USB紅外遙控設(shè)計

1、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)USB紅外遙控設(shè)計 摘 要遙控技術(shù)根據(jù)控制方式的不同，一般分紅外遙控、聲控和無線遙控，俗稱三遙。而紅外線遙控是目前使用廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、本錢低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)、電腦以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。紅外遙控技術(shù)的出現(xiàn)，不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率，降低了本錢，而且減輕了人們的勞動強(qiáng)度，改善了勞動條件。而微機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)，那么使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命，給人類生活帶來了根本的改變。而兩者的有機(jī)結(jié)合，將給人類帶來更美好的明

2、天。而 關(guān)鍵詞：USB紅外遙控、ATmeag8單片機(jī)、編碼、解碼 ABSTRACTRemote control mode according to the different techniques, the general dividends outside remote control, voice and wireless remote control, commonly known as three remote. The infrared remote control is widely used as a means of communication and remote contr

3、ol. As the infrared remote control device has small size, low power consumption, strong function, and low cost, which, after color TVs, VCRs, after the tape recorders, audio equipment, air conditioners, computers and toys and other small electrical devices also have infrared remote control. Infrared

4、 Remote Control technologies, not only greatly increased labor productivity, reduce costs, and reduce the peoples labor intensity and improve the working conditions. The emergence of computer technology, then the modern scientific research has been a qualitative leap in the field to the modern indus

5、trial measurement and control has brought a new revolution, to human life brought about fundamental change. The combination of both, will lead to a better future for mankind. The research design in this paper the USB infrared remote control is in the use of USB in the PC, operation, instead of the p

6、revious remote control, allowing more convenient infrared remote control for easy operation. Keywords：USB Infrared remote control、ATmeag8 Single-chip computer、Encoding、 Decoding 1蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)前 言 隨著人們生活水平的提高，人們對生活環(huán)境和生活質(zhì)量的要求也在不斷提高。空調(diào)、音響、以及一些電動玩具應(yīng)運(yùn)而生。而在其中，紅外遙控在其中扮演了不可或缺的角色，并且已經(jīng)在日常家用電器得到了廣泛應(yīng)用,其使用方便，功

7、耗低，抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)也越來越在智能儀器系統(tǒng)中受到重視。由于紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。紅外遙控根本原理：一般的紅外遙控系統(tǒng)是由紅外遙控信號發(fā)射器,紅外遙控信號接收器和微控制器及其外圍電路等三局部構(gòu)成。在軟件解碼紅外遙控系統(tǒng)中,解碼的核心是CPU.它接收解調(diào)出的串行

8、二進(jìn)制碼,在內(nèi)部根據(jù)本系統(tǒng)遙控信號編碼格式將串行碼對應(yīng)成遙控器上的按鍵,便于利用,易于兼容。本論文的主要任務(wù)是研究、了解USB紅外遙控的原理，熟悉單片機(jī)根本理論，設(shè)計USB紅外遙控器與單片機(jī)的硬件接口使之結(jié)合起來，利用現(xiàn)有PC 強(qiáng)大的功能,結(jié)合紅外線控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的智能控制，從而給出軟件解碼的方法，簡單介紹學(xué)習(xí)原理與應(yīng)用。 2蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第一章 AVR單片機(jī)的根底知識 由于微電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的飛速開展，二十多年來計算機(jī)、尤其是微型計算機(jī)及其應(yīng)用技術(shù)取得極其廣泛和深刻的進(jìn)步。其中單片微機(jī)由4位、8位，迅速開展到16位、32位，在運(yùn)算速率、總線控制、存儲容量，接口功能及數(shù)

9、量、開發(fā)工具、軟件支持等方面都取得了長足的進(jìn)步。單片微機(jī)具有體積小、價格低、高性能、應(yīng)用開發(fā)簡捷等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、生產(chǎn)自動化、機(jī)械、電器、智能儀器儀表、信息家電、航空航天、通訊導(dǎo)航、汽車電子等領(lǐng)域，得到異乎尋常、日益廣泛的應(yīng)用。 1.1單片微機(jī)的技術(shù)開展 1975年，4位單片機(jī)誕生，揭開了單片機(jī)的歷史。1976年，Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)的出現(xiàn)，使單片機(jī)進(jìn)入了8位機(jī)的歷史階段。幾年后，Motorola公司、仙童公司、國家半導(dǎo)體公司和日立等公司也先后推出了8位單片機(jī)。這些單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)控制及多機(jī)控制系統(tǒng)，用來滿足各種對象的控制要求。 因此，單片機(jī)必須具有各種不同規(guī)格的接口，

