【文章內(nèi)容簡介】 的數(shù)字按鍵。具體鍵盤圖片如圖 5 所示。 按 鍵 鍵 值 信號 輸 入 紅 外 發(fā)射 管 紅 外 接受 管 數(shù) 字 信 號傳 輸 電 路 板功 能 圖 3 總體框圖 控 制 模 塊（ STC90C54RD+） LCD1602 顯示器 CLK 模塊 按鍵模塊 串口更新時間 TEMP 模塊 6 圖 5 遙控鍵盤圖 圖 6 紅外二極管實(shí)物圖 每一個按鍵都對應(yīng)著一個編碼，當(dāng)按鍵按下，則鍵值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號傳出。 該紅外發(fā)射 器的紅外發(fā)射元件為紅外二極管，發(fā)射波長為 940nm 左右。具體元件圖片如圖 6所示。其內(nèi)部組成下面會有詳細(xì)說明。 補(bǔ)充說明：由于鍵值為簡單的數(shù)字信號，可以直接發(fā)送至接收端，由接收端讀取。若要實(shí)現(xiàn)語音的紅外光通信，由于語音為一串復(fù)雜的模擬信號，則需要增加一步模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A\D），再進(jìn)行發(fā)送。此功能對發(fā)射端的核心單片機(jī)的 RAM 要求更高。 紅外光接收模塊的設(shè)計 圖 7接收裝置圖 圖 8 最佳接收圖 紅外光接收模塊由光電轉(zhuǎn)換、電源以及控制模塊（ STC90C516RD+）組成，當(dāng) 紅外信號由發(fā)射端傳送到接收端，接收端通過光電轉(zhuǎn)換，將紅外光 7 信號轉(zhuǎn)換成電信號，再由 STC90C516RD+控制實(shí)現(xiàn)電路板的功能。接收 裝置如圖 7所示（黃色圈內(nèi)）。 值得注意的一點(diǎn)是，由于紅外光傳輸有“點(diǎn)對點(diǎn)”的特性，所以在一定的傳輸距離內(nèi)，我們還需要注意紅外光傳輸?shù)慕嵌?，在不考慮客觀因素的干擾下，紅外光發(fā)射管的輻射角度一般在 60 度上下。經(jīng)過測試，我們可以模擬出如圖 8所示的最佳接收區(qū)。由于紅外光二極管發(fā)射功率較小，在接收端采集到的信號較弱，所以在接收端需要采用高增益放大電路 [3]。 8 3 電路的設(shè)計與搭建 發(fā)射電路 遙控發(fā)射器 發(fā)射電路的主控電路的芯片型號為 AT89C51。 AT89C51 采用了 ATMEL公司先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，使其具有其他單片機(jī)不具備的簡單，優(yōu)良的特性，十分符合本設(shè)計的要求 [4]。 AT89C51 的引腳圖如圖 9所示： 圖 9 AT89C51 引腳圖 型號為 AT89C51 的 CMOS 8 位單片機(jī)，其最大的特點(diǎn)是低功耗以及高性能。其片內(nèi)含 4K 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的 PEROM 和 128 字節(jié)的 RAM，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，其內(nèi)部含 8位 CPU 和 FLASH MEMORY，內(nèi)置功能強(qiáng)大的微型計算機(jī)的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 AT89C51 有 40 個引腳， 32 個 I/O 端口 ，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 2個16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，另外，該單片機(jī)既可以按普通方法進(jìn)行程序的編輯，也可以在線編程。其將通用的微處理器和 FLASH存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 FLASH 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 其管腳說明如下： VCC：電源正極。 9 GND：接地端。 P0口 P1 口 P2 口 P3口：這四個接口為功能不同的 8位雙向輸入 /輸出口，其中 P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口， P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，P3 口管腳 是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口。另外， P0 口每腳能吸收8TTL 門電流， P1,P2,P3 口皆能接收 4TTL 門電流。