【正文】 引言智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)第 41 頁( 共 42 頁)系統(tǒng)綜述1 引言1 引言 11. 11選題背景 22 系統(tǒng)綜述 2 3 3 3 系統(tǒng)及需求分析 4 主要功能 4 可行性分析 4 遙控器設(shè)計(jì)背景 6 遙控器功能簡(jiǎn)介 6 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能 6 紅外信號(hào)接收整形功能 6 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能 6 復(fù)合MACRO功能 6 操作蜂鳴提示功能 7 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo) 73 系統(tǒng)分析 7 硬件結(jié)構(gòu)圖 7 功能模塊圖 74 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 硬件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 總電路圖 8 蜂鳴器提示部分設(shè)計(jì) 10 軟件設(shè)計(jì) 13 譯碼原理 13 主體程序流程圖 16 譯碼程序流程圖 175 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 18 硬件部分的實(shí)現(xiàn) 18 軟件的實(shí)現(xiàn) 20 譯碼信號(hào)發(fā)送程序的實(shí)現(xiàn) 21 對(duì)蜂鳴器鳴叫控制程序的實(shí)現(xiàn) 266 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境及測(cè)試分析 26 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 26 系統(tǒng)測(cè)試分析 27 硬件測(cè)試分析 27 程序測(cè)試分析 27 全系統(tǒng)測(cè)試 28 用戶驗(yàn)收測(cè)試 287 總結(jié) 291選題背景隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國電子市場(chǎng)在不斷增大，電子產(chǎn)品走進(jìn)千家萬戶。而在眾多電子產(chǎn)品中紅外線的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，一些家用電器控制幾乎都是用紅外遙控器完成。紅外線遙控是目前應(yīng)用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。因此，彩電、錄像機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)、玩具、門鈴以及遙控汽車路牌等其它小型裝置上也紛紛采用紅外線遙控。紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，可以以光速直線傳播，強(qiáng)度可調(diào)，可以通過光學(xué)透鏡聚焦，可以被不透明物體遮擋等等。特別制造的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可以發(fā)出特定波長(zhǎng)的紅外線，通過控制二極管的電流可以很方便地改變紅外線的強(qiáng)度，達(dá)到調(diào)制的目的。因此，在現(xiàn)代電子工程應(yīng)用中，紅外線常常被用做近距離視線范圍內(nèi)的通訊載波，最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與俱增，人們的生活水平也是益提高，為了減少人的工作量，所以是對(duì)各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求也是越來越高，針對(duì)與這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度比較高的控制體系是必然的。帶紅外遙控器的家電給我們的生活帶來極大的方便，但遙控器多了很容易弄混，如果有一種可對(duì)家中各種紅外遙控器發(fā)射的控制信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)和再現(xiàn)的智能型紅外遙控器，用這樣一個(gè)遙控器控制家中所有電器該有多好。為此，我們?cè)囍O(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為核心的智能型遙控器。經(jīng)指導(dǎo)老師同意，確定了此畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。2 系統(tǒng)綜述本智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)是將紅外發(fā)送與接收技術(shù)應(yīng)用在遙控系統(tǒng)上，它完全可以替代普通的遙控器，而且可以集多個(gè)遙控器于一身，解決了日常生活中由于遙控器過多造成的許多不便。本遙控系統(tǒng)將紅外傳送遙控系統(tǒng)智能化，可使產(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，并且能夠?qū)W習(xí)和控制各種不同類型的紅外遙控設(shè)備。本系統(tǒng)所涉及的技術(shù)主要包括：紅外載波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù)、脈寬調(diào)制控制技術(shù)、電路PCB設(shè)計(jì)與制作技術(shù)等。 本系統(tǒng)中使用的紅外遙控發(fā)射電路SC6122。它是一塊用于紅外遙控系統(tǒng)中的專用發(fā)射集成電路，采用CMOS工藝制造，可以在2．0V至5．5V的低電壓下工作，它通過SEL選擇管腳，可支持128+6條指令碼，用戶編碼可自由選擇。接64個(gè)按鍵，其中有三組雙重按鍵。SC6122所發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼，16位的用戶編碼和8位的鍵數(shù)據(jù)碼。鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同時(shí)被傳送。，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)。這樣，當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測(cè)及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式(PPM)。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分“0”和“1”。每次8位的碼被傳送的同時(shí)，它們的反碼也被傳送，以大大減少系統(tǒng)的誤碼率。 采樣控制理論中有一個(gè)重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。