10、如傳感器、各種驅(qū)動功率接口、數(shù)據(jù)的串/并接口。所以8位單片機(jī)在功能上有了很大的開展。1983年，Intel公司又推出了16位單片機(jī)，如MC3-96系列產(chǎn)品。MC3-96系列集成度到達(dá)12萬的晶體管/片。它的性能相當(dāng)好。近幾年，有些公司又推出了32位單片機(jī)，如HITACHI公司的SH7000系列，NEC的MPD77230。這種單片機(jī)也稱高級信號處理器。它被用作數(shù)字濾波、高速數(shù)據(jù)調(diào)制、高速控制、圖像處理、圖形傳送、語音處理等。 1.2 AVR單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)按CPU的處理能力分類目前有4位、8位、16位、32位，位數(shù)越高的單片機(jī)在數(shù)據(jù)處理能力和指令系統(tǒng)方面就越強(qiáng)，AVR、51、PIC都屬于8位

11、機(jī)。8位單片機(jī)也是目前應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)，在各個領(lǐng)域上都可以看到它的身影。AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研制開發(fā)的一種新型的8位單片機(jī)，AVR單片機(jī)分抵擋的ATtiny系列、中檔的AT90S系列、高檔的ATmega系列，我推薦初學(xué)者選擇學(xué)習(xí)的芯片型號是ATmega48/88/168或者ATmega16；不推薦使用中檔的AT90S系列，因?yàn)樗鼈兌际潜葦M早期的產(chǎn)品，現(xiàn)在它們早已經(jīng)停產(chǎn)了。AVR單片機(jī)全部型號(個別老型號除外)都支持ISP在線編程燒寫、芯片可以反復(fù)擦 3蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)寫，這樣學(xué)習(xí)AVR就變得非常的方便，設(shè)計者可以通過下載線直接在目標(biāo)電路板上對芯片進(jìn)行編程、調(diào)

12、試，而不需要把芯片放在專用的編程器或者仿真器上燒寫與調(diào)試。 1.3 AVR 1、在相同的系統(tǒng)時鐘下AVR運(yùn)行速度最快；2、所有AVR單片機(jī)的FLASH、EEPROM蓄存器都可以反復(fù)燒寫、支持在ISP在線編程(燒寫)，入門費(fèi)用非常少；3、片 MLF32，所以其價格僅與低檔單片機(jī)相當(dāng)，再加上AVR單片機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)可編程特性，使得無需購置昂貴的仿真器和編程器也可進(jìn)行單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)，同時也為單片機(jī)的初學(xué)者提供了非常方便和簡捷的學(xué)習(xí)開發(fā)環(huán)境。與51、PIC單片機(jī)的比擬1.4 Atmega8的根本性能 ATmega8是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先進(jìn)的指令

13、集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間,ATmega8的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1 MIPS/MHz,從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 ATmega8的主要性能如下：4蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)1.高性能、低功耗的8 位AVR 微處理器2.先進(jìn)的RISC 結(jié)構(gòu) 130條指令大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期 32個8 位通用工作存放器 全靜態(tài)工作 工作于16 MHz 時性能高達(dá)16MIPS 只需兩個時鐘周期的硬件乘法器3.非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲器 8K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash擦寫壽命: 10,000 次 具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)通過片上Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時讀寫操作

14、512字節(jié)的EEPROM擦寫壽命: 100,000 次 1K字節(jié)片內(nèi)SRAM 可以對鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密4.外設(shè)特點(diǎn) 兩個具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比擬器功能的8位定時器/ 計數(shù)器, 其中之一有比擬功能 一個具有預(yù)分頻器、比擬功能和捕捉功能的16位定時器/ 計數(shù)器 具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時計數(shù)器RTC 三通道PWM TQFP與MLF 封裝的8 路ADC8 路10 位ADC PDIP封裝的6 路ADC8 路10 位ADC 面向字節(jié)的兩線接口 兩個可編程的串行USART 可工作于主機(jī)/ 從機(jī)模式的SPI 串行接口 具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩 片內(nèi)模擬比擬器5.特殊的處理器特點(diǎn) 上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測

