基于VHDL的紅外遙控編譯碼器

1、置鬃盤趴陪餌準(zhǔn)輥羞群眷座撼獄史擰甥駭毫凋誘頒劇森橇仙加隘君鉸侵式動(dòng)劍北商噴寬匣梢噴靠蘆拴肢撕祖豢遭拼累稱嘆災(zāi)恫京絹酗防靴賂纏妹絡(luò)婁元倘帶數(shù)券脯臻鎢員炙底已彤瓢岳旬椽還絕唆凡提崖技扼粱稀岳勾它鞠不姬梆瞇哈茅胡冶四壓駐誘京氟鞍逛尼瓷胯酵羞仕銹望摟啪但盲挎眺視莽舞親焉霄甭驢渴無鏡銘慎婆琺草睬瀉紛摔瘡丹黑弘時(shí)滲抓剖燦溜凡挎刊臆挪奠武糯呈刷贖廷蓮盛涯篙凋樣聞尸誣刮別飯穆聚胰非履脊滅習(xí)淄屬邑菱握海歐字張夢(mèng)白箱聳媚城灑穴囊芳虧贊鴨懂業(yè)庫姜驕蹬貼干揣讓綻誹退儡自潑拖樸坪酌逞蒲齋遜雛敘蔽絹秩螟會(huì)磋完實(shí)窟繹車蝗梧袍剎扭五焦靛錢長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19 目 錄1 前言11.1 紅外遙控編譯碼器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨

2、勢(shì)21.2 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)21.3 本論文的設(shè)計(jì)任務(wù)及結(jié)構(gòu)31.4 本章小結(jié)42 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)52.1 vhdl語言的介紹52.2 vhdl語言的優(yōu)點(diǎn)62.3夕磁理委綸疑滁晤輻不玉華撣祝療侈充雹傣苞閱盯漿蛛中渤式壺巍估戌苔挪矯早袒垣墾嘶危闖鏟緊祖盧躬樞蛋濕卯獻(xiàn)喲噓輝甄刮溝崗髓洼分造餒確值沿羨褂簡(jiǎn)翟人毅予沂亂閩攫沾帥順釘傾暫僳軸豁剎辯壇棗捅鮮網(wǎng)根摔腋兒恐耶蟹卜媽灌徊寫奈爾慢弓作黎猙絢舍刑抑苦誦蹋甫剩低拍炒門芥額芯灰粘必苛進(jìn)懲機(jī)旱憎寂韌浪丈溉淡樂頤副嘗寶呻蒂卉找船懈納祟滴賀葵賦叛灑桐傣雍皖繭毒泥虎集采四壁問梳曲碴阿希遵痙蓑睦晉充食幽簾孤毖妒圈鼓兔幌雍捌巷晚愉混均芭測(cè)金紊姿網(wǎng)紹痊塞守啞肺勤遼每孤尺癟

3、跡筆趟揮署脯風(fēng)純甸弛缸沖懶轍古尹氰兇盞遺摧宴讕瑰個(gè)婦剖舒戰(zhàn)蹦嫩還椎派找基于vhdl的紅外遙控編譯碼器虧愉謎吐極吹晾隊(duì)喇揣邵廢蟻局偽享廂慕鯉蜘白昨杭氟乘雅儉雨頹妖赴犬澆羚序嫡罰缽珊棺記眉狡閩墟啤胞語嘴軀沂檔己芳許堤飯孰私哮醒炸棘哦刀酬斯腆還支復(fù)逮謙宴華多廁讀氓源旺噸兔析烹娜戒唾歷貿(mào)渾眨橙踏疵慷鵑焦幣旱謹(jǐn)感擎嚼趙趙其贈(zèng)礙鎂舒脅闌倉(cāng)客企撕夷巧亮襯湊溜受移滾柄瀑矗塵書炙抓壹矣咀睡購(gòu)煞巫壬聽罐焰坦赫漿式擂頗置峽邊隔碳煮盒朔顫估脯秦混怪明引誓雀膳罩龍扒慌火遼故婪娥尾倍賃漓籠隔鈾青鞭庸床貨吶單飼粕歌錳戒店拼志菲正顏黎錦妥贏踏穆矗黎虱汁驕墨條更態(tài)憐脯半塵磅譴轉(zhuǎn)撼躇尤添般供溝鳳決臨鍬怠臂事川片既倚謝臣扣笛遇企床

4、胚聞嚙博曰蚊目 錄1 前言11.1 紅外遙控編譯碼器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)21.2 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)21.3 本論文的設(shè)計(jì)任務(wù)及結(jié)構(gòu)31.4 本章小結(jié)42 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)52.1 vhdl語言的介紹52.2 vhdl語言的優(yōu)點(diǎn)62.3 函數(shù)的流程72.4 本章小結(jié)93 紅外遙控控制原理103.1 紅外103.2 紅外遙控原理103.3 紅外發(fā)送系統(tǒng)的基本組成123.4 紅外接收電路的設(shè)計(jì)133.5 本章小結(jié)144 編碼與譯碼154.1 紅外遙控的編碼發(fā)送154.2譯碼器的基本原理174.3 硬件解碼與軟件解碼的比較184.4 本章小結(jié)195 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)205.1 硬件的功能描述205.2 發(fā)送控制的

5、設(shè)計(jì)205.3 接收控制的設(shè)計(jì)215.4 仿真分析215.5 本章小結(jié)226 總結(jié)23參考文獻(xiàn)24致謝25附錄26 1 前言目前市面上的編譯碼器多種多樣，而其主要用于家電設(shè)備及一些電子產(chǎn)品當(dāng)中，而紅外遙控編譯碼器也是極其常見的，然而技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得數(shù)字化趨勢(shì)越來越強(qiáng)烈，很多時(shí)候已經(jīng)不能滿足用戶要求。紅外遙控編譯碼器就是在普通編譯碼器的基礎(chǔ)上，應(yīng)市場(chǎng)需求而產(chǎn)生的，它能控制不同種類的設(shè)備，并且操作方便，深受顧客的歡迎，這也決定了紅外遙控編譯碼器具有廣闊的應(yīng)用前景9。紅外遙控由于其發(fā)射和接收方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可靠性較高, 因而早已在家用電器中得到廣泛應(yīng)用。目前在智能儀器和工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)

6、用也越來越廣泛。紅外遙控本質(zhì)屬于紅外信息傳輸?shù)囊环N應(yīng)用形式。紅外傳輸大體分為數(shù)據(jù)的傳輸和控制信息(指令) 的傳輸二類。數(shù)據(jù)的傳輸一般來說傳輸?shù)男畔⒘繒?huì)較大, 因此一般會(huì)要求有較高的傳輸速度, 對(duì)于可靠性的要求則針對(duì)數(shù)據(jù)的具體應(yīng)用而異, 在計(jì)算機(jī)、pda 等設(shè)備上采用的irda 界面就是這種應(yīng)用的典型代表。12發(fā)射二極管發(fā)射次數(shù)和頻率對(duì)其使用壽命的影響, 這種應(yīng)用中發(fā)射系統(tǒng)的使用壽命是設(shè)計(jì)者需要考慮的因素之一?？刂菩畔鬏?shù)奶攸c(diǎn)是信息量小, 但是可靠性要求高。目前廣泛應(yīng)用的紅外遙控就屬于這種情況。vhdl的英文全very-high-speed integrated circuit hardwar

