【正文】 模塊 仿真分析 在完成了多功能紅外遙控器各模塊的代碼設(shè)計以后，接下來要做的工作就是仿真。功能仿真的作用在于一方面檢查源代碼語法上的錯 誤，另一方面檢驗功能的正確性。所謂的仿真文件就是按設(shè)計者自己的意愿，依據(jù)模塊的功能，在某些特定的時間對輸入信號賦予一些值，然后經(jīng)過仿真器運行以后查看輸出波形，檢驗功能的正確性。激勵文件里面的信號都是與設(shè)計模塊端口的信號一一對應(yīng)，而每個激勵文件都與一個模塊映射。在運行了激勵文件以后，仍然在仿真環(huán)境下觀察模塊輸出端口信號的值，從而驗證基于 FPGA多功能紅外遙控器系統(tǒng)功能的正確性。該紅外遙控系統(tǒng)已經(jīng)得到實踐驗證 ,而且該系統(tǒng)的仿真是由 FPGA 來完成的。 1. 在本 項 目的研制 過 程中，首 先學(xué)習(xí) 了 紅 外技 術(shù) 的原理 特 別 是 紅 外 脈沖的發(fā) 送模式。 5. 對 VHDL 語言 有了深入的 認(rèn)識 和 運 用。本設(shè)計采用軟件譯碼方法和抗干擾技術(shù)對遙控信號進(jìn)行分析判斷和譯碼 ,實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 參考文獻(xiàn) [1]潘松 .VHDL實用教程 .成都：電子科技大學(xué)出版社 .20xx。 [5]譚會生、翟隧春 . 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VHDL 硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計 [M] . 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,1998 ,7。 [7] 侯伯亨 ,顧新 . VHDL 硬件描述語言與數(shù)字邏輯電路設(shè)計 [M] 。 [3]基于 CPLD的低頻數(shù)字相位測量儀 .電子工程師 .20xx， 10。 在整 個系統(tǒng) 的 開發(fā)調(diào)試 中，得到了很多收 獲 也解 決 了很多的 問題 。硬件電路極為簡單，原理簡單、工作穩(wěn)定可靠、易于兼容。 3. 基于本 項目 要解 決 的兼容 進(jìn) 行 實驗 ，通 過 接收各種 紅 外 遙 控器按 鍵 的 紅 外 碼，進(jìn) 行分析 尋 找 紅 外 碼的編碼 原理、 傳 送方式等等，并由此得到 譯碼算 法完成。從而他為各類紅外控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了一類實用的參考。 本章小結(jié) 本章介紹了本設(shè)計的硬件系統(tǒng)的設(shè)計，對發(fā)送控制電路和接收控制電路做出分析，對其工作過程也給出了介紹，從而了解到了紅外遙控編譯碼的功能，本設(shè)計也即將成形。激勵文件里面允許有時間常數(shù)，而正常的 HDL 文件里面是不允許的。波形仿真文件比較直觀而且設(shè)計方便，但是對于復(fù)雜的功能強大的模塊就沒有宏文件和測試臺來得方便 [4][11]。功能仿真不能對時序作任何的驗證，因為仿真器僅對設(shè)計的邏輯行為進(jìn)行模擬測定，而沒有把器件的延時特性考慮進(jìn)去，仿真器給出的結(jié)果就僅僅是邏輯功能，所有信號在仿真時都是立即改變狀態(tài)。功能仿真是在未經(jīng)過布局、補線之前，使用 HDL 源程序作為被仿真程序的激勵文件進(jìn)行的仿真。該模塊把來自紅外接收解調(diào)器的信號解碼成 “0” 和 “1” ，通過移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并行數(shù)據(jù)輸 出，在接收數(shù)據(jù)其間 CON 間歇性地輸出高電平（此信號用處下文詳述），并在接收完十二位串行信號時 READ 輸出高電平，使 DFF_PR 在該信號的上升沿處更新觸發(fā)器的數(shù)據(jù)。 