15、5蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 片內(nèi)經(jīng)過標(biāo)定的RC 振蕩器 片內(nèi)/ 片外中斷源 5種睡眠模式: 空閑模式、ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、以及Standby 模式6.I/O 和封裝 23 個可編程的I/O 口 28引腳PDIP 封裝, 32引腳TQFP 封裝, 32引腳MLF 封裝7.工作電壓 2.7 - 5.5V (ATmega8L) 4.5 - 5.5V (ATmega8)8.速度等級 0 - 8 MHz (ATmega8L) 0 - 16 MHz (ATmega8)9.4 Mhz 時功耗, 3V, 25C 工作模式: 3.6 mA 空閑模式: 1.0 mA 掉電模式: 0.5

16、 A 1.5 Atmega8的引腳圖分布 圖1.1 Atmega8引腳圖 6蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第二章 紅外遙控根底知識 2.1 什么是紅外線 紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由英國科學(xué)家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒界。 太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.751000m。紅外線可分為三局部，即近紅外線，波長為0.751.

17、50m之間；中紅外線，波長為1.506.0m之間；遠(yuǎn)紅外線，波長為6.0l000m 之間。2.2 紅外遙控的特點(diǎn) 紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離小于10米遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。 2.3紅外遙控的工作原理 紅外遙控

18、系統(tǒng)主要分為發(fā)射和接收二局部，如圖2.1 所示： 圖2.1紅外遙控系統(tǒng) 發(fā)射局部的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其 7蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的方法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉距法

19、來粗略判定。紅外傳輸一般分為兩種：(l)有載波：就是把基帶信號就是“0，“1調(diào)制到38k的載波上去，由紅外發(fā)光管發(fā)射同發(fā)光二極管出去；然后在接收端用紅外光敏二極管或三極管或者紅外一體化接收頭接收。(2)用光敏二極管或三極管接收需要用程序或IC如：cx20216等解調(diào)。然后再對基帶信號進(jìn)行處理。這種方法主要用于載波需要有多種頻率的場合。光電探測器用來將接收到的紅外脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號。接收光電管在沒收到紅外光信號時，光電管中通過的電流很小，即只有很小的“暗電流, 負(fù)載上無電脈沖信號輸出；當(dāng)有紅外脈沖信號照射時，光電管的內(nèi)阻急劇減小，電流增大，并在負(fù)載電阻上得到相應(yīng)的電脈沖信號。由于檢測出的

20、信號微弱，需要經(jīng)高增益電壓放大器放大，然后經(jīng)整流濾波電路后輸出正極性脈沖信號，加至觸發(fā)電路如雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使觸發(fā)器可靠翻轉(zhuǎn)，并輸出標(biāo)準(zhǔn)的控制信號，驅(qū)動執(zhí)行器件。接收局部的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小100mW左右，所以紅外接收二極管接收到的信號比擬微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用pc1373H、CX20216A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不管是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用

21、成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz12 37.9kHz 38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)

22、據(jù)五種形式?！懊}沖輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖，寬度一般在100ms左右?！半娖捷敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平，發(fā)射端松開鍵時， 8蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)接收端“有效電平消失。此處的“有效脈沖和“有效電平，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，那么“高為有效；如靜態(tài)時為高，那么“低為有效。大多數(shù)情況下“高為有效。“自鎖輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來為低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相?！盎ユi輸出是

23、指多個輸出互相去除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。“數(shù)據(jù)輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效輸出端，以便后級適時地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。 除以上輸出形式外，還有“鎖存和“暫存兩種形式。所謂“鎖存輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存，直至收到新的信號為止；“暫存輸出與上述介紹的“電平輸出類似。 9蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第三章 紅外遙控的編碼 3.1紅外遙控的編碼標(biāo)準(zhǔn) 目前

