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红外遥控解码系统


创新设计与实践
课程设计
题 目: 红外遥控解码系统设计分析 电气工程学院 电气 F0902 院系名称: 专业班级: 指导教师: 设计时间:
成绩:

2012/12/17-2012/12/23

指导老师签名:

日期:

红外遥控解码系统设计分析
一 红外遥

控解码的现状发展
红外遥控器作为一种极其普及的家用电器的附件,全球每年的需求量在 5 亿只以上。有众多的厂家在专业生产红外遥控器,也有众多的遥控器方案 开发公司在专业开发各种红外遥控器集成电路。红外线遥控是目前使用最广 泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、

成本低等特点,因而,继彩电、录像机之后,在录音机、音响设备、空凋机以及 玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。 工业设备中, 在高压、 辐射、 有毒气体、 粉尘等环境下, 采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气 干扰。 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。应用编/解码专用集成电 路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红外发送器; 接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

二 红外遥控解码原理与设计思路
整体设计思路为:经过上述方案的分析选择,得出系统硬件由以下几部分组 成:电视红外遥控器,51 单片机最小系统,接收放大于一体集成红外接收头, 1602 液晶显示驱动电路。 根据扫描到不同的按键值转至相对应的 ROM 表读取数 据。确认设备及菜单选择键后 51 单片机将从 ROM 读取出来的值,按照数据处 理要求从输出控制脉冲与 T0 产生的 38KHz 的载波进行调制,经 NPN 三极管对 信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用 HS0038 一体化红外接收头,内部集成红外接收、数据采集、解码的功能,只要在接收端 INT0 检测头信号低电平的到来,就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前 控制指令的功能。然后根据所得的指令去操作相应的用电器件工作,如图 1-1 所 示。

红外遥控器发

红 外 传 输
红外接收电路

STC89S51 单片机

显示电路

三 红外解码硬件电路
单片机介绍 STC89S51 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,具有 8K 在系统可 编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程,亦 适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash, 使得 STC89S51 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89S51 具有以下标准功能:8K 字节 Flash,256 字节 RAM,32 位 I/O 口线, 看门狗定时器,2 个数据指针,三个 16 位定时器/计数器,一个 6 向量 2 级中断 结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至 0Hz 静态 逻辑操作,支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许 RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM 内容被保 存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。

时钟电路与 RC 复位电路 STC89S51 芯片内部有一高增益反相放大器,用于构成振荡器反相放大器的 输入端为 XTAL1,输出端为 XTAL2。在 XTAL1、XTAL2(第 19、18 引脚)两 端接一个石英晶体振荡器,和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为 11.0592MHz,C12、C13 是两个瓷片电容,与晶振 Y2 构成了自激谐振电路。其 电容的作用主要是对频率进行微调,一般取 30~45pF 左右。使用该电路可产生 稳定的 11.0592MHz 频率,受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图 2-2 所 示:

复位是单片机初始化操作,其主要功能是把 PC 初始化为 0000H,使单片机 从 0000H 单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外,当程序运行出错或 操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境,也需要按复位键重新启动。 复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间 RST 引脚获得高电平,单片机复位电路随着电容的 C11 的充电,RST 引脚的高

电平逐渐下降。RST 引脚的高电平只要能保持足够的时间(2 个机器周期),单 片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻 R11、R10 分压到 达 RESET 引脚,实现复位操作。

四 红外遥控电路
WD6122 芯片红外发射电路 WD6122 芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用 CMOS 工艺制造,最多可外 接 64 个按键,并有三组双重按键。封装形式为 SOP-24 和 SOP-20。 特点 1 低压CMOS 工艺制造 2 工作电压范围宽 3 通过外部接法最多可产生65536种用户码 4 可通过SEL管脚选择,最多可支持128+ 6条指令码 5 SOP-24、SOP-20、COB 封装形式可选 应用范围 VCD、DVD 播放机、电视机、组合音响设备、电视机顶盒 结构框图

管脚图与管教说明 管脚图

管教说明

功能说明

编码方式 WD6122 所发射的一帧码含有一个引导码,16位的用户编码和8位的键数据码、键 数据码的反码也同时被传送。码型结构如下:

