1、第一章紅外解碼系統(tǒng)分析第一節(jié)設(shè)計(jì)要求_整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求：被控設(shè)備的控制實(shí)時(shí)響應(yīng)，從信號(hào)的接收到信號(hào)處理，到設(shè)備控制的響應(yīng)時(shí)間小于1s ；整個(gè)系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，防止誤動(dòng)作；整個(gè)系統(tǒng)的安裝和操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；低成本。紅外載波及編碼電路設(shè)計(jì)要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)器準(zhǔn)確產(chǎn)生38KHz紅外載波；根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，可以對(duì)紅外控制指令信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確編碼并快速致。紅外解碼電路設(shè)計(jì)要求：準(zhǔn)確接收紅外信號(hào)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼、放大、整形、解調(diào)，最終輸出TTL電平信號(hào)；對(duì)非紅外光和邊緣紅外光的抗干擾能力強(qiáng)。設(shè)備擴(kuò)展模塊設(shè)計(jì)要求：直流控制交流；抗干擾能力強(qiáng)；快速響應(yīng)無(wú)故障；能承受大電流沖擊。第二節(jié) 總體設(shè)計(jì)方案

2、2.1方案論證驅(qū)動(dòng)器和開關(guān)方案一：使用晶閘管直接驅(qū)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是體積小、電路簡(jiǎn)單、外圍元件少。但控制電流小，大電流晶閘管成本高，隔離性能差。方案二：使用三極管驅(qū)動(dòng)繼電器。它的體積很大，外圍元件也很多。優(yōu)點(diǎn)是控制電流大，隔離性能好。根據(jù)實(shí)際情況，提出方案二。2.2總體設(shè)計(jì)框圖經(jīng)過對(duì)上述方案的分析和選型，得出系統(tǒng)硬件由以下幾部分組成：電視紅外遙控器、51單片機(jī)最小系統(tǒng)、帶接收放大的一體化紅外接收器、 1602液晶顯示驅(qū)動(dòng)電路。整體設(shè)計(jì)思路是：根據(jù)掃描到的不同鍵值，去對(duì)應(yīng)的ROM表讀取數(shù)據(jù)。確認(rèn)設(shè)備和菜單選擇鍵后，AT89 S 2 將輸出從ROM讀取的值，根據(jù)數(shù)據(jù)處理要求從P2.5輸出控制脈沖，調(diào)制T

3、0產(chǎn)生的38KHz載波（周期為26.3s） .信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)出控制信號(hào)。紅外數(shù)據(jù)接收采用HS 0038一體化紅外接收頭，集紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼功能于一體。只要在接收端INT0檢測(cè)到磁頭信號(hào)的低電平，就可以處理整個(gè)串行信號(hào)。分析當(dāng)前控制指令的功能。然后根據(jù)得到的指令操作相應(yīng)的電器設(shè)備，如圖1-1所示。紅外紅外傳輸紅外遙控器發(fā)紅外接收電路AT89S52單片機(jī)液晶顯示電路圖1-1電路設(shè)計(jì)總體框圖第二章紅外解碼硬件電路設(shè)計(jì)第一節(jié)單片機(jī)及其硬件電路設(shè)計(jì)1.1單片機(jī)介紹AT89S52 是一款具有 8K 系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存的低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器。它采用 Atmel 的高密度非

4、易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，80C與工業(yè) 51 產(chǎn)品完全指令和引腳兼容。片上閃存內(nèi)容在系統(tǒng)內(nèi)對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，也適用于傳統(tǒng)編程器。 AT89S52 在單芯片上，具有智能 8 位 CPU 和系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高度靈活和超高效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8 KB Flash、256 字節(jié) RAM、32 位 I/O 線、看門狗定時(shí)器、2 個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串口、晶振和時(shí)鐘電路。此外，AT89S52 可低至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇的省電模式。在空閑模式下，CPU 停止工作