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 ：串行輸入口 ：串行輸出口 ：外部中斷 0 ：外部中斷 1 ：記時器 0 外部輸入 ：記時器 1 外部輸入 ：外部數(shù)據(jù)存儲器“寫” ：外部數(shù)據(jù)存儲器“讀” P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。 XTAL1：反向振蕩放大 器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 下面說一下遙控器所發(fā)射的數(shù)字信號的編碼原理 [5]。 調(diào)制的串行碼通過脈寬 B、脈沖間隔△、周期 T不同值的組合來表示二進(jìn)制編碼的“ 0”和“ 1”。波形如圖 10 所示： 圖 10 遙控碼表示的二進(jìn)制編碼“ 0”和“ 1” 10 注： B: △ :T=（ ） :（ ） :（ ）則表示遙控碼的二進(jìn)制編碼“ 0”， B：△： T=（ ）：（ ）：（ ）則表示遙控碼的二進(jìn)制編碼“ 1”。其中， B、△、 T 的單位均為毫秒。 簡單的編碼完成后，需要進(jìn)行載頻為 38kHZ 的二次調(diào)制。二次調(diào)制的目的是為了提高發(fā)射發(fā)射信息的效率。其中由“ 0”和“ 1”組成的二進(jìn)制編碼共有 32 位。 32位編碼的位置決定了它的功能，如圖 11 所示。 圖 11 遙控信號編碼波形圖 解析這連續(xù)的 32 位編碼，可以得到如下信息： 16 位為方便遙控使用者區(qū)分設(shè)備種類的編碼，避免信息的相互干擾（如空調(diào)遙控不能操控電視機(jī)）。 16 位編碼則是代表鍵值的有效編碼，及功能碼與其反碼（各有 8位）。所以說共有 2的 8次方種排列方式，及 128 種按鍵可供選擇，顯然對于一個普通的家電或設(shè)備的遙控已經(jīng)綽綽有余。 由上面的描述已經(jīng)可以看出，發(fā)射“ 0”和“ 1”所用的 時間是不同的，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)，一組碼的周期約在 45~63 毫秒之間。而當(dāng)遙控器的按鍵被觸動后，會以周期為 108 毫秒發(fā)出鍵值所代表的 32 位二進(jìn)制碼。發(fā)射波形圖如圖 12所示： 圖 12 遙控信號發(fā)射波形圖 除此之外，由于人的主觀意識，當(dāng)按錯按鍵后，手指會彈開或按壓鍵盤并短暫停留，所以，通過調(diào)試，當(dāng)一 個鍵按下超過 36 毫秒，振蕩器才會使芯片被激活，發(fā)射出論述過的周期為 108 毫秒的編碼脈沖。而當(dāng)按鍵被按住超過 108 毫秒，則發(fā)射的代碼的信息則僅由起始碼和結(jié)束碼組成。 11 鍵值發(fā)射端電路圖 鍵值編碼由圖 13 中“信號輸入”位置進(jìn)入該發(fā)射端，耦合電容 C1的隔離作用使三極管的 B 極通過一個波形和鍵值信號一樣浮動的電流信號。在三極管的放大作用下，兩個串聯(lián)的二極管被驅(qū)動工作。由于編碼信號的波動，使三極管放大電流的大小也隨之波動，使調(diào)制的信號的變化與編碼信號的浮動一致，并轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外光信號由 LED1 和 LED2 共同發(fā)出 [6]。 由于紅外 LED 的正向壓降較低，為 ，其發(fā)射功率較小，均低于100mw，所以需要將這兩個紅外 LED串聯(lián)起來，提高發(fā)射端的輸出功率，確保信息傳輸?shù)挠行?。另外，考慮到紅外 LED 的輻射角度，在安裝過程中需要注意 LED 在遙控和電路中的位置。 接收電路 紅外接收器的設(shè)計 接收電路采用了一種兼有收集和放大功能的紅外元器件 SM0038，實(shí)驗(yàn)電路如圖 14 所示： 圖 13 發(fā)射端 電路圖 12 OUT VCC GND 圖 14 紅外接收器引腳圖 OUT 接單片機(jī)的 口，當(dāng)發(fā)射端發(fā)射的紅外光信號被接收器讀取并放大后，提取出的數(shù)字信號經(jīng)單片機(jī)譯碼后，實(shí)現(xiàn)電路板的各個功能 [7]。 VCC 為高電平端，及電源的正極，因由 USB 端口供電，則 VCC 端電壓為+ 為接地端，電壓為 0. 接收端程序 部分解碼 程序如圖 15 下： 圖 15 部分解碼程序 其他電路 電源電路 本課題接收電路板采用了 USB 供電，利用外接 +5V的電源接口，通過電路板的設(shè)計，使其具有過流和限壓的作用。并且，因?yàn)?USB 接口可以傳輸信息，所以也可以方便電路板與 PC 端的信息交互。 電路板的電源模塊原理圖如圖 16 下所示： 13 圖 16 電源模塊原理圖 顯示模塊 本課題采用的顯示模塊為 LCD1602， LCD1602 是專門用來顯示字母、數(shù)字、文字及符號等的點(diǎn)陣