基于C51单片机的红外线解码.docx
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基于C51单片机的红外线解码
红外解码课程设计
前言
传统的遥控器大多数采纳了无线电遥控技术,可是随着科技的进步,红外线遥控技术的成熟,红外也成了一种被普遍应用的通信和遥控手腕。
继彩电、录像机以后,在录音机、音响设备、空调机和玩具等其它小型电器装置上也纷纷采纳红外线遥控。
工业设备中,在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下,采纳红外线遥控不仅完全靠得住而且能有效地隔离电气干扰。
因此采纳单片机进行遥控系统的应用设计,遥控装置将同时具有编程灵活、操纵范围广、体积小、功耗低、功能强、本钱低、靠得住性高等特点,因此采纳单片机的红外遥控技术具有广漠的进展前景。
本设计要紧研究并设计一个基于单片机的红外接收系统,并实现对电视遥控器的解码及编码值显示。
操纵系统主若是由51系列单片机、电源电路、红外遥控器发射、红外接收电路、数码管显示电路等部份组成,红外接收头接收到的编码信息通过单片机处置,单片机依照不同的遥控器按键信息进行处置并在数码管上相应的显示相应的按键值编码信息以加深对红外编码的明白得。
第1章红外解码系统分析
第1节 设计要求
整个操纵系统的设计要求:
被控设备的操纵实时反应,从接收信号到信号处置及对设备操纵反映时刻应小于1s;整个系统的抗干扰能力强,避免误操作;整个系统的安装、操作简单,保护方便;本钱低。
红外载波、编码电路设计要求:
单片机按时器精准产生38KHz红外载波;依照操纵系统要求能对红外操纵指令信号精准编码并迅速发送。
红外解码电路设计要求:
精准接收红外信号,并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处置,最后输出信号;对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。
设备扩展模块设计要求:
直流操纵交流;抗干扰能力强;反映迅速不产生误动作;能经受大电流冲击。
第2节整体设计方案
方案论证
(一)单片机操纵器模块
方案一:
采纳目前比较通用的51系列单片机。
此单片机的运算能力强,软件编程灵活,自由度大,市场上比较多见价钱廉价且技术比较成熟容易实现。
方案二:
采纳16位单片机SPCE061A作为操纵核心。
与51单片机相较,SPCE061A具有加倍丰硕的资源,有32个可编程的I/O口,14个中断源。
但考虑到本设计没有效到如此多资源且价钱贵,市场比较少见,技术不稳固。
综合分析考虑,选择方案一。
(二)红外解码电路的比较
方案一:
采纳单片机加专用解码芯片
其优势是软件设计简单,但增加了外围电路的设计,使得单片机的I/O口的减少无益于多路开关电路的扩展。
方案二:
采纳单片机软件解码
其外围电路简练,空出的I/O口多,利于单片机扩展多路开关电路的设计,而编程就会复杂些。
依如实际情形进行选择,采纳方案二。
整体设计框图
通过上述方案的分析选择,得出系统硬件由以下几部份组成:
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,数码管显示电路。
整体设计思路为:
依照扫描到不同的按键值转至相对应的ROM表读取数据。
确认设备及菜单项选择择键后89S512单片机从ROM读掏出来的值,依照数据处置要求从输出操纵脉冲与T0产生的38KHz的载波(周期是μs)进行调制,经NPN三极管对信号放大驱动红外发光管将操纵信号发送出去。
红外数据接收那么是采纳HS0038一体化红外接收头,内部集成红外接收、数据搜集、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操纵指令的功能。
然后依照所得的指令去操作相应的用电器件工作,如图1-1所示。
红外传输
红外遥控器发
红外接收电路
89S52单片机
数码管显示
图1-1电路设计整体框图
第3节方案的可行性论证
有效性:
本系统具有实时性、灵活性、稳固性、和多功能同时操纵等优势,方便用户对多个设备进行操纵。
经济可行性:
关于有多个红外遥控家电的用户来讲,可通过识别已存储在ROM中的信号,实现以现有的单一红外信号,同时对任意红外遥控家用电器进行操纵,由于节约了实现操纵功能的多个遥控硬件,从而减少了用户的投资。
技术可行性:
单片机对数据进行处置,采纳一体红外接收头对红外信号放大、解码、信号输出显示。
整个系统的设计要求抗干扰能力强,避免误动作;安装、操作简单,保护方便;整体本钱低。
整体设计通过综合分析论证采取最优方案。
系统硬件由以下几部份组成:
红外遥控器,单片机最小系统,集成红外接收头,共阳数码管。
第2章红外解码硬件电路设计
第1节单片机及其硬件电路设计
单片机的介绍
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微操纵器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
利用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许诺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AT89S52为众多嵌入式操纵应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
AT89S52具有以下标准功能:
8K字节Flash,256字节RAM,32位I/O口线,2个数据指针,三个16位按时器/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,许诺RAM、按时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电爱惜方式下,RAM内容被保留,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。
图2-1AT89S52引脚图
时钟电路及RC复位电路
AT89S52芯片内部有一高增益反相放大器,用于组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)两头接一个石英晶体振荡器,和两个电容就组成了稳固自激谐振电路。
