一类学习型红外遥控器电路设计关键技术分析

[ 5]
图 1 自学习型遥控器系统结构图 F ig. 1 Th e syste m structura l of self learn in g in frared con troller
2 . 2 总体硬件电路设计图 自学习型 遥控器系统由红外遥控信号发射电 路、 红外遥控信号接收电路、 AT 89S52 最小系统、 键 盘电路及其外存储电ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构成。 AT89S52 最小系统采
一类学习型红外遥控器电路设计关键技术分析
林武, 何明华, 徐志
( 福州大学 电气工程与自动化学院 , 福建 福州 350002) 摘要 : 设计了一类基于 AT 89S52 的自学 习型红 外遥控 器的 硬件电 路 , 并对 其中的 关键 技术进 行详 细的 分析。 该遥控器硬件电路以 AT89S52 最小系统为主控电路 , 而其外围电路主要包 括接收电路、 发送电路、 键盘电路以及存 储电路四大模块。经试验测试 , 文中所设计的学习型红外遥控器能学习不同类 型的红外编 码 , 并 且准确的还 原、 发 送红外遥控信号。因此其可以实 现遥控多种不同家用电器的功能。 关键词 : AT89S52 主控部件 ; 自学习型遥控器 ; 接收电路 ; 发送电路 中图分类号 : TP368. 1 文献标识码 : B
280
南昌大学学报
工科版
2008 年
[ 4]
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。
用 12 MH z晶振
。接收电路采用 NB1838 一体化
红外接收头。考虑到有些红外遥控编码较长, 外部 存储器选用 AT24C02 , 它是可在线电擦除和电写入 的存储器 , 容量为 2KB。详细电路图见图 2 。
[ 1]
基于该硬件电路的学习型红外遥控器能学习不 同编码类型的红外遥控器, 并且可以遥控各种家用 电器 , 因此可以很好解决人们日常生活中遥控器不 能兼容的麻烦 , 并有操作简单 , 价格便宜等优点。
。
1 工作原理
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, 自学习型遥控器接收电 路接收到用户想学习的遥控器所发送过来的红外遥 控信号。接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
而在其两端施加一定电压时, 它发出的便是红外线 而不是可见光 ( 图 4 如示 ) 。目前 大量使用的红外 发光二极管发出的红外线波长为 940 nm 左右, 外形 与普通发光二极管相同 , 只是颜色不同。选材的时 候应注意。
图 3 红外接收电路 Fig . 3 Infrared rece iving circu it Fig . 4 图 4 红外发射电路 Infrared sending circu it .
[ 6]
3 . 3 键盘电路设计及其关键技术问题分析 键盘电路是单片机应用系统 最常用的人机接 口, 往往要占用较多的 I/O 端口。在自学习型遥控 器的硬件设计中, 键盘电路的设计也是一个很重要 的部分。因为自学习型遥控器可以学习不同种类的 家用电器遥控 , 每个遥控器的控制键数量和类型也 不一样。一般的遥控器都有三四十个按键, 甚至更 多。但由于 AT89S52 只有 32 个 I/O端口, 而且遥控 器的发送、 接收以及存储器的读取都需要用到 I/O 端口 , 所以键盘电路的设计应该以最少的 I/O 端口 来控制最多的按键。 我们以 3 根 I/O 线为例 , 普通接法只能接 3 个 键, 即使是采用改进后的组合接法, 最多也只能接 7 个键。如果是在组合接法的基础上增加了 3 个二极 [ 7] 管, 并采用了新的接法 。其软件处理使用了端口 访问和扫描检测两种方法, 从而使按键数可达到 16 个, 同时由于采用了组合逻辑来直接对端口进行读 取, 因此极大地简经了程序的处理过程 , 同时也节省 了宝贵的存储器和 CPU 运算资源。图 5 是该键盘 电路的电路原理图。在学习型红外遥控器中硬件电 路设计中 , 除了一些主控电路必须要用到的 I/O 口, AT 89S52 的 P0 、 P1 端口的全部 I/O 口来可以让键盘 电路使用。如果采用上述的 改进型组合接发 , P1 、 P2端口的 16 个 I /O 口所构成的键盘电路最多可以 接 100 个键 , 完全够学习型遥控器的使用。 在搭建键盘电路时候, 应该注意键盘电路所占 用的 I/O 端口最好别用 P3 端口。由于 AT89S52 的
。
图 2 自学 习型遥控器的总硬件电路设计图 F ig. 2 Th e gen eral hardware c ircu it of se lf learn ing in frared con troller .
