【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 碼遙 控 接 收 器遙 控 發(fā) 射 器 圖 遙控接收框圖 由 0、 1組成的 32 位 的 二進(jìn)制碼 在 經(jīng) 過特定的恒定 載頻 再一次進(jìn)行調(diào)試，用來提高它的發(fā)射 效率， 以減小對(duì)能源的浪費(fèi) 。 經(jīng)此過程以后才會(huì)用發(fā)射管對(duì)外發(fā)射信號(hào)。 遙控編碼 是由連續(xù)的 32 個(gè)二進(jìn)制數(shù)字組成 ， 前 16 個(gè)二進(jìn)制 數(shù)字作為識(shí)別碼 ， 用來區(qū)分不同的遙控對(duì)象 ， 以避免不同遙控器所發(fā)出的命令互相干擾。后面的 16 個(gè)二進(jìn)制數(shù)字為操作碼和反碼。因此它可以擁有 128 個(gè)不一樣的編碼組合，完全能滿足普通用戶的需求。 遙控器的按鍵被觸發(fā)以后，會(huì)不間斷的發(fā)出 同一種 32位二進(jìn)制碼， 而且是周期性的發(fā)送，其發(fā)送周期 約為 100ms。 一組碼的具體發(fā)送時(shí)間會(huì)根據(jù) 0和 1的個(gè)數(shù)不同而有所不同，大體所需要的時(shí)間在 40MS 到 65MS 之間 。 假設(shè)一個(gè)按鍵被觸發(fā)的時(shí)間超過 36MS 時(shí)， 振蕩器 會(huì)將芯片激活 ， 此時(shí)會(huì) 發(fā)射一組 時(shí)間為 108ms 的編碼脈沖 ,此 發(fā)射代碼由起始碼 、 結(jié) 果碼 、 8位數(shù)據(jù)碼和這 8 位數(shù)據(jù)的反碼 、 高 8位地址碼 、 低 8 位地址碼組成。 當(dāng)按鍵出發(fā)時(shí)間超過108ms 的時(shí)候 ， 在接下來所發(fā)射的代碼會(huì)有所改變，它會(huì)只由 起始碼和結(jié)束碼兩種編碼 組成。 0 和 1 的識(shí)別才是解碼的關(guān)鍵所在。在上述定義上可以發(fā)現(xiàn) 0 和 1 均可以由一樣的 低電平開始， 但 0 和 1 還是有區(qū)別的，他們的代碼寬度會(huì)有所不同， 1的代碼寬度幾乎是 0 的三倍。因此在區(qū)別 0 和 1 上是不能從電平高低來區(qū)分的，他只能用代碼寬度來區(qū)分 0 和 1。開始的時(shí)候會(huì)有 以上的延時(shí)時(shí)間，延時(shí)過后如果讀到的電平為低電平 ， 那么說明此時(shí)編碼信號(hào)為 0，否則為 1（高電平信號(hào)）。但是為了保險(xiǎn)起見掩飾的時(shí)間必須要大于編碼 0 的所需時(shí)間但又不能大于編碼 1 所需要的時(shí)間，不然的話此電位是 0 的話會(huì)被誤讀成 1。綜上考學(xué)士學(xué)位論文 11 慮取 0 和 1 的中間值最為合適 。根據(jù)碼的格式， 在等候 起始碼和結(jié)果碼 都 完成以后 后才能 進(jìn)行 0 讀碼。 接收器 和 解碼 過程 ：紅外線接收器是一種 將接收器和放大器整合在一起的接收器 ， 在不添加其它器件的情況下，就可以獨(dú)立完成從接收到輸出的所有內(nèi)容 ， 而它的體積相對(duì)來說比較小，和普通的三極管相差不大 ， 適合作用在紅外遙控及接收上，性能非常的穩(wěn)定，價(jià)格適中。 紅外遙控器軟件解碼原理及程序 ：紅 外一開始發(fā)送一段 13ms 的引導(dǎo)碼，引導(dǎo)碼由 9ms 的高電平 及 的低電平組成，跟著引導(dǎo)碼是系統(tǒng)碼，系統(tǒng)反碼，按鍵碼，按鍵反碼，如果按著鍵不放，則遙控器則發(fā)送一段重復(fù)碼，重復(fù)碼由 9ms 的高電平， 的低電平，跟著是一個(gè)短脈沖。 紅外解碼原理 信號(hào)的傳輸就必須有載體，正如紅外通信他的傳輸載體就是紅外線 ， 當(dāng)紅外線在空氣中傳播的時(shí)候，就會(huì)承載著有效信息進(jìn)行傳播，整個(gè)過程除了載體、介質(zhì)意外還需要紅外發(fā)射器和接收器，這是這個(gè)信號(hào)傳送的核心所在。