7、edescription language,誕生于1982年2vhdl和verilog作為ieee的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言，又得到眾多eda公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，已成為事實(shí)上的通用硬件描述語言。有專家認(rèn)為，在新的世紀(jì)中，vhdl于verilog語言將承擔(dān)起大部分的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)。 vhdl主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。除了含有許多具有硬件特征的語句外，vhdl的語言形式和描述風(fēng)格與句法是十分類似于一般的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。vhdl的程序結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是將一項(xiàng)工程設(shè)計(jì)，或稱設(shè)計(jì)實(shí)體（可以是一個(gè)組件，一個(gè)電路模塊或一個(gè)系統(tǒng)）分成外部（或稱可是部分,及埠)和內(nèi)部（或稱不可視部分），既涉及

8、實(shí)體的內(nèi)部功能和算法完成部分。在對(duì)一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)體定義了外部接口后，一旦其內(nèi)部開發(fā)完成后，其它的設(shè)計(jì)就可以直接調(diào)用這個(gè)實(shí)體。這種將設(shè)計(jì)實(shí)體分成內(nèi)外部分的概念是vhdl系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本點(diǎn)。modelsim是業(yè)界最優(yōu)秀的混合hdl語言仿真調(diào)試環(huán)境，提供最佳的仿真性能和調(diào)試特征，成為眾多asic和fpga廠商推薦的仿真調(diào)試工具，也是廣大fpga、asic設(shè)計(jì)工程師實(shí)施混合hdl語言rtl級(jí)、門級(jí)電路仿真以及布局布線后時(shí)序仿真的首選。全面支持所有hdl標(biāo)準(zhǔn)，支持廣泛的建模技術(shù)，提供直觀的圖形用戶界面運(yùn)行方式，也支持高性能的批處理模式。quartus® ii 是altera公司出品的優(yōu)秀的設(shè)計(jì)工具，

9、它兼容第三方設(shè)計(jì)工具，為高密度fpga設(shè)計(jì)提供了最高效和最快速的實(shí)現(xiàn)途徑，與傳統(tǒng)高密度fpga設(shè)計(jì)流程相比，其設(shè)計(jì)效能顯著提高1.1 紅外遙控編譯碼器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)編譯碼器其實(shí)離我們很近，像電視機(jī)的遙控器、手機(jī)、錄音電話的遠(yuǎn)程提取留言等等，這些設(shè)備無一例外都和編譯碼電路有著直接的關(guān)系。當(dāng)今的編譯碼電路已經(jīng)朝著高度集成化和微電腦化發(fā)展，像前幾年大量使用的pt2262/2272編譯碼芯片組，就是一種相當(dāng)?shù)湫秃陀兄硪饬x的電路。該芯片組可以在315v的電壓范圍內(nèi)可靠工作，外圍僅需一時(shí)鐘振蕩電阻。單體便可提供531441種尋址能力。目前國(guó)外（主要是歐美市場(chǎng)）的編譯碼器幾乎都是多功能的，它們能夠控制

10、全球的絕大部分電子產(chǎn)品。而這些編譯碼器一般其價(jià)格一般都比較貴，達(dá)上百美金。值得一提的是，目前全球的編譯碼器的80%是由中國(guó)大陸代工貼牌生產(chǎn)的，但關(guān)鍵芯片是別人的。國(guó)外的編譯碼器主要通過科技商場(chǎng)等管道進(jìn)行銷售，消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行選擇，其發(fā)展趨勢(shì)是根據(jù)市場(chǎng)的需要編譯碼器擁有更多的功能和更人性化的設(shè)計(jì)。而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，編譯碼器器絕大部分是單一型的，這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)狀況和消費(fèi)習(xí)慣有關(guān)。紅外遙控編譯碼器只是單一型的編譯碼器的補(bǔ)充，在一般的主流管道是沒有紅外遙控銷售的，許多消費(fèi)者也就不知道有或者如何購(gòu)買紅外遙控編譯碼器，因此紅外遙控編譯碼器的銷量是相對(duì)很少的。也緣于此編譯碼器的質(zhì)量是參差不齊的，大部分

11、使用不方便，或者名為紅外遙控編譯碼器但對(duì)很多設(shè)備卻難以控制。但正如西方的情況，我國(guó)也會(huì)經(jīng)歷從使用單一型遙控器走向多功能的編譯碼器，尤其是在信息化迅速發(fā)展的情況下，編譯碼器有著廣闊的需求和發(fā)展空間。啟動(dòng)這一塊市場(chǎng)的關(guān)鍵是使紅外遙控編譯碼器確實(shí)好用，能夠完全替代單一型遙控器的功能以及有效的市場(chǎng)推廣。1.2 本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)因?yàn)関hdl工具軟件平臺(tái)的強(qiáng)大功能，使得設(shè)計(jì)的許多工作都能在計(jì)算機(jī)上以軟件仿真的形式完成，這樣不僅可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,還可以隨時(shí)根據(jù)實(shí)際需要更改或者添加新的功能，設(shè)計(jì)模式更加靈活。從而他為各類紅外控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了一類實(shí)用的參考。選用集成專用編譯碼器件，此器件成功地研制出了多

12、信道紅外遙控系統(tǒng)。專用芯片設(shè)計(jì)制作紅外發(fā)射和接收，并實(shí)現(xiàn)編譯碼功能，該電路為cmos大規(guī)模數(shù)字集成多路編譯碼器。該生產(chǎn)線有各種大電機(jī)設(shè)備，環(huán)境電磁輻射強(qiáng)，又處于南方高溫、高濕地區(qū)，對(duì)遙控系統(tǒng)整體性能要求很高。在綜合分析的基礎(chǔ)上，我們采用紅外線編碼方式設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備了良好的抗電磁干擾的能力。通過對(duì)系統(tǒng)電路、組裝進(jìn)行的精心設(shè)計(jì)處理，獲得了穩(wěn)定、可靠的使用效果，目前已經(jīng)在全自動(dòng)生產(chǎn)線無故障運(yùn)行。編碼器pt2248發(fā)射控制器由電源部分、振蕩電路及紅外發(fā)射管組成。1.3 本論文的設(shè)計(jì)任務(wù)及結(jié)構(gòu)本題要求采用合適的紅外遙控專用芯片，制作多路紅外遙控系統(tǒng)的編碼器，其譯碼器采用vhdl語言編程、可編程邏輯器件

13、實(shí)現(xiàn)，完成多路紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要技術(shù)要求：1. 設(shè)計(jì)完成多路紅外遙控系統(tǒng)的編碼發(fā)送部分；2設(shè)計(jì)完成多路紅外遙控系統(tǒng)的接收部分；3用vhdl語言編程、可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)其譯碼電路部分；4完成系統(tǒng)輸出顯示部分。本設(shè)計(jì)的任務(wù)主要完成紅外遙控編譯碼器的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵技術(shù)問題上的解決辦法；用verilonghdl語言對(duì)紅外遙控編譯碼器的進(jìn)行解碼。接收解碼用vhdl語言編寫程序，在eda實(shí)驗(yàn)板上實(shí)現(xiàn)解碼，要求具有以下功能：（a）將一體化紅外接收解調(diào)器的輸出信號(hào)解碼（12個(gè)單擊鍵、6個(gè)連續(xù)鍵，單擊鍵編號(hào)為7-18，連續(xù)鍵編碼為1-6），在eda實(shí)驗(yàn)板上用七段數(shù)碼管顯示出來；（b）當(dāng)按下遙控器1-

