【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擇第二種方案。 在元器件的選擇方面，核心芯片就是 STC89C52，它用來(lái)做核心控制和處理，因?yàn)橹挥玫搅司仃囨I盤(pán)的檢測(cè)和串口通信，所以， 51 系列的單片機(jī)就夠用了。這里矩陣鍵盤(pán)和串口通信部分也沒(méi)什么好說(shuō)明的，都是默認(rèn)常規(guī)電路。主要是紅外管的選擇和接收探頭的選擇。 紅外發(fā)射管是由紅外發(fā)光二級(jí)管矩組成發(fā)光體，用紅外輻射效率高的材料（常用砷化鎵）制 成 PN結(jié)，正向偏壓向 PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光，其光譜功率分布為中心波長(zhǎng) 830～ 950nm。LED 是英文 Light Emitting Diode 的簡(jiǎn)稱(chēng)，表現(xiàn)是正溫度系數(shù)，電流越大溫度越高，溫度越高電流越大， LED 紅外燈的功率和電流大小有關(guān)，但正向電流超過(guò)最大額定值時(shí)，紅外燈發(fā)射功率反而下降。 紅外發(fā)射管選用 SE304，因?yàn)槠涔β市。亲鲞b控器足夠了，大功率的成本會(huì)高，壓降在 1V到 之間，電流在 20mA 左右，都還是比較適合單片機(jī)的 I/O 口條件的。 紅外接收電路通常被廠(chǎng)家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收 頭。 內(nèi)部電路包括紅 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 12 頁(yè) 外監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限幅器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測(cè)二極管監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，然后把信號(hào)送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠(yuǎn)近。交流 信號(hào)進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器可以通過(guò) 30khz到 60khz 的負(fù)載波，通過(guò)解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出 高低電平，還原出發(fā)射端的信號(hào)波形。注意輸出的高低電平和發(fā)射端是反相的，這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。 HS0038 黑色環(huán)氧樹(shù)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(hào)情況下，其接收距離可達(dá) 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(hào)頻率 為 38 kHz，周期約 26 μs ，同時(shí)能對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形，得到 TTL 電平的編碼信號(hào)。三個(gè)管腳分別是地、＋ 5 V 電源、解調(diào)信號(hào)輸出端 。 因此，這里就選用 HS0038 作為紅外接收頭。 矩陣鍵盤(pán)電 路 遙控器它對(duì)按鍵的數(shù)量有要求，因?yàn)閺挠脩?hù)的角度來(lái)說(shuō)，按鍵數(shù)量，從側(cè)面反映了這個(gè)遙控器的功能多少。拿電視機(jī)的遙控器來(lái)說(shuō)，至少就要 09，音量加減，頻道加減這十四個(gè)鍵，更別說(shuō)其他的按鍵，所以按鍵數(shù)量應(yīng)該要求有很多。這么多按鍵，如果都用獨(dú)立按鍵，就要求能給出很多可用的 I/O 口出來(lái)，但是單片機(jī)沒(méi)有這么多 I/O 口，所以只能用矩陣鍵盤(pán)，當(dāng)然，也要有獨(dú)立按鍵，這里就是他們兩者相結(jié)合使用。 矩陣 鍵盤(pán) 是單片機(jī)外部設(shè)備中所使用的排布類(lèi)似于矩陣的鍵盤(pán)組 。 