具有學(xué)習(xí)功能的智能遙控器

電器的增多，在生活中遙控器數(shù)目也較多，由于遙控器與電器是一對(duì)一的使用，容易造成遙控器的混淆；另外若遙控器丟失，找到配套的遙控器就很困難。為此，我們以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一款多功能遙控器，并由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)思路，廣泛的應(yīng)用性，于2004年10月被國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予實(shí)用新型發(fā)明專利一項(xiàng)。

1  紅外遙控器簡介

紅外遙控器是由遙控發(fā)射集成電路、振蕩器及鍵盤掃描電路組成的。

當(dāng)遙控器有鍵被按下時(shí)，振蕩電路立即接通并起振，掃描信號(hào)發(fā)生器隨即發(fā)出多路不同時(shí)序的掃描時(shí)序脈沖，依次對(duì)鍵盤矩陣進(jìn)行掃描，鍵盤編碼器則由接收到的回送信號(hào)判斷出被按鍵位置，并輸出相應(yīng)的編碼至譯碼器，經(jīng)譯碼器進(jìn)行碼元變換后的信號(hào)被重新編碼調(diào)制后輸出。

不同的紅外遙控器之間的主要區(qū)別在于擁有不同的遙控發(fā)射集成芯片和編碼的調(diào)制方式。經(jīng)過大量的研究分析發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的遙控器具有相同的載波頻率。

2  硬件組成

電路將能夠執(zhí)行學(xué)習(xí)、預(yù)存編碼、模擬發(fā)射編碼等功能。其組成框圖如圖一所示。

2.1 紅外接收頭

紅外接收頭通稱遙控預(yù)放器。

圖二所示的接收碼為它對(duì)發(fā)射芯片M50462AP的脈沖調(diào)制碼的轉(zhuǎn)換碼。

接收頭使用簡單，只需將它的三個(gè)管腳分別接地、電源和單片機(jī)的通用I/O引腳即可。

2.2 單片機(jī)

單片機(jī)選用AT89C55，是MCS—51系列芯片，具有20KB的FLASH存儲(chǔ)器,256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

單片機(jī)是電路的核心，負(fù)責(zé)接收遙控器的發(fā)射碼，找出規(guī)律，并將其記錄、存儲(chǔ)，即完成學(xué)習(xí)功能；同時(shí)有按鍵按下時(shí)，判斷鍵值，將相應(yīng)的模擬編碼發(fā)射出去，執(zhí)行遙控功能或?qū)崿F(xiàn)編碼預(yù)存功能。

2.3 鍵盤掃描及顯示電路

鍵盤掃描及顯示電路選用16位LED數(shù)碼管顯示及鍵盤接口專用芯片BC7281，BC7281通過外接移位寄存器（74HC164或74LS595等），最多可以控制16位數(shù)碼管顯示或128支獨(dú)立的LED，還能連接最多64鍵的鍵盤，而且鍵盤部分還具有鍵值鎖存功能。

BC7281具有2線高速串行接口，單片機(jī)和BC7281就通過串口的數(shù)據(jù)線DAT，時(shí)鐘線CLK還有按鍵標(biāo)志線KEY相連接。數(shù)據(jù)線在使用時(shí)需接20K的上拉電阻。

2.4鍵盤

按鍵最多可有64個(gè)，可以被賦予不同的功能，如學(xué)習(xí)鍵、確定鍵、預(yù)存鍵以及電視開關(guān)鍵、音量鍵、定時(shí)鍵等功能鍵，按鍵編碼與硬件連接方式相關(guān)。

學(xué)習(xí)時(shí)先按學(xué)習(xí)鍵，再按相應(yīng)的功能鍵，學(xué)習(xí)成功后，按確定鍵結(jié)束。編碼預(yù)存時(shí)按下預(yù)存鍵，再按數(shù)字增減鍵，即可將相應(yīng)編碼進(jìn)行存儲(chǔ)。各功能鍵直接使用即可。經(jīng)學(xué)習(xí)或預(yù)存后，各功能鍵即可代替遙控器實(shí)施遙控功能。

2.5發(fā)射單元

發(fā)射單元由振蕩器和發(fā)射管組成。振蕩器用NEC555實(shí)現(xiàn)，振蕩頻率設(shè)計(jì)為39K，是模擬編碼輸出信號(hào)的載波。NEC555的控制信號(hào)來自于單片機(jī)的通用I/O引腳，有高電平輸入時(shí)起振，低電平時(shí)停止振蕩，從而控制發(fā)射管發(fā)射出編碼調(diào)制后的脈沖。

3 軟件設(shè)計(jì)

