【文章內(nèi)容簡介】 制電路、 驅(qū)動電路 、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號。 接收電路 一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機(jī)構(gòu) )等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，即還原為編碼信號。指令譯碼器 將編碼指令信號進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。 如圖 、編碼調(diào)制、 LED 紅外發(fā)送器，接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大、解調(diào)、解碼電路，而整個(gè)接收部分將完全由上述的 PC838 紅外一 體化收頭來完成 ，本設(shè)計(jì)的發(fā)射部分采用成品遙控器來發(fā)送控制信號 。 圖 紅外遙控系統(tǒng)框圖 遙控發(fā)射器及其編碼 遙控發(fā)射器專用芯片很多 ，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以 WD6122 遙控發(fā)射器專用芯片組成發(fā)射電路 為例說明編碼原理 ，該 芯片類型的 遙控發(fā)射器成品鍵碼值如圖 。 紅外遙控器 鍵盤接收、放大、檢波 、整形 編碼和調(diào)制 紅外接收頭 光電放大 解調(diào) 解碼單 片機(jī) 6 圖 本設(shè)計(jì)使用的成品遙控器鍵碼圖 當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 1”，其波形如圖 所示。 圖 遙控編碼 的“ 0”和“ 1” 上述“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。 WD6122 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，所發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼， 16 位用戶編碼和八位數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)編碼的反碼也同時(shí)被傳送，編碼結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 遙控器發(fā)射的 32 位碼組圖 7 引導(dǎo)碼由一個(gè) 9ms 的載波波形和一個(gè) 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射碼的引導(dǎo)碼，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效的處理碼的接受與檢測及其他各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（ PPM），利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分“ 0”和“ 1”。每次 8 位的碼被傳送之后，他的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤 碼率 ，這也為后續(xù)的 解碼程序的編寫提供了 自行檢測是否誤碼的手段 。 紅外解碼思路 遙控器將按鍵信息進(jìn)行編碼后調(diào)制到紅外線的某個(gè)頻率通過 發(fā)光二極 管發(fā)射出去，紅外接收管接收到發(fā)射管發(fā)出的紅外信號后對該信號進(jìn)行解調(diào)原始編碼信息，紅外遙控接收頭解調(diào)出的編碼是串行二進(jìn)制碼，包含著遙控 按鍵 信息，但它還不便于 CPU讀取識別，因此需要先對這些二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼。 當(dāng)遙控器上任意一個(gè)按鍵按下超過 36ms 時(shí)， 控制 芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個(gè)特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個(gè) 9ms 的低電平 ,和一個(gè) 的高電平 ，這個(gè)同步碼頭可以使程序知道從這個(gè)同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。 解碼的關(guān)鍵是如何識別“ 0”和“ 1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“ 0”、“ 1”均以 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同，“ 0”為 ,“ 1”為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“ 0”和“ 1”。如果從 低電平過后，開始延時(shí)， 以后，若讀到的電平為低，說明該位為“ 0”，反之則為“ 1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比 長些，但又不能超過 ,否則如果該位為“ 0”，讀到的已是下一位的高電平，因 此取（ +） /2= 最為可靠，一般取 左右即可。 