一類基于軟件載波的學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：提出了一類學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并對其工作原理、軟硬件進(jìn)行簡單的介紹，詳細(xì)概述軟件中紅外遙控編碼學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)過程。該紅外遙控器采用測量脈沖寬度的原理，復(fù)制其紅外脈沖信號進(jìn)行自學(xué)習(xí)，以軟件形式實(shí)現(xiàn)38 kHz載波，最后成功完成了對其他遙控器的學(xué)習(xí)。該裝置可以代替各種不同的遙控器控制家用電器。
關(guān)鍵詞：紅外遙控器；自學(xué)習(xí)；軟件載波；紅外脈沖信號

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(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于彩電、空調(diào)機(jī)、CD／VCD、錄像機(jī)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，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(dá)到學(xué)習(xí)目的，其方法簡單，實(shí)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(jì)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(jià)格昂貴。
    在此介紹一種基于以AT89S52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，然后保存在E2PROM，最后利用單片定時(shí)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(shí)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。

l 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。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(diǎn)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(jìn)行完全拷貝，而不管遙控器是什么格式，進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s后，存儲在ROM存儲器中，當(dāng)發(fā)射時(shí)，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(diǎn)是對任何一種紅外遙控器可以進(jìn)行學(xué)習(xí)。下面主要以第二種方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。
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(jī)、紅外發(fā)射電路、紅外一體化接收頭、E2PROM存儲電路，矩陣鍵盤及LED指示燈構(gòu)成，如圖1所示。單片機(jī)AT89S52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AT89S52定時(shí)器TO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E2PROM存儲器：存放學(xué)習(xí)到的高低電平信號的脈寬值。

1．3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    學(xué)習(xí)型遙控器的設(shè)計(jì)性能及實(shí)現(xiàn)與其軟件設(shè)計(jì)編寫具有密切的關(guān)系，特別是碼寬計(jì)數(shù)的采集周期及計(jì)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(jì)數(shù)的采樣周期在編程中須經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)測試才能決定。該設(shè)計(jì)讀碼采樣周期大約為12μs。讀遙控編碼的計(jì)數(shù)器采用16位計(jì)數(shù)器，采樣時(shí)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E2PROM存儲器中，發(fā)射過程再從外部的E2PROM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，如圖2所示。起始碼是1個(gè)遙控碼的起始部分，由1個(gè)高電平和1個(gè)低電平組成，作為接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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。

    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10μs～5 ms之間，在設(shè)計(jì)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(jì)。
2．2 紅外遙控信號編碼學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)
    一般紅外遙控器的的紅外信號都是通過38～40kHz(周期大約為26．3μs)進(jìn)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(jī)的指令周期時(shí)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(jìn)行解調(diào)后，方可記錄此時(shí)遙控編碼信號的脈沖寬度。[!--empirenews.page--]
    在設(shè)計(jì)中采用計(jì)數(shù)器對信號高低電平計(jì)時(shí)的方法來采集數(shù)據(jù)并保存。當(dāng)系統(tǒng)識別到起始碼的低電平時(shí)，系統(tǒng)啟動設(shè)計(jì)的采集信號對低電平進(jìn)行采集，同時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)起始碼的低電平結(jié)束時(shí)，并保存計(jì)數(shù)器此時(shí)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(rèn)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：

2．3 紅外遙控信號的發(fā)射
    由軟件實(shí)現(xiàn)遙控信號的載波合成，用定時(shí)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(shí)定時(shí)器O定時(shí)長度由相應(yīng)的遙控信號低電平寬度計(jì)數(shù)值確定，即如果需發(fā)射的遙控信號為高電平時(shí)，關(guān)定時(shí)中斷O；如果為低電平，則開定時(shí)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(shí)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(shí)并不需要用到38 kHz載波電路，而是采用以單片機(jī)的定時(shí)器TO產(chǎn)生載波，程序代碼如下所示：

3 結(jié) 語
    該次設(shè)計(jì)中紅外遙控器，可以準(zhǔn)確采集到紅外編碼脈沖信號，并將原始的紅外編碼信號保存，發(fā)送，能成功學(xué)習(xí)各種不同家用紅外遙控器，對各種家用紅外遙控器進(jìn)行控制，解決了家庭用戶眾多遙控器的煩勞。