以單片機(jī)為基礎(chǔ)的遙控器電路硬件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

孫 超

(合肥工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230000)

在遙控器的技術(shù)中最重要的就是紅外遙控技術(shù)，這種技術(shù)是把紅外線作為載體對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制的的遙控技術(shù)。紅外線的波長(zhǎng)和其他的無(wú)線電波長(zhǎng)相比，波長(zhǎng)較短，所以，使用紅外遙控的時(shí)候，不會(huì)對(duì)其他的電器產(chǎn)生任何不良的干擾性影響，確保其他電器能夠進(jìn)行正常的工作，對(duì)設(shè)備本身也沒有任何的不良影響。因此，當(dāng)前的紅外線遙控設(shè)備運(yùn)用的范圍比較廣泛，同時(shí)它的工作電壓不高，耗費(fèi)的電能較少，外圍電路比較簡(jiǎn)單，可以預(yù)見它的發(fā)展前景是比較廣闊的。

1 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原則

第一，系統(tǒng)的擴(kuò)展。單片機(jī)內(nèi)部具有眾多的功能單元，比如ROM、RAM、中斷系統(tǒng)等，如果其中的一個(gè)系統(tǒng)不能進(jìn)行正常的工作時(shí)，需要在系統(tǒng)的外部進(jìn)行擴(kuò)展，使用合適的芯片，進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)。

第二，系統(tǒng)的配置。根據(jù)系統(tǒng)的功能設(shè)置，在外圍配置各種設(shè)備，比如鍵盤、顯示器、打印機(jī)等，根據(jù)不同的設(shè)備設(shè)計(jì)適合的接口電路。

第三，進(jìn)行系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置的時(shí)候，要注意下面的幾點(diǎn)內(nèi)容。首先，選擇具有較強(qiáng)典型性的電路，選擇的電路要符合單片機(jī)的常規(guī)使用方式?？梢源_保系統(tǒng)的硬件達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，為系統(tǒng)的模塊化做好前提準(zhǔn)備。其次，根據(jù)系統(tǒng)的功能和要求進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置，操作的時(shí)候要留有適當(dāng)余地，方便進(jìn)行后期的二次開發(fā)。再次，按照軟件的要求進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)置，由于硬件結(jié)構(gòu)和軟件方案之間具有相互的作用，在配置的時(shí)候，軟件能實(shí)現(xiàn)的功能不再進(jìn)行硬件的安裝，最大程度的簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。然而需要知道的是，軟件完成的硬件功能和硬件相比，需要更長(zhǎng)的時(shí)間，占用的CPU時(shí)間時(shí)間比較多。

第四，系統(tǒng)中安裝的各種設(shè)備要做到性能的相匹配。比如，使用CMOS芯片單片機(jī)構(gòu)的時(shí)候，系統(tǒng)中需要的芯片要選擇低功耗的產(chǎn)品。在進(jìn)行硬件配備的時(shí)候，要注重硬件的可靠性和抗干擾，包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路等。

第五，如果單片機(jī)外圍需要設(shè)置很多的電路時(shí)，要確保具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，因?yàn)轵?qū)動(dòng)能力較小的時(shí)候，系統(tǒng)就無(wú)法進(jìn)行安全和可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)不足的問題可以利用增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力或減少芯片功耗來降低總線負(fù)載。

第六，硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要盡量朝“單片”的方向設(shè)計(jì)。因?yàn)橄到y(tǒng)安裝的設(shè)備比較多，設(shè)備在系統(tǒng)的內(nèi)部之間會(huì)出現(xiàn)一定的干擾，影響設(shè)備的正常功能發(fā)揮，增加能量的消耗，降低系統(tǒng)的安全性。當(dāng)前，隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)片內(nèi)集成的功能比較強(qiáng)大。影響單片機(jī)安全和可靠運(yùn)行的主要因素是在于系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，同時(shí)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、使用的元器件、安裝和制造工藝都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。要注意這些干擾因素，它會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能的不完善進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的失常，出現(xiàn)輕重不一的問題，產(chǎn)品的質(zhì)量降低，產(chǎn)品的數(shù)量下降，嚴(yán)重者帶來安全事故，帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)組成

下面的圖就是系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)。

2.1 單片機(jī)

