【文章內容簡介】 紅外遙控接收電路遙控器使用方便，功能多，作單片機系統控制命令的輸入，解決了常規(guī)矩陣鍵盤輸入線路板過大、布線復雜、占用I／O口過多的弊病。接收端電路只需一個一體化集成紅外接收管，如果接收管信號弱，可加接三極管放大信號。 紅外遙控發(fā)送電路遙控器采用脈寬調制編碼。遙控器無鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號1。有鍵按下時，0和1編碼的高電平經遙控頭倒相后輸出信號0，引起單片機中斷(單片機預先設定為下降沿產生中斷)。單片機在中斷時關閉其中斷功能，使用輸入功能，通過軟件延時或計時器判斷高低電平時間，便可知接收到的是引導碼還是0和1。這里測的是高電平時間，接收到的是引導碼；，接收到的是編碼0；，接收到的是編碼1。在判斷時間時，應考慮一定的誤差值。因為不同的遙控器由于晶振參數等原因，發(fā)射及接收到的時間也會有很小的誤差。2. LED顯示模塊LCD具有最強的顯示功能，然而可視距離有限，只有半米左右，成本較高，因此本設計使用4位LED數碼管顯示，顯示內容有限，但足以滿足要求，可視距離遠可達5米左右，成本低。 LED顯示效果顯示模塊由四位數碼管和74LS273鎖存器，一片74LS139組成，8個數據信號，2根位選信號。顯示數據由P4口輸出。工作時，位選信號通過139選中第一位數碼管的273鎖存，數據信號送上該位上要顯示的數據，位選信號再切換到下一位數碼管，依此重復4次，便能完成一次顯示。顯示會在每次用戶發(fā)出控制命令后顯示系統對用戶操作的響應，沒有控制命令發(fā)出時，顯示會自動顯示選定房間的溫度，濕度，光照三個環(huán)境參數數據。 LED顯示電路3. 串口通信模塊PC機與247主機，247主機與各2274從機子系統間都使用RS—232串口通信。波特律統一設置為9600，247和2274的系統時鐘使用片內數控振蕩器，頻率1M，波特率時鐘源選擇MCLK，即BRCLK=MCLK=1MHZ。波特率分頻系數計算公式為：N = fBRCLK/Baudrate即N=1M/9600=，分頻寄存器分為整數和分數部分，其計算公式為：整數部分：UCBRx = INT(N)分數部分：UCBRSx = round( ( N – INT(N) ) * 8 )即UCBRx = INT()=104UCBRSx = round( ( – 104 ) * 8 )=1波特率設置沒有絕對正確值，這取決于波特率時鐘與理想掃描時鐘的時間誤差累積。公式僅作參考，用來大致確定寄存器的值的范圍，具體值需要在調試過程中實驗。調試可使用串口調試助手，以能持續(xù)地正確傳送數據為準。下圖是一常用頻率下的波特率設置及其對應的收/發(fā)誤碼率。圖中帶下劃線的一行為我們所使用的波特率時鐘和波特率。4. 以太網通信模塊本系統可以利用現在普遍連接的以太網進行數據傳輸和控制命令的傳送，只需要配合現有建筑內的辦公自動化系統或互聯以太網網絡的適配器即可，系統預留接口。 MSP430常用波特率設置及其誤碼率 串口通信電路 控制輸出模塊對溫度和光照的控制是日常生活和工業(yè)控制中最常見的，建筑內的空調系統，采光系統，照明系統，都是這一類的控制。本系統控制輸出模塊也分為溫控和光控部分。兩部分各有特點。 控制模塊電路1．溫度控制采用白熾燈模擬溫控調節(jié)裝置。單片機控制信號，經隔離和放大后驅動繼電器輸出。 溫度控制模塊對于空調等自帶溫度采集功能的空氣調節(jié)裝置，采用本監(jiān)控系統的溫度檢測器與空氣調節(jié)裝置自身的檢測器配合的方式，可以使空氣調節(jié)系統能耗降低，人的舒適程度增加，同時可以根據需要和實際環(huán)境情況擴展對空氣調節(jié)裝置的控制方式和功能。溫度采集的值傳到監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心進行處理并發(fā)出控制命令，由網絡將命令傳輸到遙控等操作設備上控制空調等的工作，實現遠程監(jiān)控和自動控制。2. 采光和照明控制在光照調節(jié)系統的設計中，為到達節(jié)能目的，采用自然采光和燈光照明兩種方式相結合對光照強度進行精確控制。