作為發(fā)射端，數(shù)字信號(hào)作為有效信息，經(jīng)過有效的處理以后于紅外 信號(hào)整合在一起，有發(fā)射器發(fā)射到介質(zhì)當(dāng)中；作為接收端，接收器會(huì)把感應(yīng)到的紅外信號(hào)進(jìn)行處理，轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字信號(hào)。 本文 論述了 一種基于單片機(jī) PIC16F877 紅外通信設(shè)備，它不僅成本較低，在性能方面也非常的穩(wěn)定。以下分別對(duì)紅外發(fā)射、接受和其中的一些重要的協(xié)議進(jìn)行了簡(jiǎn)單的論述。 紅外發(fā)射端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，是將待發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制成一系列的脈沖串信號(hào)后發(fā)射出去。紅外載波為頻率 38KHz 的方波，采用脈寬調(diào)制 PWM 方式發(fā)送，通過待發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的 “0” 或 “1” 控制兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔，即PWM 的占空比。紅外載波可以使用單 片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器的 PWM 功能實(shí)現(xiàn)，也可以通過外圍硬件電路實(shí)現(xiàn)。利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的 PWM 功能產(chǎn)生紅外載波利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器的 PWM 功能產(chǎn)生紅外載波信號(hào)。 紅外發(fā)射： 紅外發(fā)送 端是由 PIC16F877 的兩 I/O 腳控制。 I/O 接口處會(huì)自動(dòng) 產(chǎn)生 一定寬度的 方波 脈沖 信號(hào)， 以此來分別代表 0和 1。 當(dāng)輸出端口處于低電平觸發(fā)時(shí)，或門電路會(huì)允許載波信號(hào)的通過，載波信號(hào)為 38KHZ 的固定頻段的信號(hào) ， 不然的話或門電路是不允許載波信號(hào)通過的。經(jīng)此過程，輸出端會(huì)產(chǎn)學(xué)士學(xué)位論文 12 生間斷的載波信號(hào)。這個(gè)信號(hào)由放大電路放大后再由電阻限流后傳送到發(fā)送 端口，有發(fā)射器發(fā)出紅外信號(hào)。 紅外二極管作為紅外發(fā)送設(shè)備，將完成光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。這是一種間斷式的紅外信號(hào)。因?yàn)槊}沖的寬度是不會(huì)改變的所以可以通過紅外脈沖信號(hào)之間的間距大小來判斷傳送的信號(hào)是 0 還是 1。 紅外接收： 紅外接收采用 HS0038B 紅外接收器。紅外接收電路的原理是：當(dāng)接收到載波信號(hào)， 接收器端口處會(huì)相應(yīng)的輸出低電平信號(hào) ， 不然的話會(huì)輸出高電平信號(hào)。進(jìn)而才能將間斷的紅外信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)換成為連續(xù)的方波信號(hào) ，在經(jīng)過 PIC 單片機(jī)的內(nèi)部處理以后，才恢復(fù)原原有的數(shù)字信號(hào)。 HS0038B 是一種比較小的接收型器件，能夠 獨(dú)立完成紅外信號(hào)的接收 ， 因此不需要再加電阻或其他部件來進(jìn)行轉(zhuǎn)換 。 