智能红外遥控器的设计-(毕业论文)
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1.3 选题研究的容
该论题研究的容主要是以下几个方面：
(1)，研究红外遥控信号波形；
(2)，设计红外遥控器信号接受系统；
(3)，信号转换系统设计；
(4)，转换发送电路设计；
2
2.1
红外遥控器的核心元器件是编码芯片，将需要实现的操作指令事先编码，设备接收后解码再控制有关部件执行相应的动作。编码是通过载波输出的，即所有的脉冲信号均调制在载波上，载波频率通常为38kHz。在发送端，载波利用电信号驱动红外发光二极管，将电信号变成光信号发射出去，发射的是红外光，波长围在840nm到960nm之间。在接收端，通过光电二极管将红外光信号转换成电信号，经放大、整形、解调等步骤，最后还原成原来的脉冲编码信号，并根据遥控指令完成相应的动作。
2智能红外遥控学习方案设计4
2.1总体方案介绍4
2.2方案论证5
2.21学习方式5
2.22按键模块5
2.23显示模块6
2.24红外接收模块6
2.25微控制器选择6
3硬件电路设计7
3.1系统硬件基本组成7
3.2主要模块电路设计7
3.2.1键盘和显示电路设计8
3.2.2红外发射电路及其编码8
3.2.3红外接收电路11
关键词：红外学习；红外解码；单片机控制；声卡采样；触屏校验
Abstract
In the electronic world, the infrared remote control technology is widely used in our lives. Various appliances on the market have the technology of infrared remote control system with maturity and low cost. However, to avoid different brands and between different types of equipment malfunction, people use different devices in different transport rules or identification number, which makes various types of remote control apply only to their remote objects and easy causes confusing results that the actual use of the remote control are many and complex. The design requirements is to achieve an intelligent learning IR remote control implementations.
在当今社会科学技术的发展与日俱增，人们是生活水平也是日益提高，为了减少人的工作量，所以是对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高，针对与这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。
单片机的集成度很高，它具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用与“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品(家电、玩具)等各种领域。单片机特别适合于把它做到产品的部，取代部分劳师机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。
红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。主要的开发厂商，如微软、苹果、东芝和惠普公司，已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理(PDA)设备。
此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。
目前家电中用的最多的遥控方式是红外遥控，红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。价格低廉，编码简单，近距离的遥控使用红外遥控非常有优势。
由于红外一体化接收头的出现，大大降低了红外遥控的成本和技术难度，目前不仅在家电领域，在玩具、安防等领域也有广泛的应用。红外遥控系统主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成。因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。
按照由简单到复杂的顺序，本文先后制作了遥控接收解码装置、遥控编码发射装置、万能学习型红外遥控器，以SAA3010 遥控器作为典型代表（遵循飞利浦RC-5编码协议），成功的实现了红外编解码、发射接收、按键触屏双输入、彩屏显示等基本功能，最终制作的万能学习型遥控器在功能上可以完全代替SAA3010 遥控器。
3.2.4存储电路12
3.2.5单片机控制电路13
4系统软件设计16
4.1系统编程语言和编程工具16
4.1.1编译软件Keil uVision2简介17
4.2软件设计18
4.2.1学习功能19
4.2.2数据压缩编码25
5智能红外遥控器的实现31
5.1系统硬件调试32
5.1.1元件的使用32
5.1.2整板测试34
随着电子工程在产品设计中的应用日益广泛，对产品的人性化设计成为设计领域一个新的革命。遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。
Keywords:Infrared remote controller；The 38KHZ carrier；Self-study；Infrared remote receiver；Infrared remote transmitter
1.绪论1
1.1选题的目的意义2
1.2 红外学习研究现状3
1.3选题研究的容3
