【正文】 第 14 頁(yè) 共 45 頁(yè) 3. Pin19:時(shí)鐘 XTAL1 腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端。STC89C52RC 的引腳圖如圖 所示，其引腳功能如下： 圖 STC89C52RC 引腳圖 1. Pin20:接地腳。 （ 2）單片機(jī)引腳功能 STC89C52RC 采用 40Pin 封裝的雙列直 插 DIP結(jié)構(gòu)。由于一般的距離測(cè)量中，距離的變化速度并不太快，而且單片機(jī)的機(jī)器周期可 達(dá)μ s 級(jí)，則其計(jì)時(shí)精度為μ s級(jí)，完全可以滿足系統(tǒng)測(cè)量的要求，并且成本較低，所以本設(shè)計(jì)中選用 STC89C52RC型號(hào)的單片機(jī)。 存儲(chǔ)電路原理圖如下： 圖 存儲(chǔ)電路 單片機(jī)控制電路 （ 1） 所選 單片機(jī)簡(jiǎn)介 第 13 頁(yè) 共 45 頁(yè) 本設(shè)計(jì)中選用的宏晶科技的 STC89C52RC 型單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。 AT24C02 內(nèi)有256 字節(jié)存儲(chǔ)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。 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。 SCL（引腳 6）：時(shí)鐘總線引腳。 GND（引腳 4）：地線。 A1（引腳 2）：器件地址的 A1 位。 其引腳 圖和時(shí)序圖分別 如圖 、 所示。 這里 采用常用的存儲(chǔ)芯片 AT24C02。遙控器在學(xué)習(xí)完某個(gè)遙控器的代碼后得把該代碼存儲(chǔ)起來(lái)， 由于單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 所能存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)有限而且不能掉電保護(hù)。將其輸出端接入單片機(jī)外部中斷 0的 INT0腳。 圖 紅外一體化接收頭 hs0038外觀圖 當(dāng)無(wú)遙控信號(hào)輸入時(shí)， HS0038輸出端保持 高電平，有信號(hào)時(shí)輸出為高低電平脈沖， 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) 故接收時(shí)一個(gè)碼由一個(gè)低電平后跟一個(gè)高電平構(gòu)成。它接收紅外信號(hào)頻率為 38 kHz,周期約 26 μ s，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)。它能與 TTL、 COMS 電路兼容。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。 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，方便使用。 圖 一類遙控連發(fā)信號(hào)波形 當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò) 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(gè)引導(dǎo)碼（ 9ms） ,一個(gè)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。這些指令信號(hào)由調(diào)制電路調(diào)制成 32～ 40 kHz 的信號(hào)，經(jīng)調(diào)制后輸出， 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 最后由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器件 (LED)發(fā)出紅外遙控信號(hào)。當(dāng)指令鍵按下時(shí)，指令信號(hào)產(chǎn)生電路便產(chǎn)生脈沖編碼。 識(shí)別碼 (即用戶碼 )是對(duì)每個(gè)遙控系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)。識(shí)別碼、鍵碼、鍵碼的反碼均為數(shù)據(jù)編碼脈沖，用二進(jìn)制數(shù)表 示 。采用脈寬調(diào)制的串行 碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 “ 0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。對(duì)信號(hào)碼的識(shí)別應(yīng)該從分析脈沖流的各個(gè)高、低脈沖的時(shí)間入手，通過(guò)分析各個(gè)高、低脈沖的時(shí)間，分析得出信號(hào)碼的格式。為保證 38kHz 方波的頻率穩(wěn)定性，在硬件設(shè)計(jì)時(shí)盡可能使用頻率高的晶振，提高 CPU運(yùn)行速度 。 （ 2）紅外遙控編碼 紅外遙控器 碼將需要實(shí)現(xiàn)的操作指令事先編碼，然后將所有編碼的脈沖信號(hào)調(diào)制在38 kHz 方波 的載波上， 經(jīng)過(guò)三極管放大后，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管 向外發(fā)送。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(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率值。