根據(jù)紅外編碼的格式，程序應(yīng)該等待 9ms 的起始碼和 的結(jié)果碼完成后才能讀碼。 單片機(jī)把解碼所得的二進(jìn)制存入相應(yīng)的存儲單元，這樣就完成了某一按鍵的紅外解碼 操作，同樣地，按此可以實(shí)現(xiàn)其它按鍵的 紅 外解 碼 ，最后形成遙控器按鍵相應(yīng)的鍵值表。就這樣單片機(jī)程序就可以識別遙控器相應(yīng)的功能鍵，通過遙控器向單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)的命令，單片機(jī)接收到命令后通過驅(qū)動電路使繼電器動作從而實(shí)現(xiàn)用電設(shè)備的開關(guān)。 相關(guān)器件 簡介 本章將對 設(shè)計(jì)中所 涉及到的單片機(jī) STC90C516RD+、紅 外遙控接收頭 PC83MAX23 USB 接口 線 以及 電磁 繼電器進(jìn)行簡單介紹。 8 STC90C516RD+ STC90C516RD+單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超 /高速 /低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期，內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在 12MHz 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接接地。 （ 1） STC90C516RD+的特點(diǎn) ○ 1 增強(qiáng)型 12 時(shí)鐘 / 機(jī)器周期 8051 CPU； ○ 2 工作電壓： （ 5V 單片機(jī)） ； ○ 3 工作頻率范圍： 040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz； ○ 4 用戶應(yīng)用程序空間 61K； ○ 5 片上集成 1280 字節(jié) RAM； ○ 6 通用 I/O 口 32 個(gè)，復(fù)位后為 :P1/P2/P3 是準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng)I/O 口）， P0 口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需 加上拉電阻 ； ○ 7 ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器 / 仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 5 秒即可完成一片 ； ○ 8 EEPROM 功能 ； ○ 9 看門狗 ； ○10 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，外部晶體 12M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位腳可直接接地 ； ○11 共 3 個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，其中定 時(shí)器 0還可以當(dāng)成 2 個(gè) 8 位定時(shí)器使用 ； ○12 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 ； ○13 通用異步串行口（ UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART； ○14 工作溫度范圍： 075℃（商業(yè)級） ； （ 2） STC90C516RD+的 DIP 封裝 40 引腳分布 STC90C516RD+單片機(jī)的 DIP 封裝擁有 40 個(gè)引腳，其中 P0\P1\P2\P3 四組 I/0口， 總共 32 個(gè) I/O 口 引腳 ， 另外包括 一個(gè)電源 VCC 引腳，兩個(gè)晶振引腳一個(gè)接地端引腳，一個(gè)復(fù)位引腳，以及 EA 引腳、 ALE 引腳、 PSEN 引腳 ，總共 40 個(gè)引腳 ， 引腳分布如圖 所示。 9 圖 單片機(jī) STC90C516RD+DIP 封裝 引腳 圖 紅外接收頭 PC838 紅外接收電路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(jī)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(jì)工作，方便使用。 在本 設(shè)計(jì) 中 采用紅外一體化接收頭 PC838， 在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達(dá) 15m。它能與 TTL、 COMS 電路兼容 ， 接收紅外信號頻率為 38 kHz,同時(shí)能對信號進(jìn)行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號。三個(gè)管腳分別是地 (GND)、＋ 5 V 電源 (VCC)、解調(diào)信號輸出端 (接單片機(jī)外部中 斷 )。 