5、，內(nèi)容 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行端口和中斷繼續(xù)工作。在掉電保護(hù)模式下，RAM容量被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)的所有工作都停止，直到下一次中斷或硬件復(fù)位。圖 2-1 AT89S52 引腳圖1.2時(shí)鐘電路和RC復(fù)位電路AT89S52芯片有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為XTAL1，用于構(gòu)成振蕩反相放大器，輸出端為XTAL2。在XTAL1、XTAL2（19、18腳）兩端接一個(gè)石英晶振，兩個(gè)電容組成一個(gè)穩(wěn)定的自激諧振電路。晶振頻率為11.0592MHz 。 C12 、 C13為兩個(gè)陶瓷電容，與晶振Y2構(gòu)成自激諧振電路。電容的作用主要是微調(diào)頻率，一般取30 45pF左右。使用本電路可以產(chǎn)生穩(wěn)定的11

6、.0592MHz頻率，受外界環(huán)境干擾影響很小。其連接方式如圖2-2所示：圖 2-2 晶振電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要作用是將PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，要想擺脫困境，還需要按下復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。復(fù)位操作有兩種方式：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用按鈕手動(dòng)復(fù)位方式。復(fù)位電路如圖2-3所示。復(fù)位電路采用按鈕和上電復(fù)位。開機(jī)和擊鍵均可有效復(fù)位。上電瞬間，RST引腳獲得高電平，隨著單片機(jī)復(fù)位電路中電容C11的充電，RST引腳的高電平逐漸降低。只要RST管腳的高電平能保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間

7、（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。按鍵復(fù)位是通過電阻R11和R10直接將高電平分壓到RESET引腳，實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。圖 2-3 復(fù)位電路圖第二節(jié)紅外遙控電路2.1 TC9012芯片編碼遙控器TC9012是用于東芝系列紅外遙控系統(tǒng)的專用發(fā)射器集成電路，采用CMOS工藝制造?？赏饨?2個(gè)按鍵，提供8個(gè)用戶密碼，同時(shí)具備3個(gè)雙鍵功能。 TC9012 的引腳設(shè)置和外圍應(yīng)用電路經(jīng)過高度優(yōu)化，以匹配 PCB 布局和低成本要求。圖2-4 TC9012 引腳圖電壓CMOS工藝，低功耗和超小靜態(tài)電流，低工作電壓，簡(jiǎn)化指令代碼， 8個(gè)用戶代碼可選， TSOP-20、SOP20、COB可選封裝。應(yīng)用：電視、

8、集成音頻設(shè)備、錄音機(jī)、VCD、DVD 播放器。2.2紅外發(fā)射電路將脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在載波振蕩器產(chǎn)生的載波上（也稱為脈沖編碼調(diào)制），然后用脈沖編碼調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射調(diào)制后的紅外光波。紅外遙控系統(tǒng)電路如圖2所示。 -5 顯示。TC9012TC9012(芯片編碼)38KHZ載波驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制紅外發(fā)射控制盤圖2-5 紅外遙控系統(tǒng)電路框圖通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)（二進(jìn)制脈沖碼）調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送入紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)發(fā)射出去。二進(jìn)制脈沖碼有多種形式，最常用的是PWM碼（脈沖寬度調(diào)制碼）和PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）。前者表示 1 表示寬脈沖，0 表示窄脈沖。后者

9、的脈沖寬度相同，但碼位寬度不同。寬碼位代表1，窄碼位代表0。脈沖寬度0.56ms，間隔0.565ms，周期1.125ms組合代表二進(jìn)制“ 0 ” ；脈沖寬度0.56ms、間隔1.69ms、周期2.25ms組合代表二進(jìn)制“ 1 ” 。如圖2-6所示。本設(shè)計(jì)基于 PPM 碼（脈沖位置調(diào)制碼）來(lái)演示紅外數(shù)據(jù)的傳輸。圖 2-6 指令脈沖圖遙控碼脈沖信號(hào)由導(dǎo)頻碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。啟動(dòng)碼也叫啟動(dòng)碼，由一個(gè)寬度為4.5ms的高電平和一個(gè)寬度為4.5ms的低電平組成（不同紅外家用設(shè)備的高低電平寬度有一定差異） ，用于標(biāo)記遙控編碼脈沖。信號(hào)的開始。如圖2-7所示。圖 2-7 信號(hào)導(dǎo)

