【正文】 ................. 37 致 謝 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。 紅外遙控技術(shù)的發(fā)展 紅外通信由來已久 ， 但是進(jìn)入 90 年代 ， 這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展 ,應(yīng)用范圍更加廣泛 ?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由專用集成電路板和用來產(chǎn)生不同信息的按鈕所組成。現(xiàn)在約有 120 家以上的廠商支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)。 此外， 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會開發(fā)的這種新的無線通信標(biāo)準(zhǔn)還得到 PC 機(jī)產(chǎn)業(yè)的有力支持 [1]。 紅外遙控 技術(shù) 的特點(diǎn) 由于紅外遙控裝置具有體積小、功耗低、成本低、編碼 /解碼容易等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在很多家用電器中得到廣泛的應(yīng)用。 保密性強(qiáng)，息容量大，結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn) ， 使紅外通信技術(shù)既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性， 所以 適用于國防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 故國外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。 紅外遙控器是一種非常容易買到且價(jià)格便宜的產(chǎn)品種類很多 ,但它們都是配合某種特定電子產(chǎn)品的， 如各種電視機(jī)、 VCD、空調(diào)器等。 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。 紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。由于電話機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器 [2]。 課題的意義 目前市場上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作簡單等特點(diǎn)，但由于這些芯片價(jià)格較貴，功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容，所以各機(jī)型的遙控器通常只能針對各自的遙控對象而無法通用，只適用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。本設(shè)計(jì)目的就在于介紹軟件解碼研究的一般方法和紅外遙控器進(jìn)行二次開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)。 AT89C52 的功能特性 AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字竹內(nèi)部 RAM , 32個 I/O 口線， 3 個 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C52 的引腳功能 AT89C52 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時(shí)的功能控制。 如圖 ， AT89C52 的 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電 阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個電流 (IIL)。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲器或 1 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編 程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號 [4]。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的 。對 Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 5 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個 脈沖。 EA/VPP ：外 部訪問允許 。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 [13]Flash 存儲器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL2：振蕩 器反相放大器的輸出端。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) The smallest singlechip system 6 單片機(jī)的 STAL1 和 XTAL2 兩引腳是片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個段子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)內(nèi)部 OSC 的定時(shí)反饋回路，如圖 所示。通常， OSC 的輸出時(shí)鐘頻率 fosc 為~16MHz，典型值為 12MHz 或 。 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。5%，即 ~。 單片機(jī)在啟動時(shí)都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。 圖 單片機(jī)的上電復(fù)位電路 Singlechip poweron reset circuit (1)上電復(fù)位 7 AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至Vcc 端，下接一個電阻到地即可。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時(shí)間 [5]。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可 能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。工作期間，按下開關(guān) S， C 放電。幾個毫秒后，單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。 AT89C52 有 INT0 和 INT1 兩條外部中斷請求輸入線，用于輸入兩個外部中斷請求信號，并允許外部中斷源以低電平或負(fù)邊沿兩種中斷出發(fā)方式輸入中斷請求信號。 1. 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制寄存器 TCON 的作用是控制定時(shí)器的啟、停，標(biāo)志定時(shí)器溢出和中斷情況。其中， TFl， TRl， TF0 和 TR0 位用于定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； IEl， ITl， IE0 和 IT0位用于中斷系統(tǒng)。 