基于凌陽SPCE061A單片機的紅外傳輸控制系統

王 偉,葉德文,蘇雄偉,段 磊

（南京醫科大學生物醫學工程系，南京,210029）

基于凌陽SPCE061A單片機的紅外傳輸控制系統

王 偉,葉德文,蘇雄偉,段 磊*

（南京醫科大學生物醫學工程系，南京,210029）

紅外線抗干擾能力強，且不會對周圍的無線電設備產生干擾電波，同時紅外發射接收范圍窄，安全性較高。本文采用凌陽SPCE061A單片機進行遙控系統的應用設計，遙控裝置將同時具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強、成本低、可靠性高等特點，采用單片機的紅外遙控技術具有廣闊的發展前景。

傳輸控制系統；紅外線傳輸；凌陽SPCE061A

傳統的遙控器大多數采用了無線電遙控技術，但是隨著科技的進步，紅外線遙控技術的成熟，紅外也成為了一種被廣泛應用的通信和遙控手段。采用單片機進行遙控系統的應用設計，遙控裝置將同時具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強、成本低、可靠性高等特點，因此采用單片機的紅外遙控技術具有廣闊的發展前景。

本設計采用凌陽16位單片機SPCE061A作為紅外傳輸系統的控制核心，利用兩塊61板進行紅外的單向通信。紅外通信系統由作為紅外發送器的紅外線LED，紅外接收器HS0038組成。發送61板掃描1×8鍵盤，獲取鍵值并經過紅外發送器調制信號，使用UART發送；紅外接收器接收UART信號并解調，接收61板把接收到的數據在8個發光二極管上顯示，一個二極管對應一個接收的鍵值，并將接收到的數據在數碼管上顯示。

1 系統硬件設計

紅外通信采用950nm近紅外波段作為傳遞信息的媒體，即通信信道發送端采用脈時調制 ( PPM)方式,，將二進制數字調制信號轉換為頻率的脈沖序列，驅動紅外發射管發出的光脈沖，脈沖轉換成電信號的接收機，接收到的光線，經過放大，濾波處理后送解調電路解調，還原為二進制數字信號輸出。換句話說, 紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制和解調, 以便利用紅外進行傳輸, 紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。整體結構圖1所示。

圖1 系統方案框圖

1.1 發送端、接收端控制器模塊

采用凌陽16位單片機SPCE061A作為系統控制器。與51相比，SPCE061A具有更加豐富的資源：32個可編程的I/O口，14個中斷源，CPU的工作時鐘頻率可以高達49.152MHZ，RAM、ROM空間大，性能穩定，易于編寫和支持在線調試等。系統硬件資源接口分配如圖2所示：

1.2 紅外發送、接收模塊

采用紅外線LED作為紅外發送器，其發射光波長大約在880～940nm之間。與可見光LED比較，它的光發射角很窄，這使它們傳播信息的指向性良好，在一定大小的正向電流下，輸出光具有確定的輸出功率。紅外發射模塊如圖3所示。

采用HS0038作為紅外接收器，其接受頻率為38kHz，其尺寸小、質量輕、靈敏度高，性能穩定，能較準確的實行檢測。原理圖如圖4所示。

圖2 系統接口分配圖

圖3 紅外發射調制電路圖

圖4 紅外接收電路圖

2 系統軟件設計

系統軟件包括發送端和接收端兩個部分。

2.1 發送端程序設計分析

設置相應的IO口：IOB8、IOB10為輸出，IOA0～IOA7為輸入；設置UART通信，定義串口發送數據函數；設置TimerA使IOB8輸出38kHz的方波信號。當檢測到有鍵按下時，則使用UART發送數據。SPCE061A發送端的程序流程圖如圖5所示。

圖5 發送端程序流程圖

2.2 接收端程序設計分析

設置相應的IO口：IOB7為輸入，IOA0～IOA7為輸出；設置UART通信；定義鍵值和數碼管對應的數字表。當有數據傳送時，使用UART接收數據，把數據送至IO口使其點亮對應的LED燈，根據接收到的數據查詢數碼管對應的數字表，使數碼管顯示相應的數字。SPCE061A接收端的程序流程圖如圖6所示。

圖6 接收端程序流程圖

3 測試結果

3.1 信號的調制結果測試

IOB8輸出38kHz的方波信號，IOB10輸出按鍵信號如圖7所示。

圖7 輸入信號圖

兩個信號相疊加形成的初始輸出波形，經三極管放大并通過紅外LED傳輸的最終輸出波形如圖8所示。

圖8 調制信號測試結果圖

3.2 信號的解調結果測試

HS0038接收紅外光，并在信號腳輸出解調后的信號，與輸入信號的對比如圖9所示。

圖9 解調信號與輸入信號對比圖

4 結論與展望

本作品采用凌陽16位單片機SPCE061A作為整個紅外傳輸系統的控制核心，SPCE061A具有比51單片機更多、更強的功能。本設計中需要采用兩塊61板分別作為紅外發送與接收系統的控制。發送端61板設置TimerA產生38kHz的方波經IOB8輸出，通過UART輸出口IOB10產生編碼信號，兩信號經過調制發射電路的調制后由紅外LED發出。HS0038紅外接收器接收38kHz的調制紅外信號，經過解調電路的解調，將信號送至接收端61板的IOB7口，作為UART的輸入信號。接收端61板根據接收到的UART信號，決定輸出IO口各口電平的高低，從而相應的點亮按鍵所對應的燈或者控制數碼管，顯示按鍵結果。本設計中采用的紅外發送接收器抗干擾能力強，性能穩定。

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Infrared Transmission Control System Based on SPCE061A MCU

Wang Wei,Ye Dewen,Su Xiongwei,Duan Lei*
(Department of Biomedical Engineering,Nanjing Medical University,Nanjing,210029)

Infrared anti interference ability, and will not interfere with the radio equipment around the radio,while the infrared emission receiving range is narrow,higher security.This paper adopts SPCE061A single chip microcomputer to design the remote control system.The remote control device has the advantages of flexible programming,wide control range,small size,low power consumption,high cost,low cost and high reliability.

Transmission control system,Infrared transmission,SPCE061A

段磊：南京醫科大學生物醫學工程系，講師。

本項目受江蘇省大學生創新項目（201510312046Y）的資助。

王偉：南京醫科大學生物醫學工程系，實驗師。