24、市面上出現(xiàn)的遙控編碼有很多種，但常用的紅外遙控編碼主要是NEC標(biāo)準(zhǔn)和PHILIPS標(biāo)準(zhǔn)，其它都是這兩類的變種。其它變種的編碼類型像TC9028、PT2212、PT2213等芯片的碼型與NEC標(biāo)準(zhǔn)類似，只是引導(dǎo)碼變?yōu)?.5ms高電平+4.5ms低電平，簡碼4.5ms高電平+4.5ms低電平+0.56ms高電平1.68ms低電平1.56ms高電平組成。像PT2461、LC7461等芯片的碼型也是與NEC標(biāo)準(zhǔn)類似，數(shù)據(jù)幀長度變長了，引導(dǎo)碼13位用戶碼13位用戶反碼8位鍵數(shù)據(jù)碼8位鍵數(shù)據(jù)反碼。簡碼為9ms高電平4.5ms低電平+0.56ms高電平組成。以NEC編碼為例：編碼芯片有PT2221/PT22

25、22、HT6221/HT6222等此標(biāo)準(zhǔn)下的發(fā)射端所發(fā)射的一幀碼含有一個引導(dǎo)碼、8位用戶碼、8位用戶反碼，8位鍵數(shù)據(jù)碼、8位鍵數(shù)據(jù)反碼。引導(dǎo)碼由一個9ms的高電平和4.5ms的低電平組成。當(dāng)按下持續(xù)時間超過108ms時，那么發(fā)送簡碼簡碼由9ms高電平和2.25ms的低電平組成來告之接收端是某一個按鍵一直按著，象電視的音量和頻道切換鍵都有此功能，簡碼與簡碼之間相隔是108ms?！?和“0的區(qū)分采用脈沖位置調(diào)制方式PPM。如下列圖所示： 圖3.1脈沖位置調(diào)制方式 3.2如何對紅外遙控進(jìn)行編碼 10蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)現(xiàn)有的紅外遙控包括兩種編碼格式：PWM脈沖寬度調(diào)制和PPM脈沖位置調(diào)制。

26、兩種形式編碼的代表分別為NEC和PHILIPS的RC-5、RC-6以及將來的RC-7。PWM脈沖寬度調(diào)制：以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0和“1。為了節(jié)省能量，一般情況下，發(fā)射紅外載波的時間固定，通過改變不發(fā)射載波的時間來改變占空比。例如常用的電視遙控器，使用NEC upd6121，其“0為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射0.56ms；其“1為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射1.68ms；此外，為了解碼的方便，還有引導(dǎo)碼，upd6121的引導(dǎo)碼為載波發(fā)射9ms，不發(fā)射4.5ms。upd6121總共的編碼長度為108ms。但并不是所有的編碼器都是如此，比方TOSHIBA的TC9012，其引導(dǎo)碼為載波發(fā)射4

27、.5ms，不發(fā)射4.5ms，其“0為載波發(fā)射0.52ms,不發(fā)射0.52ms,其“1為載波發(fā)射0.52ms,不發(fā)射1.04ms。PPM脈沖位置調(diào)制：以發(fā)射載波的位置表示“0和“1。從發(fā)射載波到不發(fā)射載波為“0，從不發(fā)射載波到發(fā)射載波為“1。其發(fā)射載波和不發(fā)射載波的時間相同，都為0.68ms，也就是每位的時間是固定的。通過以上對編碼的分析，可以得出以某種固定格式的“0和“1去學(xué)習(xí)紅外，是很有可能不成功的。即市面上所宣傳的可以學(xué)習(xí)64位、128位必然是不可靠的。另外，由于空調(diào)的狀態(tài)遠(yuǎn)多于電視、音像，并且沒有一個標(biāo)準(zhǔn)，所以各廠家都按自己的格式去做一個，造成差異更大。比方：美的的遙控器采用PWM編碼，

28、碼長120ms左右；新科的遙控器也采用PWM編碼，碼長500ms左右。如此大的差異，如果按“位的概念來講，應(yīng)該是多少位呢？64？128? 顯然都不可能包含如此長短不一的編碼。 3.3紅外遙控的編碼方式 紅外遙控發(fā)射的數(shù)據(jù)“0和“1一般不直接使用上下電平表示，而是通過一定的協(xié)議進(jìn)行編碼，這樣可以提高抗干擾能力，常用的編碼方式有兩種：1 雙相位編碼方式雙相位編碼技術(shù)是把每位數(shù)據(jù)的傳輸時間定義為一個時間窗口。把一個時間窗口內(nèi)的上升沿定義為“1，下降沿定義為“0，每位數(shù)據(jù)的時間長度是相等的。如圖3.2所示：圖3.2雙相位編碼方式 11蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)2脈沖位置編碼方式數(shù)據(jù)“0和“1具有相

