紅外學(xué)習(xí)遙控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳彥霖

廣東文理職業(yè)學(xué)院 廣東廉江 524400

紅外學(xué)習(xí)遙控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳彥霖

廣東文理職業(yè)學(xué)院 廣東廉江 524400

設(shè)計(jì)一個(gè)具有學(xué)習(xí)功能的紅外遙控器，該遙控器適用于碼分制的紅外遙控設(shè)備。它通過對(duì)大量不同遙控碼的特征分析，在讀入遙控碼時(shí)選擇最佳采樣頻率，使遙控碼學(xué)習(xí)成功率大大提高。

紅外遙控；學(xué)習(xí)功能；AT89C51

1 前言

在日常生活中，人們常常浪費(fèi)很多時(shí)間在尋找控制各種各樣的遙控器。為了解決這個(gè)問題，本文設(shè)計(jì)一個(gè)紅外學(xué)習(xí)遙控器，該遙控器具有學(xué)習(xí)功能，可遙控多種電器如電視、空調(diào)、VCD等，免除了人們同時(shí)面對(duì)眾多遙控器的煩惱。

2 紅外學(xué)習(xí)遙控器的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中的紅外學(xué)習(xí)遙控器具有兩種工作狀態(tài)：學(xué)習(xí)狀態(tài)和遙控狀態(tài)。該遙控器可靠性高，通過對(duì)大量不同遙控碼的特征分析，在讀入遙控碼時(shí)選擇最佳采樣頻率，使學(xué)習(xí)成功率大大提高。該設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主控部件，并在外部配以相應(yīng)的存儲(chǔ)器存放數(shù)據(jù)。

使用該遙控器前需先按下功能鍵K（K分學(xué)習(xí)/遙控兩種狀態(tài)），此時(shí)設(shè)置為學(xué)習(xí)狀態(tài)，選擇類型功能鍵S1～S3進(jìn)行學(xué)習(xí)，待學(xué)習(xí)指示燈滅后，學(xué)習(xí)完成。再設(shè)定功能鍵K為遙控狀態(tài)，用本產(chǎn)品對(duì)準(zhǔn)紅外接收頭，選擇其中一個(gè)功能按鍵，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電器進(jìn)行遙控。

2.1 系統(tǒng)的電路框圖

圖1為紅外學(xué)習(xí)遙控器的系統(tǒng)功能模塊方框圖。遙控器由紅外接收電路、紅外發(fā)射電路、上電復(fù)位電路、振蕩電路、中央控制器AT89C51、鎖存器74LS373及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM6264、功能按鍵及狀態(tài)指示電路組成。

圖1 系統(tǒng)功能模塊方框圖

2.2 系統(tǒng)的電路組成及功能介紹

下面對(duì)主要電路、元件的工作原理作進(jìn)一步介紹。

1）紅外遙控接收與解碼電路。紅外接收電路的核心器件為紅外接收頭，遙控器使用型號(hào)為CX20106的接收頭，該接收頭是紅外線遙控接收前置放大雙極型集成電路，適應(yīng)于電視機(jī)等家用電器。內(nèi)部電路由前置放大器、自動(dòng)偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路等組成。

所有的紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數(shù)據(jù)對(duì)38～40 kHz的方波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生的。如果直接對(duì)已調(diào)波進(jìn)行測(cè)量，其脈寬只有20多微秒，由于單片機(jī)的指令周期是微秒級(jí)，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。因此，需加上一些簡(jiǎn)單的外圍電路，先要對(duì)已調(diào)波進(jìn)行解調(diào)，對(duì)解調(diào)后的波形進(jìn)行測(cè)量。用CX20106可以完成對(duì)已調(diào)波的解調(diào)，原理圖如圖2所示。將CX20106解調(diào)出的遙控編碼脈沖直接連入AT89C51單片機(jī)的和腳。

2）紅外發(fā)射與編碼電路。要對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行編碼，首先將定時(shí)器T0和T1都初始化為定時(shí)工作方式1，T0的GATE位置1。每次外部中斷首先停止定時(shí)，記錄T0、T1的計(jì)數(shù)值，然后將T0、T1的計(jì)數(shù)值清零，并重新啟動(dòng)定時(shí)。T0的值即為高電平脈寬，T1～T0的值為低電平脈寬。T0、T1與紅外編碼信號(hào)脈寬的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

圖2 已調(diào)波解調(diào)原理圖

圖3 T0、T1與紅外編碼信號(hào)

圖4 紅外發(fā)射電路原理圖

如圖4所示，用遙控脈沖信號(hào)（由T1口輸出）調(diào)制38 kHz方波，然后將已調(diào)波放大，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，就可以得到遙控發(fā)射信號(hào)。調(diào)制可用一個(gè)與門實(shí)現(xiàn)，38 kHz方波可以通過AT89C51的定時(shí)器T0產(chǎn)生。

