基于51單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

王凱

文章從51單片機(jī)在玩具車上的應(yīng)用角度，對(duì)于其四個(gè)電路構(gòu)成要素展開(kāi)分析，給出電路分析以及工作原理，對(duì)于加深其應(yīng)用特征認(rèn)識(shí)，有著積極價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】51單片機(jī) 紅外遙控

1 前言

51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel 8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱，由Intel的8004單片機(jī)演變發(fā)展而來(lái)，成為當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的8位單片機(jī)領(lǐng)域中的重要力量。目前在51單片機(jī)領(lǐng)域中，比較具有代表性的是ATMEL公司的AT89系列，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中，并且有著穩(wěn)定表現(xiàn)。

2 51單片機(jī)的應(yīng)用

51單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，所體現(xiàn)出的強(qiáng)大的便以功能和穩(wěn)定的物理特性，都決定了其必然有著廣闊的市場(chǎng)。在遙控領(lǐng)域，以玩具車作為代表的遙控系統(tǒng)，同樣成了51單片機(jī)的重要領(lǐng)地。對(duì)于玩具車的遙控實(shí)現(xiàn)，雖然應(yīng)用著眼點(diǎn)小，但是意義重大，包括其他遙控自動(dòng)行走設(shè)備，諸如掃地機(jī)器人等，都與玩具車的遙控與自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)相似。本次研究以AT89S51單片機(jī)為例，考察紅外遙控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)?？疾飚?dāng)前對(duì)于遙控系統(tǒng)的需求，應(yīng)當(dāng)能夠使玩具車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、手動(dòng)控制以及循跡行進(jìn)等功能。自動(dòng)駕駛過(guò)程中，玩具車應(yīng)當(dāng)能夠識(shí)別周圍障礙并且自行規(guī)避，手動(dòng)控制的時(shí)候則應(yīng)當(dāng)能夠跟隨控制器的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等操作展開(kāi)對(duì)應(yīng)行為；而循跡行進(jìn)，則要求玩具車能夠依據(jù)預(yù)先設(shè)定的軌跡前進(jìn)。從循跡這個(gè)角度看，雖然51系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力，但是循跡等于實(shí)現(xiàn)了一種外部的編程。

3 51單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩個(gè)部分，硬件部分承擔(dān)紅外編碼信號(hào)的發(fā)射和接受、障礙物檢測(cè)、軌跡檢測(cè)、直流電機(jī)運(yùn)行等功能，而軟件則主要負(fù)責(zé)信號(hào)的檢測(cè)和處理、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)及控制等功能。AT89S51單片機(jī)對(duì)紅外信號(hào)解碼，并且查詢各個(gè)檢測(cè)部分的輸入信號(hào)，展開(kāi)綜合處理，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，判斷障礙物位置以及前方軌跡，最終依據(jù)多方面輸入，來(lái)確定玩具車的行進(jìn)，并且做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整。

從硬件的角度看，整個(gè)系統(tǒng)包括遙控發(fā)射器電路、紅外線接收電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路以及障礙物檢測(cè)和尋跡電路四個(gè)部分。對(duì)于遙控發(fā)射器電路部分而言，以遙控器芯片HT6221作為其主要的控制只能部分，負(fù)責(zé)將紅外編碼調(diào)制成為38kHz的脈沖信號(hào)，并且通過(guò)紅外發(fā)射二極管展開(kāi)發(fā)送，參見(jiàn)圖1。其中D1為紅外發(fā)射二極管，而D2為指示燈，用于判斷按鍵狀況。HT6221的編碼規(guī)則為，按鍵按下激活芯片，如果按鍵按下時(shí)間在36-108ms之間，即可生成一組發(fā)射代碼，包括9ms起始碼、4.5ms結(jié)束碼，9-18ms低8位地址碼、9-18ms高8位地址碼、9-18ms的8位數(shù)據(jù)碼，以及9-18ms與數(shù)據(jù)碼對(duì)應(yīng)的反碼。而當(dāng)按鍵延時(shí)超過(guò)108ms，則發(fā)射代碼將僅包括9ms起始碼和2.5ms結(jié)束碼。

紅外線接收電路相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，采用一體化紅外接收頭即可完成任務(wù)。調(diào)試信號(hào)輸出端將直接與單片機(jī)的P3.2口相連，當(dāng)存在紅外編碼信號(hào)發(fā)射的時(shí)候，輸出檢波整形后的方波信號(hào)，并直接提供給單片機(jī)。而對(duì)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)說(shuō)，其主要通過(guò)L298芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電機(jī)轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速的控制。L298芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，其中SENSEA、SENSEB 分別為兩個(gè)H 橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地。VCC以及VS 是接電源引腳，ENA以及ENB 為使能端，IN以及OUT各端分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的輸入以及輸出，其電路結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2。

最后，障礙物檢測(cè)和尋跡電路雖然功能不同，但是原理相似，均采用反射式光耦來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。避障電路安裝在玩具車前以及兩側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)于障礙物的檢測(cè)。當(dāng)存在障礙物時(shí)，反射紅外線，光敏三極管導(dǎo)通，單片機(jī)判斷障礙物并且做出對(duì)應(yīng)的調(diào)整動(dòng)作。循跡電路則安裝在玩具車底部，同樣依據(jù)反射光來(lái)實(shí)現(xiàn)行動(dòng)路線的調(diào)整。

4 總結(jié)

對(duì)于51單片機(jī)而言，其應(yīng)用有著廣闊的空間，實(shí)際工作中應(yīng)當(dāng)以實(shí)際需求為準(zhǔn)切實(shí)分析，才能獲取良好效果。

參考文獻(xiàn)

[1]徐煜明，韓雁.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

作者單位

青海大學(xué) 青海省西寧市 810000