紅外遙控器的解碼裝置設(shè)計(jì)
紅外遙控器的解碼裝置設(shè)計(jì),紅外,遙控器,解碼,裝置,設(shè)計(jì)
摘 要
隨著家用電器種類(lèi)的增加和無(wú)線(xiàn)遙控產(chǎn)品的普及，紅外遙控器的使用頻率越來(lái)越高，針對(duì)國(guó)內(nèi)紅外遙控學(xué)習(xí)技術(shù)成熟，但產(chǎn)品化程度低的特點(diǎn)，本文自主設(shè)計(jì)一種具有紅外學(xué)習(xí)和觸屏顯示功能的紅外遙控器，借此促進(jìn)紅外遙控學(xué)習(xí)技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品化推廣。
在紅外解碼方面，傳統(tǒng)方法采用單片機(jī)中斷或者查詢(xún)方式采集紅外信號(hào)，環(huán)境不理想情況下可能需要多次解碼，解碼一次即可成功；在紅外發(fā)射方面，本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)，通過(guò)調(diào)試將38KHz 載波紅外信號(hào)發(fā)射距離提高到10 米；在紅外接收方面，進(jìn)行了紅外干擾測(cè)試；通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)等課程，結(jié)合實(shí)際加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。通過(guò)設(shè)計(jì)紅外遙控電路，進(jìn)一步掌握數(shù)電模電等理論知識(shí)的運(yùn)用，加深了解電子元器件特別是集成電路（芯片）的結(jié)構(gòu)與功能。同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力以及獨(dú)立思考的能力，為將來(lái)在社會(huì)上立足增加籌碼。
按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的順序，本文先后制作了遙控接收解碼裝置、遙控編碼發(fā)射裝置。
關(guān)鍵詞：紅外學(xué)習(xí)；紅外解碼；單片機(jī)控制
I
ABSTRACT
In the electronic world, the infrared remote control technology is widely used in our lives. Various appliances on the market have the technology of infrared remote control system with maturity and low cost. However, to avoid different brands and between different types of equipment malfunction, people use different devices in different transport rules or identification number, which makes various types of remote control apply only to their remote objects and easy causes confusing results that the actual use of the remote control are many and complex. The design requirements is to achieve an intelligent learning IR remote control implementations.
In the infrared decoding, the traditional method of single-chip interrupt or query the way to collect infrared signals, the environment may not need to be decoded several times, decoding can be successful; in the infrared emission, this article through the test, by debugging the 38KHz carrier infrared Signal transmission distance increased to 10 meters; in the infrared receiver, the infrared interference test; through the study of digital electronic technology, analog electronic technology courses, combined with the actual deepening of the understanding of the knowledge. Through the design of infrared remote control circuit, to further grasp the number of electric power and other theoretical knowledge of the use of deepening understanding of electronic components, especially integrated circuits (chips) structure and function. At the same time in the design process to enhance their ability and independent thinking ability for the future in the community based on the increase in chips.
Key words: Infrared learning; Infrared decoding; Infrared remote receiver
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT I
1 緒論 1
1.1 選題的目的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3 選題研究的內(nèi)容 2
2 紅外遙控學(xué)習(xí)方案設(shè)計(jì) 4
2.1 總體方案簡(jiǎn)介 4
2.21 按鍵模塊的方案設(shè)計(jì) 5
2.22 顯示模塊的方案設(shè)計(jì) 6
2.23 紅外接收模塊的方案設(shè)計(jì) 7
2.25 微控制器選擇的方案設(shè)計(jì) 7
3 硬件電路 8
3.1系統(tǒng)的主要硬件模塊設(shè)計(jì) 8
3.2 主要模塊電路設(shè)計(jì) 8
3.2.1鍵盤(pán)和顯示電路設(shè)計(jì) 8
3.2.2 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì) 8
3.2.3編碼 9
3.2.3紅外接收電路 11
3.2.4 74LS240引腳 11
3.2.5 單片機(jī)控制電路 12
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 14
4.1 C語(yǔ)言以及編譯軟件的簡(jiǎn)介 14
4.1.1 Keil C51軟件簡(jiǎn)介 14
4.2 軟件設(shè)計(jì) 15
4.2.1發(fā)射部分 15
4.2.2 接收部分 18
4.3 Proteus仿真 19
4.3.1Proteus軟件介紹 19
4.3.2實(shí)現(xiàn)仿真 20
參 考 文 獻(xiàn) 23
附錄1：外文翻譯 24
