【正文】 為目前紅外發(fā)射器件 (紅外發(fā)光管 )與紅外接收器件 (光敏二極管、三極管及光電池 )的發(fā)光與受光峰值波長一般為 ~，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、 功能強(qiáng)、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。而且通過使用遙控器，操作時可以實現(xiàn)人與設(shè)備的分離，從而更加方便使用。 發(fā)射機(jī) 一般由指令鍵 (或操作桿 )、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射 紅外遙控風(fēng)扇 2 電路等幾部分組成。 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。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)行電路實現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。價格低廉、結(jié)構(gòu)簡單的風(fēng)扇更加容易進(jìn)入 人們 的家庭。 紅外遙控的設(shè)計思路 本次設(shè)計在于研究紅外線遙控工作原理及實現(xiàn)方式，以及紅外發(fā)射管和接收器的工作原理和使用方法。 本次設(shè)計分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分，硬件部分又分為系統(tǒng)發(fā)射電路原理、系統(tǒng)接收電路原理，系統(tǒng)發(fā)射電路由 TC9012 發(fā)射集成電路實現(xiàn)，系統(tǒng)接收電路由 AT89C51 實現(xiàn)。 紅外遙控系統(tǒng)發(fā)射電路采用編 /解碼專業(yè)集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，控制部分包括鍵盤矩陣，編碼調(diào)制， LED 紅外發(fā)送器。 紅外通信的基 本原理實質(zhì) 就是指利用紅外線來作為載體傳送信息， 把單片機(jī)等產(chǎn)生的編碼控制信號，經(jīng)由調(diào)制電路調(diào)制為 32～ 40 KHz的方波信號（提高發(fā)射效率、降低功耗）。 本紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指 令。 紅外接收電路是紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號及檢出電路，通過一體化紅外接收頭HS0038（集成 紅外線的接收、放大、解調(diào) ， 不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL電平信號兼容的所有工作 ）然后將接收到的信號發(fā)送給 AT89C51, 然后 AT89C51 通過內(nèi)部程序?qū)λ邮招盘栠M(jìn)行判斷，然后就驅(qū)動相應(yīng)的外部設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動作。 通過按下不同的按鍵 ， 紅外發(fā)射器發(fā)射不同頻率的信號波，然后通過紅外一體化接收頭接收進(jìn)行相應(yīng)的放大解調(diào)從而進(jìn)行相應(yīng)的動作操作。在電腦技術(shù)發(fā)展早期，數(shù)據(jù)都是通過線纜傳輸?shù)?，線纜傳輸連線麻煩，需要特制接口，頗為不便。 紅外通信技術(shù)適合于低成本、跨平臺、點對點高速數(shù)據(jù)連接，尤其是嵌入式系統(tǒng)。設(shè)備互聯(lián)后可完成不同設(shè)備內(nèi)文件與信息的交換。紅外通信技術(shù)是在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持其特點主要有： 。 3. 新的通信 標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通信標(biāo)準(zhǔn)。 5. 傳輸速率較高， 4M 速率的 FIR 技術(shù)已被廣泛使用， 16M 速率的 VFIR 技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。在紅外不傳輸?shù)倪^程中，遇到不透光的材料，如墻面。 ，安全特性高：紅外線利用光傳輸數(shù)據(jù)的這一特點確定了它不存在無線頻道資源的占用性，且安全 性特別高。 ，通用性。紅外線發(fā)射和接收設(shè)備在同一頻率的條件下，可以相互使用。 此外，紅外線通信還有抗干擾性強(qiáng)，系統(tǒng)安裝簡單，易于管理等優(yōu)點。 但 是這些缺點并沒有給 IrDA 的應(yīng)用帶來致命的障礙，紅外技術(shù)已在手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用 。由于 紅外射束易受塵埃、雨水等物質(zhì)的吸收，所以在野外使用時應(yīng)注意氣候環(huán)境的影響。這對于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。紅外光的波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)中。 AT89C2051 是一種帶 2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。與 MCS51 兼容 ； 紅外遙控風(fēng)扇 6 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ； 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ； 1288 位內(nèi)部 RAM ； 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ； 可編 程串行通道 ； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直 到下一個硬件復(fù)位。 GND：接地。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。 12345678R S T /V P D9R X D /P 10T X D /P 11I N T 0/ P 12I N T 1/ P 13T 0/ P 14T 1/ P 15W R /P 16R D /P 17X T A L 218X T A L 119GND20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40 圖 21 AT89C51 管腳說明 P1 口 ： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸 出地址的高八位。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下 所示： 口管腳 備選功能 紅外遙控風(fēng)扇 8 RXD（ 串行輸入口） ； TXD（串行輸出口） ； /INT0（外部中斷 0） ； /INT1（外部中斷 1） ； T0（記時器 0 外部輸入） ； T1（記時器 1 外部輸入） ； /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） ； /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） ； P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 振蕩器特性 ： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸 入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外 紅外遙控風(fēng)扇 9 部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。它可外接 32 個按鍵， 提供 8 種用戶編碼，另外還具有 3 種雙重按鍵功能。 (1)主要特性 低功耗超小靜態(tài)電流 ； 32+3 條指令碼 ； TSOP SOP COB 可選的封裝形式 。 圖 22 TC9012管腳說明 管腳功能說明如表 21所示。引導(dǎo)碼由 的載波和 的載波關(guān)斷波形所構(gòu)成，以作為用戶碼、數(shù)據(jù)碼以及他們的反碼的先導(dǎo)。發(fā)射碼的格式如圖 23所示。 用戶編碼一共有 8種，是利用“ SEL”腳與“ KO0～ KO7”中的任一腳相連接來進(jìn)行選擇的，如圖 24所示， KO2和 SEL相連，則客戶碼的 S0， S1， S2=0 1 0。鍵盤矩陣如圖 25所示。 鍵數(shù)據(jù)的編碼方式如下： {0, 0, 0, KO[2:0]， KI[1:0]}。 鍵一直 按著，將一幀碼發(fā)完后發(fā)固定的重復(fù)碼；當(dāng)鍵松開時，等該幀碼發(fā)完后進(jìn)入低功耗模式。 TC9012 的雙重按鍵方式一共有六種： K21 鍵與 K22~K24 的組合， K25 鍵與K26~K28 的組合。 圖 26 雙重按鍵組合 除這六種之處的雙鍵或多鍵按下都將被視為無效按鍵，無發(fā)射碼輸出。 例如：當(dāng)按下 K21 時，系統(tǒng) 先發(fā)出 K21 的鍵值 K7~K0=00010100，然后按下 K22 時，系統(tǒng)則發(fā)出雙重按鍵碼 K7~K0=00110101。 電路有去抖動功能，按鍵的時間不夠長（小于 32ms），無碼發(fā)出，振蕩器停振。 HS0038 紅外接收頭 HS0038 一體化的紅外接收 頭 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)計工作，方便使用。 紅外遙控風(fēng)扇 13 HS0038 是 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。 HS0038 為直立側(cè)面收光型。三個管腳分別是地、＋ 5 V 電源、解調(diào)信號輸出端 。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。 圖 27 HS0038 測試電路 平時，遙控器無鍵按下，紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號 1。 0 和 1 編碼 中 的高電平經(jīng)