单片机红外遥控器设计.doc
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1、单片机红外遥控器设计红外线遥控是目前使用很广泛的一种通信和遥控技术。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,因而,继彩电、录像机之后,在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射,他将太阳光用三棱镜分解开,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计,试图测量各种颜色的光的加热效应。结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。因此得到结论:太阳光谱中,红光
2、的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线。也可以当作传输之媒界。 太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.751000m。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.751.50m之间;中红外线,波长为1.506.0m之间;远红外线,波长为6.0l000m 之间。 真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像,与望远镜原理全完不同,白天不能使用,价格昂贵且需电源才能工作。【红外遥控系统】 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作,如图1所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。图1a红外发射原理图
3、图1b 红外接受原理图【遥控发射器及其编码】 红外遥控发射器专用芯片很多,根据编码格式可以分成两大类,这里我们以运用比较广泛,解码比较容易的一类来加以说明,现以日本NEC的uPD6121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后,即有遥控码发出,所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征:采用脉宽调制的串行码,以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”,其波形如图2所示。上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射
4、效率,达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射,如图3所示,连发波形如图4所示。UPD6121G产生的遥控编码是连续的32位二进制码组,其中前16位为用户识别码,能区别不同的电器设备,防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H;后16位为8位操作码(功能码)及其反码。UPD6121G最多额128种不同组合的编码。当遥控器在按键按下后,周期性地发出同一种32位二进制码,周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同,大约在4563ms之间,图4为发射波形图。当一个键按下超过36ms,振荡器使芯片激活,将发
5、射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码(9ms),一个结果码(4.5ms),低8位地址码(9ms18ms),高8位地址码(9ms18ms),8位数据码(9ms18ms)和这8位数据的反码(9ms18ms)组成。如果键按下超过108ms仍未松开,接下来发射的代码(连发代码)将仅由起始码(9ms)和结束码(2.5ms)组成。代码格式(以接收代码为准,接收代码与发射代码反向) 位定义 单发代码格式 连发代码格式 注:代码宽度算法:16位地址码的最短宽度:1.1216=18ms 16位地址码的最长宽度:2.24ms16=36ms 已知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变:(1.
6、12ms+2.24ms)8=27ms 32位代码的宽度为(18ms+27ms)(36ms+27ms) 1 解码的关键是如何识别“0”和“1”,从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始,不同的是高电平的宽度不同,“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后,开始延时,0.56ms以后,若读到的电平为低,说明该位为“0”,反之则为“1”,为了可靠起见,延时必须比0.56ms长些,但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”,读到的已是下一位的高电平,因此取(1.12ms+0.56ms)/2=0.84m
7、s最为可靠,一般取0.84ms左右均可。2 根据码的格式,应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。【红外遥控解码实验硬件】一体化红外线接收器是一种集红外线接收和放大整形于一体,不需要任何外接元件,就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作,而体积又很小巧,它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输,广泛用于电视机、卫星接收机、VCD、DVD、音响、空调等家用电器中接收红外信号,图5是一体化接收头的引脚排列图,图6是本站产品配套的采用屏蔽线焊接的一体化红外接收头,采用屏蔽线焊接,抗干扰能力强,接收更可靠。没有购买实验板配套的一体化红外接收头的网友可以根据图2所示接收头
8、引脚排列图自己焊接一个。图5:一体化红外接收头(引脚排列图) 图6:本站产品配套一体化红外接收头(已经用屏蔽线焊接好,抗干扰能力强,插入实验板即可使用)下面就是我们将要进行红外遥控解码实验所要用到的硬件设备:S51增强型实验板、ISP编程器、AT89S51实验芯片、豪华型多功能红外线遥控器。图7:S51增强型单片机实验板及防插反红外遥控接口图8:豪华型多功能红外遥控器 高灵敏度一体化红外接收头(23元)图9:32键豪华型红外遥控器原理图图10:ISP编程器烧写实验单片机芯片AT89S51【红外遥控解码实验】 我们经过对前面的遥控编解码知识的学习,对红外遥控有了基本的了解,下面我们马上进行解码实
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