3）鎖存器74LS373。74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器。D1～D8為輸入端，Q1～Q8為輸出端。G是數(shù)據(jù)打入端：當(dāng)G=1時(shí)，輸出端Q0～Q7的狀態(tài)與輸入端D1～D7的狀態(tài)相同；當(dāng)G由“1”變?yōu)椤?”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。E為輸出允許端；當(dāng)E=“0”時(shí)，三態(tài)門打開；當(dāng)E=“1”時(shí)，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)原理如圖5（a）所示，引腳排列如圖5（c）所示。

在MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)中，常采用74LS373作為地址鎖存器。使E為低電平，如此時(shí)數(shù)據(jù)打入端G為高電平，則輸出端Q0～Q7狀態(tài)與輸入端D1～D7狀態(tài)相同；當(dāng)G發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，輸入端D0～D7數(shù)據(jù)鎖入Q0～Q7。51單片機(jī)的ALE信號(hào)可以直接與74LS373的G端連接，如圖5（b）所示。

4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM6264。SRAM6264芯片的引腳如圖6所示，SRAM6264是一個(gè)8K×8的SRAM芯片，其中A0～A14為片內(nèi)地址線，由外部輸入，用以選擇SRAM的內(nèi)部存儲(chǔ)單元；D0～D7為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線；20、26腳為片選信號(hào)輸入線，20腳為低電平、26腳為高電平才有效，選中該片；22腳為輸出允許，低電平有效；27腳為寫允許輸入線，低電平有效。

圖5 鎖存器74LS373

5）其他輔助電路。在設(shè)計(jì)過程中還要對(duì)學(xué)習(xí)指示電路、存儲(chǔ)電路，功能按鍵等進(jìn)行定義。

圖6 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM6264

圖7 紅外學(xué)習(xí)遙控器的電路原理圖

圖7為紅外學(xué)習(xí)遙控器的電路原理圖，其基本原理是通過紅外接收頭接收紅外信號(hào)，并用AT89C51對(duì)接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行采樣計(jì)數(shù)。其中，P1.0口為第一路遙控發(fā)射按鍵，P1.1口接第二路遙控發(fā)射按鍵，P1.2口為第三路遙控發(fā)射按鍵；P1.6口用作學(xué)習(xí)狀態(tài)指示，燈亮代表正在學(xué)習(xí)，燈滅代表學(xué)習(xí)完成；9腳為AT89C51的復(fù)位腳，采用上電復(fù)位方式；12、13腳為中斷輸入口，用于學(xué)習(xí)/遙控之間的轉(zhuǎn)換控制；14腳用于紅外線接收頭的輸出信號(hào)輸入口；15腳輸出的遙控脈沖信號(hào)，通過與門與38 KHz的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制出來的信號(hào)經(jīng)三極管9013放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管LTD001C；18、19腳接12 MHz晶振；31腳接高電平；ALE接鎖存器LE口。

3 結(jié)束語

紅外遙控在家電產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用，目前市面上各種電器產(chǎn)品的遙控器并不相互兼容，常見的萬能遙控器也只能對(duì)某幾種產(chǎn)品進(jìn)行控制，并不是真正的“萬能”。本設(shè)計(jì)利用單片機(jī)對(duì)紅外接收器接收回來的信號(hào)波形進(jìn)行測(cè)量并存儲(chǔ)于外部RAM中。當(dāng)紅外學(xué)習(xí)遙控器處于遙控狀態(tài)時(shí)，將存儲(chǔ)于外部RAM的測(cè)量數(shù)據(jù)回放。由于本設(shè)計(jì)中只是關(guān)心發(fā)射信號(hào)的波形中高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到真正的“萬能”。

另外，本設(shè)計(jì)只適用于碼分制的紅外遙控設(shè)備，對(duì)于頻分制的紅外遙控設(shè)備和調(diào)頻信號(hào)為38 kHz的紅外線遙控設(shè)備，需在紅外線接收電路中增加測(cè)頻電路，在紅外線發(fā)射電路中使用數(shù)控信號(hào)發(fā)生器做調(diào)制電路即可。

[1]楊西明,朱騏.單片機(jī)編程與應(yīng)用入門[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[2]蘇平.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.

[3]樓然苗,李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

[4]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1990.

[5]李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1993.

[6]顧濱.單片微型計(jì)算機(jī)原理、開發(fā)及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2000.

[7]方宏.自學(xué)習(xí)紅外遙控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子工程師,2003(4):22-23.

Design and Implementation Infrared Remote Controller with Learning Function

Chen Yanlin

This paper designed an infrared remote controller with learning function. The remote controller is suitable for the device code-division system of infrared remote controller. It is characterized by a large number of different remote control code, and it selects the optimum sampling frequency when reading into the remote control code, thus greatly improves the learning success rate.

infrared remote controller; learning function; AT89C51

TP391.6

B

1671-489X(2013)18-0054-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.18.054