附錄2：外文原文 31
致 謝 39
III
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目
1 緒論
1.1 選題的目的意義
隨著電子工程在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域一個(gè)新的革命。遙控器主要由形成遙控信號(hào)的微處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發(fā)光二極管以及鍵盤(pán)矩陣組成。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使遙控技術(shù)有了日新月異的發(fā)展。遙控裝置的中心控制部件已從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī)，智能化程度大大提高。近年來(lái)，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來(lái)越廣泛。
在當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與日俱增，人們是生活水平也是日益提高，為了減少人的工作量，所以是對(duì)各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求也是越來(lái)越高，針對(duì)與這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度比較高的控制體系是必然的。
單片機(jī)的集成度很高，它具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小、質(zhì)量輕。所以特別適用與“電腦型產(chǎn)品”，它的應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科研、教育以及日常生活用品(家電、玩具)等各種領(lǐng)域。單片機(jī)特別適合于把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分勞師機(jī)械、電子零件或元器件。可使產(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化。
在這里不得不提到同樣具有傳輸功能的還有藍(lán)牙（BLUETOOTH），實(shí)際上就是取代數(shù)據(jù)電纜的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，通過(guò)低帶寬電波實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接之間的信息交流。它和紅外的區(qū)別如下：
（1）藍(lán)牙是使用無(wú)線(xiàn)電波傳輸數(shù)據(jù),紅外是使用光波傳輸數(shù)據(jù)；
（2）藍(lán)牙基本沒(méi)有方向性,紅外有方向性；
（3）藍(lán)牙信號(hào)可以穿透多數(shù)非金屬物體,紅外基本不能穿透非透明物體；
（4）藍(lán)牙傳輸帶寬比紅外高很多,速度比紅外快很多；
（5）藍(lán)牙可以同時(shí)連接多種設(shè)備,紅外每個(gè)接收器同時(shí)只能連接一個(gè)設(shè)備。
然而，藍(lán)牙應(yīng)用成本升高，普及難度增大，相對(duì)來(lái)說(shuō)在短距離內(nèi)，紅外的傳輸速度更快，成本更低，故選擇紅外通信技術(shù)完成本設(shè)計(jì)。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
紅外通信由來(lái)已久,但是進(jìn)入90年代,這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展,應(yīng)用范圍更加廣泛。
1995年，一個(gè)由部件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠(chǎng)商組成的大型集團(tuán)——紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IrDA)就紅外通信的一套標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成一致?，F(xiàn)在約有120 家以上的廠(chǎng)商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。其中的許多廠(chǎng)商已推出符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)并支持Windows 95的產(chǎn)品。
紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)開(kāi)發(fā)的這種新的無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)還得到PC機(jī)產(chǎn)業(yè)的有力支持。主要的開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商，如微軟、蘋(píng)果、東芝和惠普公司，已推出了在計(jì)算機(jī)之間采用這種高速紅外數(shù)據(jù)通信的PC機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和手持式個(gè)人數(shù)字助理(PDA)設(shè)備。
此外，紅外通信的連通性已用在大多數(shù)新的筆記本計(jì)算機(jī)中，并成為一種最具成本效益和便于使用的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)而問(wèn)鼎市場(chǎng)。
目前家電中用的最多的遙控方式是紅外遙控，紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。價(jià)格低廉，編碼簡(jiǎn)單，近距離的遙控使用紅外遙控非常有優(yōu)勢(shì)。
由于紅外一體化接收頭的出現(xiàn)，大大降低了紅外遙控的成本和技術(shù)難度，目前不僅在家電領(lǐng)域，在玩具、安防等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。紅外遙控系統(tǒng)主要由紅外遙控發(fā)射裝置、紅外接收設(shè)備、遙控微處理機(jī)等組成。因此，遙控系統(tǒng)是一涉及單片機(jī)的數(shù)字系統(tǒng)。
目前國(guó)內(nèi)紅外遙控電子元器件的競(jìng)爭(zhēng)很激烈，導(dǎo)致了價(jià)格的低廉，表面上有利于消費(fèi)者，可是長(zhǎng)期惡性競(jìng)爭(zhēng)，互相壓價(jià)格，必將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的下降，最終損害的只能是消費(fèi)者。紅外遙控的前景依然看好，不過(guò)紅外遙控的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀(guān)。
紅外遙控是單工的紅外通信方式，整個(gè)通信中，需要一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端。發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收端普遍采用價(jià)格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到TTL電平的編碼信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并控制相關(guān)對(duì)象。