10、頻碼圖系統(tǒng)碼也叫識(shí)別碼，用來(lái)表示遙控系統(tǒng)的類型，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各個(gè)遙控系統(tǒng)發(fā)生故障。功能碼也稱為指令碼，代表相應(yīng)的控制功能。功能碼的值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼和功能反碼分別是系統(tǒng)碼和功能碼的反碼。反碼的加入是為了在接收端檢查數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否有錯(cuò)誤。由脈沖位置代表的“ 0 ”和“ 1 ”組成的32位二進(jìn)制代碼，前16位控制指令，控制不同的紅外遙控設(shè)備。不同的紅外家電有不同的脈沖控制方式，后16位分別為8位功能碼和8位功能反碼。串行數(shù)據(jù)代碼時(shí)序圖如圖2-8所示。圖 2-8 串行數(shù)據(jù)代碼時(shí)序圖將要致的指令脈沖編碼信號(hào)調(diào)制在38KHz載波上，可以增加信號(hào)的抗干擾能力，提高信號(hào)傳輸效率。

11、信號(hào)調(diào)制時(shí)序如圖2-9所示。圖 2-9 信號(hào)調(diào)制圖TC9012是紅外遙控器的控制核心。遙控碼脈沖信號(hào)由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號(hào)組成。紅外數(shù)據(jù)在38KHz載波上用PPM碼（脈沖位置調(diào)制碼）調(diào)制，向外界傳輸信號(hào)。第三節(jié)紅外接收顯示電路硬件電路組成：紅外接收電路、電源電路、1602液晶顯示電路。3.1紅外接收電路HS0038是一款紅外遙控接收的小型一體化接收頭。它集紅外接收、放大和解調(diào)于一體。它不需要任何外部元件即可完成從紅外接收到輸出兼容TTL電平信號(hào)的所有任務(wù)。與普通塑封三極管尺寸相同，適用于各種紅外遙控和紅外數(shù)據(jù)傳輸，中心頻率為38.0kHz。接收器只有 3 個(gè)外部引腳

12、：OUT、GND、VCC，與微控制器接口非常方便。1腳接電源（+VCC），2腳為地（0V），3腳為脈沖信號(hào)輸出，經(jīng)非門U6緩沖，P24的判斷信號(hào)邏輯與，使進(jìn)入INT0的信號(hào)為正是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P25的反相信號(hào)，只要檢測(cè)到INT0信號(hào)的下降沿，就檢測(cè)到控制指令的功能。圖 2-12 HS0038 段結(jié)構(gòu)工作流程HS0038接收原理：紅外接收是將遙控器致的數(shù)據(jù)（調(diào)制信號(hào)）轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖（調(diào)制信號(hào)、基帶信號(hào)），完成紅外接收、放大、解調(diào)、還原以傳輸格式（高低電位正好相反）脈沖信號(hào)。這些工作通常由輸出 TTL 兼容電平的集成接收器頭完成。最后通過解碼將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

13、的傳輸。圖2-13是紅外接收電路的框圖。LCD顯示放大LCD顯示放大電路調(diào)制電路紅外接收AT89S52(指令譯碼)圖 2-13 紅外接收與控制電路框圖這個(gè)設(shè)計(jì)在于紅外接收和液晶顯示。紅外數(shù)據(jù)接收是測(cè)量紅外二進(jìn)制脈沖的寬度，從而得到紅外遙控器的脈沖信息。使用外部中斷已經(jīng)成為一種自然的選擇。外部中斷的觸發(fā)方式只有兩種：低電平觸發(fā)和下降沿觸發(fā)。這使得單片機(jī)一次只能測(cè)量脈沖的高電平或低電平，而一連串的脈沖是不可能的。分別測(cè)量多次。因此，為了解決這個(gè)問題，我將紅外二進(jìn)制脈沖信號(hào)與來(lái)自接收頭的標(biāo)志位（P24）進(jìn)行邏輯或，然后輸入到INT0（P3.2）引腳，使信號(hào)輸入到INT0正是紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路輸出端P2

14、5的信號(hào)，只要檢測(cè)到INT0信號(hào)的下降沿到上升沿的周期即可。如果相鄰兩個(gè)中斷間隔的時(shí)間長(zhǎng)度為1.125ms，則表示接收到的是“ 0 ” ；時(shí)間長(zhǎng)度為2.25ms，為“ 1 ” 。因此，脈沖電平的每次轉(zhuǎn)換都會(huì)形成一個(gè)中斷。在中斷服務(wù)子程序中，可以一次測(cè)量一系列連續(xù)的波形。測(cè)量結(jié)束后對(duì)0和1的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，測(cè)量控制指令。功能。硬件或非門的響應(yīng)速度為納秒級(jí)，滿足實(shí)時(shí)性要求。紅外接收電路的連接圖如圖2-14 所示。圖 2-14 紅外接收電路圖3.2 1602液晶顯示電路1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量： 162字符，芯片工作電壓： 4.5 5.5V，工作電流： 2.0mA(5.0V)，模塊最佳工作