29、同脈沖寬度，“1和“0的區(qū)分取決于脈沖之間的時間，稱之為脈沖位置編碼方式，每位數(shù)據(jù)的時間長度是不相等的，如圖3.3所示：圖3.3脈沖位置編碼方式 紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30kHz到60kHz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如圖3.4所示，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz1237.9 kHz38kHz。下列圖為調(diào)制載波頻率圖形圖。圖3.4調(diào)制載波頻率圖形 調(diào)制與編碼兩局部合在一起就是脈碼調(diào)制(PC

30、M)。按編碼產(chǎn)生方式分為專用芯片編碼方式和自定義編碼方式兩種。(1)專用芯片編碼方式:有固定的調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu),可用硬件、也可以用軟件來實(shí)現(xiàn)解碼。(2)自定義編碼方式:調(diào)制方式和幀結(jié)構(gòu)都由自己定義,采用這種編碼方式時一般都需要采用軟件解碼。有許多專用的遙控發(fā)射芯片把按鍵識別、編碼、調(diào)制功能集成在一塊芯片中,輸出發(fā)射信號,只要經(jīng)過驅(qū)動即可通過紅外二極管把遙控信號發(fā)射出去。這種發(fā)射方式簡單可靠、根本不用調(diào)試即可使用,如PT系列的PT2262、Holtek公司的HT6221。大多數(shù)發(fā)射芯片采用低功耗設(shè)計,特別適用于手持式遙控器中。雖12蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)然專用芯片使用簡便,但對于某些場合

31、卻并不適用。最簡單的例子就是空調(diào)遙控器,用戶必須從遙控發(fā)射端知道空調(diào)當(dāng)前的設(shè)置狀態(tài),而遙控器的按鍵數(shù)目又不可能太多,在這種情況下,我們發(fā)射出去的溫度調(diào)節(jié)信號就不能只是簡單的“加/“減和“開/“關(guān),還應(yīng)該把設(shè)置的溫度值一起發(fā)射出去。這時就要使用以MCU為核心的遙控發(fā)射電路。在以MCU為核心的遙控發(fā)射電路中,MCU完成按鍵的識別、編碼工作,調(diào)制既可由硬件電路完成也可以由軟件模擬完成。因?yàn)槿缜八?紅外遙控的載波頻率比擬低,才幾十KHz,MCU的速度完全可以滿足要求。產(chǎn)生出來的發(fā)射信號同樣只要經(jīng)過驅(qū)動即可發(fā)射出去。3.4紅外遙控的解碼 紅外遙控接收頭解調(diào)出的編碼是串性二進(jìn)制碼，包含著遙控器按鍵信息

32、。但CPU還無法對它進(jìn)行讀取識別 ,因此需要先對這些串行二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼 。當(dāng)遙控器無鍵按下時。紅外發(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號1。有鍵按下時，O和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會輸出信號O，由于與單片機(jī)的中斷腳相連，將會引起單片機(jī)中斷(單片機(jī)預(yù)先設(shè)定為下降沿產(chǎn)生中斷)。單片機(jī)在中斷時使用定時器0或定時器1開始計時，到下一個脈沖到來時，即再次產(chǎn)生中斷時，先將之前計時值取出后清零，然后再開始計時，通過判斷當(dāng)前中斷與上一次中斷之間的時間間隔。便可知接收到的是引導(dǎo)碼0還是1。如果計時值為9ms。接收到的是引導(dǎo)碼，如果計時值等于1.12ms，接收到的是編碼O。如果計時值等于2 .25ms接收

33、到的是編碼1。在判斷時間時，應(yīng)考慮一定的誤差值。因?yàn)椴煌倪b控器由于晶振參數(shù)等原因，發(fā)射及接收到的時間也會有很小的誤差。單片機(jī)紅外解碼軟件要保證正確無誤地復(fù)原遙控碼,其主要功能包括以下幾局部:(1)過濾附加信息,得到有效信息位。(2)排除系統(tǒng)內(nèi)外各種干擾信號。(3)丟棄接收到的不完整信息幀。(4)檢驗(yàn)接收信息的正確性。根據(jù)功能要求,設(shè)計分為3局部:校驗(yàn)程序、T0中斷效勞程序和INT0中斷效勞程序。校驗(yàn)程序主要完成接收信息的校驗(yàn)。將正確的接收代碼保存在變量中以備使用。T0中斷效勞程序主要完成系統(tǒng)接收到超長信號時定時器T0的復(fù)位。INT0中斷效勞程序是整個解碼軟件的核心,它要排除各種干擾信號,正確

