【正文】 學(xué)習(xí)型紅外線遙控器項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案隨著社會(huì)的發(fā)展各種家用電器已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，各式各樣、琳瑯滿目的家用電器，空調(diào)、電視、音響系統(tǒng)等傳統(tǒng)意義上的家電早已成為普通百姓生活不可或缺的一部分，甚至連投影機(jī)、數(shù)字機(jī)頂盒，電子監(jiān)控（防盜）系統(tǒng)等新興電器也正迅速步入現(xiàn)代家庭，我們家里的遙控器越來(lái)越多，不同型號(hào)的遙控器控制不同的家電。遙控器，想來(lái)大家并不陌生，遙控作為眾多現(xiàn)代家電的一種基本控制方式，幾乎所有的家電產(chǎn)品都配備了遙控器，甚至現(xiàn)在連電風(fēng)扇，臺(tái)燈這樣的設(shè)備都配備了遙控器?？墒牵S著家里的電器越來(lái)越多，電器產(chǎn)品的遙控器也越來(lái)越多，這就產(chǎn)生比較多的麻煩，日常生活中，很多人都會(huì)遇到隨手拿錯(cuò)放在茶幾上各種遙控器的麻煩，不僅使用起來(lái)不方便而且茶幾上擺放一堆遙控器也很不好看。設(shè)計(jì)出一種具有學(xué)習(xí)功能的并能代替各種數(shù)目繁多的遙控器的學(xué)習(xí)型紅外遙控器成為一種需要。目前國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)型遙控器大部分采用復(fù)制遙控器紅外波形的思想，也有部分采用下載存儲(chǔ)遙控編碼的學(xué)習(xí)思想。但是由于采用專用遙控發(fā)射芯片，集成度高但成本也高?，F(xiàn)有自主學(xué)習(xí)型紅外遙控器,其核心MCU 主要有以下幾種:MCS51 系列、Microchip PIC16 系列、Winbond W741 系列、Holtek HT48 系列以及ARM(Advanced RISC Machines)系列。目前國(guó)內(nèi)外比較成熟的產(chǎn)品主要有: 上海慧居智能電子的HJJYWC,它的主要特點(diǎn)為:觸屏按鍵組合輸入；具有紅外學(xué)習(xí)功能；具有載波頻率識(shí)別功能,能準(zhǔn)確識(shí)別各種復(fù)雜的紅外代碼[2],。圖 上海慧居智能電子HJJYWCBREMAX 公司的NRC304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器,它的主要特點(diǎn)為:聯(lián)機(jī)自學(xué)習(xí)、脫機(jī)自學(xué)習(xí)兩種模式；具有USB 口,通過(guò)INTERNET 登陸B(tài)REMAX 公司網(wǎng)站,搜尋并下載相應(yīng)型號(hào)家電的遙控器編碼,兼容各種品牌和型號(hào)[3], 所示:圖 NRC304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器。圖 NRC304 網(wǎng)絡(luò)多功能遙控器Sunwave 公司的SRC—1600,它的主要特點(diǎn)為:具有巨集設(shè)定功能,單一按鍵巨集設(shè)定可記憶多達(dá)60 個(gè)指令；具備紅外學(xué)習(xí)功能,具有USB 接口,可預(yù)設(shè)遙控編碼和升級(jí)系統(tǒng)[4], 所示。圖 SRC—1600羅技Harmony 1100,它的主要特點(diǎn)為:黑色鋁合金外殼, 英寸的觸屏；用戶可以根據(jù)具體情況添加或者刪除屏幕上的功能鍵；設(shè)備能通過(guò)USB 連機(jī),獲取羅技在線數(shù)據(jù)庫(kù)配置文件, 所示。圖 以上產(chǎn)品對(duì)于對(duì)于電視、音響等使用專用的遙控芯片的家電遙控器(內(nèi)置NEC、飛利浦、東芝、或夏普等芯片),學(xué)習(xí)比較容易,但類(lèi)似空調(diào)的紅外設(shè)備(同一按鍵編碼與該按鍵按下次數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)相關(guān)),學(xué)習(xí)效果欠佳,為此本文設(shè)計(jì)采用電腦輔助解碼提高紅外學(xué)習(xí)的準(zhǔn)確度。本設(shè)計(jì)是基于AT89C52 單片機(jī)的采用復(fù)制遙控器紅外波形思想的紅外遙控器的設(shè)計(jì)， 其思想是通過(guò)測(cè)量經(jīng)過(guò)紅外接收芯片解調(diào)后輸出的編碼脈沖寬度， 然后存入單片機(jī)內(nèi)部指定地址。當(dāng)要發(fā)生紅外信號(hào)時(shí)， 從存儲(chǔ)區(qū)還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼， 并調(diào)制到38 kHz 的載波信號(hào)上， 最后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多種紅外家電設(shè)備。本文設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)型紅外遙控器要求可以學(xué)習(xí)不同遙控器的某個(gè)鍵的功能，并在功能上替代現(xiàn)有遙控器,涉及到紅外接收解碼、紅外調(diào)制發(fā)射、MCU 控制等技術(shù),需要完成的研究?jī)?nèi)容主要包括: 紅外線遙控器工作原理 紅外接收解調(diào)器接收接收解碼原理 單片機(jī)紅外解碼的軟硬件實(shí)現(xiàn) 紅外調(diào)制發(fā)射原理 單片機(jī)紅外遙控編碼的軟硬件實(shí)現(xiàn)2總體設(shè)計(jì)原理分析 紅外線遙控器工作原理紅外線是一種電磁波，具有與無(wú)線電波及可見(jiàn)光一樣的本質(zhì)。人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫?！?；～。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線?！?00μm之間，位于無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間。～。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。此外紅外線通信還具有保密性強(qiáng)，信息容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，適用于國(guó)防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 但在野外使用時(shí)易受氣候的影響。