基于軟件載波的學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計與實現(xiàn)

時間：2018-10-16 16:00:01

關(guān)鍵字：學(xué)習(xí)型電源技術(shù)解析載波遙控器

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[導(dǎo)讀]0 引言紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控方式，由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而廣泛應(yīng)用于彩電、空調(diào)機、CD/ VCD、錄像機家用

0 引言

紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控方式，由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而廣泛應(yīng)用于彩電、空調(diào)機、CD/ VCD、錄像機家用電器設(shè)備及其工業(yè)控制中。隨著現(xiàn)在人們生活中家電日益增加的需要，使用紅外遙控器也越來越頻繁。因其各種紅外遙控器編碼格式不同[1 ] ,使得各種紅外遙控器不能兼容。經(jīng)常需要更換遙控器，這也給人們生活帶來了不便。

目前國內(nèi)學(xué)習(xí)型遙控器大多采用復(fù)制遙控器紅外波形達到學(xué)習(xí)目的，其方法簡單，實現(xiàn)起來較方便。但其采用專用遙控集成的芯片，導(dǎo)致設(shè)計復(fù)雜，成本高，并且遙控器的紅外信號形成都是采用紅外線遙控發(fā)射芯片產(chǎn)生，其集成度高，但價格昂貴。而紅外遙控器離不開紅外線接收頭。

在此介紹一種基于以A T89S52 為核心的學(xué)習(xí)型紅外遙控器，通過測量紅外一體化接收頭輸出信號，并原樣地記錄其輸出脈沖寬度[ 2 ] ,然后保存在E2 PROM ,最后利用單片定時器中斷產(chǎn)生38 kHz 載波信號，以軟件代替了硬件，節(jié)約了資源。該學(xué)習(xí)型紅外遙控器能成功地學(xué)習(xí)各種紅外遙控設(shè)備的編碼，并通過38 kHz 載波發(fā)送學(xué)習(xí)到的記憶信號。實現(xiàn)了對各種各樣紅外遙控的學(xué)習(xí)，從而變成了真正的自學(xué)習(xí)遙控器。

1 學(xué)習(xí)型紅外遙控器系統(tǒng)

1. 1 學(xué)習(xí)型紅外遙控器的原理

從家用萬能學(xué)習(xí)型紅外遙控一般原理出發(fā)，其可以分為2 類：固定碼式學(xué)習(xí)遙控器和波形拷貝式學(xué)習(xí)遙控器[3 ] .前者，主要通過收集各種不同種類的遙控器信號，然后分而治之。這種學(xué)習(xí)型遙控器對硬件要求相對簡單，控制器的工作頻率不高，存儲容量大，其缺點是對未知遙控器無效。后者，主要是把原始遙控器所發(fā)出的信號進行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式，進行適當?shù)膲嚎s后，存儲在ROM 存儲器中，當發(fā)射時，只需將儲存器中讀出的遙控編碼，還原成原始信號，便完成了學(xué)習(xí)功能。此學(xué)習(xí)型遙控器對MCU 的主頻要求高，RAM 要求大，其優(yōu)點是對任何一種紅外遙控器可以進行學(xué)習(xí)。下面主要以第二種方法進行設(shè)計。

1. 2 學(xué)習(xí)型紅外遙控器基本硬件組成

學(xué)習(xí)型紅外遙控器由單片機、紅外發(fā)射電路、紅外一體化接收頭、E2 PROM 存儲電路，矩陣鍵盤及L ED指示燈構(gòu)成[4 ] ,如圖1 所示。單片機A T89S52 構(gòu)成紅外遙控的處理器，其數(shù)據(jù)存儲器RAM（258 B）用來存儲學(xué)習(xí)過程中編碼信號的脈沖寬度；紅外發(fā)射電路：用遙控脈沖信號調(diào)制38 kHz 方波，經(jīng)過三極管放大后，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，其中38 kHz 載波由A T89S52 定時器T0 產(chǎn)生。紅外一體化接收頭：紅外接收頭輸出的信號經(jīng)過檢波、整形、放大、解調(diào)38 kHz 載波信號，其輸出信號為TTL 高低電平。外接E2 PROM 存儲器：存放學(xué)習(xí)到的高低電平信號的脈寬值。

圖1學(xué)習(xí)型紅外遙控器基本硬件組成

1. 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計性能及實現(xiàn)與其軟件設(shè)計編寫具有密切的關(guān)系，特別是碼寬計數(shù)的采集周期及計數(shù)器采用的位數(shù)都關(guān)系到能否精確采集到遙控編碼信號。編碼寬度計數(shù)的采樣周期在編程中須經(jīng)過多次實驗測試才能決定。該設(shè)計讀碼采樣周期大約為12μs.