5.1.3上电测试34
5.2系统软件调试36
5.2.1按键与显示模块调试36
5.2.2接收模块调试36
5.2.3发射模块调试36
5.3调试小结36
5.4智能红外遥控器性能测试37
5.41测试所使用仪器37
5.42测试结果37
5.43结果分析38
总结39
辞40
参考文献40
附录44
1 绪论
1.1 选题的目的意义
1.2 国外研究现状
红外通信由来已久,但是进入90年代,这一通信技术又有新的发展,应用围更加广泛。
1995年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团——红外数据协会(IrDA)就红外通信的一套标准达成一致。现在约有120 家以上的厂商支持红外通信标准。其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows 95的产品。
学习型红外遥控器百度文库过记录各种不同类型的遥控器的编码波形，将其存储下来并与某个按键关联，从而实现“学习”功能这样作不必关心编码的细节，通用性大大提高。
根据课题要求初步制定了实现上述功能的基本思路。此系统主要分为6大模块：单片机控制模块、键盘模块、红外接收模块、红外发送模块、存储模块、显示模块。（其中的主要模块是单片机控制系统模块，主要的功能实现都是由单片机程序控制，键盘的扫描，液晶的显示，红外遥控信号的接收、学习以及发射都是由单片机的程序来控制。）系统原理框图如1.1所示：
带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，但遥控器多了很容易弄混，如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一个遥控器控制家中所有电器该有多好。为此，我们试着设计一种以单片机为核心的智能型遥控器。通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力，让我们把在大学三年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。在设计过程中使我们能够把专业知识系统的，有条理的连接起来。
By studying infrared codec, infrared transmitting and receiving, MCU control, LCD display technology, remote control of other learning and learning sent successfully restored infrared remote control system.Key and core part of the design is that through software decoding it can achieve theself-study function of the infrared signal and be controlled by MCU to make the learned signal in store and forward.
目前国红外遥控电子元器件的竞争很激烈，导致了价格的低廉，表面上有利于消费者，可是长期恶性竞争，互相压价格，必将导致产品质量的下降，最终损害的只能是消费者。红外遥控的前景依然看好，不过红外遥控的现状不容乐观。
红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象[3]。
2
2.21
从目前市场上主要出现的万能学习型遥控器看,主要分为两大阵营：
(1)固定码式学习型遥控器。这类学习型遥控器采用了“不完全归纳法”，也就是说对市场上所使用的遥控器信号大量的收集总结，对收集的信号分类，然后“分而治之”——对每种类别都预制一种解码程序和发射程序。
摘 要
随着家用电器种类的增加和无线遥控产品的普及，红外遥控器的使用频率越来越高，针对国红外遥控学习技术成熟，但产品化程度低的特点，本文自主设计一种具有红外学习和触屏显示功能的红外遥控器，借此促进红外遥控学习技术在国市场的产品化推广。
在红外解码方面，传统方法采用单片机中断或者查询方式采集红外信号，环境不理想情况下可能需要多次解码，本文借助电脑辅助记录全波形，通过相关软件优化波形，解码一次即可成功；在红外发射方面，本文通过实验发现红外发射距离受载波占空比和红外二极管贯通电流影响，通过调试将38KHz 载波红外信号发射距离提高到10 米；在红外接收方面，进行了红外干扰测试；在触屏校验方面，通过实验获取触屏数据，利用matlab 参数估计lsqcurvefit 函数求得校正参数，解决了触屏漂移问题；在彩屏显示方面，将遥控器所有按键简化为方向键和确认键，虚拟数码管显示按键位置，避免了单片机片上资源紧的问题，此外，彩屏仅支持16 位R5G6B5 格式数据，一176*220 图片占用72. 6KB 空间，造成极大浪费，本文借此讨论了适合本系统的图片压缩技术，给出了一种具体的图片压缩格式。
图1.1系统组成原理图
自学习型遥控器的功能主要分为学习和发送两个部分。在学习的过程中，收电路接收到红外遥控信号以后，经过放大并解调出TTL电平信号送至微处理器进行处理。经过微处理器处理以后存储到外存储器里。当要发射红外信号时，根据扫描键盘电路获取的键盘值，从与键值相对应的外存储器存储区中还原出相应的红外遥控编码，并调制到38KHz的载波信号上。最后通过放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号。达到学习和发射的目的，从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备的功能。
红外线是一种光线，具有普通光的性质，可以以光速直线传播，强度可调，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以发出特定波长（通常是近红外）的红外线，通过控制二极管的电流可以很方便地改变红外线的强度，达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线围的通讯载波，最典型的应用就是家电遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。