在 鍵盤(pán) 中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成 矩陣 形式。在 矩陣 式 鍵盤(pán) 中，每條水平線(xiàn)和垂直線(xiàn)在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線(xiàn)用于 鍵盤(pán) 多出了一倍，而且線(xiàn)數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線(xiàn)就可以構(gòu)成 20 鍵的 鍵盤(pán) ，而直接用端口線(xiàn)則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見(jiàn)，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用 矩陣 法來(lái)做鍵盤(pán)是合理的。 電路圖如圖 35所示。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 13 頁(yè) 圖 35 矩陣鍵盤(pán)電路 發(fā)射電 路 發(fā)射電路的原理很簡(jiǎn)單，就是把按鍵讀取的數(shù)據(jù)代碼通過(guò)單片機(jī)的 I/O 口的電平高低來(lái)選擇定時(shí)器的打開(kāi)或關(guān)閉，定時(shí)器就是產(chǎn)生 38khz 的 PWM 波，這 樣就可以發(fā)送信息數(shù)據(jù)了。電路的原理框圖如下： 鍵盤(pán)輸入口 鍵入編碼器 指令編碼器 碼元調(diào)制器 發(fā)射驅(qū)動(dòng)鍵盤(pán)矩陣電路鍵盤(pán)輸出口 掃描信號(hào)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)發(fā)生器 紅外發(fā)射管 圖 36 發(fā)射電路原理框圖 發(fā)射電路主要由矩陣鍵盤(pán)電路和定時(shí)器產(chǎn)生 38khz 的調(diào)制信號(hào)，以及三極管發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路組成。編碼規(guī)則則是由軟件控制定時(shí)器的時(shí)間計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。 發(fā)射電路圖是基于開(kāi)發(fā)板的，如矩陣鍵盤(pán)電路，串口通信電路，顯示電路都是直接利用開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)的。 至于發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路，就是簡(jiǎn)單的用 9014 三極管放大實(shí)現(xiàn) SE304 紅外管的驅(qū)動(dòng)。電路圖如下。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 14 頁(yè) 圖 37 發(fā)射電路圖 接收電路設(shè) 計(jì) 接收電路 的原理也很簡(jiǎn)單，就是發(fā)射的逆過(guò)程。而且有專(zhuān)門(mén)的接收頭，已經(jīng)把電路都全部做好在接收頭里面了，所以，只要把接收頭的 IR 端連到單片機(jī)的 I/O 口上，就可以把解碼的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)了。電路原理框圖如下圖所示。 單片機(jī)存儲(chǔ)器振蕩器 紅外發(fā)射管鍵盤(pán)掃描顯示電路鍵盤(pán)顯示接收頭 圖 38 紅外接收電路框圖 其實(shí)接收電路和發(fā)射電路是一個(gè)相反的過(guò)程，不過(guò)由于紅外接收頭已經(jīng)集成了解碼等步驟，所以，直接把接收頭的信號(hào)讀取到單片機(jī)，然后單片機(jī)根據(jù)信號(hào)，采取相應(yīng)的操作，也就是控制。 當(dāng)然，學(xué)習(xí)功能就是基于接收頭和單片機(jī)的定時(shí)器對(duì)接收信號(hào) 的長(zhǎng)短的記錄，然后再存取起來(lái)，當(dāng)要用時(shí)，就發(fā)射記錄的結(jié)果就可以達(dá)到模擬效果。 接收電路圖更簡(jiǎn)單，因?yàn)榧沙潭群芨?。電路也是按照開(kāi)發(fā)板的電路基礎(chǔ)上，增加接收電路的，因?yàn)槭怯猛獠恐袛喾绞?，所以只要把接收電路的一端和單片機(jī)的 P3^2 口相連就可以。