基于单片机的红外遥控系统设计

机电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 技术 2008年第 37卷第 12期机电工程技术 2008年第 37卷第 12期 基于单片机的红外遥控系统设计 李宝营 1， 2， 赵永生 2， 祁建广 1 （1．大连工业大学信息科学与工程学院， 辽宁大连 1160034； 2．大连海事大学自动化所， 辽宁大连 116026） 收稿日期： 2008－07－12 摘要： 介绍一种双单片机的红外遥控系统设计。 采用一个单片机作为控制芯片制作遥控器， 另一个单片机作为控制系统可遥控操 作。 设计给出了红外遥控器与单片机的硬件接口， 并从原理出发给出了软件解码方法。 系统原理简单， 可靠性好， 可应用于一般 控制场合。 关键词： 红外遥控器； 单片机； 软件解码 中图分类号： TP368．1 文献标识码： A 文章编号： 1009－9492 (2008) 12－0077－03 1引言 遥控器是一种用于远端控制机械的装置 ［1］。 现代的遥 控器， 主要是由专用集成电路板和用来产生不同信息的按 钮所组成。 目前红外遥控器已经在各类电器上得到了广泛 应用。 市场上一般设备系统均采用专用的遥控编码及解码 集成电路， 具有制作简单等特点， 但由于这些芯片价格较 贵， 功能键数及功能受到特定的限制， 且相互之间采用的 遥控编码格式互不兼容， 所以各机型的遥控器通常只能针 对各自的遥控对象而无法通 用， 只适用于某一专用电器 产品的应用， 应用范围受到 限制。 采用单片机进行遥控系 统的应用设计 ， 具有硬件接 口简单方便， 编程灵活多样， 操作码个数可随意设定等优 点。 本文设计的红外遥控系 统具有节能和环保的特点 ， 在家庭或工业控制现场一些手动操作不太方便的场合可以 通过设置代替手动操作， 利用该遥控器控制其它没有遥控 功能的电器， 如电灯、 计算机、 音响、 电脑、 打印机、 饮 水机和热水器等， 可以极大地方便人们的生活。 2基于单片机的红外遥控系统构成 如图 1 所示的红外遥控系统 ［2］ 由发射和接收两大部 分组成， 应用编 ／解码集成电路芯片来进行控制操作。 发 射部分即遥控器 （包括键盘矩阵、 编码调制、 红外发送二 极管）； 接收部分为红外接收头 （包括光 ／电转换、 放大、 解调） 和解码 MCU （这里用的是 AT89C52 单片机）。 3系统硬件设计 3．1遥控发射器电路 单片机遥控发射器原理图如图 2 所示， 单片机遥控发 射器主要由单片机、 操作键盘和红外发射电路三部分组 成。 单片机部分主要完成遥控发射器发射过程的控制、 键 盘扫描的管理和显示。 单片机选用 AT89C52， 其中 P1．0 用 于输出方波信号控制红外发射电路的工作， P1．3～P1．7 引脚 用于和具有 SPI 串行接口 8 位 LED 数码管及键盘控制芯片 HD7279A 的连接， 控制和管理键盘及显示。 操作键盘采用 具有 SPI 串行接口 8 位 LED 数码管及键盘控制芯片 HD7279A 实现 8 位显示和 32 键的接口， 操作键盘用于按 键产生相应的控制指令， 通过 AT89C52 的 P1．0 输出遥控 信息编码给红外发射电路。 遥控器信息码由 AT89C52 单片 机的定时器 1 中断产生 40kHz 红外线方波信号， 由 P1．0 口 输出， 经过三极管 9014 放大， 由红外线发射管发送， 改 变电阻 R4 的大小可以改变发射距离。 图 1 基于单片机的红外遥控系统硬件组成模块 研究与开发 77 机电工程技术 2008年第 37卷第 12期机电工程技术 2008年第 37卷第 12期 3．2红外遥控接收系统的电路设计 红外遥控接收系统电路原理如图 3 所示， 电路主要由 AT89C52 单片机 、 红外接 收电路和输出光电隔离控 制电路组成 。 遥控器发射 的红外信号经红外接收处 理传给单片机 ， 接收电路 使用一体化集成红外接收 器成品 ， 一体化的红外接 收装置将遥控信号的接收、 放大 、 检波 、 整形集于一 身 ， 并且输出可以让单片 机识别的 TTL 信号 ， 这样 大大简化了接收电路的复 杂程度和电路的设计工作， 方便使用 。 在本系统中采 用 红 外 一 体 化 接 收 头 HS0038， 不需要任何外接 元件就能完成从红外接收 到输出 TTL 电平兼容信号 的所有工作 。 