1.3 選題研究的內(nèi)容
該論題研究的內(nèi)容主要是以下幾個(gè)方面：
(1) 研究紅外遙控信號(hào)波形；
(2) 設(shè)計(jì)紅外遙控器信號(hào)接受系統(tǒng)；
(3) 信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)；
(4) 轉(zhuǎn)換發(fā)送電路設(shè)計(jì)；
2 紅外遙控學(xué)習(xí)方案設(shè)計(jì)
2.1 總體方案簡(jiǎn)介
用來(lái)編碼的芯片是用來(lái)作為紅外線(xiàn)遙控器的關(guān)鍵部分，先將代碼進(jìn)行編碼，然后在這基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐操作，而這些部件進(jìn)行相對(duì)的動(dòng)作時(shí)執(zhí)行的是收到設(shè)備發(fā)來(lái)的解碼程序。編碼程序輸出的形式是通過(guò)負(fù)載的波，也就是說(shuō)，這種波作為一種載體它把作用在自體上所全部帶著的脈沖信號(hào)，在輸出上則是以自己特定的頻率，為38kHZ，以用來(lái)實(shí)現(xiàn)的作為載波，它作為輸送的端口則需要用到一種二極管，被稱(chēng)為紅外線(xiàn)發(fā)光二極管，經(jīng)過(guò)特殊處理后的電信號(hào)，在通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)變后成為了光信號(hào)，輸出的端口則是輸送的紅外光，為了確保能在識(shí)別范圍內(nèi)，需要將發(fā)射出的紅外光的波長(zhǎng)在紅外光譜上處于840nm到960nm之間。把原本的紅外光信號(hào)通過(guò)程序轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷男盘?hào),通過(guò)使波形放大處理、調(diào)整波的性狀、還有進(jìn)行調(diào)制與調(diào)節(jié)等方法順序，最終變成了原始步驟中的脈沖信號(hào)，并且參照遙控發(fā)出的指令程序來(lái)進(jìn)行各類(lèi)對(duì)應(yīng)所應(yīng)該完成的動(dòng)作。
根據(jù)上述的所有內(nèi)容，初步制定了該系統(tǒng)應(yīng)該具備的幾大模塊：在實(shí)現(xiàn)控制單元上用單片機(jī)實(shí)行的單片機(jī)控制模塊，將鍵碼中的數(shù)值作為發(fā)出的輸入單元作為信息的輸送，作為利用紅外原理所接收發(fā)出信號(hào)的系統(tǒng)接收部分單元，有輸出就有輸入端，作為發(fā)射信息信號(hào)的角色也就是紅外發(fā)射模塊，另外需要能看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的就是能顯示結(jié)果的屏幕作為顯示模塊。系統(tǒng)原理框圖如1.1所示：
圖1.1系統(tǒng)組成原理圖
而作為信號(hào)使用紅外發(fā)射的時(shí)候，在鍵盤(pán)上發(fā)出相應(yīng)的鍵值，而在接收的部分有相應(yīng)的儲(chǔ)存的紅外編碼，通過(guò)程序調(diào)節(jié)，使他還原。并且將38千赫茲的信號(hào)作為載波形式呈現(xiàn)。為了得到最終紅外的發(fā)射目的，還需要用放大電路中進(jìn)行放大作用，才能將所發(fā)射出的紅外光與要接收的紅外光相對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)射與接收的功能。
2.21 按鍵模塊的方案設(shè)計(jì)
方案1：采取的是一種原理比較簡(jiǎn)單的獨(dú)立式按鍵。它的優(yōu)點(diǎn)很明顯，它具有在硬件結(jié)構(gòu)上它選取配置通用性強(qiáng)，而在軟件的結(jié)構(gòu)上也簡(jiǎn)潔易懂。它的特別之處就是在每一個(gè)對(duì)應(yīng)的按鍵鈕只允許有單獨(dú)的一個(gè)I/O口，然而每個(gè)單獨(dú)的獨(dú)立I/O口在進(jìn)行操作時(shí)并不會(huì)對(duì)其他的口進(jìn)行影響，說(shuō)明了獨(dú)立式的按鍵操作時(shí)不會(huì)對(duì)其他的按鈕產(chǎn)生干擾，電位的狀態(tài)也不會(huì)發(fā)生改變。然而重要的是每個(gè)獨(dú)立鍵鈕只允許占有一個(gè)I/O口，當(dāng)出現(xiàn)特殊的情況，比如鍵鈕比較多的情況下，I/O口會(huì)很多，出現(xiàn)占用的情況。所以在這種情況下我們一般不采取，只有在鍵鈕的數(shù)量比較少的時(shí)候才會(huì)考慮該方案。在圖2.1中就是上述要求設(shè)計(jì)的獨(dú)立式按鍵。
圖2.1 獨(dú)立式鍵盤(pán)
方案2：進(jìn)行對(duì)比的是一款叫作HD7279的芯片，它主要用于在拓展型的單片機(jī)上，具有I/O口的一種芯片，用來(lái)完成傳輸功能的只有一根總線(xiàn)，所以即使它連掉了四個(gè)串口的I/O線(xiàn)，不過(guò)還是只有一根才是真正起作用的，而就這一根線(xiàn)可以同時(shí)使八位的數(shù)碼管和作為輸入的鍵盤(pán)進(jìn)行操作。如果要求將HD7279和單片機(jī)連接在一起，那么在占用I/O口的要求就要達(dá)到三到四組，不過(guò)作為要有一個(gè)獨(dú)立要求的指令，這是用來(lái)控制的單總線(xiàn)的基本情況。而一個(gè)電路的完整也有可能出現(xiàn)電阻原件比較少的情況下，為了使實(shí)驗(yàn)操作更為簡(jiǎn)單方便，也含有鍵盤(pán)接口等。圖2.2為HD7279
圖2.2為HD7279
方案3：這里的鍵盤(pán)采用行列式形式，根據(jù)字面意思在這個(gè)行列式形式的鍵盤(pán)里，它的I/O口以成行成列的形式存在著，而作為鍵鈕的開(kāi)關(guān)兩邊的端口將分別連在I/O口的線(xiàn)所組成的行和線(xiàn)。而當(dāng)需要多個(gè)或者數(shù)量相對(duì)比較多的時(shí)候，能夠可以盡量地少用I/O口。4×4的鍵盤(pán)如2.3所示。而在這個(gè)設(shè)計(jì)中單片機(jī)需要多個(gè)接口。
圖2.3行列式形式
2.22 顯示模塊的方案設(shè)計(jì)
方案1：LED屏，也就是數(shù)碼管作為顯示模塊。數(shù)碼管在制造上價(jià)格比較低，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，可用BCD進(jìn)行編碼的方式表達(dá)內(nèi)容，而且程序編輯比較簡(jiǎn)單，不占用內(nèi)存以及資源。可是它能表達(dá)的內(nèi)容相對(duì)比較少，數(shù)字和字母是能力范圍內(nèi)的顯示內(nèi)容，而且比較消耗。
方案2：具有比LED更有優(yōu)勢(shì)的液晶屏，也就是LCD顯示，具有重量輕厚度薄，電量消耗相對(duì)比較小，另外其他的特點(diǎn)就是具有比LED更大的可視面積，在畫(huà)面成像上素質(zhì)也更高，另外在對(duì)外部信息干擾的情況下依然能正常工作，優(yōu)勢(shì)很顯著。。缺點(diǎn)是編程的工作量大。
方案3：在實(shí)際工作中用途范圍比較廣的共陽(yáng)數(shù)碼管顯示。它的特點(diǎn)是直接接電源,省去來(lái)拉電阻的步驟,所以屏幕顯示的亮度較高，在進(jìn)行單片機(jī)控制時(shí) ,可以省去每次編程賦值的麻煩。
2.23 紅外接收模塊的方案設(shè)計(jì)
