【正文】 也是廣大 FPGA、 ASIC 設(shè)計(jì)工程師實(shí)施混合 HDL 語言 RTL 級、門級電路仿真以及布局布線后時(shí)序仿真的首選。除了含有許多具有硬件特征的語句外， VHDL 的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級語言。目前廣泛應(yīng)用的紅外遙控就屬于這種情況。紅外傳輸大體分為數(shù)據(jù)的傳輸和控制信息 (指令 ) 的傳輸二類。紅外 遙控編譯碼器就是在普通編譯碼器的基礎(chǔ)上，應(yīng)市場需求而產(chǎn)生的，它能控制不同種類的設(shè)備，并且操作方便，深受顧客的歡迎，這也決定了紅外遙控編譯碼器具有廣闊的應(yīng)用前景 [9]。 紅外遙控由于其發(fā)射和接收方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性較高 , 因而早已在家用電器中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)的傳輸一般來說傳輸?shù)男畔⒘繒^大 , 因此一般會要求有較高的傳輸速度 , 對于可靠性的要求則針對 數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用而異 , 在計(jì)算機(jī)、 PDA 等設(shè)備上采用的 IRDA 界面就是這種應(yīng)用的典型代表。 VHDL 的英文全 VeryHighSpeed Integrated Circuit HardwareDescription Language,誕生于1982 年 [2]VHDL 和 Verilog 作為 IEEE 的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述 語言，又得到眾多 EDA 公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。 VHDL 的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體（可以是一個(gè)組件，一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分 ,及埠 )和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分 。全面支持所有HDL 標(biāo)準(zhǔn)，支持廣泛的建模技術(shù)，提供直觀的圖形用戶界面運(yùn)行方式，也支持高性能的批處長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 理模式。該芯片組可以在 3～ 15V 的電壓范圍內(nèi)可靠工作，外圍僅需一時(shí)鐘振蕩電阻。值得一提的是，目前全球的編譯碼器的 80%是由中國大陸代工貼牌生產(chǎn)的，但關(guān)鍵芯片是別人的。也緣于此編譯碼器的質(zhì)量是參差不齊的，大部分使用不方便，或者名為紅外遙控編譯碼器但對很多設(shè)備卻難以控制。 從而他為各類紅外控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了一類實(shí)用的參考。在 綜 合分析的基 礎(chǔ) 上， 我們采 用 紅 外 線編碼 方式 設(shè)計(jì) ，使系 統(tǒng) 具 備 了良好的抗 電 磁干擾的能力。 主要技 術(shù) 要求： 1. 設(shè)計(jì) 完成多路 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 的 編碼發(fā) 送部分； 2． 設(shè)計(jì) 完成多路 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 的接收部分； 3．用 VHDL 語言編 程、可 編 程 邏輯 器 件實(shí)現(xiàn)其譯碼電 路部分； 4．完成系 統(tǒng)輸 出 顯 示部分。 （ d）每當(dāng)接收到有效按鍵時(shí)，蜂鳴器會發(fā)出提示音。 第三章主要闡述紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理。 本章小結(jié) 本章是對我所做的是設(shè)計(jì) —— 基于 vhdl 的紅外遙控編譯碼器的總體概述，分析了當(dāng)下國內(nèi)和國外的紅外遙控編譯碼器的發(fā)展和現(xiàn)況，介紹了本設(shè)計(jì)內(nèi)容的特點(diǎn)，列出了本設(shè)計(jì)的任務(wù)。目前，它在中國的應(yīng)用多數(shù)是用在 FPGA/CPLD/EPLD 的設(shè)計(jì)中。這樣比較符合人們的習(xí)慣。但是有一個(gè)重大的問題是在于，如果你的產(chǎn)品有所改動(dòng)，需要采用另外的 CPLD/FPGA 時(shí)，你將需要重新輸入原理圖。 但是當(dāng)你采用 VHDL等高級語言來設(shè)計(jì)時(shí)這些問題都會得到較好的解決。但是，為了提高輸入的效率，你可以用某些專用的編輯器，如： Hdl Editor， Tubor Writer 或者一些 EDA工具軟件集成的 HDL 編輯器 )。對于某些人而言，仿真這一步似乎是可有可無的。綜合的目的是在于將設(shè)計(jì)的源文件由語言轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電路。