電路如下。 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 15 頁(yè) 圖 39 接收電路 整體電路設(shè) 計(jì) 接收電路和發(fā)射電路是分開(kāi)的，所以要有獨(dú)立按鍵進(jìn)行選擇這兩種模式。整體電路也是基于開(kāi)發(fā)板已有的電路來(lái)設(shè)計(jì)的，矩陣鍵盤(pán)是遙控器的按鍵，獨(dú)立按鍵是選擇發(fā)射還是接收模式，串口通信是在上位機(jī)監(jiān)測(cè)遙控器狀態(tài)。整體電路圖就是發(fā)射 和接收電路的合并。電路圖如下。 140VCC2393384375366357348339RTS321031EA1130ROG1229PSEN1328142715261625172418XTA L22319XTA L12220GND21STC89C52901430pFC130pFC2C3R1R3R2SE3041212MXTALS1RSTGNDVCCGNDR4R5R6R7R8R9R10VCCVCC VCCS2 S3 S4S5 S6 S7 S8S9 S10 S11 S12S13 S14 S15 S16VCCR11R12GNDS17S18GND123456789COM1IRD2GND3VCCHS0038IRVCCGND1C1+16VCC2V+15GND3C114T1OUT4C2+13R1IN5C212R1OUT6V11T1IN7T2OUT10T2IN8R2IN9R2OUTMAX 232C4104C5104C6104C7104C8VCCGNDGND圖 310 整體電路圖 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 16 頁(yè) 發(fā)射和接收程序設(shè) 計(jì) 發(fā)射程序不是很復(fù)雜，但是分為兩個(gè)部分，就是矩陣鍵盤(pán)的檢測(cè)和一幀完整數(shù)據(jù)的發(fā)射。 矩陣鍵盤(pán)的檢測(cè)程序，原理很簡(jiǎn)單，結(jié)合電路圖來(lái)說(shuō)，就是把 P2 口的高四位作為行線(xiàn)，低四位作為列線(xiàn)，檢測(cè)是否有按鍵按下，就先看是哪一行的按鍵，再看是那一列的按鍵。檢測(cè)時(shí)只要看 P2 的那個(gè)口被拉低就是哪行或哪列被按下。至于按鍵的代碼，就用按鍵順序來(lái)表示。 至于一幀數(shù)據(jù)的發(fā)射，因?yàn)橐粠瑪?shù)據(jù)包括前導(dǎo)碼， 9ms 高電平和 低電平，和 16 位地址碼，以及 8 位 數(shù)據(jù)碼和 8 位數(shù)據(jù)反碼。所以這里最主要的就是精確延時(shí)。我采用的是單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)做的延時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的“ 0”、“ 1”就是高低電平的時(shí)間長(zhǎng)短。 9ms 的定時(shí)是根據(jù)計(jì)數(shù)的次數(shù)實(shí)現(xiàn)的， 38k 頻率也就是 26us，因?yàn)槭欠讲ǎ园凑伎毡?50%來(lái)算，也就是 13us， 發(fā)送 8 位數(shù)據(jù)的原理很簡(jiǎn)單，因?yàn)閯傞_(kāi)始不論是 0 還是 1，都是先以 的高電平開(kāi)始的，然后 0， 1 的低電平時(shí)間不同，也就是計(jì)數(shù)時(shí)間不同，計(jì)算如下： 也就560us/13us=43 次，如果是 1 的話(huà)，就還有 ，也就是 1680us/13us=129 次，如果是 0 的話(huà)，就還有 ，也就是 43 次。 這樣就發(fā)送了一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)，這里把地址的 16 位也按照兩個(gè) 8 位數(shù)據(jù)來(lái)處理，所以就是發(fā)送 4 次 8 位數(shù)據(jù)。原理和代碼也都和這一樣。 接收程序就是中斷處理，就是外部中斷 0 的處理。程序如下。因?yàn)榻邮蘸桶l(fā)射是相反的過(guò)程，所以先判斷有 9ms 低電平，然后 的高電平，再接收 4 組數(shù)據(jù)，然后通過(guò)串口把接收到的一幀數(shù)據(jù)打印出來(lái)，用戶(hù)就可以從 PC 上看到發(fā)送的是什么數(shù)據(jù)了。 