【文章內(nèi)容簡介】 脈沖編碼和優(yōu)化驅(qū)動電路，可使發(fā)光二極管有可能用于高速光通信系統(tǒng)。調(diào)制帶寬定義為：在保證一定的調(diào)制頻率下，當(dāng)發(fā)光二極管輸出的交流光功率比參考頻率下降3db時，所對應(yīng)的頻率值。它是衡量發(fā)光二極管調(diào)制能力的重要參數(shù)。（2）紅外遙控編碼紅外遙控器碼將需要實現(xiàn)的操作指令事先編碼，然后將所有編碼的脈沖信號調(diào)制在38 kHz方波的載波上，經(jīng)過三極管放大后，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管向外發(fā)送。其中38 kHz載波直接由單片機用軟件模擬，由定時器TO產(chǎn)生。為保證38kHz方波的頻率穩(wěn)定性，在硬件設(shè)計時盡可能使用頻率高的晶振，提高CPU運行速度。在應(yīng)用系統(tǒng)中，要完成對遙控器信號的解碼并實現(xiàn)對系統(tǒng)功能的控制，必須了解遙控器信號碼(即遙控器所發(fā)射脈沖流)的格式，即信號的引導(dǎo)脈沖高低脈沖的寬度、“0”，“1”的表示法，以及遙控器識別碼、各個功能鍵的鍵碼。對信號碼的識別應(yīng)該從分析脈沖流的各個高、低脈沖的時間入手，通過分析各個高、低脈沖的時間，分析得出信號碼的格式。常見的“0”，“1”。采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”。 遙控碼的“0”和“1”控器所產(chǎn)生的脈沖編碼的格式一般為：　　 引導(dǎo)脈沖(頭)─識別碼(用戶碼)─鍵碼─鍵碼的反碼　　其引導(dǎo)脈沖為寬度是10 ms左右的一個高脈沖和一個低脈沖的組合，用來標識指令碼的開始。識別碼、鍵碼、鍵碼的反碼均為數(shù)據(jù)編碼脈沖，用二進制數(shù)表 示。“0”和“1”均由ms量級的高低脈沖的組合代表。識別碼(即用戶碼)是對每個遙控系統(tǒng)的標識。通過對識別碼的檢驗，每個遙控器只能控制一個設(shè)備動作，有效的防止了多個設(shè)備之間的串?dāng)_。當(dāng)指令鍵按下時，指令信號產(chǎn)生電路便產(chǎn)生脈沖編碼。鍵碼后面一般還要有鍵碼的反碼，用來檢驗鍵碼接收的正確性，防止誤動作，增強系統(tǒng)的可靠性。這些指令信號由調(diào)制電路調(diào)制成32～40 kHz的信號，經(jīng)調(diào)制后輸出，最后由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器件(LED)發(fā)出紅外遙控信號。 一類遙控連發(fā)信號波形當(dāng)一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個引導(dǎo)碼（9ms）,一個結(jié)果碼（）,低8位地址碼（9ms～18ms）,高8位地址碼（9ms～18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms～18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms～18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（）組成。一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038， 所示。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號頻率為38 kHz,周期約26 μs，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編碼信號。三個管腳分別是地、＋5 V 電源、解調(diào)信號輸出端。 紅外一體化接收頭hs0038外觀圖當(dāng)無遙控信號輸入時，HS0038輸出端保持高電平，有信號時輸出為高低電平脈沖，故接收時一個碼由一個低電平后跟一個高電平構(gòu)成。將其輸出端接入單片機外部中斷0的INT0腳。 紅外接收電路 存儲電路遙控器所能存儲代碼的數(shù)量也是衡量一個智能學(xué)習(xí)型遙控器性能好壞的重要指標。遙控器在學(xué)習(xí)完某個遙控器的代碼后得把該代碼存儲起來，由于單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器RAM所能存儲的數(shù)據(jù)有限而且不能掉電保護。所以就需要合適大小的外存儲器來存儲所學(xué)習(xí)到的代碼。這里采用常用的存儲芯片AT24C02。AT24C02是由ATMEL公司提供的，I2C總線串行EEPROM，其容量為1KB，～，生產(chǎn)工藝是CMOS工藝，具有工作電壓寬(～)、擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快(小于10ms)、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點。、。 AT24C02引腳圖 AT24C02時序圖引腳功能介紹如下：
