(xí)型遙控器有多種不同的家電需要學(xué)習(xí)，并且需要把所學(xué)習(xí)到的其他電器的紅外代碼存儲(chǔ)在外存儲(chǔ)器中以便后面使用。所以外存儲(chǔ)器的選取，需要對(duì)遙控器所需要的存儲(chǔ)空間進(jìn)行很好的估算后才能得出恰當(dāng)?shù)倪x擇。4紅外發(fā)射模塊紅外遙控信號(hào)采用自定義編碼方式，由發(fā)送單片機(jī)來完成調(diào)制過程。因HS0038的紅外接收頻率為38kHz，所以載波信號(hào)采用占空比為1／3的38kHz矩形波，周期t=26us，載波信號(hào)由子程序產(chǎn)生。用低電平與高電平的寬度均等于的方波表示信號(hào)“l(fā)〞，即上下電平的寬度均相當(dāng)于10個(gè)38kHz脈沖的寬度；用低電平的寬度為，高電平的寬度為的方波表示信號(hào)“0〞，即上下電平的寬度分別相當(dāng)于10個(gè)和20個(gè)38kHz脈沖的寬度。這樣發(fā)射時(shí)，只需將發(fā)射的“1〞或“0〞與38kHz載波信號(hào)相與即可。幀結(jié)構(gòu)的定義：引導(dǎo)碼一用戶碼一控制碼一截止碼。在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機(jī)發(fā)送20個(gè)脈沖(每個(gè)脈沖周期26us)作為傳輸開始，接著發(fā)送8位數(shù)據(jù)(字節(jié)高位在前，低位在后)，高4位表示用戶碼，低4位表示控制碼，最后發(fā)送10個(gè)脈沖的低電平作為傳輸結(jié)束。用戶碼是對(duì)每個(gè)接收系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)，通過對(duì)用戶碼的檢驗(yàn)，每個(gè)遙控器按鍵只能被其中一個(gè)接收器識(shí)別，從而控制相應(yīng)的設(shè)備，有效地防止了多個(gè)設(shè)備之問的串?dāng)_。由于有4位用戶碼，所以系統(tǒng)理論上可以控制16個(gè)設(shè)備。發(fā)射子程序流程圖如圖4.6所示。開始開始判斷信號(hào)是1或0？判斷信號(hào)是1或0？ 1 0調(diào)發(fā)射“調(diào)發(fā)射“1〞的子程序調(diào)發(fā)射“0〞的子程序發(fā)射位數(shù)減1發(fā)射位數(shù)減1發(fā)射完? N發(fā)射完? Y返回主程序返回主程序圖4.6發(fā)射程序流程圖5設(shè)計(jì)結(jié)果與分析通過對(duì)市場(chǎng)遙控器需求的研究，本文提出了基于STC89C52的自學(xué)習(xí)型遙控器的硬件設(shè)計(jì)。為了方便和簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，直接選用了一塊單片機(jī)學(xué)習(xí)板，上面各模塊都有，需要通過了解電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后續(xù)的軟件。該遙控器可以適用于市面上流行的各種紅外遙控器，并且熊夠?qū)W習(xí)和控制各種不同類型的紅外遙控設(shè)備。程序編好燒入單片機(jī)后，拿數(shù)字電視機(jī)頂盒、電視機(jī)、空調(diào)等家用電器做過試驗(yàn)，先拿電器的遙控學(xué)習(xí)進(jìn)紅外信號(hào)，在通過單片機(jī)來控制對(duì)應(yīng)的電器，完全能夠控制電器，到達(dá)了想要的效果。而本設(shè)計(jì)所采取的2k的外存儲(chǔ)器，完全可以存儲(chǔ)現(xiàn)在普通家庭的所有家用電器遙控按鍵。至此，本文完成了對(duì)自學(xué)習(xí)型紅外遙控器設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，到達(dá)了預(yù)期效果。但在調(diào)試和總結(jié)的過程中我們也發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)中述存在一些問題需解決：首先在按鍵的設(shè)計(jì)、適宜存儲(chǔ)器的選擇上還得做進(jìn)一步的改良。其次，紅外信號(hào)明顯感覺不強(qiáng)，分析原因，可能單片機(jī)上紅外信號(hào)能量并缺乏夠大，也能可按鍵沒有用消抖動(dòng)的原因。相信隨著時(shí)間的推移和研究工作的深入，最終會(huì)設(shè)計(jì)出功能強(qiáng)大，操作方便的學(xué)習(xí)型遙控器。下列圖給出單片機(jī)工作中的一個(gè)狀態(tài)，圖。圖5.1電路工作狀態(tài)6結(jié)束語與展望本章通過總結(jié)論文階段主要的工作，概括出了階段性的工作研究成果，并通過對(duì)既往工作的總結(jié)，有針對(duì)性的提出了一些有待于更深層次研究的問題。6.1結(jié)束語當(dāng)前家用電器中遙控器的種類比擬多，而且其之間是不能夠通用的，這就給我們的日常生活帶來了諸多不便。本課題就是基于解決這一問題，而以89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一款學(xué)習(xí)型的智能遙控器。其通過學(xué)習(xí)其他遙控器的紅外編碼，到達(dá)用一個(gè)遙控器控制所有電器的目的。具體的設(shè)計(jì)步驟及所要完成的工作總結(jié)如下所示：(1)紅外遙控發(fā)射及接收原理首先是介紹了智能遙控器的研究背景及意義，分析了紅外光發(fā)射電路的根本原理、紅外光接收電路的根本原理。并對(duì)紅外遙控器的編碼原理、碼型分析進(jìn)行了總結(jié)，為后面紅外編碼的選擇提供了重要的依據(jù)。(2)智能遙控器硬件電路設(shè)計(jì)首先是完成智能遙控器系統(tǒng)的功能模塊的設(shè)計(jì)。