【正文】 慮的因素之一。目前廣泛應用的紅外遙控就屬于這種情況。有專家認為，在新的世紀中， VHDL于 Verilog 語言將承擔起大部分的數字系統(tǒng)設計任務。除了含有許多具有硬件特征的語句外， VHDL 的語言形式和描述風格與句法是十分類似于一般的計算機高級語言。在對一個設計實體定義了外部接口后，一旦其內部開發(fā)完成后，其它的設計就可以直接調用這個實體。 ModelSim 是業(yè)界最優(yōu)秀的混合 HDL 語言仿真調試環(huán)境，提供最佳的仿真性能和調試特征，成為眾多 ASIC 和 FPGA 廠商推薦的仿真調試工具，也是廣大 FPGA、 ASIC 設計工程師實施混合 HDL 語言 RTL 級、門級電路仿真以及布局布線后時序仿真的首選。 Quartus174。當今的編譯碼電路已經朝著高度集成化和微電腦化發(fā)展，像前幾年大量使用的 PT2262/2272 編譯碼芯片組，就是一種相當典型和有著代表意義的電路。單體便可提供 531441 種尋址能力。而這些編譯碼器一般其價格一般都比較貴，達上百美金。國外的編譯碼器主要通過科技商場等管道進行銷售，消費者可以根據自己的需要進行選擇，其發(fā)展趨勢是根據市場的需要編譯碼器擁有更多的功能和更人性化的設計。紅外遙控編譯碼器只是單一型的編譯碼器的補充，在一般的主流管道是沒有紅外遙控銷售的，許多消費者也就不知道有或者如何購買紅外遙控編譯碼器，因此紅外遙控編譯碼器的銷量是相對很少的。但正如西方的情況，我國也會經歷從使用單一型遙控器走向多功能的編譯碼器，尤其是在信息化迅速發(fā)展的情況下，編譯碼器有著廣闊的需求和發(fā)展空間。 本設計的特點 因為 VHDL工具軟件平臺的強大功能 ， 使得設計的許多工作都能在計算機上以軟件仿真的形式完成 ， 這樣不僅可以大大縮短產品的開發(fā)周期 ,還可以隨時根據實際需要更改或者添加新的功能 ， 設計模式更加靈活。 選用 集 成專用編譯碼 器件，此器件成功地研制出了多信道 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 。 該生 產線 有各種大 電 機 設備 ， 環(huán)境電 磁 輻 射 強 ，又 處 于南方高 溫 、高 濕 地區(qū) ， 對遙 控系 統(tǒng) 整體性能要求很高。通 過對 系 統(tǒng)電 路、 組裝進 行的精心 設計處 理， 獲 得了 穩(wěn) 定、可靠的使用效果，目前已 經 在全自 動 生 產線無 故障 運 行。 本 論 文的 設計 任 務 及結構 本題要求采用合適的 紅 外 遙 控 專用 芯片，制作多路 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 的 編碼 器，其 譯碼 器采用 VHDL 語言編 程、可 編 程 邏輯 器 件實現 ，完成多路 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 的 設計 。 本設計的任務主要完成紅外遙控編譯碼器的系統(tǒng)架構設計 以及關鍵技術問題上的解決辦法；用 VerilongHDL 語言對紅外遙控編譯碼器的進行解碼。 （ c） EDA實驗板上設置四個按鍵，其功能等同于遙控器上的 14號按鍵，當按下此四個按鍵時七段數碼管分別對應顯示“ 1”、“ 2”、“ 3”、“ 4”。 （ e) 通過遙控器跳線改變用戶碼， EDA實驗板上用三個發(fā)光二極管正確顯示發(fā)送端的用戶碼。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 第二章對 VHDL 語言的介紹。 第四章介紹關于編碼與譯碼所選擇的器件的特點。 第六章總結。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 5 2 系統(tǒng)的軟件設計 VHDL 語言的介紹 VHDL 的英文全寫 是： VHSIC（ Very High Speed Integrated Circuit） Hardware Descriptiong Language。因此它的應用主要是應用在數字電路的設計中。