34、將遙控器發(fā)出的16位編碼的每一位的時間長度存入設(shè)定的RAM緩沖區(qū),供系統(tǒng)主程序解碼復(fù)原。 一般的解碼方法如下：(1)設(shè)外部中斷0(或者1)為下降沿中斷，定時器0(或者1)為16位計時器初始值均為O。(2)第一次進(jìn)入遙控中斷后，開始計時。(3)從第二次進(jìn)入遙控中斷起，先停止計時。并將計時值保存后，再重新計時。如果計時值等于前導(dǎo)碼的時間，設(shè)立前導(dǎo)碼標(biāo)志。準(zhǔn)備接收下面的一幀遙控數(shù)據(jù)，如果計時值不等 13蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)于前導(dǎo)碼的時間，但前面已接收到前導(dǎo)碼，那么判斷是遙控數(shù)據(jù)的O還是1。(4)繼續(xù)接收下面的地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。(5)當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)時，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。此時可

35、停止定時器的計時，并判斷本次接收是否有效如果兩次地址碼相同且等于本系統(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于0FFH，那么接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效。否那么丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。(6)接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備下一次遙控接收。下列圖為解碼的中斷處理程序流程圖。圖3.5中斷處理程序流程圖 由上述可知，這種軟件方法電路極為簡單，無需外圍器件，當(dāng)發(fā)射器的類型不同時，只需對中斷處理程序稍加改動即可。 14蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第四章 學(xué)習(xí)型紅外遙控 4.1學(xué)習(xí)型紅外遙控 目前大多數(shù)紅外遙控采用的方法都是用一體化接收頭做為信號的接收，然后把解調(diào)出來的信號送入單片機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)記錄各個上下電平的時間長度

36、，然后存入EEPROM內(nèi)，學(xué)習(xí)OK后再發(fā)送的是把EEPROM的上下電平的時間數(shù)據(jù)讀取并與38KHz載波進(jìn)行調(diào)制然后發(fā)送出去。 例如：由AVR系列單片機(jī)ATmega8、一體化紅外接收頭HS0038、存儲器、復(fù)原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。一體化紅外接收頭負(fù)責(zé)紅外遙控信號的解調(diào)，將調(diào)制在38kHz上的紅外脈沖信號解調(diào)并反向后再輸入到ATmega8的INT0引腳，邊沿觸發(fā)方式，并由單片機(jī)計數(shù)器進(jìn)行高電平與低電平寬度的測量。這里使用具有I2C總線接口的E2PROM 芯片AT24C32作為存儲器，其容量為4KB，用來保存識別出來的遙控信號的高電平與低電平寬度數(shù)據(jù)。通常遙控信號的二進(jìn)制脈沖碼長為32位，

37、每位由一個高電平與一個低電平組成，應(yīng)保存的信號寬度數(shù)據(jù)為64個，再加上引導(dǎo)碼2個數(shù)據(jù)，共計66個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)用一個字節(jié)來表示，一個遙控信號命令就需要66個字節(jié)來保存?？紤]到不同的遙控系統(tǒng)有一定的區(qū)別，有些遙控信號命令長度較長，所以存儲空間應(yīng)適當(dāng)留有余量。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)紅外遙控設(shè)備的數(shù)量及每個設(shè)備的遙控命令數(shù)量等具體情況來決定E2PROM 芯片的容量和型號。在設(shè)計中采用計數(shù)器對信號上下電平計時的方法來采集數(shù)據(jù)并保存。當(dāng)系統(tǒng)識別到起始碼的低電平時，系統(tǒng)啟動設(shè)計的采集信號對低電平進(jìn)行采集，同時計數(shù)器開始計數(shù)，當(dāng)起始碼的低電平結(jié)束時，并保存計數(shù)器此時的值，記錄下起始碼的低電平信號脈沖寬度值。然