15、電壓： 5.0V，字符大?。?2.954.35(WH ）毫米。1 .引腳功能說(shuō)明1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)14針（不帶背光）或16針（帶背光）接口，各針接口說(shuō)明如表2-1所示。表2-1 LCD 1602引腳說(shuō)明編號(hào)象征引腳說(shuō)明編號(hào)象征引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD正電源10D3數(shù)據(jù)3VL液晶偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5讀/寫讀/寫選項(xiàng)13D6數(shù)據(jù)6乙使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光正極8D1數(shù)據(jù)16黑色背光負(fù)極引腳 1：V SS接地。引腳 2：V DD接 5V 正電源。3腳：VL為液晶顯示器的對(duì)比度調(diào)節(jié)端。連接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高。使用過

16、程中可通過10K電位器調(diào)節(jié)對(duì)比度。4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器。5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，讀操作為高電平，寫操作為低電平。6腳：E端為使能端，當(dāng)E端從高電平跳到低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行指令。引腳 7 到 14：D0 到 D7 是 8 位雙向數(shù)據(jù)線。Pin 15：背光燈正極。第16腳：背光源負(fù)極。2.指令說(shuō)明1602液晶模塊的控制器共有6條控制指令。1602液晶模塊的寫操作、屏幕操作和光標(biāo)操作都是通過指令編程實(shí)現(xiàn)的。 （注：1為高電平，0為低電平）命令 1：清除顯示，命令代碼為 01H ，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H。命令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回地址00H。命令3

17、：光標(biāo)或顯示shift S/C ，高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令4：讀取busy信號(hào)和光標(biāo)地址BF ，是busy標(biāo)志，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，低電平表示不忙。指令 5：寫入數(shù)據(jù)。指令 6：讀取數(shù)據(jù)。3 .寫時(shí)序圖圖2- 16 LCD 1602時(shí)序圖圖2-1 7 LCD1602顯示電路圖圖2-1 8 LCD1602顯示效果圖第 3 章紅外解碼編程使用C語(yǔ)言編寫程序，調(diào)用很多庫(kù)函數(shù)，易于移植，編程簡(jiǎn)單。第一節(jié) 紅外接收電路主程序流程圖主程序是先初始化紅外接收端口，然后檢測(cè)是否接收到紅外信號(hào)。如果接收到紅外信號(hào)，則調(diào)用接收子程序，然后通過 LCD1602 顯示當(dāng)前按

18、鍵的解碼值，如圖3-1所示。初始化紅外初始化紅外接收端口調(diào)用接收子程序Y接收到紅外信號(hào)？N 開始LCD1602顯示返回圖 3-1 紅外接收主程序流程圖第二節(jié)紅外接收電路子程序流程圖該子程序首先讀取T0定時(shí)器的長(zhǎng)度，如果是1.125ms，則認(rèn)為是“ 0 ” ，存入緩沖區(qū)，計(jì)數(shù)器加一，如果是2.25ms，則被認(rèn)為是“ 1 ” ，它被存儲(chǔ)在緩沖區(qū)中。面積和計(jì)數(shù)器加一。如果計(jì)數(shù)器值為32，則接收結(jié)束標(biāo)志位，計(jì)數(shù)器清0。如果計(jì)數(shù)器值不是32，則認(rèn)為是接收到錯(cuò)誤碼，計(jì)數(shù)器也會(huì)清0 . 此時(shí)，它將等待再次讀取紅外信號(hào)。如圖3-2所示。進(jìn)入中斷進(jìn)入中斷讀T0定時(shí)長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器=320緩沖區(qū)2.25ms？1.125ms？計(jì)數(shù)器加11緩沖區(qū)正確接收標(biāo)志=1計(jì)數(shù)器加1計(jì)數(shù)器清0NN退出中斷YYY計(jì)數(shù)器清0N圖 3-2 紅外