方案一：采用紅外接收二極管加專(zhuān)用的紅外處理電路。接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時(shí)要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號(hào)較弱，所以收端就要增加高收益放大電路，此種電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，現(xiàn)在一般不采用。
方案二：選用的是作為紅外線(xiàn)一體化的紅外接受頭，這個(gè)是作為接收的元件。這是一個(gè)同時(shí)具備接收紅外、放大作用、還有進(jìn)行濾波和比較功能的器件模塊，并且一般它不用再需要外部的元件進(jìn)行連接，便能可以將完成在紅外的接收到的信號(hào)輸出和TTL中的操作步驟，這種器件可以用在許多的以紅外來(lái)實(shí)現(xiàn)的遙控場(chǎng)合以及通過(guò)紅外完成信息上的交換。這種器件結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單而它又具有較好的耐用性和可靠性。
2.25 微控制器選擇的方案設(shè)計(jì)
方案1：AT89C51是一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)，因?yàn)槟甏^為久遠(yuǎn)，而單片機(jī)發(fā)展更新比較快，所以如今看來(lái)它的有著比較低的工作效率，而作為單片機(jī)比較看中的參數(shù)上，它的內(nèi)部存儲(chǔ)容量也是不夠的，如果要實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的操作是比較困難的。
方案2：選擇的是單片機(jī)AT89C52，它具備以下的特點(diǎn):在引腳方面它具有40個(gè)，用來(lái)單片機(jī)內(nèi)的程序中的存儲(chǔ)器是八個(gè)字節(jié)，雖然它需要的電壓比較低，卻有著相對(duì)比AT89C51更高的效率。它的可以強(qiáng)大的可反復(fù)擦拭的特性也使得它具有更好的可移植性。
3 硬件電路
3.1系統(tǒng)的主要硬件模塊設(shè)計(jì)
在單片機(jī)的操作上有用來(lái)控制的電路模塊，鍵盤(pán)電路模塊就是用來(lái)模擬遙控器上的按鍵，將操作后的實(shí)際結(jié)果顯示出來(lái)的電路被作為顯示電路，最后關(guān)鍵的是發(fā)射部分和接收部分，這是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的關(guān)鍵兩個(gè)模塊。
3.2 主要模塊電路設(shè)計(jì)
3.2.1鍵盤(pán)和顯示電路設(shè)計(jì)
(1)鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)
要設(shè)計(jì)鍵盤(pán)電路首先要明確知道哪個(gè)按鍵被按下來(lái)，首先要知道要列線(xiàn)上的I/O口上的電平設(shè)置為低電平，然后將這樣低電平的狀態(tài)寫(xiě)入單片機(jī)當(dāng)中，這樣就在按下按鍵的時(shí)候，就會(huì)有一根行線(xiàn)從高電平變成了低電平，從而知道了哪個(gè)鍵是被操作了。
圖2.4行列式鍵盤(pán)碼
（2）顯示模塊電路設(shè)計(jì)
圖2.5 八極數(shù)碼管
八級(jí)數(shù)碼管的特點(diǎn)是直接接電源,省去來(lái)拉電阻的步驟,所以屏幕顯示的亮度較高。
3.2.2 紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)
電磁波有很多種，而紅外線(xiàn)就是其中一個(gè)，它要比可見(jiàn)光高，又比微波低，在一般情況下，人類(lèi)的眼睛無(wú)法直接觀(guān)察到。為了區(qū)分紅外光，人們將波譜中的光譜區(qū)分別對(duì)應(yīng)出來(lái)，在0.76到1000μm這個(gè)區(qū)間內(nèi)，可以認(rèn)識(shí)到在波普中這是紅外光的范圍，而相對(duì)應(yīng)的紅外光也分為有四個(gè)區(qū)域在波普上面，在波譜中從最近的紅外光被稱(chēng)為近紅外光，它的數(shù)值區(qū)間范圍在0.76～3.0μm，并且依次疊加稱(chēng)為了中紅外光到遠(yuǎn)紅外光，因?yàn)椴簧婕暗奖驹O(shè)計(jì)系統(tǒng)，所以不一一贅述。在波普中紅外可見(jiàn)光的距離就是在這里所說(shuō)的近遠(yuǎn)。在這本設(shè)計(jì)中，我們所使用的紅外遙控系統(tǒng)所在的紅外光在波普中選擇的是近紅外光。因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)他所要求的距離相對(duì)較短，所以比較適合。
近紅外光我們可以使用實(shí)驗(yàn)室中的紅外發(fā)光二極管獲取，根據(jù)紅外發(fā)光二極管的特性，在給它電壓具有偏置性時(shí)，是在給進(jìn)電流時(shí)的一種發(fā)光元件就能發(fā)射出我們?cè)O(shè)計(jì)所需要的近紅外光。發(fā)射電路如圖2.6所示。
圖2.6 紅外接收電路
3.2.3編碼
我們選擇了一個(gè)從外面看上去與常?？吹降陌l(fā)光二極管沒(méi)區(qū)別，就是以940nm為波長(zhǎng)的一種紅外線(xiàn)，這也是平時(shí)在工作、實(shí)驗(yàn)中無(wú)論是使用量還是使用范圍都是最大和最廣的那個(gè)。發(fā)它的外形與普通的相比沒(méi)有區(qū)別，只是在顏色方面具有識(shí)別上的差別，主要是由黑色，藍(lán)色還有是不具備顏色的透明狀，在驅(qū)動(dòng)操作方式上也和其他二極管不太相同，電流的樣式就有直流電流以及用交流的電流，這是一種，而它還有一種特殊的驅(qū)動(dòng)方式就是采用脈沖式的電流，通常應(yīng)用的場(chǎng)合用于測(cè)量以及檢測(cè)，另外用簡(jiǎn)單的通信交流中也可以用到交流電流的驅(qū)動(dòng)。
直流電流的方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的另一種說(shuō)法也被叫作平均發(fā)射方式，它的意思是能實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管將穩(wěn)定而且恒定的紅外光是在直流電源的方式情況下實(shí)現(xiàn)的. 而功率變低就是這種驅(qū)動(dòng)方式下的一個(gè)特點(diǎn)，而功率消耗比較大，在對(duì)干擾能力的抵抗上面也比較差。
圖2.7 發(fā)射方式示意圖
實(shí)現(xiàn)操作距離的提升并且保證紅外光正常工作不發(fā)生過(guò)載是在本紅外遙控系統(tǒng)中的必須考慮的部分，基于上述條件，一般不采用直流電流的方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，所以我們考慮的是采用右圖所看到的以脈沖的形式進(jìn)行發(fā)射，在這里還需提到一個(gè)峰值功率的問(wèn)題，它是發(fā)光二極管所輻射出的一項(xiàng)指標(biāo)，用來(lái)決定紅外遙控所能達(dá)到的有效操作距離，同樣，發(fā)光二極管的電路也可以同時(shí)決定上述的峰值功率. 基于上述理論，我們比較在情況相同的平均電流下，會(huì)出現(xiàn)什么樣的結(jié)果。結(jié)果顯示脈沖的寬度會(huì)逐漸變窄，峰值功率越大，在其中的進(jìn)行傳送的效率也變得更快，從而導(dǎo)致發(fā)光的效率更顯著，也就實(shí)現(xiàn)來(lái)對(duì)紅外遙控的操作距離上的提升，而且它另一個(gè)特點(diǎn)就是加強(qiáng)來(lái)該系統(tǒng)的對(duì)外干擾上的能力。