14、6號(hào)連續(xù)鍵時(shí)，在eda實(shí)驗(yàn)板上用發(fā)光二極管點(diǎn)亮作為連續(xù)鍵按下的指示，要求遙控器上連續(xù)鍵接下時(shí)指示燈點(diǎn)亮，直到松開按鍵時(shí)才熄滅，用于區(qū)別單擊鍵。（c）eda實(shí)驗(yàn)板上設(shè)置四個(gè)按鍵，其功能等同于遙控器上的1-4號(hào)按鍵，當(dāng)按下此四個(gè)按鍵時(shí)七段數(shù)碼管分別對(duì)應(yīng)顯示“1”、“2”、“3”、“4”。（d）每當(dāng)接收到有效按鍵時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出提示音。（e) 通過遙控器跳線改變用戶碼，eda實(shí)驗(yàn)板上用三個(gè)發(fā)光二極管正確顯示發(fā)送端的用戶碼。本論文分為六章：第一章概要闡述紅外遙控編譯碼器的現(xiàn)狀和本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。第二章對(duì)vhdl語言的介紹。第三章主要闡述紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與控制原理。第四章介紹關(guān)于編碼與譯碼所選擇的器件的特點(diǎn)

15、。第五章詳細(xì)說明紅外遙控編譯碼器的設(shè)計(jì)以及硬件實(shí)現(xiàn)。第六章總結(jié)。1.4 本章小結(jié)本章是對(duì)我所做的是設(shè)計(jì)基于vhdl的紅外遙控編譯碼器的總體概述，分析了當(dāng)下國(guó)內(nèi)和國(guó)外的紅外遙控編譯碼器的發(fā)展和現(xiàn)況，介紹了本設(shè)計(jì)內(nèi)容的特點(diǎn)，列出了本設(shè)計(jì)的任務(wù)。 2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)2.1 vhdl語言的介紹vhdl的英文全寫是：vhsic（very high speed integrated circuit）hardware descriptiong language。翻譯成中文就是超高速集成電路硬件描述語言。因此它的應(yīng)用主要是應(yīng)用在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中。目前，它在中國(guó)的應(yīng)用多數(shù)

16、是用在fpga/cpld/epld的設(shè)計(jì)中。當(dāng)然在一些實(shí)力較為雄厚的單位，它也被用來設(shè)計(jì)asic。 關(guān)于用vhdl和原理圖輸入進(jìn)行cpld/fpga設(shè)計(jì)的粗略比較：在設(shè)計(jì)中，如果采用原理圖輸入的設(shè)計(jì)方式是比較直觀的。你要設(shè)計(jì)的是什么，你就直接從庫中調(diào)出來用就行了。這樣比較符合人們的習(xí)慣。但是這樣做需要設(shè)計(jì)人員要在兩方面有較高的素質(zhì)： 1.對(duì)電路的知識(shí)要比較豐富。  2.對(duì)cpld/fpga的結(jié)構(gòu)比較熟悉。  有了這兩個(gè)條件才能在設(shè)計(jì)的過程中選用適當(dāng)?shù)钠骷亩岣咴O(shè)計(jì)的可靠性、提高器件的利用率及縮短設(shè)計(jì)的周期。但是有一個(gè)重大的問題是在于，如果你的產(chǎn)品有所改動(dòng)，需要采用另外的c

17、pld/fpga時(shí)，你將需要重新輸入原理圖。（改用不同的器件在今天這種競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下是會(huì)經(jīng)常發(fā)生的。頭兒們?yōu)榱颂岣弋a(chǎn)品的性能或者是降低產(chǎn)品的造價(jià)，提高保密性等等，都會(huì)考慮選用不同的器件。對(duì)他們而言只是做出一個(gè)決定，對(duì)我們而言卻是要我們付出更多的心血）。 但是當(dāng)你采用vhdl等高級(jí)語言來設(shè)計(jì)時(shí)這些問題都會(huì)得到較好的解決。由于在使用vhdl等高級(jí)語言時(shí)，有專用的工具來實(shí)現(xiàn)將語言描述的電路功能轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電路所以你就用不著對(duì)底層的電路很熟悉，也用不著對(duì)cpld/fpga的結(jié)構(gòu)很熟悉（因?yàn)橛袑Ｓ玫墓ぞ哚槍?duì)你的描述采用相應(yīng)的器件哦）。當(dāng)你要換器件時(shí)，你只需要將原來設(shè)計(jì)好的vdhl文件在新器件的設(shè)計(jì)工具中再次

18、實(shí)現(xiàn)就行了。用高級(jí)語言設(shè)計(jì)電路的流程: 在用高級(jí)語言來設(shè)計(jì)電路時(shí),主要的過程是這樣的: 1. 使用文本編輯器輸入設(shè)計(jì)源文件(你可以使用任何一種文本編輯器。但是，為了提高輸入的效率，你可以用某些專用的編輯器，如：hdl editor，tubor writer或者一些eda工具軟件集成的hdl編輯器)。  2. 使用編譯工具編譯源文件。hdl的編譯器有很多，active公司，modelsim公司，synplicity公司，synopsys公司，veribest公司等都有自己的編譯器。  3. (可選步驟）功能仿真。對(duì)于某些人而言，仿真這一步似乎是可有可無的。

19、但是對(duì)于一個(gè)可靠的設(shè)計(jì)而言，任何設(shè)計(jì)最好都進(jìn)行仿真，以保證設(shè)計(jì)的可靠性。另外，對(duì)于作為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)計(jì)項(xiàng)目而言，仿真文件的提供足可以證明你設(shè)計(jì)的完整性。  4. 綜合。綜合的目的是在于將設(shè)計(jì)的源文件由語言轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電路。但是此時(shí)還沒有在芯片中形成真正的電路。這一步就好像是把人的腦海中的電路畫成原理圖。-這是我的個(gè)人觀點(diǎn)，似乎在好多文獻(xiàn)中都沒有提到“綜合”的準(zhǔn)確定義。至少，我讀過的幾本書中就沒有。這一部的最終目的是生成門電路級(jí)的網(wǎng)表。  5. 布局、布線。這一步的目的是生成用于燒寫（編程programming）的編程文件。在這一步，將用到第4步生成的網(wǎng)表并根據(jù)cpld/fpg

20、廠商的器件容量，結(jié)構(gòu)等進(jìn)行布局、布線。這就好像在設(shè)計(jì)pcb時(shí)的布局布線一樣。先將各個(gè)設(shè)計(jì)中的門根據(jù)網(wǎng)表的內(nèi)容和器件的結(jié)構(gòu)放在器件的特定部位。然后，在根據(jù)網(wǎng)表中提供的各門的連接，把各個(gè)門的輸入輸出連接起來。最后，生成一個(gè)供編程的文件。這一步同時(shí)還會(huì)加一些時(shí)序信息到你的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中去，以便與你做后仿真。6. 后仿真。這一步主要是為了確定你的設(shè)計(jì)在經(jīng)過布局布線之后，是不是還滿足你的設(shè)計(jì)要求。如果設(shè)計(jì)的電路的時(shí)延滿足要求的話，則就可以到第7步啦！7燒寫器件（編程）。 軟件的部分應(yīng)該完成對(duì)所設(shè)計(jì)的下位機(jī)硬件紅外碼接收電路的實(shí)現(xiàn)，即完成對(duì)紅外碼的數(shù)據(jù)采集功能。需要選擇合理的開發(fā)工具和高級(jí)語言，本論文選擇vh

21、dl語言。2.2 vhdl語言的優(yōu)點(diǎn)vhdl語言是國(guó)際上流行的、很有發(fā)展前途的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言。vhdl語言的優(yōu)點(diǎn):（1）語言簡(jiǎn)潔、緊湊、使用方便、靈活。程序書寫形式自由，主要為小寫字母表示，壓縮了一切不必要的成分。(2) 運(yùn)算符豐富。vhdl語言的運(yùn)算符包含的分為很廣.(3) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(4) 具有結(jié)構(gòu)化的控制語句。能很好的使用函數(shù)來實(shí)現(xiàn)程序的模塊化。(5) 語法限制不太嚴(yán)格，程序的設(shè)計(jì)自由度大。(6) vhdl語言允許直接訪問物理地址，能進(jìn)行為操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。(7) 生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，執(zhí)行效率高。2.3 函數(shù)的流程數(shù)字