晶振频率为,C12、C13是两个瓷片电容,与晶振Y2组成了自激谐振电路。
其电容的作用主若是对频率进行微调,一样取30~45pF左右。
利用该电路可产生稳固的频率,受外界的环境的干扰阻碍超级小。
其接法如图2-2所示:
图2-2晶振电路
复位是单片机初始化操作,其要紧功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元执行程序。
除进入系统的正常初始化之外,当程序运行犯错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱窘境,也需要按复位键从头启动。
复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。
本设计采纳了按键手动复位方式。
该复位电路如图2-3所示。
复位电路采纳了按键与上电复位。
上电与按键均能够有效复位。
上电刹时RST引脚取得高电平,单片机复位电路随着电容的C11的充电,RST引脚的高电平慢慢下降。
RST引脚的高电平只要能维持足够的时刻(2个机械周期),单片机就能够够进行复位操作。
按键复位是直接将高电平通过电阻R11、R10分压抵达RESET引脚,实现复位操作。
图2-3复位电路图
第2节红外遥控器电路
采纳TC9012芯片编码的遥控器
TC9012是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路,采纳CMOS工艺制造。
它可外接32个按键,提供8种用户编码,另外还具有3种双重按键功能。
TC9012的管脚设置和外围应用线路都进行了高度优化,以配合PCB的布图和低本钱的要求。
图2-4TC9012引脚图
低压CMOS工艺制造,低功耗超小静态电流,低工作电压,精简条指令码,8种用户编码可选择,TSOP-20、SOP20、COB可选的封装形式。
应用范围:
电视机、组合音响设备、录音卡座、VCD、DVD播放机。
红外发射电路
将脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上(也称脉码调制),然后用这脉码调制信号去驱动红外发光二极管,以发出通过调制的红外光波,其红外遥控系统电路如图2-5所示。
TC9012
(芯片编码)
38KHZ载波
驱动电路
调制
红外发射
控制盘
图2-5红外遥控系统电路框图
通常,红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38KHz的载波上,经缓冲放大后送至红外发光二极管,转化为红外信号发射出去。
二进制脉冲码的形式有多种,其中最为经常使用的是PWM码(脉冲宽度调制码)和PPM码(脉冲位置调制码)。
前者以宽脉冲表示1,窄脉冲表示0。
后者脉冲宽度一样,可是码位的宽度不一样,码位宽的代表1,码位窄的代表0。
脉宽为、距离、周期为的组合表示二进制的“0”;以脉宽为、距离、周期为的组合表示二进制的“1”。
如图2-6示。
本设计是以PPM码(脉冲位置调制码)对红外数据的发送进行论证。
图2-6指令脉冲图
遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。
引导码也叫起始码,由宽度为的高电平和宽度为的低电平组成(不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有必然区别),用来标志遥控编码脉冲信号的开始。
如图2-7所示。
图2-7信号引导码图
系统码也叫识别码,它用来指示遥控系统的种类,以区别其它遥控系统,避免各遥控系统的误动作功能码也叫指令码,它代表了相应的操纵功能,接收机中的可依照功能码的数值完成各类功能操作。
系统反码与功能反码别离是系统码与功能码的反码,反码的加入是为了能在接收端校对传输进程中数据是不是产生过失。
脉冲位置表示的“0”和“1”组成的32位二进制码,前16位操纵指令,操纵不同的红外遥控设备。
而不同的红外家用电器又有不同的脉冲调控方式,后16位别离是8位的功能码和8位的功能反码。
串行数据码时序图如2-8所示。
图2-8串行数据码时序图
将要发送的指令脉冲编码信号调制在38KHz的载波上,能够增加信号的抗干扰能力,提高信号传输效率。
信号调制时序如2-9所示。
图2-9信号调制图
TC9012作为红外遥控器操纵核心,遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。
以PPM码(脉冲位置调制码)对红外数据调制在38KHz的载波上对外进行发射信号。
图2-10红外遥控器实物图
第3节红外接收显示电路
硬件电路组成有:
红外接收电路、电源电路、共阳数码管显示。
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,就能够完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作,而体积和一般的塑封三极管大小一样,它适合于各类红外线遥控和红外线数据传输,中心频率。
接收器对外只有3个引脚:
OUT、GND、VCC与单片机接口超级方便。
图2-11HS0038实物图
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的判定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操纵指令的功能。
图2-12HS0038内部结构工作流程
HS0038接收原理:
红外线接收是把遥控器发送的数据(已调信号)转换成必然格式的操纵指令脉冲(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、低电位恰好相反)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。
数码管显示
放大电路
调制电路
红外接收
AT89S52
(指令译码)
图2-13红外接收及操纵电路框图
本设计的核心部份在于红外接收及数码管显示。
其中红外数据接收是对红外二进制脉冲的宽度进行测量,从而取得红外遥控的脉冲信息。
采纳外部中断成了理所固然的选择,外部中断只有低电平和下降沿触发两种方式,这就使得单片机只能一次性对脉冲的高电平或低电平进行测量,而连续串的脉冲是不可能分开多次测量的,因此,为