该论题研究的容主要是以下几个方面：
(1)，研究红外遥控信号波形；
(2)，设计红外遥控器信号接受系统；
(3)，信号转换系统设计；
(4)，转换发送电路设计；
2
2.1
红外遥控器的核心元器件是编码芯片，将需要实现的操作指令事先编码，设备接收后解码再控制有关部件执行相应的动作。编码是通过载波输出的，即所有的脉冲信号均调制在载波上，载波频率通常为38kHz。在发送端，载波利用电信号驱动红外发光二极管，将电信号变成光信号发射出去，发射的是红外光，波长围在840nm到960nm之间。在接收端，通过光电二极管将红外光信号转换成电信号，经放大、整形、解调等步骤，最后还原成原来的脉冲编码信号，并根据遥控指令完成相应的动作。
2智能红外遥控学习方案设计4
2.1总体方案介绍4
2.2方案论证5
2.21学习方式5
2.22按键模块5
2.23显示模块6
2.24红外接收模块6
2.25微控制器选择6
3硬件电路设计7
3.1系统硬件基本组成7
3.2主要模块电路设计7
3.2.1键盘和显示电路设计8
3.2.2红外发射电路及其编码8
3.2.3红外接收电路11
关键词：红外学习；红外解码；单片机控制；声卡采样；触屏校验
Abstract
In the electronic world, the infrared remote control technology is widely used in our lives. Various appliances on the market have the technology of infrared remote control system with maturity and low cost. However, to avoid different brands and between different types of equipment malfunction, people use different devices in different transport rules or identification number, which makes various types of remote control apply only to their remote objects and easy causes confusing results that the actual use of the remote control are many and complex. The design requirements is to achieve an intelligent learning IR remote control implementations.
在当今社会科学技术的发展与日俱增，人们是生活水平也是日益提高，为了减少人的工作量，所以是对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高，针对与这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。
单片机的集成度很高，它具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用与“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品(家电、玩具)等各种领域。单片机特别适合于把它做到产品的部，取代部分劳师机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。
红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。主要的开发厂商，如微软、苹果、东芝和惠普公司，已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理(PDA)设备。
此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。
目前家电中用的最多的遥控方式是红外遥控，红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。价格低廉，编码简单，近距离的遥控使用红外遥控非常有优势。
由于红外一体化接收头的出现，大大降低了红外遥控的成本和技术难度，目前不仅在家电领域，在玩具、安防等领域也有广泛的应用。红外遥控系统主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成。因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。
按照由简单到复杂的顺序，本文先后制作了遥控接收解码装置、遥控编码发射装置、万能学习型红外遥控器，以SAA3010 遥控器作为典型代表（遵循飞利浦RC-5编码协议），成功的实现了红外编解码、发射接收、按键触屏双输入、彩屏显示等基本功能，最终制作的万能学习型遥控器在功能上可以完全代替SAA3010 遥控器。
3.2.4存储电路12
3.2.5单片机控制电路13
4系统软件设计16
4.1系统编程语言和编程工具16
4.1.1编译软件Keil uVision2简介17
4.2软件设计18
4.2.1学习功能19
4.2.2数据压缩编码25
5智能红外遥控器的实现31
5.1系统硬件调试32
5.1.1元件的使用32
5.1.2整板测试34
随着电子工程在产品设计中的应用日益广泛，对产品的人性化设计成为设计领域一个新的革命。遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。
Keywords:Infrared remote controller；The 38KHZ carrier；Self-study；Infrared remote receiver；Infrared remote transmitter
1.绪论1
1.1选题的目的意义2
1.2 红外学习研究现状3
1.3选题研究的容3
5.1.3上电测试34
5.2系统软件调试36
5.2.1按键与显示模块调试36