A0（引腳1）：器件地址的A0位。A1（引腳2）：器件地址的A1位。
A2（引腳3）：器件地址的A2位。
GND（引腳4）：地線。
SDA（引腳5）：數(shù)據(jù)總線引腳。
SCL（引腳6）：時鐘總線引腳。
TEST（引腳7）：測試引腳，
Vcc（引腳8）：電源線引腳。
AT24CXX系列的器件地址是A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 R/W，其中最低位R/W除外，其余都是地址位，共有7位，其中低3位A2 A1 A0由引腳連接決定，高4位A6 A5 A4 A3已經(jīng)由廠家給出為1010。R/W決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，?dāng)R/W＝1時，是從 存儲器讀出數(shù)據(jù)，當(dāng)R/W＝0時，是向存儲器寫入數(shù)據(jù)。AT24C02內(nèi)有256字節(jié)存儲單元，片內(nèi)地址使用一字節(jié)（8位）地址尋址就可以滿足要求。地址范圍是00H～FFH。存儲電路原理圖如下： 存儲電路 單片機控制電路（1）所選單片機簡介本設(shè)計中選用的宏晶科技的STC89C52RC型單片機是一種低功耗、高性能、采用CMOS工藝的8位微處理器，與工業(yè)標準型80C51單片機的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。片內(nèi)8K Flash存儲器可在線重新編程，或使用通用的非易失性存儲器編程器。由于一般的距離測量中，距離的變化速度并不太快，而且單片機的機器周期可達μs級，則其計時精度為μs級，完全可以滿足系統(tǒng)測量的要求，并且成本較低，所以本設(shè)計中選用STC89C52RC型號的單片機。STC89C52RC單片機,基于STC89C51內(nèi)核,是新一代增強型單片機,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)STC89C51,速度快8～12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號,加密性好，抗干擾強。（2）單片機引腳功能STC89C52RC采用40Pin封裝的雙列直插DIP結(jié)構(gòu)。40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。，其引腳功能如下： STC89C52RC引腳圖1. Pin20:接地腳。2. Pin40:正電源腳，工作時，接+5V電源。3. Pin19:時鐘XTAL1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。4. Pin18:時鐘XTAL2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。5. STC89C52RC的時鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(212MHz)和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。6. 輸入輸出(I/O)引腳：。7. Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)STC89C52RC通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。STC89C52RC的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。此外，RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。8. Pin30:ALE當(dāng)訪問外部程序存儲器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。9. Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。10. Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，STC89C52RC和8751單片機，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)編程語言和編程工具在單片機的開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)中，匯編語言作為傳統(tǒng)的編程語言，己經(jīng)不能滿足實際需要，高級語言被逐漸引入，C語言就是其中之一。C語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，它既有高級語言的各種特征，又能直接操作系統(tǒng)硬件。對于大多數(shù)單片機，使用C語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點：（1）不需要了解處理器的指令集，也不必了解存儲器結(jié)構(gòu)。（2）寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理。