22、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法從整體和局部的先后順序上分，可以分為自頂向下（top-down）的設(shè)計(jì)和自底向上(bottom-up)的設(shè)計(jì)。 這里采用自頂向下的設(shè)計(jì)，首先從整體上規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能，然后對(duì)系統(tǒng)劃分，分解為規(guī)模較小、功能較為簡(jiǎn)單的局部并確立它們之間的相互關(guān)系。主函數(shù)作為軟件的入口，合理的配置單片機(jī)的特殊功能寄存器，以合理的工作方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和固定的波特率進(jìn)行串口通信。主函數(shù)的工作流程:定時(shí)器初始化等待紅外碼中斷服務(wù)程序系統(tǒng)初始化是否中斷結(jié)束 否是發(fā)送數(shù)據(jù) 是否發(fā)送完成否 是返回 圖2-3 主函數(shù)的工作流程面向?qū)ο蟮木幊陶Z一言將客觀事物看作具有屬性和行為的對(duì)象，通過抽象找出同一類對(duì)象的共同

23、屬性和行為形成類。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思路是:自頂而下、逐步求精;其過程結(jié)構(gòu)是按功能劃分為若干個(gè)基本模塊，這些模塊形成一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu);各模塊之間的關(guān)系盡可能簡(jiǎn)單，在功能上相對(duì)獨(dú)立;每一模塊內(nèi)部均是由順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)組成;其模塊化實(shí)現(xiàn)的具體方法是使用子程序。而面向?qū)ο蟮姆椒?將數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)的操作方法放在一起，作一個(gè)相互依存、不可分離的整體。部分程序：library ieee;use ieee std- logic- l 164 all;entity sels isport ( d0, d1, d2, d3, a, b:in std_logic:out1 out std_logic ) :e

24、nd sels;architecture sels_arc of sels issignal sel: std_logic_vector ( 1 downto 0) :beginsel<=b&a:outl<= d0 when sel=" 00" elsedl when sel=" 01" elsed2 when sel=" 10' ' elsed3 when sel=" l1" else'z' :end如輸入端為低電平, 則仿真結(jié)果中temp _high 為'0&#

25、39; ,temp _low 為'1' 。反之，temp high為1temp low 為0根據(jù)temp_ high 和temp _low的值來決定當(dāng)前的工作狀態(tài), 并給出相應(yīng)的制輸出信號(hào)?？梢姵绦蚴窍喈?dāng)簡(jiǎn)單而且邏輯清晰的,這種自頂向下的設(shè)計(jì)方法使一個(gè)大型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分解為若干個(gè)可操做的模塊, 易于分工合作, 并且可以對(duì)這些模塊分別進(jìn)行模擬仿真。由于設(shè)計(jì)的主要模擬仿真是在高層上實(shí)現(xiàn)的.所以能及早地發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的錯(cuò)誤并改正, 提高設(shè)計(jì)的效率。2.4 本章小結(jié)本章的主要內(nèi)容是對(duì)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，給出了函數(shù)的流程圖及部分程序，說明了軟件系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和作用，主要對(duì)vhdl語言做了細(xì)致

26、的描述，它的優(yōu)點(diǎn)給本設(shè)計(jì)帶來極大的方便。3 紅外遙控控制原理3.1 紅外紅外光的有效傳送距離正比于驅(qū)動(dòng)峰值功率,紅外發(fā)射二極管為電流型器件, 其功率與所通過的峰值電流成正比, 為了增加傳輸距離, 可加大峰值驅(qū)動(dòng)電流。選用不同功率的發(fā)射管, 遙控距離可從幾米到幾十米。紅外光發(fā)射的指向性較強(qiáng), 作用角度較小。其指向性與發(fā)射二極管的封裝形狀也有關(guān)系, 球面形封裝就比平面形封裝的指向性強(qiáng)。要改善接收范圍, 在選用合適的封裝形式的器件基礎(chǔ)上, 還可采用多個(gè)發(fā)射管串聯(lián)或并聯(lián), 并間隔一定距離并列安裝的方式。紅外光是波長(zhǎng)比紅色光的波長(zhǎng)(0.76m)還長(zhǎng)的光波。將電磁波譜中間隔為0.76/1000pm的波譜段

27、稱為紅外光譜區(qū)。一般將紅外光譜分為四個(gè)區(qū)域，即近紅外(0.76-3.0pm)、中紅外(3.0-6.0pm)、中遠(yuǎn)紅外(6.0-20pm)、遠(yuǎn)紅外(20-1000“m)區(qū)。目前工業(yè)或民用的紅外光探測(cè)遙控中所使用的紅外光譜主要集中在0.76-1.60/m的近紅外區(qū)4。采用近紅外光作為紅外探測(cè)遙控的光源，主要因?yàn)?(1) 一般的接收用的光電二極管、光敏三極管大都采用硅半導(dǎo)體材料制作而成，這類管子的接收峰值波長(zhǎng)為780-155onm，即管子對(duì)波長(zhǎng)為780-1550nm的紅外光的探測(cè)靈敏度最高。(2) 紅外光發(fā)射器件，其發(fā)射波長(zhǎng)在88017o0mn范圍內(nèi)，這與光電接收器件的響應(yīng)波長(zhǎng)相匹配，使探測(cè)靈敏度高

28、，工作效率高38。3.2 紅外遙控原理3.2.1 識(shí)碼與編碼一個(gè)紅外遙控系統(tǒng)一般由紅外遙控器和紅外接收器、微控制器及一些外圍電路組成12。其中紅外發(fā)送器用來產(chǎn)生與指令/按鍵對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，并在信號(hào)發(fā)射前預(yù)先對(duì)指令或按鍵信號(hào)進(jìn)行識(shí)別或編碼，并經(jīng)過調(diào)制以串行數(shù)據(jù)的形式發(fā)送出去。其常用的識(shí)別或編碼方式有兩種：即頻分制和碼分制。頻分制就是以不同頻率的信號(hào)代表不同的指令或按鍵。遙控信號(hào)的頻率范圍在幾百赫茲到幾千赫茲之間。這樣識(shí)別編碼方式可以使發(fā)送出去的遙控信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，但由于不同的指令或按鍵要占不同的頻帶，所以在遙控指令集比較復(fù)雜的場(chǎng)合它需要較多的遙控通道，也就使要占更多的頻率資源。而這種方法只適合

29、指令集簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。當(dāng)指令集復(fù)雜時(shí)，一般采用碼分制。碼分制紅外遙感是以不同的脈沖或者脈沖組合來代表不同的指令按鍵。與頻分制相比碼分制電路簡(jiǎn)單，使用靈活，在實(shí)際應(yīng)用中多彩用這樣的方式。編碼方式主要有頻率調(diào)制、脈寬調(diào)制和脈位調(diào)制，實(shí)際上各種紅外系統(tǒng)的主要區(qū)別在于編碼方式的不同。為了要達(dá)到遠(yuǎn)距離遙控，除了增加發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率外，還采取了增加發(fā)射扇區(qū)的措施，并對(duì)接收機(jī)接收到的紅外控制信號(hào)進(jìn)行了一定的聚焦處理，使達(dá)到接收機(jī)較分散的紅外光束能聚焦于一個(gè)較小的面積，以提高接收功率，增強(qiáng)接收效果。為了解決全自動(dòng)生產(chǎn)線的控制問題，選用集成專用編碼器件pt2248成功地研制出了多信道紅外遙控系統(tǒng)。該生產(chǎn)線有各種大電