注意选择接 收器件时要保证接收器件 的中心频率与发射信号的 中心频率相匹配 ， 接收器 对外只有 3 个引脚 VCC、 GND 和 1 个脉冲信号输出 OUT。 脉 冲 信 号 输 出 接 CPU 的中断输入引脚 ， 采 取这种连接方法 ， 软件解 码既可工作于查询方式 ， 也可工作于中断方式 。 单 片机根据不同的信息码可 以对相应端口进行控制操作， 如图 3 中通过 P1．0 口的光电 隔离驱动可以实现输出以驱动负载工作。 图 2 单片机遥控发射器原理图 图 3 单片机红外接收系统原理图 研究与开发 78 机电工程技术 2008年第 37卷第 12期机电工程技术 2008年第 37卷第 12期 5结论 阐述了直流无刷伺服电机的控制原理， 根据直流无刷 伺服电机采用增量式光电编码器无法检测上电初始转子位 置而不能启动的特点， 提出了一种无需霍尔元件辅助、 利 用自身配置的增量式光电编码器试探启动直流无刷伺服电 机的方法， 描述了试探启动的原理和过程 。 实验结果表 明， 试探启动方法能够正确启动直流无刷伺服电机， 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 了该方法的可行性和实用性。 参考文献： ［1］ 邓灿， 张森林． 一种新的无刷直流电机起动方法 ［J］ ． 微电 机， 2002， 35 （6）： 29－31， 60． ［2］ 刘和平， 杨庆彧， 游陶． 基于数字信号处理器的无位置传感 器无刷直流电机起动方法 ［J］ ． 电机与控制应用 ， 2007 （3）： 28－31． ［3］ 郭庆鼎， 赵希梅 ． 直流无刷电机原理与技术应用 ［M］ ． 北 京： 中国电力出版社出版， 2008． 第一作者简介： 俞竹青， 男， 1962 年生， 江苏常州人， 博士， 教 授。 研究领域： 机电一体化系统研究。 已发表论文 20 篇。 (编辑：向 飞) 图 5 遥控发射器主程序流程图 图 6 遥控接受器主 程序流程图 图 4 红外接收器输出的一帧遥控码波形 4基于单片机的红外遥控系统的功能实现 4．1遥控码的发射及数据帧的接收处理 ［3］ 遥控码采用脉冲个数编码， 不同的脉冲个数代表不同 的编码， 最小为 2 个脉冲， 最大为 17 个脉冲。 为了使接 收可靠， 第一位码宽为 3ms， 遥控码数据间隔大于 10ms。 当某个操作键按下时， 单片机先读出键值， 然后根据键值 设定遥控码的脉冲个数， 再调制成 40kHz 方波由红外线发 光管发射出去。 当红外线接收器输出脉冲帧数据时， 第一位码的低电 平将启动中断程序， 实时接收数据帧。 在数据帧接收时， 将对第一位起始位码的码宽进行验证， 若第一位低电平码 的脉宽小于 2ms， 将作为错误码处理， 当间隔位的高电平 脉宽大于 3ms 时， 结束接收。 然后根据累加器 A 中的脉冲 个数， 执行相应输出口的操作。 红外遥控接收模块输出的 一帧遥控码波形如图 4 所示。 4．2遥控发射及接收控制程序设计 基于单片机的红外遥控系统包括遥控发射和接收两大 部分。 系统软件的程序设计主要是和硬件电路相结合， 正 确地实现红外遥控。 整个系统软件的设计采用了自顶向下 的模块化的结构方式， 将各个功能分成独立模块， 由系统 的程序统一管理执行。 遥控发射器主程序流程图如图 5 所 示， 遥控接收器主程序如图 6 所示。 5结束语 本文作者创新点 ： 采用双单片机 AT89C52 作为系 统控制单元， 辅以适当的软 、 硬件资源完成以单片机为 核心的红外遥控系统设计， 实现红外遥控 。 采用单片机 设计的红外遥控系统发挥了软件的优点 ， 简化了电路 ， 降低了成本， 提高了可靠性 ， 且易于维护 、 功能可扩展 性好。 系统具有电路简单 、 功能强大 、 适用范围广等特 点， 具有广泛的应用前景。 参考文献： ［1］ 王慧泉， 赵喆， 刘鸣． 无线遥控电路的原理与应用 ［J］ ． 实 验室科学， 2007 （4）： 66－68． ［2］ 楼然苗， 李光飞． 单片机课程设计指导 ［M］ ． 北京： 北京航 空航天大学出版社， 2005： 152－178． ［3］ 裴彦纯， 陈志超 ． 基于单片机系统的红外遥控器应用 ［J］ ． 现代仪器， 2004 （3）： 46－48． 第一作者简介： 李宝营， 男， 1965 年生， 辽宁人。 博士研究生， 副教授。 研究领域： 机电一体化， 智能控制。 (编辑：向 飞) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! （上接第 58 页） 研究与开发 79