红外遥控器的接收解调模块设计

红外遥控器的接收解调模块设计

---------------小型应用系统综合设计

姓名：。。。

班级：通信1121

学号：1130119121 1130119122 1130119130

指导老师：刘传洋

时间：11月3日~11月14日

项目设计环境使

用（20分）

设计任务功能

理解与分析

（10分）

功能模块设计

（编程及外围电

路考虑）（30分）

功能仿真与实

现（10分）

设计报告及

提问（30

分）

合计

（100分）

得分

设计要求

1,设计制作一个接收红外遥控器信息的功能模块。具体设计内容包括：

2,红外遥控器的编码原理，脉宽调制码基本原理如下：

3,设计二进制数0/1的脉宽调制的解调模块；

4,设计接收32比特信息解调的控制模块；

5,设计基于LCD1602的接收数据显示模块；

方案设计及硬件电路设计

1, 红外遥控电路的工作原理红外遥控作为一种单向红外通讯技术，因其具有性能稳定、使用方便以及成本低廉等特点，已经在消费电器中得到了普遍的应用。随着对电器产品智能化和使用便利性要求的进一步提高，红外遥控的应用已经从传统家电领域向智能设备等新领域扩展。由于集成电路制造工艺的设计水平的不断提高，将此类分立电路功能集成到嵌入式系统中已成为可能。本文设计脉冲信号调制采用了PPM方式，红外遥控系统采用了AHDL语言编写，来实现该电路的功能。市场上的红外遥控器种类繁多，一般有这些类型uPD6121、TC9012、M50560-001、SA3010等等不管遥控器的种类如何，其编码方式大多类似，本文以比较典型的uPD6121为例，要想用可编程逻辑器件编写其内部电路模块，首先得了解整个电路的工作原理，以下是uPD6121红外遥控器的主要原理。载波波形如图3.1所示。

使用455kHZ晶体，经内部分频电路、信号被调制在37.91kHZ的频率上，占空比为: 1/3，1/3的占空比有助于提高红外线的发射效率。数据格式：数据格式包括了引导码、用户码、数据码和数据反码，编码总占32位。数据反码是数据码反向后的编码，编码时可用于对数据纠错。（注：第二段用户码也可以在遥控应用电路中被设置成第一段用户码的反码。）

使用455kHZ晶体时各代码所占用的时间

位定义：用户码或者数据码中的每一位可以是位‘0’，也可以是位‘1’。区分‘0’和‘1’是利用脉冲的时间间隔来区分，这种编码方式称为脉冲位置调制方式，英文简称PPM

。

uPD6121G按键输出波形有两种方式：一种是每次按键都输出完整的一帧数据；另一种是按键按下相同的按键后每发送完整的一帧数据后，再发送重复码，直到按键松开。重复码波形如图3.5所示。

单一按键波形如图3.6所示。

连续按键波形如图3.7所示。

2红外遥控器模块的原理图红外遥控模块的硬件部分原理图较为简单，该电路主要由键盘扫描电路和红外发射部分组成，而编码调制部分由软件部分负责。

图3.8 红外遥控发射电路图

由于ALTERA公司的3.3V/2.5V的MAX3000A芯片的IO脚兼容5V，所以键盘扫描电路的上拉电阻可以接5V电源。D1为红外发射管，D2为红外发射指示灯。3,红外遥控编码原理与设计

由于EPM3128A芯片的宏单元数量的有限性，在编写红外编码发射电路时，不得不考虑芯片资源的节约问题，所以本设计编写的红外遥控编码原理与uPD6121稍微有所差别，uPD6121格式中数据码和用户码均为8bit，这样编码或者解码时会占用很多的寄存器，及占用CPLD内部很多的可编程触发器。而本文设计的遥控器只有16个按键，没有那么多种数据要编码发射，且EPM3128A芯片资源也是有限的，所以对用户码和数据码均设定义为4bit。本文设计的红外编码采用PPM 编码方式，下面是其编码信息。载波信号：f=38khz；占空比1/3; 位定义：a为一个时间单位时间长度是38kHZ的16个时钟周期，即a=1÷38kHZ×16=0.421ms

（这样有助于时钟分频，减少触发器使用的数量）

图3.9 位定义

数据格式：数据格式中包含了引导码、数据码、数据反码、用户码、用户码，

除引导码外其余均为4bit，编码总占16bit。其中引导码的高电平6.74ms=16a，低电平3.37ms=8a。

图3.10 编码前数据格式

每按一次按键发送一帧数据

图3.11 编码后数据格式

红外遥控编码的主要电路有，键盘扫描电路、PPM编码电路、时钟分频电路、以及调制电路等组成。

时钟分频电路：产生整个电路所需要的所有时钟频率；

键盘扫描电路：产生4位键值信号；

PPM编码电路：对要发送的数据进行编码后发送；

调制电路：38kHZ的频率与PPM编码后的串行输出信号进行相与即可。

很明显电路的关键是对要发送的数据进行PPM编码，为了充分利用EPM3128A 有限的宏单元，选择一个良好的PPM编码的实现方式显的非常的重要。

下面是两种PPM编码方式：有PPM编码的位定义可知，

原码 1—〉1000 0—〉10

红外遥控解码原理与设计

红外接收器接收到的红外信号后，输出电平与信号的有无一般是反向的，但是在硬件电路连接时，在其输出脚接了PNP管，信号从三极管的集电极输出至CPLD。所以，CPLD需要解码的数据与其发射时数据的相位是同相的。一般文献在介绍红外解码时，选用VHDL语言的有限状态机对红外信号进行解码，用有限状态机解码的优点有很多，本文不再冗述。本文主要是基于寄存器或者计数器的状态对整个电路的解码流程进行详细的数据流描述，这样可以更好了解电路的硬件结构以节约整个电路资源。下面就以其发射时的波形对红外解码电路进行阐述。