（3）指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。（4）可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。（5）程序的開發(fā)和調(diào)試時間大大縮短。（6） C語言中的庫文件提供了許多標準的例程。（7）可實現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將己編制好的程序加入到新程序中。（8） C語言可移植性好且非常普及。目前，8051上的C語言的代碼長度，~。4K字節(jié)以上的程度，C語言的優(yōu)勢更能得到發(fā)揮。至于運行速度的問題，只要有好的仿真器，找出關(guān)鍵的代碼，再進一步做一下人工優(yōu)化，就可很容易達到美滿。故在本系統(tǒng)中，單片機程序采用C語言編寫，使用Keil C51編譯軟件來編程。 uVision2簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)， Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。Keil uVision2版本功能齊全，集編輯、編譯、仿真于一體,支持匯編和C語言的程序設(shè)計，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用界面友好，易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil 。 Keil uVision2的運行環(huán)境界學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計性能及實現(xiàn)與其軟件設(shè)計編寫有著密切的關(guān)系，在設(shè)計中采用內(nèi)部定時器對信號高低電平計時的方法來采集數(shù)據(jù)并保存。由于受到存儲空間和代碼長度的限值，硬件中的按鍵并沒有完全充分使用。而是選擇了其中的6個按鍵進行學(xué)習(xí)。系統(tǒng)軟件首先對定時器設(shè)置和初始化液晶顯示。在主循環(huán)中檢測按鍵，假如有學(xué)習(xí)按鍵按下時，則進入學(xué)習(xí)模式。此時要繼續(xù)按下編號為36的某個按鍵，然后可以用紅外遙控器對準接收頭按下遙控器上需要學(xué)習(xí)的鍵，將學(xué)到的紅外信號綁定到該編號鍵，并將學(xué)習(xí)到的紅外解碼數(shù)據(jù)存到EEPROM中。在主循環(huán)中檢測到編號36的按鍵，則進入發(fā)送模式。根據(jù)按鍵的編號找到相應(yīng)EEPROM中的地址，讀出紅外數(shù)據(jù)，并將此數(shù)據(jù)調(diào)制經(jīng)紅外發(fā)射頭發(fā)射出去。軟件流程圖： 主程序流程圖要實現(xiàn)學(xué)習(xí)型遙控器的軟件設(shè)計，最關(guān)鍵的兩個部分是學(xué)習(xí)功能和數(shù)據(jù)壓縮。盡管通信協(xié)議中有不同的幀格式，如幀頭、系統(tǒng)碼、操作碼、同步碼、幀間隔碼、幀尾等，根據(jù)記錄下降沿間的間隔時間來測量紅外遙控信號的高低電平的脈寬值的原理，用戶甚至不需要了解通信協(xié)議的具體內(nèi)容，只需知道低電平(有紅外發(fā)送載波)信號時長和高電平(無紅外發(fā)送載波)信號時長就可以實現(xiàn)遙控命令的學(xué)習(xí)和存儲。在設(shè)計中采用內(nèi)部定時器對信號高低電平計時的方法來采集數(shù)據(jù)并保存。由于紅外接收信號直接接單片機的外部中斷0端口，當(dāng)輸入信號產(chǎn)生低電平跳變時，系統(tǒng)啟動內(nèi)部定時器1，依次對輸入高低電平脈沖寬度值計時。如果采集到編碼信號位數(shù)大于設(shè)定值(程序中設(shè)定值)或者高電平信號時長大于一定值，即認為編碼采集已經(jīng)結(jié)束，學(xué)習(xí)子程序結(jié)束。在設(shè)計中選擇24 MHz晶振，計數(shù)器采用16 位計數(shù)器，；每次學(xué)習(xí)結(jié)束后，都將學(xué)習(xí)到的存儲在單片機內(nèi)部存儲區(qū)的遙控命令數(shù)據(jù)壓縮，并根據(jù)按鍵和LCD顯示屏的顯示數(shù)據(jù)統(tǒng)一編碼再存入EEPROM。當(dāng)在正常情況下時，則根據(jù)按鍵需要的遙控命令，從EEPROM中尋找到相關(guān)的遙控命令，對此命令進行解壓后，再用軟件模仿38 kHz載波信號發(fā)送編碼信息。學(xué)習(xí)功能部分程序設(shè)計：/*************外部中斷0*********************/void inter0 (void) interrupt 0 using 1//下降沿一到，即進入中斷服務(wù)程序{EX0=0。//外部中斷1關(guān)閉TH1 = 0。 //清零TL1 = 0。//步驟一：定時器1對起始幀的負脈寬測量。TR1=1。 //定時器1開始計數(shù)PW_pt = 4。 //數(shù)組指針