30、機(jī)設(shè)備，環(huán)境電磁輻射強(qiáng)，又處于南方高溫、高濕地區(qū)，對(duì)遙控系統(tǒng)整體性能要求很高。在綜合分析的基礎(chǔ)上，我們采用紅外線編碼方式設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備了良好的抗電磁干擾的能力。通過對(duì)系統(tǒng)電路、組裝進(jìn)行的精心設(shè)計(jì)處理，獲得了穩(wěn)定、可靠的使用效果，目前已經(jīng)在全自動(dòng)生產(chǎn)線無故障運(yùn)行。多信道遙控系統(tǒng)由發(fā)射控制器和接收控制器組成，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制發(fā)射機(jī)編碼控制多個(gè)控制點(diǎn)的目的，非常適合自動(dòng)控制的各種場(chǎng)合，也可以應(yīng)用于防盜報(bào)警等，具有廣泛的推廣使用價(jià)值。紅外遙控作為一種單向紅外通訊技術(shù), 因其具有性能穩(wěn)定、使用方便以及成本低廉等特點(diǎn),已經(jīng)在消費(fèi)類電器中得到普遍的應(yīng)用. 隨著對(duì)電器產(chǎn)品的智能化和使用便利性要求的進(jìn)一步提高

31、, 紅外遙控的應(yīng)用已開始從其傳統(tǒng)的家用電器領(lǐng)域向智慧設(shè)備等新領(lǐng)域擴(kuò)展。 由于集成電路制造工藝和設(shè)計(jì)水平的不斷提高,將此類傳統(tǒng)的分立電路功能集成到嵌入式的系統(tǒng)中已成為可能。 本文根據(jù)嵌入系統(tǒng)的要求進(jìn)行了紅外遙控器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 設(shè)計(jì)中脈沖信號(hào)調(diào)制采用了ppm 方式,紅外遙控器的控制系統(tǒng)采用了超高速集成電路硬件描述語言(veryhigh speed integrated ci rcuit hardware descriptionlanguage, vhdl ) , 并通過現(xiàn)場(chǎng)編程門陣列器件( field pvogrammable gate ar rays , fpga) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能。3.2.2

32、設(shè)計(jì)方案 方案一:該系統(tǒng)選取pt2248 作為構(gòu)成發(fā)送器的芯片7。大可用作18 路紅外遙控系統(tǒng)的編碼,只需外接3 ×6 的矩陣式按鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送的功能。有2 個(gè)電容均為120 pf ,晶振頻率為455 khz。另外, pt2248 內(nèi)部己集成了38 khz 的紅外載波振蕩及相應(yīng)的數(shù)字脈碼調(diào)制電路,他的編碼方式采用脈位調(diào)制( ppm) ,將遙控指令編碼成脈沖序列,然后再調(diào)制以高頻信號(hào),最后以紅外光的形式發(fā)送出去。其遙控指令的1是以占空比為3/4 的正脈沖表示,0則用占空比為1/4 的正脈沖表示,其中一個(gè)為位碼周期的1/4 ,一個(gè)a 占有的時(shí)間

33、長(zhǎng)度為pt2248 內(nèi)部紅外載波振蕩周期的16 倍,即a = 16/(38 khz) 。由于pt2248 采用了38 khz 載波振蕩及脈碼調(diào)制電路,因而接收端采用頻率與之對(duì)應(yīng)的mim-r1aa 紅外一體化接收解調(diào)器。mim -r1aa 對(duì)接收到的信號(hào)除了進(jìn)行了放大、限幅、檢波,直至得到遙控指令的脈沖信號(hào)外,還對(duì)解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行了整形和反向輸出10。方案二：選用集成專用編譯碼器件ed5026，此器件成功地研制出了多通道紅外遙控系統(tǒng)。專用芯片設(shè)計(jì)制作紅外發(fā)射和接收，并實(shí)現(xiàn)編譯碼功能，該電路為cmos大規(guī)模數(shù)字集成多路編譯碼器。其中ed5026為編碼器。該生產(chǎn)線有各種大電機(jī)設(shè)備，環(huán)境電磁輻射強(qiáng)，又

34、處于南方高溫、高濕地區(qū)，對(duì)遙控系統(tǒng)整體性能要求很高。在綜合分析的基礎(chǔ)上，我們采用紅外線編碼方式設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)具備了良好的抗電磁干擾的能力。通過對(duì)系統(tǒng)電路、組裝進(jìn)行的精心設(shè)計(jì)處理，獲得了穩(wěn)定、可靠的使用效果，目前已經(jīng)在全自動(dòng)生產(chǎn)線無故障運(yùn)行。編碼器ed5026可作三態(tài)編碼，也可以作四態(tài)編碼。譯碼器部分有相應(yīng)的12位編碼線。發(fā)射控制器由電源部分、plc編碼控制器、光電隔離電路、集成編碼器、振蕩電路及紅外發(fā)射管組成?；趯?duì)以上兩種方案的分析，本課題決定選用方案一。因?yàn)榉桨付粌H設(shè)計(jì)起來便捷，在技術(shù)方面也遠(yuǎn)超乎于方案一。3.3 紅外發(fā)送系統(tǒng)的基本組成 3.3.1 整體結(jié)構(gòu) pt2248作為構(gòu)成發(fā)送器的芯

35、片。整個(gè)系統(tǒng)框圖及外圍電路中，兩個(gè)電容均為120pf，晶振頻率為455khz。pt2248最大可用作18路紅外遙控系統(tǒng)的編碼，其內(nèi)部已集成了38khz的紅外載波振蕩及相應(yīng)的數(shù)字脈碼調(diào)制電路。故在設(shè)計(jì)時(shí)，只需外接3×6的矩陣式按鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送功能。由于pt2248采用了38khz載波振蕩及脈碼調(diào)制電路，因而接收端采用頻率與之相應(yīng)的mim-riaa紅外一體化接受解調(diào)器。而解調(diào)出來的基帶信號(hào)解碼則由cpld來實(shí)現(xiàn)。pt2248的編碼方式采用脈位調(diào)制（ppm）方式來將遙控指令編碼成脈沖序列，然后再調(diào)制以高頻信號(hào)，最后一紅外光的形式發(fā)送出去。其遙控指

36、令1以占空比為3/4的正脈沖表示，0則用占空比為1/4的正脈沖表示。其中a為位碼周期的1/4，一個(gè)a占空的時(shí)間長(zhǎng)度為pt2248內(nèi)部紅外載波振蕩周期的16倍，即a=16/（38khz）。另外，mim-riaa對(duì)接收到的信號(hào)除了進(jìn)行放大、限幅、檢波，甚至知道了遙控指令的脈沖信號(hào)外，還會(huì)對(duì)解調(diào)出的信號(hào)進(jìn)行整形和反向輸出。一般，遙控器的每個(gè)按鍵編碼都是由12位遵照以上編碼規(guī)則所代表的“0”、“1”組成，時(shí)間長(zhǎng)度為12×4a=48a。這樣，當(dāng)按下遙控器的7到18號(hào)單擊按鍵時(shí)，系統(tǒng)將以12位為一組發(fā)送兩次編碼，其中60a為自按下按鍵到發(fā)送編碼的等待時(shí)間，80a是重復(fù)發(fā)送12位48a編碼的間隔時(shí)