接收程序要注意的點(diǎn)就是串口打印部分，要讓每次發(fā)射的數(shù)據(jù)都能被打印出來(lái)，就要求每次接收完數(shù)據(jù)后都要 重新把外部中斷 0 給復(fù)位，讓它處于等待狀態(tài)，這樣等到下次要接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，它可以正常工作，所以最后一句 EX0=1 是必須的。 學(xué)習(xí)功能 學(xué)習(xí)功能，顧名思義，就是能夠?qū)W習(xí)別的遙控器，從而代替別的遙控器，從而起到控制作用。對(duì)于我們作為研究來(lái)說(shuō)，這個(gè)學(xué)習(xí)功能有廣泛和狹窄之分，廣泛的學(xué)習(xí)功能就是隨便給我一個(gè)遙控器，不管是按什么規(guī)則來(lái)編碼，我都可以模仿這個(gè)遙控器來(lái)控制。但是這個(gè)是很難做到的，或者做到了，也是很不準(zhǔn)確的，比方說(shuō)最常見(jiàn)的方法就是利用記錄時(shí)間的方法， 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 17 頁(yè) 就是記錄發(fā)射全過(guò)程，所有的高低電平的時(shí)間都記錄下來(lái) ，然后在模擬整個(gè)過(guò)程。但是這存在的問(wèn)題就是，你接收到的編碼的時(shí)間本來(lái)就不是精準(zhǔn)的，其次，記錄時(shí)間用的是定時(shí)器，用程序控制，這都是有延時(shí)的，這就會(huì)有誤差，如果高低電平的時(shí)間非常短，這樣的誤差就會(huì)更加明顯，這樣發(fā)射的碼就有可能是錯(cuò)誤的。所以我這里研究的是狹窄的學(xué)習(xí)功能。所謂狹窄，就是指只對(duì)一類(lèi)特定的編碼的遙控器，我這里是對(duì) NEC 類(lèi)型的編碼的遙控器。意思是說(shuō)，所有采用 NEC 編碼規(guī)則的遙控器，我都可以通過(guò)學(xué)習(xí)功能，進(jìn)行學(xué)習(xí)，然后用我自制的遙控器代替它，這就是我這里研究的學(xué)習(xí)功能。 這樣的話(huà)就好辦多了，因?yàn)榫幋a的規(guī)則 是已知的，所以我要做的就是對(duì)陌生遙控器進(jìn)行精確解碼。其實(shí)這個(gè)過(guò)程和接受過(guò)程的原理一樣，首先陌生遙控器按下第一個(gè)按鍵，也就發(fā)送了這個(gè)按鍵的按照 NEC 編碼下的代碼，然后我用接收程序和紅外接收頭接收這個(gè)按鍵按下發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后把這個(gè)數(shù)據(jù)解碼出來(lái)，我這里是簡(jiǎn)單的通過(guò)串口打印出來(lái)，就是直觀(guān)的顯示給我們，然后我們依次按下其他按鍵，把他們的編碼都打印在串口上后，我們要代替這個(gè)陌生的遙控器，就可以直接把打印的數(shù)據(jù)寫(xiě)進(jìn)發(fā)射程序里面，其實(shí)也就是把矩陣鍵盤(pán)的按鍵代碼改掉，換成我這里面記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)這樣再發(fā)射修改后的按鍵數(shù)據(jù)，這時(shí) 識(shí)別出來(lái)的就和那個(gè)陌生遙控器的碼是一樣的，這樣就完成了學(xué)習(xí)過(guò)程。 里面學(xué)習(xí)過(guò)程其實(shí)很簡(jiǎn)單，因?yàn)槭强蒲?，所以我沒(méi)有按照產(chǎn)品那樣，把它做成一體化，也就是學(xué)習(xí)過(guò)程不是完全的自動(dòng)學(xué)習(xí)，而是要手動(dòng)修改程序，然后重新燒錄程序，這樣才能完成整過(guò)過(guò)程的學(xué)習(xí)。但是其實(shí)要是做成產(chǎn)品，也很簡(jiǎn)單，就是增加一個(gè) ROM，把記錄的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 ROM 里面，然后下次發(fā)射的時(shí)候，讀取的就是 ROM 里面的數(shù)據(jù)，這樣就做成了一體化設(shè)備，不過(guò)這對(duì)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)很有必要，這里面研究的價(jià)值不是很大。 大致的流程圖如下： 蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 18 頁(yè) 圖