作為重要的需要參考的數(shù)據(jù)里，在選擇考慮了操作距離后，接下來(lái)有兩個(gè)數(shù)據(jù)也作為了設(shè)計(jì)系統(tǒng)中不可或缺的存在，第一個(gè)是調(diào)制帶寬，而另一個(gè)也是在編碼中需要觀(guān)察的參考量，就是調(diào)制頻率。而調(diào)制頻率的影響作用就是在紅外發(fā)光二極管在輸送信息的過(guò)程中比較關(guān)鍵的傳輸速度，紅外發(fā)光二極管因?yàn)樘厥獾腜N結(jié)構(gòu)使得它可以通過(guò)正常有序的脈沖編碼并且在驅(qū)動(dòng)電路中通過(guò)。
通過(guò)開(kāi)始的編碼操作指令，使得紅外遙控器可以完成所需要的步驟，在紅外發(fā)光二極管發(fā)射前還需要用方波用38khz的形式作為載波，具有將之前所需要所有的指令步驟和編碼出的信號(hào)，在這之前需要有三極管經(jīng)過(guò)放大作用的處理。
二進(jìn)制的“0”呈現(xiàn)的方法，這些串行碼都是在脈寬調(diào)制的方法處理后的，在圖中將脈寬設(shè)置為0.565ms，兩個(gè)波之間的間隔設(shè)置為0.56ms，當(dāng)這個(gè)波完成一次完整的輸送，也就是波長(zhǎng)，它的時(shí)間為1.125ms。而另一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，表達(dá)方法也大致相同，值得注意的是，脈寬相同，兩個(gè)波之間的間隔設(shè)置提升到了，變成了1.685ms，而當(dāng)這個(gè)波完成一次完整的輸送，它的時(shí)間為提高了一倍是2.25ms，這就是“1”的表達(dá)方式。
圖2.8 遙控碼的“0”和“1”
每個(gè)遙控器都有本身的脈沖編碼自有的形式出現(xiàn)，首先是它的頭部分是由引導(dǎo)脈沖組成，這是第一位，接下來(lái)是識(shí)別碼，也就是用戶(hù)碼，往后分別是需要的鍵碼以及它自身的反碼。以上這些就是它的格式了。為了對(duì)各個(gè)不同的遙控進(jìn)行區(qū)分以及辨別，我們需要對(duì)它進(jìn)行標(biāo)識(shí)，這里就要用到識(shí)別碼，也就是用戶(hù)碼，用戶(hù)碼起到的作用就是預(yù)防并且阻止各個(gè)操作系統(tǒng)中出現(xiàn)互相影響干擾，只產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的指令信號(hào)。在操作時(shí)也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作，為了避免這種情況出現(xiàn)，在鍵碼后面設(shè)置了它的反碼，它是用來(lái)核實(shí)正確的接收到的鍵碼。圖3.6為一類(lèi)遙控連發(fā)信號(hào)波形圖。
圖2.9紅外遙控發(fā)射的信號(hào)波形連發(fā)圖
3.2.3紅外接收電路
一體化的紅外接受裝置首先具有的是接收功能，然后再接收到紅外信號(hào)再通過(guò)放大作用，檢波作為該裝置的第三個(gè)功能，最后實(shí)現(xiàn)整形，它集以上功能于一體，基于以上的介紹，在本設(shè)計(jì)中需要使用的一個(gè)組件就是IRLINK。它是在仿真軟件Proteus中具備N(xiāo)EC協(xié)議的紅外接收組件，我們用它在仿真軟件中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的操作要求。紅外接收頭IRLINK是負(fù)責(zé)將發(fā)射端發(fā)出的按鍵按下的編碼接收，然后經(jīng)過(guò)控制器進(jìn)行進(jìn)一步的解碼操作。
圖3.0一體化接收頭結(jié)構(gòu)
3.2.4 74LS240引腳
74ls240是八單線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。（反碼，三態(tài)輸出）使用這種緩沖器是為了將作為驅(qū)動(dòng)器的輸出存儲(chǔ)器進(jìn)行提升。為了這種器件，設(shè)計(jì)出了時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器。設(shè)計(jì)者可按需要將原碼，反碼輸出。(有效低電平輸出控制）
圖3.1 74LS420
3.2.5 單片機(jī)控制電路
（1）所選單片機(jī)簡(jiǎn)介
有著需要不用高的電壓，只要低電壓卻有高性能的八位單片機(jī)就是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所使用的AT89C52，在單片機(jī)的參量上，它的程序存儲(chǔ)器可以在里面進(jìn)行多次重復(fù)的改寫(xiě)和擦拭，而有8KB這樣不小的儲(chǔ)存量，構(gòu)成該單片機(jī)的器件具有密度更高，容易保存不會(huì)輕易丟失的存儲(chǔ)上面的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，在可以執(zhí)行的指令程序上，它能滿(mǎn)足不各個(gè)MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)，八位的中央處理器以及閃存存儲(chǔ)使得AT89C52具有出色。強(qiáng)大的功能，并由于它出色的適用性與實(shí)用性，使得它在許多不同的場(chǎng)合可以進(jìn)行工作上的控制，而該設(shè)計(jì)就適用該單片機(jī)，并且滿(mǎn)足所有需求。以下是它的工作特性：
1.Flash程序存儲(chǔ)器的大小為8KB，由于其高可移植性，可反復(fù)擦寫(xiě)1000次
2.RAM有256字節(jié)
3.32根I/O線(xiàn)
4.三個(gè)定時(shí)器，并且是可編程的
5. 單片機(jī)也有自己相對(duì)應(yīng)的工作電壓，這里使用的AT89C52的為5V；值得注意的是它的工作頻率最高不能超過(guò)24MHz
（2）單片機(jī)引腳功能
AT89C52C的結(jié)構(gòu)中擁有引腳的數(shù)量是40個(gè)，單片機(jī)AT89C52所對(duì)應(yīng)的工作引腳以下圖所示，與其對(duì)應(yīng)的功能如下：
圖3.12 AT89C52C引腳圖
1. Pin20:作為+5V的電源接地端
2. Pin40:作為+5V的電源端的正極
3. Pin19:是一個(gè)輸入端，作為單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路中存在的放大器
4. Pin18:是輸出端，可以接單片機(jī)外的振蕩脈沖輸入端，帶上拉電阻
5. 輸入輸出(I/O)引腳：
在這里的輸入輸出腳是一一對(duì)應(yīng)的，Pin39對(duì)應(yīng)的是P0.0，而Pin38對(duì)應(yīng)的是P0.1作為它的輸入輸出腳。同理可得出，一一對(duì)應(yīng)的引腳。
6. Pin9:RST就就是一個(gè)進(jìn)行復(fù)位并且是一個(gè)在掉電情況下的保護(hù)端存在。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在單片機(jī)有振蕩的程序工作時(shí)，機(jī)器周期對(duì)于RST功能引腳是密不可分的，也有數(shù)量上的要求，必須是同時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)至少兩個(gè)。另外，它可以提供RAM作為備用電存在。
7. Pin30:ALE地址鎖存信號(hào)輸出端
8. Pin29: 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端