脈寬調(diào)制（PWM）控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率脈寬調(diào)制是一種調(diào)制或改變某個(gè)方波的簡(jiǎn)單方法。方波占空比基本形式是隨輸入信號(hào)變化的。占空比是指方波的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間之比。一個(gè)50%占空比的波形會(huì)具有50%的高電平時(shí)間和50%的低電平時(shí)間，而一個(gè)10%占空比的波形則具有10%的高電平時(shí)間和90%的低電平時(shí)間。 系統(tǒng)及需求分析 主要功能通過對(duì)生活中經(jīng)常用到的遙控系統(tǒng)的了解以及調(diào)查，本系統(tǒng)基本要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1） 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能。在遙控系統(tǒng)接通電源后，就處于工作準(zhǔn)備好狀態(tài)，可以通過遙控器上的矩陣按鍵，就可以發(fā)送紅外信號(hào)。（2） 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能。在遙控器進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，可以按下遙控器的矩陣按鍵，紅外接收頭就會(huì)采集到對(duì)方發(fā)送的紅外信號(hào)，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)將其存儲(chǔ)。從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能。（3） 復(fù)合MACRO功能。該功能能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)按鍵可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵的功能。（4） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。在對(duì)遙控系統(tǒng)在學(xué)習(xí)狀態(tài)下獲取到信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，就需要將數(shù)字信號(hào)保存到存儲(chǔ)模塊當(dāng)中。 可行性分析要完成本系統(tǒng)功能，主要需要解決三大方面的內(nèi)容：第一個(gè)就是對(duì)紅外信號(hào)的譯碼問題，通過查找具體型號(hào)遙控器的技術(shù)資料，了解其編碼規(guī)則，并在存儲(chǔ)式示波儀上觀察其具體波形，在以上基礎(chǔ)上還可直接用單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過串口傳到PC機(jī)上進(jìn)行具體分析；第二個(gè)就是通過按鍵發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)功能的實(shí)現(xiàn)，通過單片機(jī)譯出各按鍵的鍵碼值，然后通過紅外發(fā)送頭發(fā)送信號(hào)。第三個(gè)就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的實(shí)現(xiàn)，將接收后轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在技術(shù)難度方面，由于有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和相關(guān)參考文獻(xiàn)，因此完全可以實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)中使用的單片機(jī)是AT89S52，AT89S52是一個(gè)低功耗,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元,功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳,8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器,256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）,32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口,5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷,2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,看門狗（WDT）電路,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。該單片機(jī)可組成獨(dú)立系統(tǒng)，并且成本低，運(yùn)行速度快，其強(qiáng)大的功能是完全可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的。紅外信號(hào)譯碼的實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)最重要的就是譯碼的準(zhǔn)確性，為了做到這一點(diǎn)最主要的是要對(duì)紅外接收頭輸出信號(hào)的徹底分析，主要是通過輸入到存儲(chǔ)式示波儀上觀察其波形，記錄其波形規(guī)則及具體的維持時(shí)間，也可以通過單片機(jī)對(duì)紅外接收頭輸出的信號(hào)通過對(duì)高低電平計(jì)數(shù)的方式通過串口輸入到PC機(jī)上，觀察單片機(jī)對(duì)信號(hào)接收的誤差，再有針對(duì)性的進(jìn)行比較準(zhǔn)確的譯碼。在對(duì)遙控器發(fā)碼規(guī)則搞清楚的基礎(chǔ)上，就可以在單片機(jī)程序上下功夫進(jìn)行譯碼了，當(dāng)紅外線信號(hào)由低跳高或由高跳低的時(shí)候啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，并對(duì)計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行保存，再對(duì)一系列的數(shù)據(jù)分析判斷其屬于哪個(gè)范圍，若屬于編碼規(guī)則“0”的范圍則譯碼“0”，若屬于編碼規(guī)則“1”的范圍則譯碼“1”。然后再對(duì)譯碼產(chǎn)生二進(jìn)制位進(jìn)行組合區(qū)分，以分離開客戶碼和按鍵碼等，得到鍵碼值就可以了。按鍵發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)在遙控器上有按鍵矩陣和學(xué)習(xí)按鍵，當(dāng)在按鍵矩陣中的任意一個(gè)鍵按下時(shí)，遙控器進(jìn)入發(fā)送信號(hào)狀態(tài)，紅外發(fā)送頭會(huì)將該按鍵的相關(guān)信息發(fā)出。