由于電路受按鍵控制，故在主程序中要不斷地判斷鍵值，相應(yīng)的功能在子程序中完成。軟件應(yīng)完成的工作有以下幾部分：

3.1接收碼的處理

無論遙控器的編碼以哪種編碼調(diào)制方式發(fā)出，總可以認(rèn)為編碼由時(shí)間延續(xù)不等的高、低電平組成，因此，可以不斷讀取與接收頭相連的I/O口的數(shù)值，用計(jì)數(shù)器記錄高、低電平的時(shí)間?？紤]到單片機(jī)的時(shí)鐘周期較長，可以將接收信號(hào)的時(shí)間進(jìn)行壓縮，即將記錄的數(shù)值除以32后再儲(chǔ)存，可以節(jié)省存儲(chǔ)空間。

為了準(zhǔn)確地存儲(chǔ)編碼，可以進(jìn)行3次學(xué)習(xí)操作，每次學(xué)習(xí)時(shí)，均記錄3組數(shù)值，存至不同的空間。每次學(xué)習(xí)后，將3組數(shù)值進(jìn)行比較，每個(gè)數(shù)值的偏差在03H之內(nèi)，即認(rèn)為本次學(xué)習(xí)成功，將3組數(shù)平均，存儲(chǔ)。重復(fù)學(xué)習(xí)三次后，將3次學(xué)習(xí)的結(jié)果再進(jìn)行比較，偏差在03H之內(nèi)，即可認(rèn)為學(xué)習(xí)成功，取3次學(xué)習(xí)的結(jié)果作平均，作為遙控器編碼的代用碼，存至EEPROM的相應(yīng)空間，以防數(shù)據(jù)掉電丟失。

編碼存儲(chǔ)時(shí)先存儲(chǔ)鍵值作起始標(biāo)志，最后以FFH為結(jié)束碼。按照12M的晶體振蕩器決定的時(shí)鐘周期和除以32的時(shí)間壓縮，編碼的規(guī)律為高、低電平交錯(cuò)出現(xiàn)。

3.2 判斷鍵盤按鍵

按鍵被按下時(shí)，通過INT1產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，判斷鍵值，存儲(chǔ)，并確定相應(yīng)的編碼存儲(chǔ)地址。

3.3 發(fā)射編碼

發(fā)射編碼時(shí)，先根據(jù)鍵值尋找相應(yīng)編碼所在地址，依據(jù)起始碼判斷是否正確，確認(rèn)后依據(jù)高、低電平的順序控制振蕩器的起振與停振，起振與停振的時(shí)間是將存儲(chǔ)碼擴(kuò)展32倍。擴(kuò)展時(shí)間是通過延時(shí)進(jìn)行的，延時(shí)時(shí)間需經(jīng)過多次反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。

3.4遙控器編碼預(yù)存

為了降低學(xué)習(xí)時(shí)的誤碼率，在程序中填加了遙控器編碼預(yù)存功能，將收集到的編碼存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，并將編碼序號(hào)與發(fā)射芯片的對(duì)應(yīng)關(guān)系告之用戶，用戶在已知發(fā)射芯片型號(hào)的基礎(chǔ)上可以預(yù)存遙控器編碼。當(dāng)預(yù)存鍵按下時(shí)，配以數(shù)字增減鍵，將相應(yīng)的編碼存至EEPROM對(duì)應(yīng)的地址中。

3.5顯示功能

顯示系統(tǒng)能顯示學(xué)習(xí)及編碼預(yù)存功能的各種狀態(tài)。如進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)時(shí)顯示HELP；每一次學(xué)習(xí)成功時(shí)顯示1111；學(xué)習(xí)不成功顯示2222；三次學(xué)習(xí)成功顯示5555。編碼預(yù)存時(shí)顯示編碼芯片的序列號(hào)。為了節(jié)電，不學(xué)習(xí)時(shí)顯示系統(tǒng)不工作。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)完成后，由于其價(jià)格低廉，控制準(zhǔn)確，操作簡單，而得到了生產(chǎn)廠家的認(rèn)可，預(yù)計(jì)可以給廠家?guī)淼慕?jīng)濟(jì)效益每年近百萬元。單片機(jī)代替編碼芯片的思路將我們引入了單片機(jī)應(yīng)用的一個(gè)新領(lǐng)域，我們將進(jìn)一步縮小其體積，使其功能進(jìn)一步完善，以求更大的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)
1 郝建國，家用電器遙控系統(tǒng)集成電路大全[M]，北京：人民郵電出版社，1996年
2王裕琛、安穎，與空調(diào)、電視共用遙控器的遙控?zé)鬧P]，中華人民共和國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局,ZL03281069.5，2004年10月6日