設(shè)計中為了增大發(fā)射功率，我們采用了達(dá)林頓驅(qū)動四只發(fā)射管，增加了發(fā)射控制的范圍。 發(fā)送控制的設(shè)計 編碼 器 PT2248發(fā)射 控制器由 電 源部分、振 蕩電 路及 紅 外 發(fā)射 管 組 成。在不知道編譯碼器的編碼原理時 ,可以采用示波器觀察遙控器的編碼方式及連發(fā)碼的編碼波形 ,測出高、低電平的脈寬 ,從而可以 更快地編寫譯碼的單片機程序 ,實現(xiàn)譯碼及連發(fā)碼處理。 當(dāng) 編碼控制器工作時 時，發(fā) 送 電 路就 產(chǎn) 生 對應(yīng) 的 編碼，經(jīng)過調(diào) 制后， 在輸 出端 產(chǎn) 生串行 編碼的脈沖 。 專用芯片編碼譯碼簡便可靠 , 但缺乏靈活性。適用于可靠性要求較高 , 但只進(jìn)行簡單的開關(guān)或增減控制的場合。按其編碼與譯碼功能可分為以下三類 ： (1) 控制數(shù)據(jù)地址加密編碼與譯碼器 ： 這類電路的特點是 在地址加密編碼的同時還可以進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的編譯碼。 6. 按鍵譯碼器 按鍵譯碼器的功能是把四位按鍵信號譯成相應(yīng) 4的 BCD碼，并向輸出鎖存器發(fā)出優(yōu)先預(yù)置數(shù)的鎖存信號。 PR為優(yōu)先預(yù)置數(shù)控制端，當(dāng) PR輸入為高電平時，輸出端將隨預(yù)置數(shù)輸入端 INPUT_PR的變化而變化，當(dāng) PR為低電平時，數(shù)據(jù)被鎖存。 具體模塊的劃分如下圖所示： 43 譯碼系統(tǒng)的描述 1. 數(shù)據(jù)同步控制計數(shù)器 由編碼規(guī)則可知，在 接收編碼其間高電平時間不會超過 3a，如果超過 3a則可判定為無編碼發(fā)送時間，在此時對狀態(tài)機及寄存器清零可獲得正確的數(shù)據(jù)同步。 38kHz 16＝ 編碼是以串行形式發(fā)送的，在接收（ 38kHz解調(diào)器）接收到如下形式的 1位的編碼時分別表示 “0” 和 “1” ： （ 2） 遙控器的每個按鍵編碼由 12 位按以上編碼規(guī)則所代表的 “0”、 “1”組成，時間長度為48a，如下 所示： a 3a 3a a 1 個 a 的低電平， 3 個 a 的高電平表示編碼“ 0” 3 個 a 的低電平，一個 a的高電平表示編碼“ 1” 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 譯碼器的基本原理 紅外遙控 接受器的主要功能使用 來接收來自紅外遙控發(fā)送器的 發(fā)送 信號， 并對接收到的信號進(jìn)行放大、整形、直至從載波上解調(diào)出基帶信號，對于專用設(shè)備，還包括基帶信號的解碼過程。 遙控玩具。 RC振蕩電阻。但由于早期的生產(chǎn)遙控芯片的廠家較少，主要集中在歐洲和日本，他們所使用的編碼標(biāo)準(zhǔn)成為后續(xù)很多廠家遵循或者模仿的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說很多廠家生產(chǎn)出自己的遙控器，但只是在脈沖寬度、數(shù)據(jù)位的個數(shù)上有一些變化，在整個碼型結(jié)構(gòu)上還是遵循的老廠家的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) ED5026 芯片“ 0”和“ 1”的編碼規(guī)則可知，接收 端收到 1 個 a 時間的低電平 3a 的高電平表示“ 0”，當(dāng)收到 3a 的高電平 1 個 a 的低電平即為“ 1”，由此設(shè)計了這樣的一個狀態(tài)機，在每位數(shù)據(jù)到來時進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)，計數(shù)器在數(shù)據(jù)低電平時計數(shù)，通過判斷計數(shù)器的計數(shù)數(shù)值可得知數(shù)據(jù)低電平的脈寬，從而實現(xiàn)“ 0”、“ 1”解碼 . 