從上面的圖中，我們可以得知單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重心，系統(tǒng)中的其他設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都受它的控制。所以，單片機(jī)是系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的主導(dǎo)者，在選擇的時(shí)候要慎重。當(dāng)前，使用比較廣泛的單片機(jī)型號(hào)為STC89C58RD+，它的主要特點(diǎn)是具有較強(qiáng)的抗干擾性，速度較快，消耗的能量較少，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)。它有4個(gè)8位并行端口，增加的P4口可位尋址;單片機(jī)內(nèi)部擴(kuò)展了1024個(gè)字節(jié)RAg，即共1280字節(jié)RAM供用戶使用，而傳統(tǒng)的8051系列單片機(jī)只有128～256字節(jié)RAM供用戶使用;內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路:有看門狗和EEPROM功能。因此，它的功能總的來說是比較完善的，在使用的時(shí)候比較方便進(jìn)行快速的操作。

2.2 液晶顯示器

顯示器在系統(tǒng)的運(yùn)行中具有不可缺少的作用，可以有效的顯示系統(tǒng)的工作模式、各種類型的設(shè)備以及在運(yùn)行中的工作情況。系統(tǒng)采用液晶顯示模塊0CMl2864來顯示，這種顯示器的模塊接口比較方式靈活，操作起來很簡(jiǎn)單，具有很好的使用效果，在顯示器中可以構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形的界面。具有較強(qiáng)的顯示功能，能夠在圖形中顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字。這種類型的顯示器和其他種類的顯示器相比，首先是這種顯示器的硬件電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，顯示程序方便易懂。其次，和相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊顯示器相比，這種模塊的價(jià)格比較低，但是效果很好，具有很強(qiáng)的性價(jià)比，同時(shí)可以降低能量的消耗。

2.3 E2PROM 存儲(chǔ)器

系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)測(cè)量，所以，需要擴(kuò)展外部RAM來對(duì)接收信號(hào)波形進(jìn)行存儲(chǔ)。二線制串行E2PROM是一種非易失存儲(chǔ)器，它的體積比較小、消耗的能量較少，操作簡(jiǎn)單，能夠快速的存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，可以及時(shí)在線進(jìn)行改寫，因此，成為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中非易失存儲(chǔ)器的首要選擇。

3 系統(tǒng)的工作模式

3.1 自學(xué)習(xí)模式

什么是自學(xué)習(xí)模式，首先要對(duì)這個(gè)概念充分的理解，主要指對(duì)紅外遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)作自學(xué)習(xí)。而自學(xué)習(xí)的內(nèi)容也就是對(duì)遙控器所發(fā)射的紅外信號(hào)進(jìn)行波形和頻率測(cè)量。所有遙控器的輸出都是遙控編碼信號(hào)，因此需要對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解碼。通常對(duì)接收的紅外信號(hào)采用硬件解碼的方法來實(shí)現(xiàn)，和硬件解碼方法相比，這種方法更加的精確和可看，在最大程度上減小了誤差和硬件電路的連接，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，這也是一個(gè)需要加以重視的問題，要根據(jù)實(shí)際情況，采取有效的方法加以解決。

3.2 紅外信號(hào)頻率測(cè)量

同樣，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到按鍵按下進(jìn)行頻率測(cè)量時(shí)，便啟動(dòng)內(nèi)部定時(shí)器，同時(shí)檢測(cè)外部引腳上接收來的信號(hào)。系統(tǒng)通過單片機(jī)利用軟件編程直接對(duì)遙控器輸出的遙控編碼信號(hào)脈沖串進(jìn)行測(cè)頻。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸模式

單片機(jī)與上位機(jī)(PC機(jī))或集中控制器進(jìn)行信息交換時(shí)，大部分的單片機(jī)和PC機(jī)內(nèi)部均帶有常用的RS232串口通信接口，因而兩者之問的通信可通過串行口完成。然而，在實(shí)際的操作當(dāng)中，可能會(huì)出現(xiàn)主控PC機(jī)和單片機(jī)相隔很遠(yuǎn)，要確保數(shù)據(jù)可以在最短的時(shí)間內(nèi)傳到PC機(jī)上，需要對(duì)通信接口硬件電路進(jìn)行串行。

4 結(jié)語(yǔ)

上文所設(shè)計(jì)的紅外遙控器器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，具有很大推廣價(jià)值，它能夠?qū)Σ煌愋偷募矣秒娖鳟a(chǎn)品進(jìn)行有效的控制，操作起來比較方便，可以對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行靈活有效的控制，安全可靠。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們也要不斷進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化當(dāng)前以單片機(jī)為基礎(chǔ)的遙控器電路硬件的設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都得到充分的發(fā)揮。

［1］姚永平.STC增強(qiáng)型8051單片機(jī)中文指南(RcRD+)系列［J］.宏晶科技，2006(03):23 －25.

［2］李晉，王玲.學(xué)習(xí)型遙控器設(shè)計(jì)［M］.北京:電子測(cè)量技術(shù)，2006(1).

［3］李朝青.單片機(jī)原理與接口技術(shù)(第三版)］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2005(4).