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      基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      2013-12-31 00:00:00任晉婷
      電子世界 2013年24期

      【摘要】本文介紹了基于AT89C51和AT89C2051的紅外遙控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于采用同一遙控器控制多個(gè)設(shè)備。其中,硬件電路主要包含了以下幾個(gè)模塊:紅外發(fā)射電路和紅外接收電路。整個(gè)電路簡單可靠、操作靈活、耗電量小、性價(jià)比較高,滿足了現(xiàn)代生活,生產(chǎn)和科研的需要。

      【關(guān)鍵詞】紅外遙控系統(tǒng);紅外發(fā)射電路;紅外接收電路;AT89C51;AT89C2051

      1.引言

      隨著物質(zhì)文化生活水平的日益提高,人們對產(chǎn)品智能化、方便性等方面的追求也在進(jìn)一步提升。而紅外遙控裝置由于其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、制作方便、抗干擾能力強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn),成為目前使用最廣泛的的一種通信和遙控手段。但是,近年來,由于各種各樣的家用電器走進(jìn)了千家萬戶,比如電視機(jī)、DVD、錄像機(jī)、數(shù)字投影機(jī)等,因此經(jīng)常需要同時(shí)使用多種遙控器,而不同的設(shè)備所遵循的紅外傳輸規(guī)約也不盡相同,這些都給使用者帶來了諸多的不便。本文的設(shè)計(jì)正是利用單片機(jī)的控制指令對不同的設(shè)備進(jìn)行控制,因而可以方便快捷的實(shí)現(xiàn)紅外遙控電路的控制功能。

      2.紅外遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

      2.1 紅外遙控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

      紅外遙控系統(tǒng)包括發(fā)射和接收兩個(gè)組成部分。系統(tǒng)的發(fā)送端由單片機(jī)將需要發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖信號,而后通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。在紅外接收端采用一體化紅外接收頭,在接收紅外信號的同時(shí)對信號進(jìn)行放大、濾波、整形,將得到的TTL電平編碼信號傳送給單片機(jī),最后由單片機(jī)解碼并進(jìn)行相關(guān)控制。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

      2.2 紅外發(fā)射電路

      該模塊采用AT89C2051作為發(fā)射電路的核心處理器并選擇點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵。同時(shí),設(shè)計(jì)中還包括有晶振與簡單的紅外發(fā)射電路。

      發(fā)射電路的主要原理如下,遙控發(fā)射通過點(diǎn)觸式鍵盤控制。當(dāng)不同的按鍵按下時(shí),可以產(chǎn)生不同的數(shù)字編碼脈沖,而后將編碼調(diào)制在38KHz載波上,再經(jīng)緩沖放大后送往紅外發(fā)光二極管,使其產(chǎn)生不同的脈沖信號,繼而傳送到遙控接收器上。其中,用于發(fā)射部分的主要元器件為紅外發(fā)光二極管。其內(nèi)部材料與普通發(fā)光二極管不同,在該元件兩端施加相應(yīng)的電壓時(shí)可以發(fā)出紅外線。本次設(shè)計(jì)選用脈沖振幅調(diào)制(PAM)對二進(jìn)制脈沖信號進(jìn)行調(diào)制。詳細(xì)的紅外發(fā)射電路如圖2所示。

      2.3 紅外接收電路

      該模塊電路主要由一體化紅外接收頭、單片機(jī)AT89C51、存儲器、還原調(diào)制和紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。其中,接收部分的主要元件為紅外接收管。為使紅外接收二極管正常工作,往往需要加反向偏壓,而且反向偏壓可以使其獲得較高的靈敏度。一體化接收頭在該設(shè)計(jì)中的主要作用為解調(diào)紅外遙控信號,即去除38KHz的載波信號后識別出二進(jìn)制碼0、1。在接收到遙控信號后,經(jīng)過紅外接收頭的前置放大、限幅放大、帶通濾波、峰值檢測以及整形,即可解調(diào)出與遙控信號反向的脈沖。

      其中,一體化紅外接收頭采用SM0038。SM0038內(nèi)置PIN二極管和前置放大器,采用紅外濾波的環(huán)氧兩脂材料封裝。通過SM0038輸出的解調(diào)輸出信號可以直接由微處理器解密。采用SM0038的主要特點(diǎn)是可靠性好,不易受環(huán)境干擾,并可以防止非控制信號的輸出脈沖出現(xiàn)。

      3.紅外遙控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

      系統(tǒng)的初始化工作在主程序中完成,由于整體程序較長,所以在本設(shè)計(jì)中只給出部分的核心設(shè)計(jì)程序。

      3.1 發(fā)射部分的軟件設(shè)計(jì)

      首先要初始化定時(shí)器,其中定時(shí)頻率為:38KHz。當(dāng)開始工作時(shí),需要按下按鍵發(fā)送數(shù)據(jù)“1”。與此同時(shí),定時(shí)器溢出產(chǎn)生定時(shí)中斷,即可生成38KHz的載波信號。

      1)主函數(shù)代碼:

      main()

      {

      start(); //初始化函數(shù)

      while(1)

      {

      keywork(); //按鍵掃描函數(shù)

      }

      }

      2)1ms的延時(shí)程序:

      delay(uint t)

      {

      for(i=0;i

      for(j=0;j<120;j++);

      }

      3)定時(shí)中斷:

      void time_int1(void) interrupt 3

      {

      remote=~remote; //remote為遙控輸出控制端口

      }

      3.2 接收部分的軟件設(shè)計(jì)

      首先對單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行初始化,然后當(dāng)有信號輸入時(shí)產(chǎn)生中斷,再由指定端口對脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),最后測量高低電平的寬度。

      以下是初始化函數(shù):

      start()

      {

      EX0=1;

      EA=1; //開總中斷

      }

      4.結(jié)語

      由于紅外遙控抗干擾性強(qiáng),電路調(diào)試簡單,編解碼容易等特點(diǎn),已在實(shí)際生活中得到了廣泛的應(yīng)用。本文提出的紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和程序,為單片機(jī)控制產(chǎn)品的開發(fā)提供了非常實(shí)用的參考。但是本電路也有不完善之處,其一,本電路只能通過單通道來實(shí)現(xiàn)對多個(gè)設(shè)備的控制,因此不能同時(shí)控制多個(gè)設(shè)備。其二,由于一體化紅外接收頭一般需要5V的工作電壓,而在實(shí)際情況中,一般遙控器最多需要兩節(jié)干電池,即提供3V電壓,因此,本設(shè)計(jì)在供電能力方面還有需要完善的地方。

      參考文獻(xiàn)

      [1]蔡明文.紅外遙控編碼的唯一性研究[J].蘭州工業(yè)高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào),2008,15(4)l-3.

      [2]何書森.實(shí)用遙控電路原理與設(shè)計(jì)速成[M].福州:福建科學(xué)技術(shù)出版社,2002.

      [3]邱玉春,李文俊.單片機(jī)系統(tǒng)中的紅外通信接口[J].電子產(chǎn)品世界,2000(5):36-37.

      [4]邊春元,李文濤.c5l單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

      [5]郭天祥.新概念51單片機(jī)c語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

      作者簡介:任晉婷(1989—),女,中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院在讀碩士研究生,主要研究方向:電路與系統(tǒng)。

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