調(diào)制頻率關(guān)系到紅外發(fā)光二極管在光通信中的傳輸速度的高低，紅外發(fā)光二極管因受到注入 PN 結(jié)有源區(qū)內(nèi)少數(shù)載流子壽命的限制（一般只有幾十兆赫茲），從而 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 限制了紅外發(fā)光二極管在高比特速率系統(tǒng)種的應(yīng)用。這種發(fā)射方式也大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 圖 發(fā)射方式示意圖 為了提高紅外遙控系統(tǒng)的工作距離，而又不使紅外發(fā)光管過(guò)載，一般 不采用這種方式，而是采用如圖 右圖所示的脈沖式發(fā)射方式或調(diào)制載波脈沖發(fā)射方式，紅外遙控系統(tǒng)的工作有效作用距離取決于發(fā)光二極管輻射的峰值功率，而峰值功率是由驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路峰值所決定的。 直流電流驅(qū)動(dòng)方式，如圖 （發(fā)射方式示意圖）左圖所示，也被稱為平均發(fā)射方式，是指通過(guò)啟動(dòng)直流電源驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)出恒定的紅外光。發(fā)光二極管有交流電流、直流電流和脈沖電流等驅(qū)動(dòng)方式。 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 紅外發(fā)射電路 目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm 左右，外形與普通 Φ 5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 近紅外光可以通過(guò)紅外發(fā)光二極管 (LED) 獲得紅外發(fā)光二極管是一種由 PN 結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，在加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。我們實(shí)際的紅外遙控系統(tǒng)中所使用的主要集中在 ～ 的近紅外區(qū)。m） 區(qū)。一般把紅外光波譜細(xì)分為四個(gè)區(qū)域，即近紅外（ ～ ） 、中紅外（ ～ ） 、中遠(yuǎn)紅外（ ～ 20181。通常將其中間 ～ 1000181。 1602 型 LCD 的接口信號(hào)說(shuō)明和主要技術(shù)參數(shù)分別如表 、 所示 . 表 1602 型 LCD 的 接口管腳信號(hào) 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說(shuō)明 1 VSS 電源地 9 D2 Data I/O 2 VDD 電源正極 10 D3 Data I/O 3 VL 液晶顯示偏壓信號(hào) 11 D4 Data I/O 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端（ H/L） 12 D5 Data I/O 5 R/W 讀寫選擇端（ H/L） 13 D6 Data I/O 6 E 使能信號(hào) 14 D7 Data I/O 7 D0 Data I/O 15 BLA 背光源正極 8 D1 Data I/O 16 BLK 背光源負(fù)極 表 1602 型 LCD 的主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16X2 個(gè)字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 （ ） 第 7 頁(yè) 共 45 頁(yè) 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 (WXH)mm 圖 10 針接口與單片機(jī)的 P1 口相連， 6針的接口與單片機(jī)的P2 口的高位相連。 1602 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。鍵盤的接口與單片機(jī)的 P P3口相接。 主要模塊電路設(shè)計(jì) 鍵盤和顯示電路設(shè)計(jì) (1)鍵盤電路設(shè)計(jì) 6*6 鍵盤電路模塊見 圖 所示。 綜上所述，選擇方案 2。由于一般的距離測(cè)量中，距離的變化速度并不太快，而且單片機(jī)的機(jī)器周期可達(dá)μs級(jí)，則其計(jì)時(shí)精度為μ s級(jí)，完全可以滿足系統(tǒng)測(cè)量的要求，并且成本較低。 方案 2：使用基于 STC 單片機(jī)，比如選擇 STC89C52RC 型單片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)型 80C51 單片機(jī)的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。 微控制器選擇 方案 1：用常用的單片機(jī)。 綜上所述，選擇方案 2。紅外線一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊， 不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。此種電路結(jié)構(gòu) 第 5 頁(yè) 共 45 頁(yè) 較復(fù)雜，現(xiàn)在一般不采用。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 紅外接收 模塊 方案一：采用紅外接收二極管加專用的紅外處理電路。