基于VHDL红外无线灯控系统

仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告1可编程器件及数字系统设计-基于VHDL的红外无线灯控系统学号：65130109姓名：周葛仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告1一：摘要.....................................................................................................................1二：关键字.................................................................................................................1三：引言.....................................................................................................................1四：系统模块组成.....................................................................................................24.1硬件部分.......................................................................................................24.1.1核心器件............................................................................................24.1.21838一体红外接收头.....................................................................24.1.3成品遥控器........................................................................................34.2模块组成.......................................................................................................34.2.1数码管显示模块.................................................................................34.2.2分频模块.............................................................................................44.2.3红外解码及控制模块.........................................................................54.3整体系统连接................................................................................................64.3.1顶部实体原理图.................................................................................64.3.2文档结构图.........................................................................................6五：NEC协议以及红外解码过程..............................................................................75.1NEC协议介绍................................................................................................75.2红外解码过程...............................................................................................85.2.1设计原理............................................................................................85.2.2解码电路设计过程............................................................................8六：各模块源代码...................................................................................................106.1数码管驱动模块..........................................................................................10仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告2----dongtai.vhd----.......................................................................................10----shumaguan.vhd----................................................................................11----yima38----..............................................................................................126.2分频模块.....................................................................................................13----fenpin.vhd----.........................................................................................136.3红外解码及控制模块..................................................................................13----MUC.vhd----...........................................................................................13七：实习设计总结...................................................................................................16仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告1一：摘要本系统硬件由成品遥控发射器，1838红外接收头，CPLD芯片（EMP570T100C5），八位数码管，12个LED灯组成，软件用VHDL语言有限状态机设计红外遥控解码电路，并控制LED灯。编译环境为QuartusII9.1。实现的功能为通过红外遥控控制12个灯的亮灭。该电路在EPM570T100C5器件验证通过，解码准确，稳定性好。红外通信采用NEC协议，载波频率为38KHz。二：关键字遥控器解码；状态机；VHDL；CPLD。三：引言由于红外遥控其体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，在日常的家电（如电视、音响设备、空调、电风扇等）都采用红外线遥控。在有辐射、高压、有毒气体等危险环境下工作的工业设备普遍采用红外线遥控来完成设备的操作。红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。采用CPLD器件，对红外信号解码并控制12路灯的亮灭，很具有使用价值，进一步加深对硬件描述语言VHDL的理解和应用能力。此外，在此系统的基础上能通过红外遥控控制更多的器件，因此，本系统还具有充足的扩展，升级空间。仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告2四：系统模块组成4.1硬件部分4.1.1核心器件使用一块核心板（CPLD器件EMP570T100C5）及焊的一块实验板（集成了八位点阵，16个LED灯等）。数码管显示红外解码结果。12个LED灯模拟实际生活中的灯。4.1.21838一体红外接收头1838一体红外接收头（如图）使用时一般在电源脚间加上滤波电容。仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告34.1.3成品遥控器成品遥控器（如图左），功能对照表（如图右）4.2模块组成4.2.1数码管显示模块此模块有八组五位二进制输入用来输入每位显示的数字的编码，二组四位二进制输入控制拿来那两个位闪动，一个时钟输入。输出有八位段选输出用来连接数码管段选端，八位位选输出，用来连接数码管位选端。使用时，从八组五位输入端分别输入待显示的编码（五位），从时钟仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告4输入端输入时钟信号，需要闪动时从两组四位输入端输入需要闪动的位的二进制编码（四位），不需要时输入一个大于7的二进制码即可。连接好段选、位选端即能使用。4.2.2分频模块此模块用于将2.048MHz的时钟频率分频为周期为0.125ms的时钟信号。拥有一个时钟输入端，一个分频后时钟输出端。仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告54.2.3红外解码及控制模块此模块为中心模块，用于将经过1838接收解调后的红外信号进行解码，并且根据解得的数据码控制各路LED灯的亮灭情况。仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告64.3整体系统连接4.3.1顶部实体原理图4.3.2文档结构图仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告7五：NEC协议以及红外解码过程5.1NEC协议介绍为方便理解所看到的波形是从红外接收管出来的信号，跟协议所说的信号高低(0或1）刚好相反。NEC协议是众多红外遥控协议的其中一种,除NEC外,还有RC5、RC6等其它的。市面上买到的非学习型万能电视遥控器大多集成一种或多种编码是NEC型的，我买的二个遥控器中就有三种以上编码是NEC的。NEC编码的一帧（通常按一下遥控器按钮所发送的数据）由引导码、地址码及数据码组成，,如下图所示，把地址码及数据码取反的作用是加强数据的正确性。引导码及数据的定义如下图所示，当一直按住一个按钮的时候，会隔110ms左右发一次引导码（重复），并不带任何数据仪电学院2014年夏季可编程器件及数字系统设计实习报告85.2红外解码过程5.2.1设计原理识别引导码方法很简单，只需要两段延时即可。数据解码的核心是如何识别二进制数码“0”和“1”。从上述可知红外线接收头输出的电平信号相位相反，即以0.56ms的低电平和0.565ms高电平组合表示“0”；以0.56ms的低电平跟1.69ms高电平组合表示“1”，它们都是以0.56ms的低电平开始，以不同的高电平宽度来区分“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过