至少，我讀 過的幾本書中就沒有。在這一步，將用到第 4 步生成的網(wǎng)表并根據(jù) CPLD/FPG 廠商的器件容量，結(jié)構(gòu)等進(jìn)行布局、布線。最后，生成一個(gè)供編程的文件。如果設(shè)計(jì)的電路的時(shí)延滿足要求的話，則就可以到第 7 步 啦！ 7．燒寫器件（編程）。 VHDL 語 言的優(yōu) 點(diǎn) : （ 1） 語 言 簡 潔、 緊湊 、使用方便、 靈 活。 (4) 具有 結(jié) 構(gòu)化的控 制語 句。 (7) 生成目 標(biāo) 代 碼質(zhì) 量高， 執(zhí) 行效率高。 主函 數(shù) 的工作流程 : 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 否 是 否 是 圖 23 主函數(shù)的工作流程 面 向?qū)?象的 編 程 語 一言 將 客 觀 事物看作具有 屬 性和行 為 的 對 象，通 過 抽象找出同一 類對象的共 同屬 性和行 為形 成 類 。每一模 塊內(nèi) 部均是由 順 序、 選擇 和循 環(huán) 三種基本 結(jié) 構(gòu) 組 成 。 use ieee std logic l 164 all。 39。039。 反之， temp high為‘ 1’ temp low 為‘ 0’ 根據(jù) temp_ high 和 temp _low的值來決定當(dāng)前的工作狀態(tài) , 并給出相應(yīng)的制輸出信號。長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 3 紅 外 遙 控控制原理 紅外 紅外光的有效傳送距離正比于驅(qū)動(dòng)峰值功率 ,紅外發(fā)射二極管為電流型器件 , 其功率與所通過的峰值電流成正比 , 為了 增加傳輸距離 , 可加大峰值驅(qū)動(dòng)電流。要改善接收范圍 , 在選用合適的封裝形式的器件基礎(chǔ)上 , 還可采用多個(gè)發(fā)射管串聯(lián)或并聯(lián) , 并間隔一定距離并列安裝的方式。目前工業(yè)或民用的紅外光探測遙控中所使用的紅外光譜主要集中在 [4]。其中紅外發(fā)送器用來產(chǎn)生與指令 /按鍵對應(yīng)的控制信號，并在信號發(fā)射前預(yù)先對指令或按鍵信號進(jìn)行識別或編碼，并經(jīng)過調(diào)制以串行數(shù)據(jù)的形式發(fā)送出去。這樣識別編碼方式可以使發(fā)送出去的遙控信號抗干擾能力強(qiáng)，但由于不同的指令或按鍵要占不 同的頻帶，所以在遙控指令集比較復(fù)雜的場合它需要較多的遙控通道，也就使要占更多的頻率資源。與頻分制相比碼分制電路簡單，使用靈活，在實(shí)際應(yīng)用中多彩用這樣的方式。 該 生 產(chǎn)線 有各種大 電 機(jī) 設(shè)備 ， 環(huán)境電 磁 輻 射 強(qiáng) ，又 處 于南方高 溫 、高 濕地區(qū) ， 對遙 控系 統(tǒng) 整體性能要求很高。 紅外遙控作為一種單向紅外通訊技術(shù) , 因其具有性能穩(wěn)定、使用方便以及成本低廉等特點(diǎn) ,已經(jīng)在消費(fèi)類電器中得到普遍的應(yīng)用 . 隨著對電器產(chǎn)品的智能化和使用便利性要求的進(jìn)一步提高 , 紅外遙控的應(yīng)用已開始從其傳統(tǒng)的家用電器領(lǐng)域向智慧設(shè)備等新領(lǐng)域擴(kuò)展。 大可用作 18 路紅外遙控系統(tǒng)的編碼 ,只需外接 3 6 的矩陣式按 鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送的功能。由于 PT2248 采用了 38 kHz 載波振蕩及脈碼調(diào)制電路 ,因而接收端采用頻率與之對應(yīng)的 MIMR1AA 紅外一體化接收解調(diào)器。 其中 ED5026 為編碼器 。 編碼器 ED5026 可作三態(tài)編碼，也可以作四態(tài)編碼。因?yàn)榉桨付粌H設(shè)計(jì)起來便捷，在技術(shù)方面也遠(yuǎn)超乎于方案一。故在設(shè)計(jì)時(shí)，只需外接 3 6 的矩陣式按鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送功能。其遙控 指令‘ 1’以占空比為 3/4 的正脈沖表示，‘ 0’則用占空比為 1/4 的正脈沖表示。這樣，當(dāng)按下遙控器的 7 到 18 號單擊按鍵時(shí)，系統(tǒng)將以 12 位為一組發(fā)送兩次編碼，其中 60a 為自按下按鍵到發(fā)送編碼的等待時(shí)間， 80a 是重復(fù)發(fā)送 12位 48a編碼的間隔時(shí)間，接收解調(diào)器在此時(shí)的輸出和沒有收到紅外編碼一樣（為高電平）。每一部分既可由具有相應(yīng)功能的芯片分步完成 , 也可以由專用芯片或 MCU 一次完成 [2]。紅外發(fā)光二極管的功率一般比較小，而平均發(fā)射方式的功耗較大，且 抗干擾能力較差。本紅外遙控解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，具體模塊的劃分 為： ? 解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器 ? 數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器 ? 