只是編程工作量較大，控制其占用資源較多，但在本系統(tǒng)中對(duì)控制器的資源使用中完全可以使用。 方案 2：采用液晶（ LCD）顯示。但同時(shí)它的顯示內(nèi)容有限，只能 顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字和字母。 顯示模塊 方案 1：采用數(shù)碼管（ LED）顯示。 6 6 鍵盤與單片機(jī)接口圖如 所示。 方案 3：行列式鍵盤，用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行、列線交點(diǎn)行，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。占用比較少的資源就能管理一個(gè)按鍵數(shù)比較多的鍵盤，集成了硬件消抖功能，提高了程序的執(zhí)行效率。故在按鍵數(shù)量不多時(shí)，采用這種按鍵電路。軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 口線，每根 I/口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。因此 按鍵模塊 方案 1：采用獨(dú)立式按鍵。導(dǎo)致采用第一種方案來(lái)設(shè)計(jì)有很大的局限性，因此第二種是較為可行的方案。整體成本上較貴于固定碼式學(xué)習(xí)型遙控器 由于遙控器發(fā)出的編碼信號(hào)變化多樣，市場(chǎng)上成百上千的編碼方式并存，并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，只有各芯片廠 商事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，使得模擬并替換各種原廠遙控器成為難點(diǎn)。 ③ 壓縮編碼，根據(jù)常用高低電平的時(shí)間，特殊高低電平的時(shí)間，發(fā)送周期，對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行壓縮編碼。 ① 發(fā)射信號(hào)波形的測(cè)量，這一步主要是將原始信號(hào)緩存儲(chǔ)到ＲＡＭ中。這類遙控器的設(shè)計(jì)思想是：把原遙控器所發(fā)出的信 第 3 頁(yè) 共 45 頁(yè) 號(hào)進(jìn)行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)，當(dāng)需要發(fā)射時(shí)，再由儲(chǔ)存器內(nèi)讀出解壓后還原原始信號(hào)。 缺點(diǎn)：只能對(duì)已知的遙器（或者說(shuō)已經(jīng)收集到的信號(hào)）有效，對(duì)于新開發(fā)，新型的編碼格式就無(wú)能為力了。 這種方式的學(xué)習(xí)過(guò)程是： ① 學(xué)習(xí)信號(hào)的采集 ； ② 判別信號(hào)的類別（屬于那一種解碼方案），編碼，存儲(chǔ)到ＥＥＰＲＯＭ。 2 方案論證 學(xué)習(xí)方式 從目前市場(chǎng)上主要出現(xiàn)的萬(wàn)能學(xué)習(xí)型遙控器看 ,主要分為兩大陣營(yíng)： (1)固定碼式學(xué)習(xí)型遙控器。最后通過(guò)放大電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)。經(jīng)過(guò)微處理器處理以后存儲(chǔ)到外存儲(chǔ)器里 。）系統(tǒng)原理框圖如 ： 圖 系統(tǒng)組成原理圖 自學(xué)習(xí)型遙控器的功能主要分為學(xué)習(xí)和發(fā)送兩個(gè)部分。此系統(tǒng)主要分為 6大模塊：?jiǎn)? 第 2 頁(yè) 共 45 頁(yè) 片機(jī)控制模塊、鍵盤 模塊、紅外接收模塊、紅外發(fā)送模塊、存儲(chǔ)模塊、顯示模塊。 學(xué)習(xí)型紅外遙控器通過(guò)記錄各種不同類型的遙控器的編碼波形，將其存儲(chǔ)下來(lái)并與某個(gè)按鍵關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)“學(xué)習(xí)”功能這樣作不必關(guān)心編碼的細(xì)節(jié)，通用性大大提高。在發(fā)送端，載波利用電信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管，將電信號(hào)變成光信號(hào)發(fā)射出去，發(fā)射的是紅外光，波長(zhǎng)范圍在 840nm 到 960nm 之間。 總體方案介紹 紅外遙控器的核心元器件是編碼芯片，將需要實(shí)現(xiàn)的操作指令事先編碼，設(shè)備接收后解碼再控制有關(guān)部件執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 (3)選擇器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的硬件電路。 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 任務(wù)要求 本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)一種智能學(xué)習(xí)型紅外遙控器的實(shí)現(xiàn)方案 ，主要內(nèi)容包括： (1)研究紅外遙控器的遙控方法與原理。 本課題目的是實(shí)現(xiàn) 一種智能學(xué)習(xí)型紅外遙控器的實(shí)現(xiàn)方案，從而完成對(duì)各種遙控器的學(xué)習(xí)的功能，這將給人們的生活帶來(lái)極大的便捷。最近市場(chǎng)上出現(xiàn)了能夠遙控不同家用電器的萬(wàn)能紅外遙控