引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成, 它作为随后发射的码的引 导, 这样当接收系统是由微处理器构成的时候,能更有效地处理码的接收与检测 及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式(PPM)。利用脉 冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后,它们的反码 也被传送,减少了系统的误码率。 键盘输入 WD6122 在键扫描输入端KI0~KI7 和键扫描定时信号输入/输出端KI/O0~KI/O7构 成的8×8 矩阵上共设置64 个按键。只有第21#键与其它连在KI/O5 线上的键即 22# 、23# 、24#键组合才能实现双重按键功能。即只有下列按键的组合才能进 行双重按键操作。 1) 21#键与22#键;2 )21#键与23#键;3 )21#键与24#键 每个键输入端与电源负端VSS之间均接有下拉电阻。 当有超过一个以上的按键 (除 非双重按键的组合21#与22#键21#与23#键21#与24#键)同时按下时,码的发射输 出将停止。 当一个键按下时先读取用户码和键数据码,22ms后遥控输出端(REM)启动输出, 按键时间只有超过22ms才能输出一帧码,超过108ms后才能输出第二帧码。 红外接收电路 HS0038 是用于红外遥控接收的小型一体化接收头,集成红外线的接收、放 大、解调,不需要任何外接元件,就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信 号兼容的所有工作, 而体积和普通的塑封三极管大小一样,它适合于各种红外线 遥控和红外线数据传输,中心频率 38.0kHz。接收器对外只有 3 个引脚:OUT、 GND、VCC 与单片机接口非常方便。

1 脚接电源(+VCC),2 脚 GND 是地线(0V),3 脚脉冲信号输出,经非 门 U6 缓冲与 P24 的判断信号进行逻辑与使得进入 INT0 的信号恰好是红外数据 发射电路输出端 P25 的相反相信号,只要检测到 INT0 信号下降沿从而测出控制 指令的功能。

HS0038接收原理: 红外线接收是把遥控器发送的数据(已调信号)转换成一定格式 的控制指令脉冲(调制信号、基带信号),是完成红外线的接收、放大、解调,还 原成发射格式(高、低电位刚好相反)的脉冲信号。这些工作通常由一体化的接 收头来完成,输出TTL兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据,从而实 现数据的传输。图 2-13是一个红外线接收电路框图。

AT89S52

调制电路

放大电路

红外接收

(指令译码)

数码管显 示

五 系统电路原理图

六 红外解码程序
#include<reg52.h> //晶振选择12M的 #include<intrins.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit ir=P3^3; sbit dula=P3^7; uchar ir_code[4]; uchar ir_display[4]; uchar code table[16] ={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x 71}; uint temp; uchar x,y,count; void init() {

TMOD=0x11; TH1=(65536-1000)/256; TL1=(65536-1000)%256; TH0=0; TL0=0; EA=1; ET0=1; ET1=1; TR0=0; TR1=1; } uint ir_low_check() { TH0=0; TL0=0; TR0=1; while(!ir); TR0=0; return TH0*256+TL0; } uint ir_high_check() { TH0=0; TL0=0; TR0=1; while(ir); TR0=0; return TH0*256+TL0; } void main()

{ init(); dula=0; ir_code[0]=0; ir_code[1]=0; ir_code[2]=0; ir_code[3]=0; ir_display[0]=0; ir_display[1]=0; ir_display[2]=0; ir_display[3]=0;

while(1) { start: while(ir); temp=ir_low_check(); if((temp<8500)||(temp>9500))continue; temp=ir_high_check(); if((temp<4000)||(temp>5000))continue; for(x=0;x<4;x++) { for(y=0;y<8;y++) { temp=ir_low_check(); if((temp<200)||(temp>800))goto start; temp=ir_high_check(); if((temp<200)||(temp>2000))goto start; ir_code[x]=ir_code[x]>>1; if(temp>1120)

ir_code[x]=ir_code[x]|0x80;

}

} ir_display[0]=(ir_code[2]/16)&0x0f; ir_display[1]=ir_code[2]&0x0f; ir_display[2]=(ir_code[3]/16)&0x0f; ir_display[3]=ir_code[3]&0x0f; } } void timer1() interrupt 3 { TH1=(65536-1000)/256; TL1=(65536-1000)%256; count++; if(count>7) count=0; switch(count) { case 0:P2=0;dula=1;P0=table[ir_display[0]];dula=0; break; case 1:dula=1;P0=0x00;dula=0; break; case 2:P2=1;dula=1; P0=table[ir_display[1]];dula=0; break; case 3:dula=1;P0=0x00;dula=0; break; case 4:P2=2;dula=1;P0=table[ir_display[2]];dula=0; break;

case 5:dula=1;P0=0x00;dula=0; break; case 6:P2=3;dula=1;P0=table[ir_display[3]];dula=0; break; case 7:dula=1;P0=0x00;dula=0; break; }

}

心的体会
这次课程设计主要是运用单片机的一些相关知识,在整个学习过程中,都 离不开对课程知识的再学习。 我在最开始,就先将实习用到的知识通过翻阅教材 回顾了一遍(这也是对这门课的复习,给以后的工作也带来很大方便),这样的 回顾让我对知识的理解更加透彻,对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。


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