譯碼器、誤碼辨別器 ? 輸出鎖存器 ? 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器 ? 按鍵消抖電路 ? 按鍵譯碼器 模塊有三個(gè)輸入端，分別為 CLK 系統(tǒng)時(shí)鐘， DATAIN 數(shù)據(jù) 輸入端 ,異步清零端，分別接有源晶振、紅外接收解調(diào)器輸出和來自數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器的清零信號，三個(gè)輸出分別為長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 DATAOUT 12 位并行解碼輸出、 CON 數(shù)據(jù)接收指示端、 READ 輸出鎖存器 DFF_PR 的觸發(fā)信號。對于一般的遙控系統(tǒng)， 此串行碼由紅外接收頭解調(diào)后，作為微控制器的遙控輸入信號，由 CPU 完成對遙控指令的譯碼，設(shè)計(jì)人員通常利用紅外編碼譯碼專用芯片或者單片機(jī)研制各種紅外遙控系統(tǒng)，對各種電氣設(shè)備進(jìn)行遙控。 本設(shè)計(jì)采用 PT2248為編碼器，如圖 41所示 ： V C COUTTECET3T2T1K6K1K2K3K4K5X1X2V S S 圖 41 PT2248 表 42 PT2248管腳說明 K1～ K6 地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼 T1～ T3 數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)“ 1”即為編碼發(fā)出 X X2 晶振 TE 編碼啟動(dòng)端 VCC 電源正 端 OUT 編碼輸出 PT2248的特點(diǎn)： CMOS工藝制造，低功耗。 應(yīng)用范圍： 車輛防盜系統(tǒng)。 編碼 器由紅外遙控專用芯片 PT2248作為編碼及發(fā)送部分， PT2248最大可用作 18路紅外遙控系統(tǒng)的編碼，其內(nèi)部己集成了 38kHz的紅外載波振蕩及相應(yīng)的數(shù)字脈碼調(diào)制電路，只需外接3 6的矩陣式按鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送的功能。因而產(chǎn)生了專用的解碼芯片和自行設(shè)計(jì)的解碼芯片。 2. 譯碼器、誤碼判別器 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 該模塊把來自解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器的十二位解碼信號譯成 1至 18的五位 BCD碼輸出，并在正確譯碼時(shí) OK輸出高電平，按鍵為 1至 6號連續(xù)按鍵時(shí) SI輸出高電平，若輸入的十二位解碼信號不符合 1至 18號按鍵的編碼時(shí)（此情況發(fā)生在來自解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器模塊的十二位碼在移位時(shí)以及其 它原因造成誤碼時(shí)）五位 BCD碼的輸出保持原來的值，OK輸出低電平。 4. 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器可以說是一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，當(dāng)輸入使能端 EN為高電平時(shí)進(jìn)入暫態(tài)， BELL輸出為高電平并維持 49個(gè)時(shí)鐘周期，以驅(qū) 動(dòng)蜂鳴器發(fā)出短暫的 “ 嘟 ” 聲音。 硬件解碼與軟件解碼的比較 硬件譯碼可分為專用譯碼集成電路和自行設(shè)計(jì)的譯碼電路兩種。適用于安防、工業(yè)控制等對可靠性要求長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 較高的 場合。適用于群控或者應(yīng)用環(huán)境本身就保證了其它信號發(fā)射源不會同時(shí)出現(xiàn)的場合 , 如在一個(gè)密閉的設(shè)備內(nèi)部。 本章小結(jié) 本章對編譯碼器做出了總體的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了 PT2248專用芯片的功能，及引腳的介紹，從而有了編碼和解碼的設(shè)計(jì)思路，最后對解碼方式做了分析，把其分為硬件解碼和軟件解碼，并對這兩種解碼方式做出了對比，軟件解碼以其可靠，靈活以及成本低的優(yōu)勢 。 當(dāng) 接收端接收到光信 號 后，先 經(jīng)過 光放大器再經(jīng)過專用譯碼 芯 片將 其 還 原 (解 調(diào) )為串 行 編碼脈沖 ，然后由接收 電 路按照 編碼譯碼的協(xié)議轉(zhuǎn)換為 相 應(yīng) 的控制 電平 ，最后由 執(zhí) 行 電 路 驅(qū)動(dòng)開關(guān) 等完成要求的操作。常用的有兩類 :一類是內(nèi)含前置放大器以及限幅、檢波和整形電路等，但芯片上無帶通濾波器，選頻時(shí)需外接 LC 選頻網(wǎng)絡(luò) 。數(shù)據(jù)信號的預(yù)調(diào)制通常采用幅度調(diào)制。 本設(shè)計(jì)的發(fā)送控制電路 見附錄 中的電路圖 。 圖 52 接收控制