9. Pin31:EA/Vpp片外程序存儲(chǔ)器選用端，在不同電平的情況下用不同的存儲(chǔ)器，當(dāng)選用片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，情況是低電平，而選用的是單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器是是高的電平。這就是一個(gè)選用端而在單片機(jī)片外的程序存儲(chǔ)器上。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 C語(yǔ)言以及編譯軟件的簡(jiǎn)介
匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言成為了現(xiàn)在用到最廣泛的兩種語(yǔ)言，都同時(shí)把硬件作為操作對(duì)象。區(qū)別在于匯編語(yǔ)言是以一種機(jī)器語(yǔ)言存在的，需要更多的，更專(zhuān)業(yè)上的內(nèi)容，學(xué)習(xí)的周期比較長(zhǎng)，在這里并不是最合適的語(yǔ)言。而C語(yǔ)言相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種較為方便簡(jiǎn)單的語(yǔ)言，受到很多廣泛地使用，比起匯編語(yǔ)言，從初步學(xué)習(xí)稍微輕松些，也具備較強(qiáng)的移植功能。
它是一種中級(jí)語(yǔ)言，這里的中級(jí)指的并不是優(yōu)良，在對(duì)初學(xué)者稍微晦澀的匯編語(yǔ)言以及高級(jí)語(yǔ)言中所集各家之長(zhǎng)的存在。它具有以下特點(diǎn)：
（1）具有簡(jiǎn)要，干練的語(yǔ)言，在操作學(xué)習(xí)上更為方便，靈活
（2）數(shù)據(jù)庫(kù)具有大量的運(yùn)算符，并且種類(lèi)多樣
（3）具有大量并且多樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，和現(xiàn)代化語(yǔ)言類(lèi)似，有著同樣的各個(gè)樣式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
（4）可以設(shè)計(jì)出的程序具有結(jié)構(gòu)化特性
（5）操作對(duì)象更為直接，直接作用于計(jì)算機(jī)的硬件
（6）使得編譯出的程序代碼有更好的邏輯性以及有出色的語(yǔ)言質(zhì)量，操作的程序有著更高的執(zhí)行效率。
（7）具有較出色的可移植性
在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，將程序以C語(yǔ)言的形式進(jìn)行編寫(xiě)和編譯，而使用的操作編輯軟件則是選用Keil C51，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)里，將編寫(xiě)的C語(yǔ)言程序燒入單片機(jī)中，并且使用Keil uVision4進(jìn)行編程，接下來(lái)介紹的就是這個(gè)編譯軟件。
4.1.1 Keil C51軟件簡(jiǎn)介
作為一款全世界最出色的軟件開(kāi)發(fā)之一Keil，它包含了許多不同樣式公司的芯片。它也是個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器于編譯器、宏匯編連接器庫(kù)管理為一家，學(xué)起來(lái)更為方便，使用方面也比較易懂，同時(shí)具備對(duì)程序調(diào)試有著出色的仿真功能。就目前使用來(lái)說(shuō)，Keil的確是作為C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中最廣泛五一系列單片機(jī)軟件。
圖4.1 Keil uVision4的運(yùn)行環(huán)境界
4.2 軟件設(shè)計(jì)
4.2.1發(fā)射部分
（在該部分以程序顯示）
函數(shù)功能：主函數(shù)
┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈*/
void main(void)
{
TMOD = 0x01; //T0 16位工作方式
IR=1; //發(fā)射端口常態(tài)為高電平
while(1)
{
SanZhuan();
}
}
/***************************************************************
函數(shù)功能： 4×4矩陣鍵盤(pán)
鍵值
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
│ │ │ │ │ │ │ │ ┃
│ │ │ └────13 14 15 16 ┃
│ │ └─────────9 10 11 12 ┃
│ └──────────────5 6 7 8 ┃
└────────────────────1 2 3 4 ┃
***************************************************************/
uchar KEY(void)
{
uchar H,L; //行值，列值
H=0;
L=0;
if(P1!= 0xf0) //檢測(cè)是否有按鍵按下，如果有則hangval必不為0x0f
{
YS(10); //按鍵去抖動(dòng)，延時(shí)10毫秒
if(P1!=0xf0) //確實(shí)有按鍵按下
{
P1 = 0x0f; //翻轉(zhuǎn)鍵盤(pán)接口輸出
L = P1&0x0f; //得到列標(biāo)志位
}
return (H+L);
}
return 0;
函數(shù)功能：發(fā)送主程序
┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈*/
void ZZ(uchar x)
{
TT0(1,m9); //高電平9mS
TT0(0,m4_5); //低電平4.5mS
/*┈ 發(fā)送4幀數(shù)據(jù) ┈*/
Z0(SBM);
Z0(~SBM);
Z0(x);
Z0(~x);
/*┈┈ 結(jié)束碼 ┈┈*/
TT0(1,m_65);
TT0(0,m40);
/*┈┈ 重復(fù)碼 ┈┈*/
while(KEY())
{
TT0(1,m9);
TT0(0,m2_25);
TT0(1,m_56);
TT0(0,m40);
TT0(0,m56);
LED = !LED; //指示燈
}
LED = 1;
}
/*┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈
函數(shù)功能：?jiǎn)螏l(fā)送程序
入口參數(shù)：1幀數(shù)據(jù)
┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈*/
void Z0(uchar temp)
{
uchar v;
for (v=0;v<8;v++) //循環(huán)8次移位
{
TT0(1,m_65); //高電平0.65mS
if(temp&0x01) TT0(0,m1_6); //發(fā)送最低位
else TT0(0,m_56);
temp >>= 1; //右移一位
}
}
/*┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈
函數(shù)功能：38KHz脈沖發(fā)射 + 延時(shí)程序
入口參數(shù)：（是否發(fā)射脈沖,延時(shí)約 x (uS)）
┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈*/
void TT0(bit BT,uint x)
{
TH0 = x>>8; //輸入T0初始值
TL0 = x;
TF0=0; //清0
TR0=1; //啟動(dòng)定時(shí)器0