和其他類似產(chǎn)品比較， HS0038B 的優(yōu)點(diǎn)是 ：在一般的環(huán)境下它的輸出非常穩(wěn)定，當(dāng)外界干擾很大時(shí)，它依然能夠保持穩(wěn)定的輸出?？傮w來說，它的價(jià)位在接受范圍內(nèi)，有很強(qiáng)的抗干擾能力。 紅外通訊的關(guān)鍵在于紅外數(shù)據(jù)的同步，能夠正確識(shí)別接收到的紅外信息代表何意義。紅外通訊系統(tǒng)可以采用同步幀協(xié)議，也可以采用類串行通信協(xié)議。 采用前者時(shí)，二次系統(tǒng)的關(guān)鍵是在于它的數(shù)據(jù)同步傳輸 ， 本系統(tǒng)可以識(shí)別出來接收到的紅外信號(hào)所包含的有效內(nèi)容 。 紅外通信系統(tǒng)可以采用以上兩種通信協(xié)議中 的任何一種 。紅外通訊中的差錯(cuò)控制方式采用自動(dòng) 來 請(qǐng)求重發(fā) 的 方式。在接收過程中數(shù)據(jù)包中所包含的地址碼由接收端接受并與其匹配。假如地址碼與其不匹配的話，數(shù)據(jù)包將會(huì)被丟棄掉，然后申請(qǐng)重新發(fā)送數(shù)據(jù)包 ； 如果其地址碼與其相匹配 ， 然后 檢查 其 校驗(yàn)碼， 只有校驗(yàn)碼無誤的情況下 ， 數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)才會(huì)被其識(shí)別 ， 此后向發(fā)送端反饋確認(rèn)收到有效信號(hào)的信息 ， 假如校驗(yàn)碼與其不相匹配的話，則會(huì)向發(fā)送端申請(qǐng)重新發(fā)送數(shù)據(jù)包 。 即在未完全接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，只要出現(xiàn)錯(cuò)誤均會(huì)反饋重新發(fā)送數(shù)據(jù)包的申請(qǐng)。 采用第二種通信協(xié)議的時(shí)候 ，傳送的數(shù)據(jù)格式 與 NRZ 格式差不多 ，每 一 個(gè)數(shù)據(jù)幀 是由 一個(gè)起始位 0、 2 個(gè)停止位 0 和 8 個(gè)數(shù)據(jù)位 組成 。 在沒有接收到發(fā)送端傳來的信號(hào)時(shí) ， 此時(shí)的定時(shí)器不在工作狀態(tài) 。 當(dāng)開始接收信號(hào)時(shí) ，接收器 在 接收到數(shù)據(jù) 的 起始位 為 0時(shí)，此時(shí)輸出的信號(hào)為低電平信號(hào) ， 觸發(fā)將被終止，然后啟動(dòng)定時(shí)器 。 定時(shí)器將兩次終端間隔記錄下來 ， 這學(xué)士學(xué)位論文 13 樣就可以判斷出該信號(hào)的起始位置是不是為 不是，復(fù)位定時(shí)器 將會(huì) 重新去 檢測(cè) 其 起始位 電平信號(hào) 。 假如是 ， 數(shù)據(jù)將被接收 ， 由定時(shí)器的計(jì)數(shù) 判斷是 0還是 1， 在數(shù)據(jù)位接收完畢后再去接收停止位信息 。 第二個(gè)停止位是用來檢查前面的一個(gè)方波 是否 和第一個(gè)停止位相對(duì)應(yīng) 。 假如是的話 ， 并且已經(jīng)正確的 接收 到了 起始位 、 數(shù)據(jù)位 、 停止位，則 被判斷為 數(shù)據(jù)幀 的 接收 無誤 ， 然后去接受下一個(gè) ，否則 的話 接收 信息被判斷接受 錯(cuò)誤， 此時(shí)的復(fù)位定時(shí)器將會(huì)重新去檢測(cè)起始位。 1. 系統(tǒng)方案論證和選擇 ： 紅外遙控設(shè)備可以在很多場(chǎng)合使用 ， 尤其是哪些信號(hào)不好或干擾較強(qiáng)的環(huán)境中 。 以下是本文論述的兩種可行方案 ， 分別論述了其實(shí)現(xiàn)方法和它的優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過對(duì)比對(duì)方案進(jìn)行選擇 。 