家用電器遠程控制系統軟件設計

蔣小祥

【摘要】智能家居已成為了當今的熱門研究課題。智能家居控制系統給越來越多的人帶來了生活便利。本文將對通過單片機與紅外遙控系統的結合來實現家用電器的遠程控制家用電器的遠程控制系統的軟件設計系統進行設計。

【關鍵詞】家用電器；遠程控制；系統軟件；設計

1主程序設計

軟件的基本工作原理是：單片機串行口拓展為并行口時對移位寄存器數據的不斷查詢和單片機對查詢所得的數據的不斷處理。在固定定時的情況下，單片機每隔一定時間就讀取鎖存來的串行數據，再根據不同的數據查表對比，然后跳轉到相對應的指令操作地址入口，最后才執行對應的操作（即對事先約好的I/O口輸出邏輯電平）【20】。與此同時單片機會用一定的計時功能來輔助主體程序的運行。

當通電時程序開始對硬件初始化，單片機對定時器0置初值及開中斷等。然后單片機根據紅外接收器接收內容進行判斷，當輸入密碼正確時硬件上綠色指示燈亮起，系統進入控制功能，根據已設置好的1，2，3來分別控制三個繼電器的開關，從而達到控制電器開關的目的。

2 紅外接收程序設計

（1）NEC和RC5編碼介紹

目前市場上的編解碼芯片有很多，其中有東芝公司、SONY公司、三菱公司、JVC公司的編解碼芯片，很多廠家都制訂了不同的編解碼通信協議，下面介紹兩種兼容性好的編碼形式：日本的NEC編碼和荷蘭的菲利普（RC5）編碼。

RC5編碼：

RC5編碼由非利浦公司推出，其編碼芯片有SAA3010，SA3006等，是應用很廣泛的一種編碼方式。

RC5編碼采用雙相位編碼方式，用不同相位代表“0”和“1”。傳送每一位的時間為1.778ms。

圖3.1RC5編碼邏輯電平

NEC編碼：

NEC編碼由NEC公司推出，其典型芯片為uPD6121，uPD6122，除了NEC公司的產品，市場上還有大量與之相兼容的產品，如PT2221，PT2222，SC6121，SC6122，SC9012等等。是應用最廣泛的一種編碼方式。

該編碼方式采用脈沖位置編碼方式，利用脈沖間的時間間隔來區分“0”和“1”。

圖3.2 NEC編碼邏輯電平

（2）本設計通信協議

紅外線是波長在750nm至1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。通訊一般采用紅外波段內的近紅外線，波長在0.75um至25um之間。紅外數據協會（IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產品能夠獲得最佳的通訊效果，紅外通訊協議將紅外數據通訊所采用的光波波長的范圍限定在850nm至900nm之內。

本設計中遙控器在編碼時出來的信號經過振蕩器的作用調制載波在38KHz左右，將其從紅外發光二極管發出，LT0038內的光敏元件在收到紅外信號后送到后續的放大、濾波和整形等電路。然后輸出TTL電平來送給MC145027解碼，解碼后經移位寄存器串行送入單片機處理。而紅外通信的核心就是編解碼芯片的協議問題。

由于MC145026/27中的五個地址引腳有高電平、低電平和懸空三個狀態，其地址應該有243種狀態。

3 程序實現

紅外信號經過接收處理后它會并行輸出給移位寄存器，單片機會以時鐘信號控制移位寄存器串行讀入信號。而軟件處理首先就是如何接收串行信號。那么串行輸入的程序就是軟硬件的契合點。紅外接收程序就是基于串行數據的讀取來實現的。

（1）串行口介紹

本設計采用的是半雙工異步通信串行口，移位寄存器將以數據幀的形式一幀一幀的發送給單片機。串行口有四種如下工作模式：

方式0：

為同步移位寄存器輸入輸出方式，常用于外接寄存器，以拓展并行I/O口，不適應于兩個單片機間的串行通信。方式0以8位數據為一幀，不設立起始位和停止位，現發送或接收最低位，波特率為固定的fosc/12，本設計中就采用方式0的工作方式。

方式1：

SCON中SM0和SM1兩位為01時，串行口以方式1工作。方式1真正用于數據的串行發送和接收。其接收的1幀數據為10位，一個起始位，8個數據位，1個停止位，先發送或先接收最低位【28】。此時串行口為8位異步通信接口，其波特率如下：

式中SMOD為PCON的最高位的值（0或1）。

方式2和3：

串行口被定義為2和3時，被定義為9為異步通信接口。每幀數據均為11位，1位起始位0，8位數據位（先低位），1位可程控為1或0的第9位數據和1位停止位【29】。兩種方式基本波特率如下：

由此我們可以知道方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率是可變的。在用定時器T1作為波特率發生器時，其波特率計算如下：

由上幾個公式知道，定時器T1可以隨著晶振的不同而產生不同的波特率，這樣它就可以適應不同的設計需求。這也是選擇這款單片機的重要原因之一。

4、小結

在家電遙控越來越趨于智能化的情況下，紅外遙控的技術也在日新月異的蓬勃發展中，本設計的遙控器就是新技術下應運而生的產物。其在通信中有比較強的信號穿透能力，一般10米范圍內有效，可以控制3個家用電器（電飯煲、空調、熱水器等）工作和復位，、并且還有很大的拓展空間。本人相信其未來發展會更有前景，同時也相信在目前電磁波應用存在不足的領域中紅外通信會越來越起到舉足輕重的作用。