if(BT == 0) while(!TF0); //BT=0時(shí)不發(fā)射38KHz脈沖只延時(shí)；BT=1發(fā)射38KHz脈沖且延時(shí)；
else while(1) //38KHz脈沖，占空比5:26
{
IR = 0;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
IR = 1;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
if(TF0)break;
}
TR0=0; //關(guān)閉定時(shí)器0
TF0=0; //標(biāo)志位溢出則清0
4.2.2 接收部分
void exint0() interrupt 0
{
uint cnt;
uchar i;
EX0 = 0;
cnt = 0;
while(!IR) cnt++; //記錄引導(dǎo)碼時(shí)間
if(cnt < 1000){EX0=1;return;} //9ms的計(jì)數(shù)值（12MHz：1000< cnt <1500）
cnt = 0;
while(IR) if(cnt++ > 400){EX0=1;return;} //防卡死，超時(shí)保護(hù)（12MHz： > 300）
if(cnt < 200){EX0=1;return;} //（12MHz不分頻： <260）
for(i=0; i<32; i++) //讀取32位位碼
{
cnt = 0;
while(!IR);
while(IR) if(cnt++ > 200){EX0=1;return;} //超時(shí)保護(hù)（12MHz：>=200）
N[i/8] >>= 1;
if(cnt>60) N[i/8] |= 0x80; //0和1的計(jì)數(shù)界線(xiàn)（12MHz：< 109）
}
if(N[0] == ~N[1] && N[2] == ~N[3]) //校驗(yàn)識(shí)別碼，操作碼 /***************************************************************
函數(shù)功能：按鍵消抖 延時(shí)程序
入口參數(shù)：1ms×time （晶振=12MHz）
***************************************************************/
4.3 Proteus仿真
4.3.1Proteus軟件介紹
Proteus作為世界上最知名的仿真軟件之一，它擁有強(qiáng)大的功能，它可以完成原理布圖，并將可以調(diào)試的代碼進(jìn)行傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還能將外部的電路共同使用達(dá)到仿真的目的，還有可以進(jìn)行到PCB的設(shè)計(jì)，操作也十分簡(jiǎn)便。能讓初學(xué)者在短時(shí)間內(nèi)從設(shè)計(jì)出的概念性產(chǎn)品到完成一個(gè)具有完整性的產(chǎn)品，同時(shí)具備了對(duì)電路的仿真模擬以及PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)優(yōu)秀平臺(tái)。
4.3.2實(shí)現(xiàn)仿真
在打開(kāi)仿真軟件proteus后，在打開(kāi)后。首先，我們已經(jīng)在上述文獻(xiàn)中選取了我們?cè)谶@個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中必要的硬件。其中包括控制器元件的選擇。第一步我們選取時(shí)同時(shí)還要考慮并且選擇。器件的類(lèi)型。再將我們需要的器件準(zhǔn)備完畢時(shí)。我們進(jìn)行電路圖的布圖。本設(shè)置最關(guān)鍵的兩個(gè)單元模塊為發(fā)射模塊以及接收模塊。所以在排布電路圖時(shí)。需要，使整個(gè)電路圖看起來(lái)更明朗。將左邊欄中的器件拖入圖中即可進(jìn)行布圖，中間還需要注意一些的細(xì)節(jié)。比如由于紅外二極管比較容易燒壞，故選取阻值較大的電阻。另外，單片機(jī)的引腳注意不要接錯(cuò)。
第二步將事先在編譯開(kāi)發(fā)軟件Keil中的程序?qū)脒M(jìn)電路圖中的單片機(jī)中。點(diǎn)擊“run similuation”實(shí)現(xiàn)仿真，仿真現(xiàn)象如下圖4.2所示
圖4.2仿真現(xiàn)象
在仿真現(xiàn)象中可以看出。每當(dāng)在鍵盤(pán)上按一個(gè)對(duì)應(yīng)的鍵時(shí)在數(shù)碼管上也能看到一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)值。例如在按“1”鍵時(shí)。在鍵盤(pán)上輸出一時(shí)，輸出端輸出對(duì)應(yīng)的“1”。在試著輸入其他數(shù)字時(shí)，也能達(dá)到上述現(xiàn)象，故證明設(shè)計(jì)成功。
6 結(jié) 論
本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的智能化紅外遙控器，設(shè)計(jì)基本完成了實(shí)際要求。經(jīng)過(guò)測(cè)試，系統(tǒng)現(xiàn)有各項(xiàng)功能工作正常，通過(guò)鍵盤(pán)控制學(xué)習(xí)和發(fā)射模式，單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)紅外接收及發(fā)射管進(jìn)行學(xué)習(xí)和發(fā)射。在數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)時(shí)，采用壓縮編碼的方式，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，節(jié)省了存儲(chǔ)空間。
由于時(shí)間的原因，系統(tǒng)還是有一些問(wèn)題，例如，在按鍵的設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器的選擇、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的壓縮和遙控器的操作性上還有待進(jìn)一步的改進(jìn)。 參 考 文 獻(xiàn)
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附錄1：外文翻譯
紅外遙控及芯片介紹
1 引言
人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62～0.76μm；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線(xiàn)，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線(xiàn)。紅外線(xiàn)遙控就是利用波長(zhǎng)為0.76～1.5μm之間的近紅外線(xiàn)來(lái)傳送控制信號(hào)的。
常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線(xiàn)而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通 5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬(wàn)用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專(zhuān)門(mén)的儀器才能精確測(cè)定，而業(yè)余條件下只能用拉距法來(lái)粗略判定。 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。