紅外一體化接收頭的測試 ：可以 在 PC838 的電源端與信號輸出端之間接上一只二極管及一只發(fā)光二極管后，再配上規(guī)定的工作電源（為＋ 5V），當(dāng)手拿遙控器對著接收頭按任意鍵時(shí)，發(fā)光二極管會閃爍，說明紅外接收頭和遙控器工作都正常；如果發(fā)光二極管不閃爍發(fā)光，說明紅外接收頭和遙控器至少有一個(gè)損壞。只要確保遙控器工作正常，很容易判斷紅外接收頭的優(yōu)劣。 由于供電電源存在干擾，應(yīng)該對電源端進(jìn)行濾波處理，處理方法為：電源端與接地端之間連接一個(gè) 100Ω 左右 的電阻以及一個(gè) 47uF 左右的電容，本設(shè)計(jì)采用 電容濾波同樣能 夠滿足設(shè)計(jì)要求 。 PC838 的經(jīng)典應(yīng)用原理圖 如圖 所示 ： 10 OUTPUT 單片機(jī) I/O 口 GND C1 VCC（ +5V） R2 圖 PC838 的經(jīng)典應(yīng)用電路 MAX232 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用 +5V 單電源供電 ， RS232 接 口為 異步傳輸 標(biāo)準(zhǔn)接口 ， 因此一般用于 20m 以內(nèi)的通信 ，其引腳分布 如圖 所示： 圖 MAX232 引腳分布圖 （ 1） 引腳介紹 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電。 15腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。 （ 2） MAX232 的主要特性 PC838 11 ○ 1 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ○ 2 只需要單一 的 +5V 電 源供電 ○ 3 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V 和 10V 電壓 V+、 V ○ 4 功耗低，典型供電電流 5mA ○ 5 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動器 ○ 6 高集成度，片外最低只需 4 個(gè)電容即可工作。 （ 3） MAX232 的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路 其中 C C C C4 四個(gè)電容 按下圖方式 連接 用來 產(chǎn)生 +12V 以及 12V 兩個(gè)電源，供 RS232 串口電平的需要，而電容 C5 用來濾除 MAX232 的 +5V 供電電源的噪聲干擾 ，其連接電路如圖 所示 。 圖 MAX232 標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路 USB 接口 本 設(shè)計(jì)采用的是 USB 接口來對整個(gè)遙控系統(tǒng)進(jìn)行適配供電，從而使得本設(shè)計(jì)的電源部分穩(wěn)定且對電路實(shí)現(xiàn)了最大簡化，相比較的單片機(jī)傳統(tǒng)供電系統(tǒng)來說更為節(jié)能，成本更節(jié)約。 12 （ 1） USB 接口的簡介 USB 是英文 Universal Serial BUS（通用串行總線）的縮寫，而其中文簡稱為“ 通串線，是一個(gè)外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。是應(yīng)用在PC 領(lǐng)域的接口技術(shù)。 USB 接口支持設(shè)備的即插 即用和熱插拔功能。 USB 是在 1994 年底由英特爾、康柏、 IBM、 Microsoft 等多家公司聯(lián)合提出的 ， 引腳分布 如圖 ： 圖 USB 接 口 引腳 分布圖 （ 2） 選擇 USB 接口為本設(shè)計(jì)供電的原因及 注意事項(xiàng) 由于 USB 供電可以提供每個(gè) U 口 最大為 500MA 的 電流 ，供電電壓為 5V， 與單片機(jī)的供電系統(tǒng)相適配，能滿足本設(shè)計(jì)絕大部分元器件的供電要求 ，而且本設(shè)計(jì)過程中并不存在大功率元器件 ，所以本設(shè)計(jì)選用 USB 作為整個(gè)紅外遙控系統(tǒng)的供電電源，但是為了 防 止 電路上短路燒壞電腦的 USB 接口 ， USB接口 應(yīng)加 自恢復(fù)保 險(xiǎn) 。 本設(shè)計(jì)只需要利用 USB 的 VCC 電源端（ +5V），以及 GND（接地端）對設(shè)計(jì)中所涉及的元器件進(jìn)行供電，而其余兩腳為數(shù)據(jù)傳送端口 無 需利用， 因此 空置便可 ，在設(shè)計(jì)過程中需要先用萬用表電壓檔測量 USB 接口的 VCC 端以及 GND 端口，避免連接電路時(shí)候?qū)㈦娫礃O性接反而造成不必要的后果 。 （ 3） USB 接口的選型 USB 接口的型號多種多樣，對于供電電路來說，采用普通的 A 型或者 B型接口就可以了，本設(shè)計(jì)使用的是 A型 USB 接口，如圖 ： 圖 USB 接口實(shí)物圖 13 電磁繼電器 要實(shí)現(xiàn)遙控開關(guān)，需要選 擇繼電器配合單片機(jī)以及紅外遙控實(shí)現(xiàn)遙控開關(guān)的功能，本設(shè)計(jì)選用的是 5V 額定電壓的電磁繼電器。 （ 1） 電磁繼電器的介紹 繼電器是一種電控制 器件 。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）