5.2.2接收模块调试36
5.2.3发射模块调试36
5.3调试小结36
5.4智能红外遥控器性能测试37
5.41测试所使用仪器37
5.42测试结果37
5.43结果分析38
总结39
辞40
参考文献40
附录44
1 绪论
1.1 选题的目的意义
1.2 国外研究现状
红外通信由来已久,但是进入90年代,这一通信技术又有新的发展,应用围更加广泛。
1995年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团——红外数据协会(IrDA)就红外通信的一套标准达成一致。现在约有120 家以上的厂商支持红外通信标准。其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows 95的产品。
学习型红外遥控器百度文库过记录各种不同类型的遥控器的编码波形，将其存储下来并与某个按键关联，从而实现“学习”功能这样作不必关心编码的细节，通用性大大提高。
根据课题要求初步制定了实现上述功能的基本思路。此系统主要分为6大模块：单片机控制模块、键盘模块、红外接收模块、红外发送模块、存储模块、显示模块。（其中的主要模块是单片机控制系统模块，主要的功能实现都是由单片机程序控制，键盘的扫描，液晶的显示，红外遥控信号的接收、学习以及发射都是由单片机的程序来控制。）系统原理框图如1.1所示：
带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，但遥控器多了很容易弄混，如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一个遥控器控制家中所有电器该有多好。为此，我们试着设计一种以单片机为核心的智能型遥控器。通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力，让我们把在大学三年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。在设计过程中使我们能够把专业知识系统的，有条理的连接起来。
By studying infrared codec, infrared transmitting and receiving, MCU control, LCD display technology, remote control of other learning and learning sent successfully restored infrared remote control system.Key and core part of the design is that through software decoding it can achieve theself-study function of the infrared signal and be controlled by MCU to make the learned signal in store and forward.
目前国红外遥控电子元器件的竞争很激烈，导致了价格的低廉，表面上有利于消费者，可是长期恶性竞争，互相压价格，必将导致产品质量的下降，最终损害的只能是消费者。红外遥控的前景依然看好，不过红外遥控的现状不容乐观。
红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象[3]。
2
2.21
从目前市场上主要出现的万能学习型遥控器看,主要分为两大阵营：
(1)固定码式学习型遥控器。这类学习型遥控器采用了“不完全归纳法”，也就是说对市场上所使用的遥控器信号大量的收集总结，对收集的信号分类，然后“分而治之”——对每种类别都预制一种解码程序和发射程序。
摘 要
随着家用电器种类的增加和无线遥控产品的普及，红外遥控器的使用频率越来越高，针对国红外遥控学习技术成熟，但产品化程度低的特点，本文自主设计一种具有红外学习和触屏显示功能的红外遥控器，借此促进红外遥控学习技术在国市场的产品化推广。
在红外解码方面，传统方法采用单片机中断或者查询方式采集红外信号，环境不理想情况下可能需要多次解码，本文借助电脑辅助记录全波形，通过相关软件优化波形，解码一次即可成功；在红外发射方面，本文通过实验发现红外发射距离受载波占空比和红外二极管贯通电流影响，通过调试将38KHz 载波红外信号发射距离提高到10 米；在红外接收方面，进行了红外干扰测试；在触屏校验方面，通过实验获取触屏数据，利用matlab 参数估计lsqcurvefit 函数求得校正参数，解决了触屏漂移问题；在彩屏显示方面，将遥控器所有按键简化为方向键和确认键，虚拟数码管显示按键位置，避免了单片机片上资源紧的问题，此外，彩屏仅支持16 位R5G6B5 格式数据，一176*220 图片占用72. 6KB 空间，造成极大浪费，本文借此讨论了适合本系统的图片压缩技术，给出了一种具体的图片压缩格式。
图1.1系统组成原理图
自学习型遥控器的功能主要分为学习和发送两个部分。在学习的过程中，收电路接收到红外遥控信号以后，经过放大并解调出TTL电平信号送至微处理器进行处理。经过微处理器处理以后存储到外存储器里。当要发射红外信号时，根据扫描键盘电路获取的键盘值，从与键值相对应的外存储器存储区中还原出相应的红外遥控编码，并调制到38KHz的载波信号上。最后通过放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号。达到学习和发射的目的，从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备的功能。
红外线是一种光线，具有普通光的性质，可以以光速直线传播，强度可调，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以发出特定波长（通常是近红外）的红外线，通过控制二极管的电流可以很方便地改变红外线的强度，达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线围的通讯载波，最典型的应用就是家电遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。