在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。
前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專(zhuān)用放大電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負(fù)（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠(chǎng)家的使用說(shuō)明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。
紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發(fā)射端所使用的455kHz陶振來(lái)決定的。在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來(lái)決定。
紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠(chǎng)家生產(chǎn)了大量紅外遙控專(zhuān)用集成電路，需要時(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。
多路控制的紅外遙控系統(tǒng) 多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。
接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開(kāi)鍵時(shí)，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對(duì)應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來(lái)為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉?lái)為低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開(kāi)關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱(chēng)這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺(tái)就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。
“數(shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號(hào)碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來(lái)代表不同的按鍵輸入。
一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級(jí)適時(shí)地來(lái)取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。 除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào)，接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存”，直至收到新的信號(hào)為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類(lèi)似。
影響遙控器遙控距離（Remote distance of RF Remote Control）的因素主要有如下幾點(diǎn)：
1、發(fā)射功率：發(fā)射功率大則距離遠(yuǎn)，但耗電大，容易產(chǎn)生干擾；
2、接收靈敏度：接收器的接收靈敏度提高，遙控距離增大，但容易受干擾造成誤動(dòng)或失控；
3、天線(xiàn)：采用直線(xiàn)型天線(xiàn)，并且相互平行，遙控距離遠(yuǎn)，但占據(jù)空間大，在使用中把天線(xiàn)拉長(zhǎng)、拉直可增加遙控距離；
4、高度：天線(xiàn)越高，遙控距離越遠(yuǎn)，但受客觀(guān)條件限制；
5、阻擋：目前使用的無(wú)線(xiàn)遙控器使用國(guó)家規(guī)定的UHF頻段，其傳播特性和光近似，直線(xiàn)傳播，繞射較小，發(fā)射器和接收器之間如有墻壁阻擋將大大打折遙控距離，如果是鋼筋混泥土的墻壁，由于導(dǎo)體對(duì)電波的吸收作用，影響更甚。
考慮到本次設(shè)計(jì)的硬件體積應(yīng)偏小以便嵌入遙控器中，因此我們選擇20個(gè)引腳的單片機(jī)芯片AT89C2051。下面即介紹此芯片的功能。
2 AT89C2051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能
AT89C2051是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)體(EEPROM)的低電壓,高性能8位CMOS微型計(jì)算機(jī)。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過(guò)在單塊芯片上組合通用的CPL1和閃速存儲(chǔ)器,ATMEL AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī),它對(duì)許多嵌入式控制應(yīng)用提供一高度靈活和成本低的解決辦法。AT89C2051是與8051兼容的CHMOS微控制器，其Flash存儲(chǔ)器容量為2KB。與CHMOS工藝的80C51一樣，具有空閑和掉電兩種節(jié)電運(yùn)行方式。其性能如下：
8位CUP； 2KB的Flash存儲(chǔ)器；
工作電壓范圍2.7—6V； 128KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；
全靜態(tài)工作方式：0—24MHz； 15根輸入/輸出線(xiàn)；
一個(gè)可編程串行口； 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；
可編程串行UART通道； 直接LED驅(qū)動(dòng)輸出；
3 AT89C2051的芯片引腳及功能
為適應(yīng)智能儀表的嵌入要求，AT89C2051在芯片的引腳配置上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，如圖2-1所示。主要變化為：（1）引腳由40根減為20根；（2）增加了一個(gè)模擬比較器。
1
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15
16
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18
19
20
89C2051
RST/VPP
(RXD)P3.0
(TXD)P3.1
XTAL2
XTAL1
(INT0)P3.2
(INT1)P3.3
(T0)P3.4
(T1)P3.5
GND
VCC
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1(AIN1)
P1.0(AIN0)
P3.7
圖2-1 AT89C2051的引腳圖
AT89C2051引腳功能：
1. Vcc：電源電壓。
2. GND：地。
3. P1口：P1口是一8位雙向I/O口?？谝_P1.2～P1.7提供內(nèi)部上拉電阻。 P1.0和P1.1要求外部上拉電阻。P1.0和P1.1還分別作為片內(nèi)
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