紅外線遙控器是以紅外線發(fā)光LED，發(fā)射波長(zhǎng)940nm的紅外線不可見(jiàn)光，來(lái)傳送信號(hào)。整個(gè)遙控器系統(tǒng)分為發(fā)射端及接收端兩部分，發(fā)射端經(jīng)過(guò)紅外線發(fā)射LED送出紅外線控制信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過(guò)紅外線接收模塊接收端接收進(jìn)來(lái)，并對(duì)其控制信號(hào)做譯碼而做相對(duì)的動(dòng)作輸出完成遙控的功能。紅外通信由來(lái)已久，但是進(jìn)入90年代，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和地球空間技術(shù)的發(fā)展，使人們對(duì)紅外線技術(shù)的研究越來(lái)越深入，應(yīng)用范圍更廣泛，尤其是在紅外遙感技術(shù)和紅外通信技術(shù)領(lǐng)域里，數(shù)字鎖相技術(shù)和傳感器技術(shù)的巨大進(jìn)步，大大加速了這個(gè)進(jìn)程，目前無(wú)線產(chǎn)品在商業(yè)銷(xiāo)售中的使用已相當(dāng)普遍，但大多存在著很大的局限性，電路繁雜，計(jì)算難度大且多為模擬電路，抗干擾能力差，準(zhǔn)確度底，電路的維護(hù)調(diào)試很不方便。越來(lái)越多的遠(yuǎn)距離控制和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)引入了不可見(jiàn)的紅外線作為傳輸媒介進(jìn)行通信，組成了無(wú)線紅外遙控通信系統(tǒng)，此方法以其成本底、精度高、保密性強(qiáng)、技術(shù)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)而受到廣大用戶和專業(yè)人士的歡迎。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管，它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同，紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。 接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管，只對(duì)紅外光線有敏感作用，在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種，由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（100mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。 紅外線發(fā)射器的工作方塊圖，當(dāng)按下某一按鍵后，遙控器上的控制芯片便進(jìn)行編碼產(chǎn)生一組句柄，結(jié)合載波電路的載波信號(hào)（為38kHz）而成為合成信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器提升功率而推動(dòng)紅外線發(fā)射二極管，將紅外線信號(hào)發(fā)射出去，所要發(fā)射的句柄必須加上載波才能使信號(hào)傳送的距離加長(zhǎng)，一般遙控器的有效距離為10m。 紅外線接收的工作方塊圖，其主要控制組件為紅外線接收模塊，其內(nèi)部含有高頻的濾波電路，專門(mén)用來(lái)濾除紅外線合成信號(hào)的載波信號(hào)（38kHz）而送出發(fā)射器的控制信號(hào)。當(dāng)紅外線合成信號(hào)進(jìn)入紅外線接收模塊，在其輸出端便可以得到原先的數(shù)字控制編碼，只要經(jīng)過(guò)單片機(jī)譯碼程序進(jìn)行譯碼，便可以得知按下那一按鍵，而作出相應(yīng)的控制處理，完成紅外線遙控的動(dòng)作。 由于每家廠商設(shè)計(jì)出來(lái)的遙控器一定不一樣，即使是使用相同的控制芯片，也會(huì)做特殊的編碼設(shè)計(jì)，以避免遙控器間互相的干擾其中的編碼數(shù)據(jù)包含廠商固定編碼及按鍵編碼，廠商固定編碼為避免與其他家廠商重復(fù)，而按鍵編碼則是遙控器上的各個(gè)按鍵編碼。例如按下遙控器的1鍵，則會(huì)發(fā)送出以下的4字節(jié)出去： 40 BF 01H ED其中“40 BF”為廠商固定編碼，“01H ED”則為1鍵按鍵編碼，廠商編碼只要是東芝牌電視遙控器就是固定的，各個(gè)按鍵編碼則依按鍵不同而不一樣。各個(gè)位編碼方式是以波寬信號(hào)來(lái)調(diào)變，“0”，“1”。當(dāng)按下遙控器上的某一按鍵則會(huì)產(chǎn)生特定的一組編碼，結(jié)合40kHz載波信號(hào)發(fā)射出去，加上載波信號(hào)可以增加發(fā)射距離。 學(xué)習(xí)型紅外線遙控器譯碼原理遙控電路使用AT89C52單片機(jī)作控制，通過(guò)紅外線接收模塊（紅外接收頭）接收信號(hào)，因?yàn)榻邮漳K有自動(dòng)濾除載波功能，所以紅外線接收模塊輸出的信號(hào)就是遙控器所產(chǎn)生的編碼，通過(guò)電路傳到單片機(jī)內(nèi)，單片機(jī)識(shí)別出遙控器的按鍵，作相應(yīng)的動(dòng)作。紅外線接收模塊是一種光敏二極管及濾波器組成，光敏二極管只對(duì)紅外光線有敏感作用，在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種，由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。因此在紅外線發(fā)射端紅外線信號(hào)加載在一個(gè)40kHz載波上發(fā)射出去，這樣即增加了信號(hào)強(qiáng)度，也增強(qiáng)了信號(hào)的傳輸距離，使用起來(lái)更加方便。3本設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)方案 方案論證與比較：基于AT89C52單片機(jī)學(xué)習(xí)型紅外遙控器的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)型遙控器的功能主要分為學(xué)習(xí)和發(fā)送兩個(gè)部分。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)習(xí)型遙控器接收電路接收到用戶想學(xué)習(xí)的遙控器所發(fā)