讀遙控編碼的計數(shù)器采用16 位計數(shù)器，采樣時間在0~786. 432 ms 之間。其值保存在設(shè)定的數(shù)據(jù)存儲器中，然后寫入到外部E2 PROM 存儲器中，發(fā)射過程再從外部的E2 PROM 存儲器讀出，通過38 kHz 載波發(fā)送編碼信號。

2 紅外遙控編碼學(xué)習(xí)與軟件載波的發(fā)射

2. 1 紅外遙控信號編碼結(jié)構(gòu)分析

紅外遙控器發(fā)射的遙控編碼脈沖由起始碼、系統(tǒng)碼、功能碼、功能碼的反碼組成[5 ] ,如圖2 所示。起始碼是1 個遙控碼的起始部分，由1 個高電平和1 個低電平組成，作為接收數(shù)據(jù)的準備脈沖。這些編碼是經(jīng)38 kHz的載波脈沖調(diào)制后發(fā)射出去。

圖2遙控器編碼結(jié)構(gòu)

通過分析大量不同類型的紅外遙控碼波形，遙控碼的數(shù)據(jù)幀間歇寬度均為10 ms 以上，起始碼的高電平均為5 ms 以上，通常為9 ms 左右。編碼位在10 μs~5 ms之間，在設(shè)計中，只考慮遙控器發(fā)射信號的高低電平寬度，不考慮其編碼方式，以簡化設(shè)計[ 6 ] .

2. 2 紅外遙控信號編碼學(xué)習(xí)軟件設(shè)計

一般紅外遙控器的的紅外信號都是通過38 ~40 kHz （周期大約為26. 3μs）進行載波調(diào)制而成的，經(jīng)過載波后信號的脈沖寬度與單片機的指令周期時間（12 MHz晶振的指令周期為1μs）數(shù)量級差不多。如果直接記錄載波信號的脈沖寬度，這樣誤差很大，必須對載波信號進行解調(diào)后，方可記錄此時遙控編碼信號的脈沖寬度。

在設(shè)計中采用計數(shù)器對信號高低電平計時的方法來采集數(shù)據(jù)并保存。當系統(tǒng)識別到起始碼的低電平時，系統(tǒng)啟動設(shè)計的采集信號對低電平進行采集，同時計數(shù)器開始計數(shù)，當起始碼的低電平結(jié)束時，并保存計數(shù)器此時的值，記錄下起始碼的低電平信號脈沖寬度值。然后依次保存采集到的編碼信號脈沖寬度值，如果采集到編碼信號位數(shù)大于設(shè)定值M （程序中設(shè)定值） ,就認為編碼采集已經(jīng)結(jié)束，學(xué)習(xí)子程序結(jié)束，如圖3 所示：

圖3紅外信號的自學(xué)習(xí)

2. 3 紅外遙控信號的發(fā)射

由軟件實現(xiàn)遙控信號的載波合成，用定時中斷0 產(chǎn)生38 kHz 的載波信號，用學(xué)習(xí)到的遙控編碼信號的低電平去控制載波的輸出，此時定時器0 定時長度由相應(yīng)的遙控信號低電平寬度計數(shù)值確定，即如果需發(fā)射的遙控信號為高電平時，關(guān)定時中斷0 ;如果為低電平，則開定時中斷0 .輸出38 kHz 載波信號到紅外發(fā)射控制腳（P3. 7） ,從而實現(xiàn)遙控信號的脈寬調(diào)制發(fā)射。不考慮紅外信號的編碼方式，只采集其高低電平寬度的方法，如圖4 所示。發(fā)射時并不需要用到38 kHz 載波電路，而是采用以單片機的定時器T0 產(chǎn)生載波，程序代碼[7 ]如下所示：

TMOD = 0X02 ;/ / 定時器0 工作于方式2
TH0 = 0XF3 ;
/ / 定時器0 定時26. 3μs ,以產(chǎn)生38 kHz 載波
TL0 = 0XF3 ;
EA = 1 ;/ / 開總中斷允許
ET0 = 1 ;/ / 開定時器1 中斷允許
TR0 = 1 ;/ / 開定時器0 ,產(chǎn)生38 kHz 載波
void timer0 (void) interrupt 1
{remoteout = ～remoteout ;}
/ / 遙控信號38 kHz 載波輸出

用學(xué)習(xí)到的脈沖高低電平（0 和1 信號）來控制38 kHz的輸出，然后經(jīng)三極管放大信號，編碼信號經(jīng)二極管以38 kHz 載波形式發(fā)射，這樣以軟件替代硬件，使電路簡化，有效實現(xiàn)了紅外遙控信號的接收和轉(zhuǎn)發(fā)。如圖5 所示。

圖4紅外信號的發(fā)射

圖538 kHz 載波的軟件實現(xiàn)

2. 4 紅外編碼脈沖

學(xué)習(xí)型紅外遙控器對微處理器的頻率要求比較高，選擇單片機的晶振頻率12 MHz ,其頻率大小直接影響到遙控器的學(xué)習(xí)效果。通過系統(tǒng)設(shè)計的遙控器學(xué)習(xí)效果優(yōu)良，能學(xué)習(xí)到的各種紅外脈沖。

圖6 以Ht6221 標準紅外遙控器為例，其波形為"1"鍵的紅外編碼脈沖。圖6 （a）的編碼脈沖是學(xué)習(xí)型紅外遙控器學(xué)習(xí)到的，圖6 （b）的編碼脈沖是Ht6221 標準紅外遙控器發(fā)射出的，學(xué)習(xí)到的"1"號鍵完全能取代原始的遙控器的"1"號鍵。遙控器發(fā)射電路中的38 kHz載波用單片機中的定時器產(chǎn)生，這樣節(jié)約了硬件資源，簡化了電路。

圖6紅外編碼脈沖