當然在一些實力較為雄厚的單位，它也被用來設計 ASIC。你要設計的是什么，你就直接從庫 中調出來用就行了。但是這樣做需要設計人員要在兩方面有較高的素質： 。 有了這兩個條件才能在設計的過程中選用適當的器件從而提高設計的可靠性、提高器件的利用率及縮短設計的周期。（改用不同的器件在今天這種競爭環(huán)境下是會經常發(fā)生的。對他們而言只是做出一個決定，對我們而言卻是要我們付出更多的心血）。由于在使用 VHDL等高級語言時，有專用的工具來實現將語言描述的電路功能轉換為實際的電路所以你就用不著對底層的電路很熟悉，也用不著對 CPLD/FPGA 的結構很熟悉（因為有專用的工具針對你的描述采用相應的器件哦）。 用高級語言設計電路的流程 : 在用高級語言來設計電路時 ,主要的過程是這樣的 : 1. 使用文本編輯器輸入設計源文件 (你可以使用任何一種文本編輯器。 2. 使用編譯工具編譯源文件。 3. (可選步驟）功能仿真。但是對 于一個可靠的設計而言，任何設計最好都進行仿真，以保證設計的可靠性。 4. 綜合。 但是此時還沒有在芯片中形成真正的電路。 這是我的個人觀點，似乎在好多文獻中都沒有提到“綜合”的準確定義。 這一部的最終目的是生成門電路級的網 表。這一步的目的是生成用于燒寫（編程 Programming）的編程文件。這就好像在設計 PCB 時的布局布線一樣。然后，在根據網表中提供的各門的連接，把各個門的輸入輸出 連接 起來。這一步同時還會加一些時序信息到你的設計項目中去，以便與你做后仿真。這一步主要是為了確定你的設計在經過布局布線之后，是不是還滿足你的設計要求。 軟 件的部分 應該 完成 對 所 設計 的下位機硬件 紅 外 碼 接收 電 路的 實現 ，即完成 對紅 外 碼的數 據采集功能。 VHDL 語 言的優(yōu)點 VHDL 語 言是 國際 上流行的、很有 發(fā) 展前途的 計 算機高 級語 言。程序 書寫 形式自由，主要 為 小 寫 字母表示， 壓縮了 一切不必要的成分。 VHDL 語 言的 運 算符包含的分 為 很 廣 . (3) 數 據 結 構豐富，具有 現 代化的各種 數 據 結 構。能很好的使用函 數來實現 程序的模 塊 化。 (6) VHDL 語 言 允許 直接 訪問 物理地址，能 進 行 為 操作，能 實現匯編語 言的大部分 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 功能，可以直 接對 硬件 進 行操作。 函 數 的流程 數字系統(tǒng)的設計方法從整體和局部的先后順序上分，可以分為自頂向下（ topdown）的設計和自底向上 (bottomup)的設計。 主函 數 作 為軟 件的入口，合理的配 置單 片機的特殊功能寄存器，以合理的工作方式 實現數 據采集和固定的波特率 進 行串口通信。 結 構化程序 設計 的思路是 :自頂 而下、逐步求精 。各模 塊之間的關 系 盡 可能 簡單 ，在功能上相 對獨 立 。其模 塊化實現的具體方法是使用子程序。 部分 程序： library ieee。 entity sels is port ( d0, d1, d2, d3, a, b:in std_logic: out1 out std_logic ) : end sels。a: outl= d0 when sel= 00 else dl when sel= 01 else d2 when sel= 1039。 else d3 when sel= l1 else 39。 : End 如輸入端為低電平 , 則仿真結果中 temp _high 為 39。 ,temp _low 為 39。 。 可見程序是相當簡單而且邏輯清晰的 ,這種自頂向下的設計方法使一個大型的系統(tǒng)設計分 解為若干個可操做的模塊 , 易于分工合作 , 并且可以對這些模塊分別進行模擬仿真。 本章小結 本章的主要內容是對軟件系統(tǒng)的設計，給出了函數的流程圖及部分程序，說明了軟件系統(tǒng)在本設計中的應用和作用，主要對 vhdl 語言做了細致的描述，它的優(yōu)點給本設計帶來極大的方便。選用不同功率的發(fā)射管 , 遙控距離可從幾米到幾十米。其指向性與發(fā)射二極管的封裝形狀也有關系 , 球面形封裝就比平面形封裝的指向性強。 