系統對外界射入室內的自然光照采樣，如果外界光照能滿足室內照明需求，則關閉照明燈，打開采光天窗。采光輸出采用電機驅動模擬天窗來實現。采光效果達到設定光照要求時，電機會自動停止。天窗滑動槽兩端裝有紅外對射管ST150作天窗位置檢測。如果自然光不能滿足照明需求，再通過調節(jié)燈光亮度補償。 采光裝置照明輸出采用PWM方式對照明燈亮度進行微調控制，247的計時器模塊具有PWM輸出功能。PWM信號從247的TA1，TA2口輸出，經74LS244轉換成5V信號，分別送到電機驅動芯片L298N的兩個使能端，L298N的4個輸入信號兩兩接在VCC和GND上，4個輸出信號分別驅動兩個照明燈炮并始終處于開啟狀態(tài)。通過改變PWM信號的占空比，就可控制小燈亮暗。 照明精確控制電路四、軟件系統設計 系統軟件流程系統的基本軟件流程為：首先，對各功能模塊和控制參數進行初始化。然后，主機向從機子系統發(fā)送數據采集命令，收到相應從機返饋回的數據后，判斷該從機當前工作模式并將各從機的狀態(tài)參數發(fā)送給PC控制終端，實時顯示和保存數據。從機根據采集參數和監(jiān)控中心的命令，進行控制運算，根據控制命令執(zhí)行控制輸出。 系統軟件流程圖 系統工作頻率系統設計并不要求CPU進行大量數據處理和運算，使用1M的片內數控振蕩器作為系統時鐘已經能夠滿足系統實時響應的要求。系統時鐘設置如下：WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD。 //關看門狗BCSCTL1=CALBC1_1MHZ。 //設定DCO為1MHZDCOCTL CALBC1_1MHZ。 A/D采集模塊247系統P6口有8個外部12位A/D口，2274系統有9個外部10位A/D口，分散在各個端口上，并且都是端口復用。顯示模塊上顯示的最低位為個位，需要用到A/D采集的環(huán)境參數每個房間有3個，所以無論是A/D精度還是數量都已經能夠滿足要求。247每一個A/D通道都有各自的存儲寄存器，相互獨立，便于操作和讀取。,1,2三個A/D口為例，參考電壓選為AVCC和AVSS，多通道單次順序采樣，設置如下：P6SEL=0x07。 //選擇A/D功能ADC12CTL0=ADC12ON+MSC+SHT0_8。 //打開A/D內核,單次觸發(fā)，連續(xù)轉換ADC12CTL1=SHP+CONSEQ_1。 //多通道單次轉換ADC12MCTL0=INCH_0。ADC12MCTL1=INCH_1。ADC12MCTL2=INCH_2+EOS。 //轉換結束//此處加入更多通道ADC12IE=0x04。 //ADC12CTL0|=ENC。 //打開A/D內核2274的9路A/D共用一個存儲寄存器AD10MEM，每個通道完成轉換后的A/D值都會送往AD10MEM，單通道單次采樣相對更容易實現，只需在A/D功能函數中三次觸發(fā)A/D轉換即可，觸發(fā)前應先選擇好A/D通道。10位A/D滿量程為3FF，即1023，在確定正，負參考電壓后，其AD轉換值計算公式如下： 紅外解碼模塊MSP430外部中斷口豐富，共有16個外部中斷口。紅外信號解碼利用MSP430的外部中斷功能。整個解碼工作全部由P1口中斷服務程序完成。 紅外解碼程序流程圖一個完整的紅外編碼共33位，分別是1位引導碼，8位用戶碼，8位用戶碼，8位數據碼，8位數據反碼。同一遙控器大多只有一種地址碼，不同遙控器使用不同地址碼，萬能遙控除外。這取決于編碼芯片。本設計采用TC9012，它提供了8種用戶碼，用戶編碼一共有8種，是利用“SEL”腳與“KO0～KO7”中的任一腳相連接來進行選擇的。本遙控系統用戶碼為010。 紅外編碼格式因為人體會發(fā)出10mm左右特定波長的紅外線，實際也是一個干擾源，所以抗干擾很有必要。為了簡化電路，加強穩(wěn)定性，這里使用相對簡單并效果較好的軟件慮波。，一般的干擾脈沖不會超過一個毫秒。只需在中斷程序中延時23個毫秒，然后讀取信號的電位，高電平為干擾，低電平為信號。這樣能基本濾除干擾。如要更好濾波效果。同樣，用戶碼也可用來抗干擾，只需先對用戶碼驗證，再決定是否讀取數據。 紅外接收軟件濾波方法軟件濾波程序如下：P1IE amp。= ～0x08。