方案一：此方案中， 采用 遙控器 來 作為控制信號(hào) 的 發(fā)出 設(shè)備 ， 在遙控器的設(shè)置鍵被觸發(fā)后，接收器將會(huì)接收到遙控器的信號(hào) ， 此信號(hào)在被解碼后 送到單片機(jī) 中 ， 這樣可 以讓單片機(jī)去判斷這個(gè)信號(hào)是不是所需要的設(shè)置信號(hào)。如果是的話，開啟程序，此后接收到的信號(hào)就是要設(shè)置的紅外信號(hào) ， 接收器在接收到信號(hào)后經(jīng)放大、解碼傳送到單片機(jī)中，然后其對(duì)此信號(hào)進(jìn)行確定再進(jìn)行設(shè)置 ，接著觸發(fā)按鍵表示確認(rèn) ， 接收器 接收到 此 信號(hào) 經(jīng)放大解碼 再送到單片機(jī)中， 經(jīng)過單片機(jī)查表后，判定此信號(hào)未確認(rèn)信號(hào)后令設(shè)置生效，達(dá)到控制電源通斷的目的。 圖 HS0038 實(shí)物引腳圖 學(xué)士學(xué)位論文 14 方案二：此方案中， 控制信號(hào)的發(fā)送的設(shè)備是 家用電器 的 遙控器 ， 當(dāng)遙控器的設(shè)置鍵 被觸發(fā) ， 接收器接收到此控制信號(hào) ， 然后完成光電轉(zhuǎn)換過程 ， 最終傳送 到單片機(jī)中 ， 在 解碼完成后 單片機(jī)將查詢表單確認(rèn)此信號(hào)是否為 設(shè)置信號(hào)，如果是 ， 設(shè)置程序?qū)⒈婚_啟 ， 因此后面接收到的信號(hào) 就是設(shè)置的時(shí)間信號(hào)了，解碼后 查表 來 判斷數(shù)值是多少，然后 對(duì)其進(jìn)行 設(shè)置， 完成此過程后要進(jìn)行確認(rèn) ，在 遙控器發(fā) 送 出確認(rèn)信號(hào) 之 后，單片機(jī) 接收此信號(hào)后查表判定 這是確認(rèn)信號(hào)后，然后 執(zhí)行確認(rèn)指令設(shè)置生效 ,從而達(dá)到控制電源通斷的目的。 方案一為硬件解碼方案， 此方案 需要使用與遙控器相配套的 專業(yè)的 解碼器芯片， 但是此芯片并非流通芯片 ，價(jià)格也較貴， 也可以自己去研發(fā)解碼電路，但是此電路很復(fù)雜，將耗費(fèi)大量的精力。此方案在使用 方面并不便利，可靠性上也不是很高，所以排除方案一。 方案二為軟件解碼方案， 此方案不用去看 遙控器芯片 的 型號(hào)，只需 要去 檢測(cè) 其 發(fā)射編碼，然后用軟件對(duì)它進(jìn)行處理，得到所要的信息。軟件解碼 的優(yōu)點(diǎn)很多，比如：使用 靈活、 硬件需求較少 、可靠性高，成本低等特點(diǎn)。經(jīng)以上的論證， 選擇 采用軟件解碼方案， 費(fèi)用低 ， 不需要耗費(fèi)大量精力即可完成 ， 可靠性較高。 圖 HS0038內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2. 硬件組成 ： （ 1）正 5V 恒壓電源 ； （ 2） 微控制器 PIC16F877 系統(tǒng) ； 學(xué)士學(xué)位論文 15 （ 3）紅外遙控 接收電路 ； （ 4）保護(hù)電路 和存儲(chǔ)電路 ； （ 5） 執(zhí)行電路 。 紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號(hào)的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機(jī)識(shí)別的 TTL 信號(hào)，這樣大大簡(jiǎn)化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作。在本系統(tǒng)中采用紅外一體化接收頭 HS0038。HS0038 抗干擾能力強(qiáng)、 靈敏度高 、 功耗低 ，有效接收距離可以達(dá)到 30M。 鍵盤控制 按鍵 電路如下圖 。