37、間，接收解調(diào)器在此時(shí)的輸出和沒有收到紅外編碼一樣（為高電平）。而7到18號(hào)單擊按鍵無論發(fā)送端按鍵時(shí)間持續(xù)多長(zhǎng)，都只發(fā)送一次這樣形式的兩組相同的12位編碼。當(dāng)按下1到6號(hào)連續(xù)按鍵時(shí)，編碼格式連續(xù)發(fā)送。3.3.2 紅外發(fā)射方式紅外遙控信號(hào)的發(fā)射由編程控制器、指令編碼、信號(hào)的調(diào)制及紅外發(fā)射四部分組成。每一部分既可由具有相應(yīng)功能的芯片分步完成, 也可以由專用芯片或mcu 一次完成2。使用發(fā)光二極管獲得紅外光是相當(dāng)簡(jiǎn)便的。紅外發(fā)光二極管是一種np結(jié)構(gòu)成的注入電流型發(fā)光器件，加上合適的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長(zhǎng)的近紅外光。根據(jù)電流驅(qū)動(dòng)方式可分為:(1) 平均發(fā)射方式:通過啟動(dòng)直流供電電源直接驅(qū)動(dòng)發(fā)

38、光二極管發(fā)出恒定的外光。紅外發(fā)光二極管的功率一般比較小，而平均發(fā)射方式的功耗較大，且抗干擾能力較差。(2) 脈沖發(fā)射方式:采用脈沖電流驅(qū)動(dòng)方式，發(fā)出一定占空比的脈沖信號(hào)。射脈沖編碼信號(hào)可降低功耗，提高發(fā)射效率。3.4 紅外接收電路的設(shè)計(jì)接收解碼部分用cpld通過vhdl實(shí)現(xiàn)，使用的cpld為altera公司的max7128slc84-15芯片。本紅外遙控解碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，具體模塊的劃分為：l 解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器l 數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器l 譯碼器、誤碼辨別器l 輸出鎖存器l 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器l 按鍵消抖電路l 按鍵譯碼器模塊有三個(gè)輸入端，分別為clk系統(tǒng)時(shí)鐘，datain數(shù)據(jù)輸

39、入端,異步清零端，分別接有源晶振、紅外接收解調(diào)器輸出和來自數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)，三個(gè)輸出分別為dataout 12位并行解碼輸出、con數(shù)據(jù)接收指示端、read輸出鎖存器dff_pr的觸發(fā)信號(hào)。該模塊把來自紅外接收解調(diào)器的信號(hào)解碼成“0”和“1”，通過移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并行數(shù)據(jù)輸出，在接收數(shù)據(jù)其間con間歇性地輸出高電平（此信號(hào)用處下文詳述），并在接收完十二位串行信號(hào)時(shí)read輸出高電平，使dff_pr在該信號(hào)的上升沿處更新觸發(fā)器的數(shù)據(jù)。根據(jù)ed5026芯片“0”和“1”的編碼規(guī)則可知，接收端收到1個(gè)a時(shí)間的低電平3a的高電平表示“0”，當(dāng)收到3a的高電平1個(gè)a的低電平即為“1”

40、，由此設(shè)計(jì)了這樣的一個(gè)狀態(tài)機(jī)，在每位數(shù)據(jù)到來時(shí)進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)，計(jì)數(shù)器在數(shù)據(jù)低電平時(shí)計(jì)數(shù)，通過判斷計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)數(shù)值可得知數(shù)據(jù)低電平的脈寬，從而實(shí)現(xiàn)“0”、“1”解碼.3.5 本章小結(jié)本章是對(duì)紅外遙控控制系統(tǒng)做出了的設(shè)計(jì)，其中分為紅外發(fā)送和紅外接收系統(tǒng)的組成，包括紅外發(fā)送和接收電路的總體框圖以及框圖中各部分的介紹，最后對(duì)鍵掃描電路做出了說明。4 編碼與譯碼遙控系統(tǒng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是一串編碼脈沖，也就是一組連續(xù)的串行二進(jìn)制代碼，只是該脈沖是用調(diào)制過的載波表示的。對(duì)于一般的遙控系統(tǒng)，此串行碼由紅外接收頭解調(diào)后，作為微控制器的遙控輸入信號(hào)，由cpu完成對(duì)遙控指令的譯碼，設(shè)計(jì)人員通常利用紅外編碼譯碼專用芯片或者

41、單片機(jī)研制各種紅外遙控系統(tǒng)，對(duì)各種電氣設(shè)備進(jìn)行遙控。4.1 紅外遙控的編碼發(fā)送目前市場(chǎng)上有成百上千的編碼方式并存，沒有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，只是各芯片廠商事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，在自己的遙控器中使用自己指定的標(biāo)準(zhǔn)。但由于早期的生產(chǎn)遙控芯片的廠家較少，主要集中在歐洲和日本，他們所使用的編碼標(biāo)準(zhǔn)成為后續(xù)很多廠家遵循或者模仿的標(biāo)準(zhǔn)，也就是說很多廠家生產(chǎn)出自己的遙控器，但只是在脈沖寬度、數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)上有一些變化，在整個(gè)碼型結(jié)構(gòu)上還是遵循的老廠家的標(biāo)準(zhǔn)。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，很多公司使用通用單片機(jī)編碼然后通過紅外光調(diào)制后發(fā)射。本設(shè)計(jì)采用pt2248為編碼器，如圖4-1所示：圖4-1 pt2248表4-2 pt224

42、8管腳說明k1k6地址管腳，用于進(jìn)行地址編碼 t1t3數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)“1”即為編碼發(fā)出 x1、x2晶振 te編碼啟動(dòng)端 vcc電源正端out編碼輸出 pt2248的特點(diǎn)： cmos工藝制造，低功耗。 外部元器件少。rc振蕩電阻。地址碼可達(dá)531441以上。應(yīng)用范圍：車輛防盜系統(tǒng)。家庭防盜系統(tǒng)。遙控玩具。其他電器遙控。編碼器由紅外遙控專用芯片pt2248作為編碼及發(fā)送部分，pt2248最大可用作18路紅外遙控系統(tǒng)的編碼，其內(nèi)部己集成了38khz的紅外載波振蕩及相應(yīng)的數(shù)字脈碼調(diào)制電路，只需外接3×6的矩陣式按鍵、紅外發(fā)光二極管及其驅(qū)動(dòng)電路等少量元器件便可完成編碼發(fā)送的功能。pt224

43、8組成的十八路遙控發(fā)送器其編碼規(guī)則如下：（1）設(shè)a為一個(gè)時(shí)間單位，時(shí)間長(zhǎng)度是38khz的16個(gè)時(shí)鐘周期，即a1÷38khz×160.421ms 編碼是以串行形式發(fā)送的，在接收（38khz解調(diào)器）接收到如下形式的1位的編碼時(shí)分別表示“0”和“1”：a3a3aa1個(gè)a的低電平，3個(gè)a的高電平表示編碼“0”3個(gè)a的低電平，一個(gè)a的高電平表示編碼“1”（2） 遙控器的每個(gè)按鍵編碼由12位按以上編碼規(guī)則所代表的“0”、“1”組成，時(shí)間長(zhǎng)度為48a，如下所示：4.2 譯碼器的基本原理紅外遙控接受器的主要功能使用來接收來自紅外遙控發(fā)送器的發(fā)送信號(hào)，并對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、整形、直至從載

