紅外遙控器在單片機控制系統(tǒng)中的應用

時間：2012-08-31 15:28:53

關鍵字：紅外遙控器單片機控制系統(tǒng) 代碼指令

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[導讀]業(yè)界領先的TEMPO評估服務高分段能力，高性能貼片保險絲專為OEM設計師和工程師而設計的產(chǎn)品 Samtec連接器完整的信號來源每天新產(chǎn)品時刻新體驗完整的15A開關模式電源　　摘要文章介紹了一種用紅外遙控器作控制

業(yè)界領先的TEMPO評估服務高分段能力，高性能貼片保險絲專為OEM設計師和工程師而設計的產(chǎn)品 Samtec連接器完整的信號來源每天新產(chǎn)品時刻新體驗完整的15A開關模式電源　　摘要文章介紹了一種用紅外遙控器作控制器的單片機控制系統(tǒng)，具體說明了其軟、硬件的實現(xiàn)方法。

1 概述

單片機控制系統(tǒng)廣泛應用在電氣設備和電子產(chǎn)品中，而實現(xiàn)控制的外部操作多由鍵盤或計算機完成，有一定的局限性，比如，對一些電子產(chǎn)品所顯示數(shù)據(jù)的修改來說，當安裝位置較高時，按鍵控制很不方便，若采用PC, 則除了電路更復雜外，造價也相應提高。為此，我們研制了采用普通電視用的紅外遙控器做控制器的單片機控制系統(tǒng)。

2 硬件設計

采用MCS251 系列單片機，選用眾合牌電視遙控器，重新設置按鍵功能。將紅外線接收頭的輸出端與單片機的外部中斷（ INT 0 或INT1）連接，操作遙控器時，接收頭有信號輸出，單片機產(chǎn)生中斷。

2. 1 紅外遙控器簡介

2. 1. 1 基本組成

紅外遙控器的核心是遙控發(fā)射集成電路，眾合牌電視遙控器采用的集成芯片是M50462AP, 其內(nèi)部由圖1 中虛線框內(nèi)各部分電路組成。

圖1 遙控發(fā)射集成電路

2. 1. 2 工作原理

當遙控器有鍵被按下時，振蕩電路立即接通并起振，掃描信號發(fā)生器隨即發(fā)出8 路不同時序的掃描時序脈沖，依次對鍵盤矩陣進行掃描，鍵盤編碼器則由接收到的回送信號判斷出被按鍵位置，并輸出相應的編碼至譯碼器，經(jīng)譯碼器進行碼元變換后的信號被重新編碼調(diào)制后輸出。

2. 1. 3 指令代碼

集成芯片M50462AP 的輸出信號是脈沖位置調(diào)制碼，其載頻是中心頻率為40kHz, 占空比為3 的方波信號。

一位脈沖位置調(diào)制碼如圖2 所示。當脈沖寬度為1ms 時，代表一個二進制數(shù)/ 00; 脈沖寬度為2ms時，代表一個二進制數(shù)/ 10。

圖2 脈沖位置調(diào)制碼

每一條傳送指令由16 位這樣的/ 00、/ 10代碼組成，這16 位代碼的前8 位為用戶碼，用戶碼的構成形成為1110xx10, 遙控器生產(chǎn)廠家可以將/ x0 設為/ 10或/ 00, 眾合牌遙控器的用戶碼為11100010, 即為E2H; 16 位代碼的后8 位為數(shù)據(jù)碼，即按鍵功能操作碼，編碼則如表1 所列。

表1 按鍵功能操作碼編碼表

表1 中新鍵功能可以根據(jù)需要自行設定，這里給出的是我們?yōu)殡娮隅娫O計的。

遙控器發(fā)送一組指令的時間是44ms, 故操作遙控器一次可發(fā)出多組指令代碼，以備接收頭接收。

我們設計的控制系統(tǒng)需要從中取出3 組數(shù)據(jù)。

2. 2 接收頭的使用

紅外接收頭通稱遙控預放器，它將接收到的脈沖位置調(diào)制碼轉換成如圖3 所示的接收碼。接收頭使用簡單，只需將它的三個引腳分別接地、+ 5V 電源和CPU 的INT 0 或INT 1 即可。

圖3 接收碼

3 軟件設計

本系統(tǒng)旨在識別指令代碼并依據(jù)指令信息實現(xiàn)新鍵功能，我們的思路是在中斷服務程序中識別指令代碼并保存數(shù)據(jù)，用主程序?qū)?shù)據(jù)進行比較和處理，從而實現(xiàn)各種功能。

3. 1 中斷服務程序

3. 1. 1 代碼的判斷

代碼的判斷是用計數(shù)和比較的方法來實現(xiàn)的，進入中斷的同時立即打開定時器T 1, 開始計數(shù)，代碼/ 00和/ 10的計數(shù)時間由其脈沖寬度決定，分別為1ms 和2ms, 則理論計數(shù)值A0、A1 分別可由以下公式得出：

A0= 1ms/ 一個機器周期

A1= 2ms/ 一個機器周期

當單片機采用不同頻率的晶振時，理論計數(shù)值也將隨之不同。

考慮到遙控器與單片機基準頻率的誤差，實際計數(shù)值很難保證與理論計數(shù)值完全一致，為此需給/ 00和/ 10的實際計數(shù)值開設一個窗口，以免丟失數(shù)據(jù)；同時，為增強抗干擾性，窗口寬度應適中，經(jīng)過實驗，我們確定的窗口寬度為0. 224ms, 具體數(shù)值如表2 所列。

表2 記數(shù)窗口數(shù)值

當實際計數(shù)值在A0L ~ A0H時，我們認為接收的代碼是/ 00; 實際計數(shù)值在A1L~ A1H 時，則將代碼記為/ 10。

3. 1. 2 指令的識別

將接收的指令代碼逐位存儲在單片機RAM 區(qū)的2AH~ 2FH 單元中，則可以存儲48 位共3 組指令代碼，存儲的有效方式如表3 所列。

表3 存儲方式

在表3 中， jjH 表示的是表1 中的任意一個按鍵的功能操作碼，只有當2A= 2C= E2H, 且2B= 2D=jjH 的時候，此指令代碼才被認為是有效的，將jjH代表的操作碼存入數(shù)據(jù)暫存單元1EH 中，主程序即可以使用。

3. 1. 3 中斷服務程序流程

程序中，先將接收的每一位代碼作/ 00、/ 10的判別后存儲下來，存滿48 位后，再進行數(shù)據(jù)是否有效的判別，最后存儲有效的指令代碼。程序框圖如圖4 所示。

圖4 中，移位處理是指2AH~ 2FH 中的6 個字節(jié)整體向左移動，目的是為了防止接收頭從某一組指令的中間開始接收數(shù)據(jù)而造成的數(shù)據(jù)丟失，若移位16 次還不能出現(xiàn)有效的指令代碼，則認為此組數(shù)據(jù)無效。

圖4 中斷服務程序框圖

3. 2 主程序

為配合中斷服務程序，在主程序初始化中設定INT 0 或INT 1 為負跳變邊沿觸發(fā)方式，同時將定時器T1 設定在工作方式2, 且不允許中斷。