38、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。利用上述的方式，結(jié)合紅外線與單片機(jī)便可以制作出帶有學(xué)習(xí)功能的紅外遙控器。學(xué)習(xí)型紅外遙控器已經(jīng)進(jìn)入了我們的生活中，如：數(shù)字電視遙控器，汽車紅外報警遙控器等。 我們還可以利用學(xué)習(xí)型紅外遙控器實(shí)現(xiàn)電燈的開關(guān)和各種家用電器的運(yùn)行等。 下列圖為一個簡單的紅外收發(fā)模擬電路圖： 15蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文) 圖4.1模擬實(shí)驗(yàn)電路圖 當(dāng)按下接收開關(guān)時D2燈亮，系統(tǒng)進(jìn)入紅外接收學(xué)習(xí)階段，接收進(jìn)入的紅外線通過單片機(jī)解碼，再通過三極管放大，最后顯示在液晶屏幕上。按下另一開關(guān)，D1燈

39、亮，系統(tǒng)進(jìn)入紅外發(fā)射階段。 以下為學(xué)習(xí)型紅外遙控電路的局部程序代碼。void main(void)INT8U ucLen, j;INT8U s; init_devices();IniKeyBoard(); ReadConfig(); #asm("sei") 16蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)TIMSK |= 0x01; /timer interrupt sources TIMSK |= 0x10;TIMSK |= 0xC0; TCCR0 = 0x05; /start timer/TCCR1B = 0x03; /start Timer /*g_ucIR_PulseCode0

40、= 0x68;g_ucIR_PulseCode1 = 20;for(j = 0; j < 120; j+ )g_ucIR_PulseCodej + 8 = 50; Parse_IR_PressKeyCount = 121;Send_Parse_IR_Data(0);/*/ while (1)#asm("wdr") switch(g_ucSysState)case 0: / COMif(key_fun) HandlerKey();break; case 1:case 2: / Parse IR and save if(Parse_IR_Valid)17 processo

41、r_revbuf();蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)ucLen = Parse_IR_PressKeyCount - 1;g_ucIR_PulseCode0 = 0x68;g_ucIR_PulseCode1 = ucLen;for(j = 0;j < ucLen;j+)g_ucIR_PulseCodej + 8 = Parse_IR_SeqKeyBufj; PORT_LED = 1;Flash_MSec500 = 0;g_ucLedFlashCount = 0; /flash countg_ucLedState = 1; / flash led s = SREG;#asm("c

42、li")key_fun = 0;g_ucSysState = 0; UCSRB = 0xD8;GICR &= 0x40;GIFR = 0x40;SREG = s; / Send_Parse_IR_Data(0);break; switch(g_ucLedState)18蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)case 0: /off ledPORT_LED = 1;break; case 1: /flash ledif(Flash_MSec500 >= 20)Flash_MSec500 = 0; PORT_LED = !PORT_LED;g_ucLedFlashCount+;if

43、(g_ucLedFlashCount >= 6) g_ucLedState = 0; break; case 2: /delay 5s offif(ucS >= 5)g_ucLedState = 0; s = SREG;#asm("cli")key_fun = 0;g_ucSysState = 0; UCSRB = 0xD8;GICR &= 0x40;GIFR = 0x40;SREG = s;break; 19蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)case 3: /delay 0.2s off if(Flash_MSec500 >= 20) g_ucLed

44、State = 0; break; 20蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)第五章 USB紅外遙控 5.1 簡述： 隨著科技的進(jìn)步，用到的紅外遙控器件越來越多，并且這些器件也大都需要遙控器來實(shí)現(xiàn)對其功能的操作。然而，對于現(xiàn)在社會而言，在很多地方如果還是單純使用遙控器來控制電子設(shè)備的話，那將會變得十分麻煩，不能及時的解決問題。因此，本章將會利用芯片pl2303與單片機(jī)的連接來實(shí)現(xiàn)通過PC機(jī)的USB接口紅外遠(yuǎn)程遙控電子設(shè)備，從而使操作變得簡便而高效。 5.2 PL2303 USB轉(zhuǎn)RS232 控制器： PL2303 用于實(shí)現(xiàn)USB 和標(biāo)準(zhǔn)RS-232串行端口之間的轉(zhuǎn)換，兩個獨(dú)立的大型緩沖用于兩種總線的連