在搭建红外接收电路时 , 首先得注意区别红外 接收头的三个引脚: 电源、 地、 信号输出。其次由于 一体化红外接收头信号输出端初始值都是高电平 ,
[ 2]
最近市场上出现了能够遥控不同家用电器的万 能红外遥控器, 但这些万能红外遥控器多存在可遥 控的家用电器种 类不多、 操作复杂、 价格昂贵等缺 点。本文介绍了一种 基于 AT89S52 的自学习型红 外遥控器, 该遥控器利用单片机 AT 89S52 作为整个 系统的主控部件。通过接收电路接收红外遥控器发 送过来的红外遥控信号 , 然后经过存储电路把红外 遥控信号存储起来, 最后通过键盘电路和发送电路 实现遥控家用电器的功能。
只有接收到红外信号时 , 输出端电平才变为低电平。 由于程序里面将遥控基带信号调制到载波上采取方 式的不同 , 单片机所需要输入电平 ( P2 . 7 口 ) 可能会
第 3期
林武 , 等 : 一类学习型红外遥控器 电路设计关键技术分析
281
与 NB1838 所产生的电平反相。这时候就得把红外 接收 电路 输出 的 TTL 电平 经过 反相 后才 能 输入 P2 . 7 口。在实际的红 外接收电路制 作中应该通过 示波器观察输入与输 出的电平。如 果两者出现反 相 , 则需在红外接收电路的输出端接个反相器 , 再接 入 P2 . 7口。
收稿日期 : 2008- 04- 20 基金项目 : 福建省属高校资助项目基金 ( 2006F 5056) 作者简介 : 林武 ( 1984- ), 男 , 硕士研究生。
。
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 38 KH z的载波信号
Analysis of C ircuit D esign K ey Technologies of a New Self learning Infrared Controller
L IN W u, HE M ing hua , XU Zh i
( Schoo l of E lectr ica l Eng ineer ing and A utoma tion , F uzhou U n iversity , Fuzhou 350002, China)
。本文主要由单片机内部的软件来产生 38
k H z载波信号 , 并把遥控码调制到载波上 , 最后通过 P2 . 1 口输出已经调制好的红外遥控信号。具体的 流程如下: 首先不断扫描矩阵键盘 , 若有键按下 , 从 外存储器中取出对应键值的存储数 据取反后作为 T0 的初始值 , 同时启动 T 0 和 T 1 , 并用 T 1 产 生 38 k H z的载波信号。在高电平且 T0 没溢出时, 从 P2 . 1 口不断地输出载波信号, 从 P2 . 1 口输出的就是已调 制到载 波 上 的 红 外脉 冲 信 号, 经 三 极 管 9013 和 8050进行两级放大以驱 动红外发射 管辐射出 940 n m 的红外脉冲信号。 在搭建发射电路时候得注意如果采用一级放大 电路, 红外发送管所发出的红外线信号弱 , 可遥控距 离十分有限。经过多次实验表明, 一级放大可遥控 距离大概只有 1 m 左右, 不能达到用户的使用要求。 而本文中的二级放 大电路其 有效距离 可在 5 ~ 10 m, 基本满足用户的遥控距离需要。还有就是红外 发光二极管的选用, 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
第 30 卷第 3 期 2008 年 9 月
南昌 大学学报 工科版 Journal o fN anchang U n iversity( Eng ineering & T echno logy)
V o. l 30 N o . 3 Sept . 2008
文章编号 : 1006- 0456( 2008) 03- 0279- 04
3 . 2 红外发送电路设计及其关键技术问题分析 由于 38 k H z红外遥控信号经过红外接收头接 收以后变成 TTL 电平, 再经过处理器处理后存储在 外存储器内。当我们要还原遥控信号时, 得先产生 38 k H z 载波信。然后再把外存储器中遥控码调制 到 38 kH z载波信号上 , 才能够如实还原出所学习的 红外遥控信号。以前红外遥控器的设计大部分都采 用外部电路产生载波信号 , 比如用振 荡器 NEC555 产生载波信号, 可这种方法电路结构复杂 , 硬件成本 也高
2 系统结构及其设计图
2 . 1 系统结构 如图 1 所示 , 自学习型遥控器的系统结构主要 有以下五部分组成: AT 89S52 最小系统、 红外接收电 路、 红 外 发 送 电 路、 外 存 储 器、 外 接 键 盘 电 路。 AT 89S52 最小系统是整个自学习型遥控器的核心 , [ 3] 它控制和协调其他四个部分 。
3 硬件电路设计及关键技术问题分析
3 . 1 红外接收电路设计及其关键技术问题分析 红外遥控接收可采用较早的红外接收二极管加 专用的红外处理电 路的方法。如 CXA20106 , 此种 方法电路构造比较复杂 , 现在一般不采用。现在多 采用图 3 中的红外接收电路。该接收电路最主要部 分就是一体化红外接收头, 它将红外接收二极管、 放 大、 解调、 整形等电路做在一起, 只有三个引脚。分 别是 + 5V 电源、 地、 信号输出。本文一体化红外接 收头采用 NB1838 , 其光电检测和前置放大器集成于 同一封装 , 中心频率为 37 . 9k Hz 。 该一体化红外接 收头能够接收各种不同类型的红外遥控编码信号, 而且 NB1838 的环氧树脂封装结构为其提供了一个 特殊的红外滤光器 , 对自然光和电场干扰有很强的 防护性。 NB1838的目的是对接收到各种红外遥控 编码信号进行放大、 检波、 整形, 并解调出红外遥控 编码, 得 到 TTL 电 平 , 输 入 至 AT 89S52 的 P2 . 7 口