如果按下學(xué)習(xí)按鍵，遙控器進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，然后按下矩陣按鍵中的任意一個(gè)，遙控器進(jìn)入等待紅外信號(hào)的接收，接收成功后，當(dāng)再次按下矩陣中的那個(gè)按鍵后，遙控器又將進(jìn)入發(fā)送信號(hào)狀態(tài)。復(fù)合MACRO功能的實(shí)現(xiàn)在遙控系統(tǒng)學(xué)習(xí)狀態(tài)中，復(fù)合MACRO功能能夠使一個(gè)鍵的集成多個(gè)按鍵的功能。在一些單片機(jī)系統(tǒng)中，一鍵多功能的技術(shù)，在AT89S52單片機(jī)的P1端口接有四個(gè)發(fā)光二極管，上電的時(shí)候，當(dāng)每一次按下開關(guān)SP1的時(shí)候，再按下開關(guān)SP1的時(shí)候，再按下開關(guān)SP1的時(shí)候，再按下開關(guān)SP1的時(shí)候，又輪到L1在閃爍了，如此輪流下去。這樣就實(shí)現(xiàn)了具有一鍵多功能的按鍵識(shí)別技術(shù)。操作聲音提示的實(shí)現(xiàn)在本系統(tǒng)中，通過按鍵對(duì)系統(tǒng)操作或按鍵發(fā)送信號(hào)的時(shí)都會(huì)有蜂鳴音的提示，蜂鳴是通過和CPU來控制的，其蜂鳴時(shí)間長(zhǎng)度和頻率都是通過程序控制的。 遙控器設(shè)計(jì)背景以方便人們生活對(duì)電器的控制為宗旨，以減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)為主要目的。采用先進(jìn)的技術(shù)和方法，依靠高素質(zhì)的科研人員和高水平的檢測(cè)檢驗(yàn)隊(duì)伍，提供分析監(jiān)控服務(wù)，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控技術(shù)和方法的研究。給人們的日常生活帶來更多的方便，建立智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)，對(duì)電器進(jìn)行遙控，還可以學(xué)習(xí)其它遙控器的按鍵功能，操作的同時(shí)還有蜂鳴聲音提示。無論何時(shí)何地，都能在你的手中遙控著。 遙控器功能簡(jiǎn)介本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下各功能：紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能、紅外信號(hào)接收整形功能、紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能、復(fù)合MACRO功能、操作時(shí)蜂鳴提示功能。 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能本紅外遙控系統(tǒng)運(yùn)行后，并不立刻發(fā)送數(shù)據(jù)，必須要按下按鍵矩陣中的任何一個(gè)鍵后才會(huì)發(fā)送信號(hào)，若持續(xù)按鍵時(shí)間超過一定時(shí)間將會(huì)自動(dòng)默認(rèn)你已經(jīng)松開按鍵，發(fā)送頭將按正常情況發(fā)送信號(hào)。 紅外信號(hào)接收整形功能當(dāng)遙控系統(tǒng)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)下的時(shí)候，當(dāng)外界有相應(yīng)的紅外信號(hào)發(fā)送過來，紅外接收頭將會(huì)接收到該信號(hào)并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳輸給單片機(jī)。 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能當(dāng)單片機(jī)收到紅外接收頭傳送來的數(shù)字信號(hào)的時(shí)候靜態(tài)穩(wěn)定高亮顯示，用來顯示系統(tǒng)所處狀態(tài)。 復(fù)合MACRO功能復(fù)合MACRO功能就是能夠人那個(gè)單片機(jī)的學(xué)習(xí)功能更加強(qiáng)大，減小遙控器的體積，復(fù)合MACRO功能就是一個(gè)鍵可以學(xué)習(xí)多個(gè)功能，即可以發(fā)送多種不同的信號(hào)。 操作蜂鳴提示功能在本系統(tǒng)中只要按鍵就發(fā)出不同的蜂鳴提示。在系統(tǒng)剛接通時(shí)，蜂鳴器會(huì)連續(xù)鳴叫兩聲，表示系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好工作。在按鍵矩陣任意按下鍵時(shí)，蜂鳴器都會(huì)鳴叫一聲，表示信號(hào)發(fā)送成功。 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)（1）開發(fā)出滿足上述功能的系統(tǒng)；（2）努力使該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、耐用、可靠度高、使用方便等特點(diǎn)；（3）盡量降低成本、優(yōu)化系統(tǒng)；（4）改進(jìn)設(shè)計(jì)以適合廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)分析3 系統(tǒng)分析 硬件結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)電路應(yīng)該包括以下幾個(gè)基本電路。其電路組成圖如下：MCU按 鍵 矩 陣 LED 指示電路紅外發(fā) 射電路功率放大電路EEPORM存儲(chǔ)放大電路紅外接收傳 感 器 圖1 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 功能模塊圖根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，本系統(tǒng)具有紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能、紅外信號(hào)接收整形功能、紅外信號(hào)學(xué)習(xí)識(shí)別功能、復(fù)合MACRO功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。其功能框圖如下：智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)紅外學(xué)習(xí)識(shí)別功能紅外信號(hào)發(fā)射功能紅外信號(hào)接收功能復(fù)合MACHO功能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能圖2 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)功能圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在該設(shè)計(jì)中，電路的設(shè)計(jì)都是經(jīng)過再三斟酌的，并且用Protel畫出電路圖，為以后做PCB以及焊接電路做好準(zhǔn)備。 總電路圖 本系統(tǒng)電路包括電源部分電路、紅外接發(fā)送與接收