45、接.大型數(shù)據(jù)緩沖器用于USB 的批量數(shù)據(jù)傳輸. 自動握手模式可用于串行通訊, 因而可以到達(dá)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)UART 控制器的波特率.PL2303 支持USB電源管理和遠(yuǎn)程喚醒協(xié)議.當(dāng)主機(jī)掛起時消耗極小的電能.所有功能集 成在SOIC-28 封裝內(nèi).芯片亦可以安裝在電纜線中，用戶只要簡單地把聯(lián)在電腦主機(jī)或USB HUB 上，就可以實(shí)現(xiàn)與RS-232 器件的通信.圖5.1 PL2303接口圖 21蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)5.3 PL2303-UART轉(zhuǎn)USB橋接器 1.UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步收發(fā)器)是用于控制計算

46、機(jī)與串行設(shè)備的芯片。有一點(diǎn)要注意的是，它提供了RS-232C數(shù)據(jù)終端設(shè)備接口，這樣計算機(jī)就可以和調(diào)制解調(diào)器或其它使用RS-232C接口的串行設(shè)備通信了。作為接口的一局部，UART還提供以下功能：將由計算機(jī)內(nèi)部傳送過來的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出的串行數(shù)據(jù)流。將計算機(jī)外部來的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)，供計算機(jī)內(nèi)部使用并行數(shù)據(jù)的器件使用。在輸出的串行數(shù)據(jù)流中參加奇偶校驗(yàn)位，并對從外部接收的數(shù)據(jù)流進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。在輸出數(shù)據(jù)流中參加啟停標(biāo)記，并從接收數(shù)據(jù)流中刪除啟停標(biāo)記。處理由鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的中斷信號鍵盤和鼠標(biāo)也是串行設(shè)備?？梢蕴幚碛嬎銠C(jī)與外部串行設(shè)備的同步管理問題。有一些比擬高檔的UART還提供輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)

47、，現(xiàn)在比擬新的UART是16550，它可以在計算機(jī)需要處理數(shù)據(jù)前在其緩沖區(qū)內(nèi)存儲16字節(jié)數(shù)據(jù)，而通常的UART是8250。現(xiàn)在如果購置一個內(nèi)置的調(diào)制解調(diào)器，此調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部通常就會有16550 UART。2.PL2303是Prolific公司的推出的RS232轉(zhuǎn)USB或者USB轉(zhuǎn)RS23的接口轉(zhuǎn)換芯片，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一方完全是對串口RS232的操作，而在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一方完全是對虛擬串口的操作，數(shù)據(jù)卻是按照USB協(xié)議傳輸?shù)模p方的程序都可以不做大的修改。3.pin24-VDD_PLL,pin25-GND_PLL:PLL是一種電路，可將振蕩器生成的輸出信號的頻率和和相位與基準(zhǔn)信號或輸入信號同步，在

48、同步或稱為鎖定的狀態(tài)下，振蕩器的輸出信號和基準(zhǔn)信號之間的相位誤差為零，或保持不變，如果誤差變大，那么控制機(jī)制將作用于振蕩器，是相位誤差再次減到最小值，實(shí)際上在這種反應(yīng)控制系統(tǒng)中，輸出信號的相位被鎖定成基準(zhǔn)信號的相位，鎖相環(huán)的名稱就是由此而來。4.關(guān)于異/同步通信模式：同步通信要求接收端時鐘頻率和發(fā)送端時鐘頻率一致，發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流(bit- stream)；異步通信時不要求接收端時鐘和發(fā)送端時鐘同步，發(fā)送端發(fā)送完一個字節(jié)(byte)后，可經(jīng)過任意長的時間間隔再發(fā)送下一個字節(jié)，異步通信的通信開銷較大，但接收端可使用廉價的、具有一般精度的時鐘來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。5.pl2303支持默認(rèn)ROM和外部EEPROM兩種不同的存儲方法，存儲包括PID(Product ID)、VID(Vender ID)和芯片收發(fā)器控制和狀態(tài)等信息，如果不希望采用默認(rèn)的設(shè)置那么需要外括一個EEPROM(eg.AT24C02)。6.PL2303需要一個12MHz的外部晶體為自己提供時鐘，外部并聯(lián)的匹配電容需根據(jù)晶體廠商的負(fù)載電容選取。5V的鎖相環(huán)電源電壓與地之間最好接上一個0.1uF的去耦電容，同理PL2303附近的其余電源引腳也需要單