紅外光是波長比紅色光的波長 ()還長的光波。一般將紅外光譜分為四個區(qū)域，即近紅外 ()、中紅外()、中遠紅外 ()、遠紅外 (201000“ m)區(qū)。 采用近紅外光作為紅外探測遙控的光源，主要因為 : (1) 一般的接收用的光電二極管、光敏三極管大都采用硅半導體材料制作而成，這類管子的接收峰值波長為 780155Onm，即管子對波長為 7801550nm 的紅外光的探測靈敏度最高。 紅外遙控原理 識碼與編碼 一個紅外遙控系統(tǒng)一般由紅外遙控器和紅外接收器、微控制器及一些外圍電路組成 [12]。其常用的識別或編碼方式有兩種：即頻分制和碼分制。遙控信號的頻率范圍在幾百赫茲到幾千赫茲之間。而這種方法只適合指令集簡單的場合。碼分制紅外遙感是以不同的脈沖或者脈沖組合來代表不同的指令按鍵。長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 編碼方式主要有頻率調制、脈寬調制和脈位調制，實際上各種紅外系統(tǒng)的主要區(qū)別在于編碼方式的不同。 為 了解 決 全自 動 生 產線 的控制 問題，選用 集 成專用編碼 器件 PT2248 成功地研制出了多信道 紅 外 遙 控系 統(tǒng) 。在 綜 合分析的基 礎 上， 我們采 用 紅 外 線編碼 方式 設計 ，使系 統(tǒng) 具 備 了良好的抗 電 磁干擾的能力。多信道 遙 控系 統(tǒng)由發(fā)射 控制器和接收控制器 組 成，可以 實現 一 個 控制 發(fā)射 機 編碼 控制多 個 控 制點 的目的，非常適合自動 控制的各種 場 合，也可以 應 用于防 盜報 警等，具有 廣泛 的推 廣 使用價值。 由于集成電路制造工藝和設計水平的不斷提高 ,將此類傳統(tǒng)的分立電路功能集成到嵌入式的系統(tǒng)中已成為可能。 設計方案 方案一 : 該系統(tǒng)選取 PT2248 作為構成發(fā)送器的芯片 [7]。有 2 個電容均為 120 pF ,晶振頻率為 455 kHz。其遙控指令的‘ 1’是以占空比為 3/4 的正脈沖表示 ,‘ 0’則用占空比為 1/4 的正脈沖表示 ,其中一個為位碼周期的 1/4 ,一個 a 占有的時間長度為 PT2248 內部紅外載波振蕩周期的 16 倍 ,即 a = 16/(38 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 12 kHz) 。 MIM R1AA 對接收到的信號除了進行了放大、限幅、檢波 ,直至得到遙控指令的脈沖信號外 ,還對解調出的信號進行了整形和反向輸出 [10]。 專用芯片設計制作紅外發(fā)射和接收，并實現編譯碼功能， 該電路為 CMOS 大規(guī)模數字集成多路編譯碼器 。 該生產線有各種大電機設備，環(huán)境電磁輻射強，又處于南方高溫、高濕地區(qū)，對遙控系統(tǒng)整體性能要求很高。通過對系統(tǒng)電路、組裝進行的精心設計處理，獲得了穩(wěn)定、可靠的使用效果，目前已經在全自動生產線無故障運行 。譯碼器 部分 有相應的 12 位編碼線。 基于對以上兩種方案的分析 ，本 課題決定選用方案一 。 紅外發(fā)送系統(tǒng)的基本組成 整體結構 PT2248 作為構成發(fā)送器的芯片。 PT2248 最大可用作 18 路紅外遙控系統(tǒng)的編碼，其內部已集成了 38kHz 的紅外載波振蕩及相應的數字脈碼調制電路。由于 PT2248 采用了 38kHz載波振蕩及脈碼調制電路，因而接收 端采用頻率與之相應的 MIMRIAA 紅外一體化接受解調器。 PT2248 的編碼方式采用脈位調制（ PPM）方式來將遙控指令編碼成脈沖序列，然后再調制以高頻信號，最后一紅外光的形式發(fā)送出去。其中 a 為位碼周期的 1/4，一個 a 占空的時間長度為 PT2248 內部紅外載波振蕩周期的 16 倍，即 a=16/（ 38kHz）。 長春工程學院畢業(yè)設計（論文） 13 一般，遙控器的每個按鍵編碼都是由 12 位遵照以上編碼規(guī)則所代表的“ 0” 、 “ 1” 組成，時間長度為 12 4a=48a。而 7 到18