通過對(duì)實(shí)用紅外發(fā)射電路的分析，利用89C52單片機(jī)的接收及控制作用，然后是以紅外一體化接收頭NBl813為根底，設(shè)計(jì)了紅外接收電路；最后是設(shè)計(jì)了以24C02存儲(chǔ)器為根底的學(xué)習(xí)存儲(chǔ)模塊，這些存儲(chǔ)的代碼是以NEC協(xié)議為依據(jù)而存儲(chǔ)的，并且其是與矩陣鍵盤的值相對(duì)應(yīng)，這里設(shè)計(jì)的是掃描式的矩陣鍵盤，一旦有鍵被按下，單片機(jī)就會(huì)控制與鍵盤相對(duì)應(yīng)的代碼值被發(fā)送出去．其次是對(duì)主控電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。以STC89C52單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)出了主控電路，繪制出了以主控電路為根底的整個(gè)電路的硬件原理圖，并對(duì)主控電路的功能進(jìn)行了描述。(3)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)首先是對(duì)紅外遙控器的自學(xué)習(xí)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)，接著是對(duì)發(fā)射模塊的軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，最后是對(duì)紅外編碼存儲(chǔ)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過這些軟件程序的支持，保證了紅外遙控學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)及發(fā)射這一過程能夠順利的完成。最后是對(duì)總的軟件流程進(jìn)行了分析，并為系統(tǒng)解決和處理不同編碼提供了方法。(4)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及調(diào)試對(duì)學(xué)習(xí)到的電視機(jī)類遙控器及空調(diào)類遙控器的紅外編碼進(jìn)行測(cè)試，通常是根據(jù)脈寬或周期之間的差異來表示高、低電平信號(hào)的，在其與所收集到的資料信息完全一致的情況下，就可以對(duì)相應(yīng)的電器進(jìn)行控制了。展望由于紅外通信技術(shù)在家電產(chǎn)品控制方面具有獨(dú)特的地位和重要的作用，本文所開發(fā)的以89C52單片機(jī)為核心的學(xué)習(xí)型遙控器，其在紅外學(xué)習(xí)及通信控制方面取得了很多的研究成果．但是由于時(shí)間及其他的原因，還有許多的問題有待于解決，例如本文只學(xué)習(xí)和調(diào)試了一種類型的電視機(jī)遙控器編碼和空調(diào)遙控器編碼，因此，仍然有許多地方值得改良。對(duì)于后面的開展，應(yīng)該從下面幾個(gè)方面進(jìn)行改良：(1)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，使之能夠?qū)W習(xí)識(shí)別并且接收更多的家用紅外設(shè)備發(fā)送過來的紅外編碼，并能進(jìn)行正確的處理，真正的能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)遙控器控制所有的紅外家電設(shè)備。(2)充分的利用現(xiàn)有軟硬件資源并能夠進(jìn)行屢次的開發(fā)，增加系統(tǒng)的功能，例如娛樂、學(xué)習(xí)等管理，使我們的生活變得更加豐富精彩。展望未來，家用電器信息化能夠大大提高人們的生活質(zhì)量，并且在此根底上開發(fā)出能夠統(tǒng)一控制這些家電的遙控器會(huì)越來越受到人們的歡送。本文在研究中也取得了一些階段性的成果，但是在與普通的遙控器比擬時(shí)，其價(jià)格還是相對(duì)較高的。同時(shí)，我們也應(yīng)該注意到，紅外通信應(yīng)用的局限性也越來越明顯了，比方其通信距離以及通信數(shù)據(jù)率等原因。現(xiàn)代生活中，無線局域網(wǎng)、GPRS等無線通信技術(shù)將在家電信息化的過程中將代替它而起到更大的作用。參考文獻(xiàn)[1]凌毅．單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)[M]．電子工業(yè)出版社,2023[2]蘇長(zhǎng)贊．紅外線和超聲波遙控[M]．人民郵電出版社,1999[3]李建華．實(shí)用遙控器原理與制作[M]．人民郵電出版社,1996[4]李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M]．北京航空航天大學(xué)出版社,2000[5]Chen.KINFRAREDREMOTECONTROL[J].PatentApplicationPublication,2003(0006904)[6]GPietraszakM,WStacyC.SelflearningIRremotecontroltransmitter[J].UnitedStatesPatent,1997.11.25[7]聶詩良,李磊民.紅外遙控信號(hào)的一種編碼解碼方法[J]．儀表技術(shù)與傳感器,2004,(08)[8]安穎,張春英,王裕?。t外遙控器在單片機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]．電子技術(shù),2003,(06)[9]蘆健,彭軍,顏?zhàn)杂?陳文薌．自學(xué)習(xí)型智能紅外遙控器設(shè)計(jì)[J]．Foreig