表 TMOD的位定義 Table TMOD bits define TMOD 7 6 5 4 3 2 1 0 89H GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 定時(shí)器溢出中斷由 AT89C52 內(nèi)部定時(shí)器中斷源產(chǎn)生，它有三個定時(shí)器 T0、 T1 和T2，別由高 8 位低 8 位組成，均可以通過字節(jié)傳送指令為它們設(shè)定初值。 四 種工作方式功能如表 。 需先對定時(shí)方式控制寄存器 TMOD 設(shè)置， 然后給 T0 定時(shí)器的高八位和低八位賦初值 ,然后開總中斷允許（ EA=1） ， 開定時(shí)器 T0 中斷（ ET0=1），最后啟動定時(shí)器 T0（ TR0=1）。 IE 有一個中斷總開關(guān) EA，要使某一中斷開啟，不僅要開啟該中斷標(biāo)志位，還需要開啟中斷總開關(guān) EA， IE的各位定義如 表 所示： 表 IE各位的功能定義 Table IE to function definitions IE EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 功能 總中斷開關(guān) T0 中斷允許 串口中斷允許 T1 中斷允許 INT1中斷允許 T1 中斷允許 INT0中斷允許 不論是外部中斷還是內(nèi)部中斷的開始，都要對中斷允許寄存器 IE 進(jìn)行設(shè)置，本系統(tǒng)用到內(nèi)部定時(shí)器 T0 中斷和外部 INT0 中斷，每個中斷的啟動都要令 EA=1，然后開啟 9 相應(yīng)的控制位才可以啟動該中斷。外部中斷的觸發(fā)方式有低電平觸發(fā)和下降沿觸發(fā)兩種方式，本系統(tǒng)采用的是下降沿觸發(fā)方式所以要對 ET0 進(jìn)行設(shè)置，這些內(nèi)容在第五章將會講到。發(fā)送端采用脈沖位置調(diào)制方式 (PPM)。在接收端，一體化接收頭將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。在接收端，一體化紅外接收頭 HS0038將接收到 的信號經(jīng)過放大、反向、整形后傳送到單片機(jī)內(nèi)部，單片機(jī)再經(jīng)過解碼程序?qū)⒌玫降男盘枖?shù)據(jù)進(jìn)行解碼，最終由得到的數(shù)據(jù)碼來設(shè)定單片機(jī)要執(zhí)行的操作。 解 碼單 片 機(jī)鍵 盤 編 碼 和 調(diào) 制光 電 放 大解 調(diào)遙 控 器一 體 化 接 收 頭圖 整體系統(tǒng)框圖 The overall system block diagram 紅外發(fā)射系統(tǒng)的原理 根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，要將信號發(fā)射出去，必須要有載波信號和要發(fā)射的信號做 “與 ”運(yùn)算 之后 ，再送給紅外發(fā)射管發(fā)射，才能將紅外信號傳送出去。 不同公司的遙控芯片采用的遙控碼格式也不一樣。 NEC 標(biāo)準(zhǔn)的載波波形如圖 ， 使用 455KHz 的 晶振，經(jīng)內(nèi)部分頻電路，信號被調(diào)制在 ，占空比是 1/3。 11 紅外發(fā)射芯片 HS6221 HS6221 芯片是通用紅外遙控發(fā)射集成電路 ， 采用 CMOS 工藝制造 ,最多可外接 64個按鍵 ， 并有三組雙重按鍵。 HS6221 管腳 分布 如圖 所示。 表 HS6221管腳定義 Table HS6221 Pin Definition 管腳號 符號 輸入 /輸出 功能描述 1~4 K10~K13 I 鍵掃描輸入端 5 REM O 數(shù)據(jù)輸出管腳（遙控輸出） 6 Vdd 電源正端 7 SEL I 選擇管腳 8 OSCO O 振蕩器管腳（輸出） 9 OSCI I 振蕩器管腳（輸入） 10 Vss 電源負(fù)端 11 LMP 輸出 LED 指示 12~19 KI/O0~KI/O7 I/O 鍵掃描輸入 /輸出管腳 20 CCS I 鍵掃描輸入端 12 當(dāng)某個按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)首先發(fā)射一個完整的全碼，然后經(jīng)延時(shí)一段時(shí)間，再發(fā)射一系列簡碼，直到按鍵 松開即停止發(fā)射。 2. HS6221 的輸出波形 HS6221 所發(fā)射的一幀碼含有一個引導(dǎo)碼， 16 位的用戶編碼和 8 位的鍵數(shù)據(jù)碼、鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同時(shí)被傳送。 引導(dǎo)碼由一個 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候， 能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分 “ 0” 和 “ 1” 。 HS6221 發(fā)送的數(shù)據(jù)，低位在前高位在后，即按照 bit0、 bit bit2……bit7 的順序發(fā)送的。 HS6221 的輸出波形如圖。 各部分碼的作用 如下 ： 引導(dǎo)碼用來告知接收器其后為遙控?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)碼用來區(qū)分是哪一個鍵被按下，也就是該鍵對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，接收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應(yīng)。它告知接收端某鍵被連續(xù)地按下。其中系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼后分別接著傳送一個同樣的反碼供誤碼校驗(yàn)用。一個信息發(fā)送是由9ms 的 AGC 自動增益控制脈沖開頭，在早期的 IR 紅外接收器中用來設(shè)置增益。地址和命令都傳送 2 次，第二次的地址和命令是反碼，可以用來校驗(yàn)接收到的信息。一個命令只發(fā)送一次，即使遙控器上的按鍵一直按著。 位定義 數(shù)據(jù) “ 0” 用高電平 ，低電平 表示；數(shù)據(jù) “ 1” 用 “高電平 ，低電平 表示 （如圖 ） ， 這種用占空比來區(qū)分不同的數(shù)據(jù)的 調(diào)制方式稱為脈沖位置調(diào)制（ PPM）。 紅外 信號 解碼的基本原理 由于信號數(shù)據(jù)的 “0”和 “1”傳輸 時(shí)長不同，故單片機(jī)可以根據(jù)數(shù)據(jù)碼的長度來對紅外信號進(jìn)行解碼。 紅外信號的解碼是由單片機(jī)完成的，紅外一體化接收頭引腳與單片機(jī)的 口相連。 若在第 一個下降沿約 之后出現(xiàn)第二個下降沿說明用戶碼應(yīng)到來，故引導(dǎo)碼的作用相當(dāng)于一個開始接收的信號。 紅外一體化接收頭集信號的接收、放大、反向等功能于一體， HS0038 的輸出引腳經(jīng)過 1K 的電阻與單片機(jī)的 引腳相連，單片機(jī)時(shí)時(shí)檢測 引腳上電平的變化。在約 后如果 出現(xiàn)第二個下降沿則認(rèn)為信號開始，此時(shí)令 irdata[bitnum]=irtime，這樣就將每兩個相鄰的下降沿之間的間隔時(shí)間存放到數(shù)組 irdata[]中，以便之后對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取。