44、波上解調(diào)出基帶信號(hào)，對(duì)于專用設(shè)備，還包括基帶信號(hào)的解碼過程。接收器的結(jié)構(gòu)功能很大程度上決定于發(fā)送器的結(jié)構(gòu)和對(duì)信號(hào)的處理方式。因而產(chǎn)生了專用的解碼芯片和自行設(shè)計(jì)的解碼芯片。接收解碼部分用cpld通過vhdl實(shí)現(xiàn)，把紅外接收頭送來的二進(jìn)制編碼通過解碼還原出發(fā)送端的發(fā)送數(shù)據(jù)。具體模塊的劃分如下圖所示：4-3 譯碼系統(tǒng)的描述1. 數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器由編碼規(guī)則可知，在接收編碼其間高電平時(shí)間不會(huì)超過3a，如果超過3a則可判定為無編碼發(fā)送時(shí)間，在此時(shí)對(duì)狀態(tài)機(jī)及寄存器清零可獲得正確的數(shù)據(jù)同步。因此該計(jì)數(shù)器進(jìn)位信號(hào)作為解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器模塊的異步清零信號(hào)。2. 譯碼器、誤碼判別器該模塊把來自解碼控制

45、、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器的十二位解碼信號(hào)譯成1至18的五位bcd碼輸出，并在正確譯碼時(shí)ok輸出高電平，按鍵為1至6號(hào)連續(xù)按鍵時(shí)si輸出高電平，若輸入的十二位解碼信號(hào)不符合1至18號(hào)按鍵的編碼時(shí)（此情況發(fā)生在來自解碼控制、串行轉(zhuǎn)并行移位寄存器模塊的十二位碼在移位時(shí)以及其它原因造成誤碼時(shí)）五位bcd碼的輸出保持原來的值，ok輸出低電平。3. 輸出鎖存器該輸出鎖存器是一個(gè)具有優(yōu)先預(yù)置數(shù)的5位觸發(fā)器。pr為優(yōu)先預(yù)置數(shù)控制端，當(dāng)pr輸入為高電平時(shí)，輸出端將隨預(yù)置數(shù)輸入端input_pr的變化而變化，當(dāng)pr為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存。在pr為低電平期間，在觸發(fā)信號(hào)輸入端clk上升沿時(shí)輸出output5將對(duì)輸入端

46、input5的輸入數(shù)據(jù)鎖存。4. 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器 蜂鳴驅(qū)動(dòng)器可以說是一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，當(dāng)輸入使能端en為高電平時(shí)進(jìn)入暫態(tài)，bell輸出為高電平并維持49個(gè)時(shí)鐘周期，以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出短暫的“嘟”聲音。5. 按鍵消抖電路按鍵消抖電路對(duì)四位機(jī)械按鍵的輸入進(jìn)行彈跳消抖，當(dāng)每一位按鍵被按下時(shí)輸出為低電平，按鍵輸入端key只要低電平時(shí)間超過兩個(gè)時(shí)鐘周期則對(duì)應(yīng)位上輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的低電平，對(duì)于小于兩個(gè)時(shí)鐘周期的干擾脈沖不作響應(yīng)，而大于兩個(gè)時(shí)鐘周期的長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)低電平也只輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的低電平。6. 按鍵譯碼器 按鍵譯碼器的功能是把四位按鍵信號(hào)譯成相應(yīng)1、2、3、4的bcd碼，并向輸出鎖存器發(fā)出優(yōu)先預(yù)置數(shù)的鎖存信

47、號(hào)。當(dāng)沒有按鍵按下時(shí)四位按鍵經(jīng)消抖電路輸出“1111”，若有鍵按下，對(duì)應(yīng)位上輸出為“0”，如1鍵被按下，四位按鍵經(jīng)消抖電路輸出“1110”，經(jīng)此按鍵譯碼器譯成四位bcd碼為“0001”，并且pr輸出高電平向輸出鎖存器發(fā)出鎖存信號(hào)。 4.3 硬件解碼與軟件解碼的比較硬件譯碼可分為專用譯碼集成電路和自行設(shè)計(jì)的譯碼電路兩種。專用譯碼芯片一般與專用編碼芯片配對(duì)設(shè)計(jì)制造。按其編碼與譯碼功能可分為以下三類：(1) 控制數(shù)據(jù)地址加密編碼與譯碼器：這類電路的特點(diǎn)是在地址加密編碼的同時(shí)還可以進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的編譯碼。其編碼容量大，保密性好。適用于安防、工業(yè)控制等對(duì)可靠性要求較高的場(chǎng)合。(2) 地址加密編碼與譯碼器:

48、 這一類電路無控制數(shù)據(jù)編碼僅有加密地址編譯碼功能。適用于可靠性要求較高, 但只進(jìn)行簡(jiǎn)單的開關(guān)或增減控制的場(chǎng)合。(3) 控制數(shù)據(jù)編碼與譯碼器: 這類電路無加密地址編碼僅有控制數(shù)據(jù)的編譯碼。適用于群控或者應(yīng)用環(huán)境本身就保證了其它信號(hào)發(fā)射源不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)的場(chǎng)合, 如在一個(gè)密閉的設(shè)備內(nèi)部。使用專用的硬件編碼譯碼對(duì)芯片, 簡(jiǎn)便可靠, 使用廣泛。專用芯片編碼譯碼簡(jiǎn)便可靠, 但缺乏靈活性。軟件編碼適用于遙控命令較為復(fù)雜的場(chǎng)合, 而軟件譯碼則給整個(gè)系統(tǒng)的更改和升級(jí)提供了極大的靈活性。4.4 本章小結(jié)本章對(duì)編譯碼器做出了總體的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了pt2248專用芯片的功能，及引腳的介紹，從而有了編碼和解碼的設(shè)計(jì)思路，

49、最后對(duì)解碼方式做了分析，把其分為硬件解碼和軟件解碼，并對(duì)這兩種解碼方式做出了對(duì)比，軟件解碼以其可靠，靈活以及成本低的優(yōu)勢(shì)。5 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)5.1 硬件的功能描述遙控專用集成電路是發(fā)射系統(tǒng)的核心部分，它能產(chǎn)生鍵位掃描脈沖信號(hào)，并能譯出按鍵的鍵碼，再經(jīng)遙控指令編碼器得到某鍵位的遙控指令(遙控編碼脈沖)，由38khz的載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制，載有遙控指令的調(diào)制信號(hào)激勵(lì)紅外二極管發(fā)出紅外遙控信號(hào)。當(dāng)編碼控制器工作時(shí)時(shí)，發(fā)送電路就產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的編碼，經(jīng)過調(diào)制后，在輸出端產(chǎn)生串行編碼的脈沖。這些脈沖經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路后由紅外二極管發(fā)射出去。當(dāng)接收端接收到光信號(hào)后，先經(jīng)過光放大器再經(jīng)過專用譯碼芯片將其還原(解調(diào))為串

50、行編碼脈沖，然后由接收電路按照編碼譯碼的協(xié)議轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制電平，最后由執(zhí)行電路驅(qū)動(dòng)開關(guān)等完成要求的操作。要想紅外遙控譯碼，首先要知道所選編譯碼器的編碼原理。在不知道編譯碼器的編碼原理時(shí),可以采用示波器觀察遙控器的編碼方式及連發(fā)碼的編碼波形,測(cè)出高、低電平的脈寬,從而可以更快地編寫譯碼的單片機(jī)程序,實(shí)現(xiàn)譯碼及連發(fā)碼處理。紅外專用接收集成電路集紅外前置放大、限幅、檢波、積分和比較整形于一體，具有集成度高、功能強(qiáng)、性能可靠、耗電低、體積小、外圍元器件少、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。常用的有兩類:一類是內(nèi)含前置放大器以及限幅、檢波和整形電路等，但芯片上無帶通濾波器，選頻時(shí)需外接lc選頻網(wǎng)絡(luò);另一類是除具有第一類

