基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【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。

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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)。