鍵盤采用行列式和外部中斷相結(jié)合的方法， 為了節(jié)省單片機(jī)的 IO 口資源，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用矩陣鍵盤的形式作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的鍵盤輸入電路。 矩陣按鍵又叫做行列掃描式按鍵，是用單片機(jī)的 兩條 I/O 口連接到按鍵兩端構(gòu)成的，在交點(diǎn)處為兩個(gè) I/O 口的交點(diǎn)，將它們分為行 I/O 口與列 I/O口，行 I/O 口為 PA31~PA33，列 I/O 口為 PA34 與 PA37，每一條列線和行線都有一個(gè)唯一的交匯點(diǎn)，則組成的按鍵個(gè)數(shù)為 12 個(gè)，當(dāng)需要判斷是哪個(gè)按鍵被按下時(shí)，首先判斷哪個(gè)列按下，將行全部清 0，則有按鍵動(dòng)作的那個(gè)行與列的交點(diǎn)處就會(huì)將行列端接，那么就會(huì)有兩個(gè) I/O 口同時(shí)為 0，將這時(shí)為 0 的 I/O 口找出，然后再同樣將列置 0，判斷行值，找出行值為 0 的點(diǎn)，然后將行列組合后就能判斷出來哪個(gè)按鍵被按下。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用矩陣鍵 盤的優(yōu)勢(shì)是，可以節(jié)省單片機(jī) IO 口資源，從而保證單片機(jī)可以有足夠的資源控制其他外圍設(shè)備的工作。 S1SWPBS2SWPBS3SWPBS4SWPBS5SWPBS6SWPBS7SWPBS8SWPBS9SWPBS10SWPBS11SWPBS12SWPBhang1hang2hang3lie1 lie2 lie3 lie4 圖 鍵盤接口電路 學(xué)士學(xué)位論文 16 LCD 顯示電路 在單片機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中最常使用到的顯示器件主要以字符型 LCD 為主。 1602型 液晶 顯示模塊 具有諸多優(yōu)點(diǎn)如：靈巧方便、能耗較小、分辨率較高 。 此型號(hào)的 LCD 顯示模塊擁有兩行顯示部分一共 16個(gè)字符 ， 正常的 工作電壓為 5V， 同時(shí)還具有背光功能，還可以對(duì)字符的對(duì)比度進(jìn)行調(diào)節(jié) 。 1. 基本操作程序 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H 輸出： D0～ D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出：無 寫指令：輸入： RS=L， RW=L， D0～ D7=指令碼， E=高脈沖輸出： D0～ D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=L， D0～ D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 2. 系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器優(yōu)點(diǎn)： 發(fā)光恒定，色彩和亮度變化不大 LCD 畫質(zhì)比較高，還不會(huì)出現(xiàn)顯示頁(yè)面抖動(dòng)的現(xiàn)象。 數(shù)字 化 接口： 由于其接口為數(shù)字化的，因此與 PIC16F877 連接的時(shí)候更加簡(jiǎn)潔 ，操 做 更加 簡(jiǎn)單 。 LCD 顯示模塊不僅 體積 比較 小 而且 重量 很 輕 。 液晶顯示器 是 通過顯示屏上的電極 改變來 控制 內(nèi)部的 液晶分子 處于不同的 狀 態(tài)來達(dá) 到 顯示的目的， 他比傳統(tǒng)顯示器跟輕巧、功能更完善。在功耗上，相對(duì)傳統(tǒng)顯示器而言， LCD 的功耗 大部分是在 內(nèi)部的電極 及其 驅(qū)動(dòng) IC上，因而耗電