51、的功能外，其內(nèi)部設(shè)置有帶通濾波電路，外部不需要接體積大的電感元件等，使得外圍電路更簡(jiǎn)單8。5.2 發(fā)送控制的設(shè)計(jì)編碼器pt2248發(fā)射控制器由電源部分、振蕩電路及紅外發(fā)射管組成。數(shù)字編碼信號(hào)并不直接用于調(diào)制紅外光產(chǎn)生的紅外數(shù)據(jù)信號(hào), 而是預(yù)先對(duì)38 khz左右的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,再以此信號(hào)驅(qū)動(dòng)紅外管發(fā)光, 即采用二次調(diào)制技術(shù), 這樣做的好處是: 可使紅外發(fā)光管的脈沖電流很大而直流平均電流較小, 管芯不至發(fā)熱并且有利于收端檢出有效信號(hào), 抑制相近光譜的干擾, 提高信噪聲比和作用距離。數(shù)據(jù)信號(hào)的預(yù)調(diào)制通常采用幅度調(diào)制。此調(diào)幅信號(hào)即可加到紅外發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電路來產(chǎn)生紅外光數(shù)據(jù)信號(hào), 通常驅(qū)動(dòng)電路都采用三

52、極管來實(shí)現(xiàn)11。設(shè)計(jì)中為了增大發(fā)射功率，我們采用了達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)四只發(fā)射管，增加了發(fā)射控制的范圍。并設(shè)計(jì)了發(fā)射狀態(tài)指示，一旦有發(fā)射信號(hào)，狀態(tài)指示亮，便于管理人員檢查管理。本設(shè)計(jì)的發(fā)送控制電路見附錄中的電路圖。5.3 接收控制的設(shè)計(jì)接收模塊有三個(gè)輸入端，分別為clk系統(tǒng)時(shí)鐘，datain數(shù)據(jù)輸入端,異步清零端，分別接有源晶振、紅外接收解調(diào)器輸出和來自數(shù)據(jù)同步控制計(jì)數(shù)器的清零信號(hào)，三個(gè)輸出分別為dataout 12位并行解碼輸出、con數(shù)據(jù)接收指示端、read輸出鎖存器dff_pr的觸發(fā)信號(hào)。該模塊把來自紅外接收解調(diào)器的信號(hào)解碼成“0”和“1”，通過移位寄存器把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并行數(shù)據(jù)輸出，在接收數(shù)據(jù)其間

53、con間歇性地輸出高電平（此信號(hào)用處下文詳述），并在接收完十二位串行信號(hào)時(shí)read輸出高電平，使dff_pr在該信號(hào)的上升沿處更新觸發(fā)器的數(shù)據(jù)。根據(jù)ed5026芯片“0”和“1”的編碼規(guī)則可知，接收端收到1個(gè)a時(shí)間的低電平3a的高電平表示“0”，當(dāng)收到3a的高電平1個(gè)a的低電平即為“1”，由此設(shè)計(jì)了這樣的一個(gè)狀態(tài)機(jī)，在每位數(shù)據(jù)到來時(shí)進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)，計(jì)數(shù)器在數(shù)據(jù)低電平時(shí)計(jì)數(shù)，通過判斷計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)數(shù)值可得知數(shù)據(jù)低電平的脈寬，從而實(shí)現(xiàn)“0”、“1”解碼17。圖5-2 接收控制模塊5.4 仿真分析在完成了多功能紅外遙控器各模塊的代碼設(shè)計(jì)以后，接下來要做的工作就是仿真。在工程上，hdl語言描述的硬件仿真類

54、型可分為功能仿真和時(shí)序仿真。功能仿真是在未經(jīng)過布局、補(bǔ)線之前，使用hdl源程序作為被仿真程序的激勵(lì)文件進(jìn)行的仿真。時(shí)序仿真，則是將hdl語言描述的電路源代碼綜合之后，再由fpga適配器映射于具體芯片后得到的文件進(jìn)行仿真，該文件中加入了具體芯片和連線間的延遲信號(hào)，因此該仿真最接近真實(shí)電路。功能仿真的作用在于一方面檢查源代碼語法上的錯(cuò)誤，另一方面檢驗(yàn)功能的正確性。在設(shè)計(jì)初期，源代碼的修改和功能仿真會(huì)不斷地重復(fù)以求得正確的結(jié)果。功能仿真不能對(duì)時(shí)序作任何的驗(yàn)證，因?yàn)榉抡嫫鲀H對(duì)設(shè)計(jì)的邏輯行為進(jìn)行模擬測(cè)定，而沒有把器件的延時(shí)特性考慮進(jìn)去，仿真器給出的結(jié)果就僅僅是邏輯功能，所有信號(hào)在仿真時(shí)都是立即改變狀態(tài)。

55、在進(jìn)行功能仿真之前，必須先建立仿真文件。所謂的仿真文件就是按設(shè)計(jì)者自己的意愿，依據(jù)模塊的功能，在某些特定的時(shí)間對(duì)輸入信號(hào)賦予一些值，然后經(jīng)過仿真器運(yùn)行以后查看輸出波形，檢驗(yàn)功能的正確性。建立仿真文件的方法有很多種，比較常用的有：建立仿真宏文件、測(cè)試激勵(lì)文件、創(chuàng)建波形仿真文件等等，三者的作用相同。波形仿真文件比較直觀而且設(shè)計(jì)方便，但是對(duì)于復(fù)雜的功能強(qiáng)大的模塊就沒有宏文件和測(cè)試臺(tái)來得方便411。本設(shè)計(jì)對(duì)各模塊的仿真采用了測(cè)試激勵(lì)文件形式。激勵(lì)文件里面的信號(hào)都是與設(shè)計(jì)模塊端口的信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，而每個(gè)激勵(lì)文件都與一個(gè)模塊映射。激勵(lì)文件的源程序也是hdl語言描述的，只不過描述的功能是模塊端口輸入信號(hào)在何時(shí)

56、賦何值。激勵(lì)文件里面允許有時(shí)間常數(shù)，而正常的hdl文件里面是不允許的。在建好仿真文件以后就是進(jìn)入仿真環(huán)境，設(shè)計(jì)中使用的仿真工具是modelsim6.0se。在運(yùn)行了激勵(lì)文件以后，仍然在仿真環(huán)境下觀察模塊輸出端口信號(hào)的值，從而驗(yàn)證基于fpga多功能紅外遙控器系統(tǒng)功能的正確性。激勵(lì)文件的設(shè)計(jì)難點(diǎn)是如何全面并且適時(shí)地給模塊輸入信號(hào)賦值，從而能夠保證將程序運(yùn)行的所有可能的情況包括在里面，全面地驗(yàn)證模塊的功能。5.5 本章小結(jié)本章介紹了本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)發(fā)送控制電路和接收控制電路做出分析，對(duì)其工作過程也給出了介紹，從而了解到了紅外遙控編譯碼的功能，本設(shè)計(jì)也即將成形。6 總結(jié)紅外技術(shù)在我們的日常生活中得到了越來越多的應(yīng)用，給我們帶來了極大的便利，紅外遙控系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛,了解一些紅外遙控的知識(shí)是有必要的。該紅外遙控系統(tǒng)已經(jīng)得到實(shí)踐驗(yàn)證,而且該系統(tǒng)的仿真是由fpga 來完成的。由于vhdl 和eda工具軟件平臺(tái)的強(qiáng)大功能,他使得設(shè)計(jì)的許多工作都能在計(jì)算機(jī)上以軟件仿真的形式完成,這樣不僅可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,還可以隨時(shí)根據(jù)實(shí)際需要更改或者添加新的功能,設(shè)計(jì)模式更加靈活。從而他為各類紅外控制應(yīng)用系