红外多路遥控发射和接收系统设计与实现外文文献翻译文档格式.docx
《红外多路遥控发射和接收系统设计与实现外文文献翻译文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《红外多路遥控发射和接收系统设计与实现外文文献翻译文档格式.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。
发射部分的主要元件为红外发光二极管。
它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。
目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通5发光二极管相同,只是颜色不同。
红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。
判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样:
用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。
红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定,而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。
接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。
在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏度。
红外接收二极管一般有圆形和方形两种。
由于红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路。
前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。
最近几年不论是业余制作还是正式产品,大多都采用成品红外接收头。
成品红外接收头的封装大致有两种:
一种采用铁皮屏蔽;
一种是塑料封装。
均有三只引脚,即电源正(VDD)、电源负(GND)和数据输出(VO或OUT)。
红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,可参考厂家的使用说明。
成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽,使用起来如同一只三极管,非常方便。
但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。
红外遥控常用的载波频率为38kHz,这是由发射端所使用的455kHz陶振来决定的。
在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12,所以455kHz÷
12≈37.9kHz≈38kHz。
也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。
红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。
由于其无法穿透墙壁,故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;
电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;
编解码容易,可进行多路遥控。
由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路,需要时按图索骥即可。
因此,现在红外遥控在家用电器、室内近距离(小于10米)遥控中得到了广泛的应用。
多路控制的红外遥控系统多路控制的红外发射部分一般有许多按键,代表不同的控制功能。
当发射端按下某一按键时,相应地在接收端有不同的输出状态。
接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。
“脉冲”输出是当按发射端按键时,接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”,宽度一般在100ms左右。
“电平”输出是指发射端按下键时,接收端对应输出端输出“有效电平”,发射端松开键时,接收端“有效电平”消失。
此处的“有效脉冲”和“有效电平”,可能是高、也可能是低,取决于相应输出脚的静态状况,如静态时为低,则“高”为有效;
如静态时为高,则“低”为有效。
大多数情况下“高”为有效。
“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键,接收端对应输出端改变一次状态,即原来为高电平变为低电平,原来为低电平变为高电平。
此种输出适合用作电源开关、静音控制等。
有时亦称这种输出形式为“反相”。
“互锁”输出是指多个输出互相清除,在同一时间内只有一个输出有效。
电视机的选台就属此种情况,其它如调光、调速、音响的输入选择等。
“数据”输出是指把一些发射键编上号码,利用接收端的几个输出形成一个二进制数,来代表不同的按键输入。
一般情况下,接收端除了几位数据输出外,还应有一位“数据有效”输出端,以便后级适时地来取数据。
这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。
除以上输出形式外,还有“锁存”和“暂存”两种形式。
所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号,接收端对应输出予以“储存”,直至收到新的信号为止;
“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。
影响遥控器遥控距离(RemotedistanceofRFRemoteControl)的因素主要有如下几点:
1、发射功率:
发射功率大则距离远,但耗电大,容易产生干扰;
2、接收灵敏度:
接收器的接收灵敏度提高,遥控距离增大,但容易受干扰造成误动或失控;
3、天线:
采用直线型天线,并且相互平行,遥控距离远,但占据空间大,在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离;
4、高度:
天线越高,遥控距离越远,但受客观条件限制;
5、阻挡:
目前使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段,其传播特性和光近似,直线传播,绕射较小,发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离,如果是钢筋混泥土的墙壁,由于导体对电波的吸收作用,影响更甚。
考虑到本次设计的硬件体积应偏小以便嵌入遥控器中,因此我们选择20个引脚的单片机芯片AT89C2051。
下面即介绍此芯片的功能。
2AT89C2051的内部结构及性能
AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压,高性能8位CMOS微型计算机。
它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS—51指令集和引脚结构兼容。
通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器,ATMELAT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。
AT89C2051是与8051兼容的CHMOS微控制器,其Flash存储器容量为2KB。
与CHMOS工艺的80C51一样,具有空闲和掉电两种节电运行方式。
其性能如下:
8位CUP;
2KB的Flash存储器;
工作电压范围2.7—6V;
128KB的数据存储器;
全静态工作方式:
0—24MHz;
15根输入/输出线;
一个可编程串行口;
2个16位定时/计数器;
可编程串行UART通道;
直接LED驱动输出;
3AT89C2051的芯片引脚及功能
为适应智能仪表的嵌入要求,AT89C2051在芯片的引脚配置上进行了简化,如图2-1所示。
主要变化为:
(1)引脚由40根减为20根;
(2)增加了一个模拟比较器。
图2-1AT89C2051的引脚图
AT89C2051引脚功能:
1.Vcc:
电源电压。
2.GND:
地。
3.P1口:
P1口是一8位双向I/O口。
口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻。
P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。
P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)。
P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。
当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。
当引脚P1.2~P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(IIL)。
P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。
4.P3口:
P3口的P3.0~P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。
P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。
P3口缓冲器可吸收20mA电流。
当P3口引脚写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。
用作输入时,被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。
P3口还用于实现AT89C2051的各种功能,如下表1所示。
P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
5.RST:
复位输入。
RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。
当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。
每一个机器周期需12个振荡器或时钟周。
6.XTAL1:
作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。
7.XTAL2:
作为振荡器反相放大器的输出。
P3口的功能如表3-1所示。
表3-1引脚定义
P3mouthpin
Function
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
RXD(Serialinput)
TXD(Serialoutputport)
INT0(Externalinterruption0)
INT1(Externalinterruption1)
TO(Thetimer0externalinput)
T1(Thetimer1externalinput)
P3.4
P3.5
4AT89C2051的软硬件约束
AT89C2051单片机由于引脚的限制,没有设置外部存储器的接口,所以,对于外部存储器的读/写指令如MOVX等不起作用。
由于ROM空间为2KB,所以,对于跳转指令要注意转移的目的地址范围(000H—7FFH),超出地址范围时,将产生不可遇见的错误结果。
数据存储的范围是(00H—7FH),堆栈操作时亦应加以注意。
模拟比较器的输入信号经原来的P3.6引脚引入到单片机内,所以原来的P3.6脚已无法再外部使用。
模拟比较器可以方便的比较两个模拟电压的大小,若外接一个D/A转换器并将其输出作为模拟比较器的一个输入,而由模拟比较器的另一个输入端引入被测电压,通过软件的方法也可以实现A/D转换。
5AT89C2051的Flash存储器编程
AT89C2051单片机提供有2KB的片内Flash程序存储器,它允许在线修改或使用专用编程器编程。
5.1Flash存储器加密位
AT89C2051单片机有2个加密位,可以编程(P)或不编程(U)以获得不同的加密功能。
加密功能表如表5-1所示。
表5-1AT89C2051单片机加密功能表
LB1
LB2
Encryptionfunctionality
U
U
Noencryptionfunctionality
Prohibittoflashtoprogramming
Prohibittoflashtoprogramming,Alsobannedprogram
P
U
P
加密位内容的擦除只能通过片擦除操作来完成。
5.2Flash存储器的编程和程序校验
(1)AT89C2051单片机的片内Flash存储器编程模式如表5-2所示。
表5-2AT89C2051单片机编程模式
Mode
RESET
P3.7
Writecodedata
12V
L
H
ReadcodedatacodedataLB1
codedataLB2
Chiperased
Readthesignalbytes
H
12VH
12V
HH
注:
①内部EPROM的计数器在RESET的上升沿复位到000H,并由XTAL1,引脚正脉冲执行计数;
②片擦除需要10ms的PROG脉冲