本章小結(jié) 本章是對紅外遙控控制系統(tǒng)做出了的設(shè)計，其中分為紅外發(fā)送和紅外 接收系統(tǒng)的組成，包括紅外發(fā)送和接收電路的總體框圖以及框圖中各部分的 介紹，最后對鍵掃描電路做出了 說明。 射脈沖編碼信號可降低功耗，提高發(fā)射效率。紅外發(fā)光二極管是一種 NP 結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長的近紅外光。當(dāng)按下 1 到 6 號連續(xù)按鍵時，編碼格 式連續(xù)發(fā)送。另外， MIMRIAA 對接收到的信號除了進(jìn)行放大、限幅、檢波， 甚至 知道了遙控指令 的脈沖信號外，還會對解調(diào)出的信號進(jìn)行整形和反向輸出。而解調(diào)出來的基帶信號解碼則由 CPLD 來實現(xiàn)。整個系統(tǒng)框圖及外圍電路中，兩個電容均為 120pF，晶振頻率為 455kHz。發(fā)射控制器由電源部分、 PLC編碼控制器、光電隔離電路、集成編碼器、振蕩電路及紅外發(fā)射管組成。在綜合分析的基礎(chǔ)上，我們采用紅外線編碼方式設(shè)計，使系統(tǒng)具備了良好的抗電磁干擾的能力。 方案二 ： 選用 集成專用編譯碼器件 ED5026，此器件 成功地研制出了多通道紅外遙控系統(tǒng)。另外 , PT2248 內(nèi)部己集成了 38 kHz 的紅外載波振蕩及相應(yīng)的數(shù)字脈碼調(diào)制電路 ,他的編碼方式采用脈位調(diào)制 ( PPM) ,將遙控指令編碼成脈沖序列 ,然后再調(diào)制以高頻信號 ,最后以紅外光的形式發(fā)送出去。 本文根據(jù)嵌入系統(tǒng)的要求進(jìn)行了紅外遙控器控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 設(shè)計中脈沖信號調(diào)制采用了 PPM 方式 ,紅外遙控器的控制系統(tǒng)采用了超高速集成電路硬件描述語言(VeryHigh speed integrated ci rcuit hardware DescriptionLanguage, VHDL ) , 并通過現(xiàn)場編程門陣列器件 ( Field Pvogrammable Gate Ar rays , FPGA) 實現(xiàn)系統(tǒng)能。通 過對 系 統(tǒng)電 路、 組裝進(jìn) 行的精心 設(shè)計處 理， 獲 得了 穩(wěn) 定、可靠的使用效果，目前已 經(jīng) 在全自 動 生 產(chǎn)線無 故障 運 行。 為了要達(dá)到遠(yuǎn)距離遙控，除了增加發(fā)射機的發(fā)射功率外，還采取了增加發(fā)射扇區(qū)的措施，并對接收機接收到的紅外控制信號進(jìn)行了一定的聚焦處理，使達(dá)到 接收機較分散的紅外光束能聚焦于一個較小的面積，以提高接收功率，增強接收效果。當(dāng)指令集復(fù)雜時，一般采用碼分制。頻分制就是以不同頻率的信號代表不同的指令或按鍵。 (2) 紅外光發(fā)射器件，其發(fā)射波長在 880~17O0mn 范圍內(nèi)，這與光電接收器件的響應(yīng)波長相匹配，使探測靈敏 度高，工作效率高 [3][8]。將電磁波譜中間隔為 的波譜段稱為紅外光譜區(qū)。紅外光發(fā)射的指向性較強 , 作用角度較小。由于設(shè)計的主要模擬仿真是在高層上實現(xiàn)的 .所以能及早地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的錯誤并改正