基于单片机红外遥控文献综述

杭州电子科技大学毕业设计（论文）文献综述毕业设计（论文）题目基于单片机的红外遥控电路设计文献综述题目基于单片机的红外遥控编码方式学院电子信息学院专业电子科学与技术姓名刘正国班级07042011班学号07042019指导教师方志华基于单片机的红外遥控编码方式前言随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。在家庭生活中，录音机、音响设备、空调彩电都采用了红外遥控系统。本文主要研究采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法。主题1单片机红外遥控系统概述红外遥控有发送和接收两个组成部分。发送端采用单片机的定时中断功能，由定时器T0产生周期性的26us的矩形脉冲,即每隔13us，定时器T0产生中断输出一个相反的信号使单片机输出端产生周期为38KHz的脉冲信号。脉冲图如图1所示。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(如HS0038,它接收红外信号频率为38KHz,周期约26μs)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,经单片机解码并执行,去控制相关对象。整个系统如图2所示。图138KHz载波信号图2红外线遥控系统框图2红外遥控编码方式2.1脉冲个数编码方式该方式中遥控端采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲，最大为17个脉冲。为了使接收可靠，在编码发射的起始处设置引导帧，即第一位码宽为3ms，用来使接收端判别遥控操作已开始。其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图3所示。电器0的遥控输出码电器1的遥控输出码3ms10ms帧间隙图3端口输出编码波形图电器7的遥控输出码按键编码和调制红外发射红外接收解码并响应红外遥控红外接收2.1.2遥控码的发射系统中可采用89S51芯片。并用P1口组成键盘，获取键值，用内部的定时器T0产生一个38KHz的软件定时中断，当作红外遥控的调制基波，当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定待发射遥控码的脉冲个数，再调制成38kHz方波由红外线发光管发射出去。单片机P3.5端口的输出调制波形如图3所示。2.1.3遥控码的接收当红外线接收器接收到红外遥控信号，并输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个器接收到红外遥控信号，并输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理。当间隔位的高电平脉宽大于数，执行相应输出口的操作。图4就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。引导帧图4红外线接收器输出的一帧遥控码波形图2.2脉冲位置调制编码二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是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，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。此方法采用不同的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,可由发送单片机来完成。用图5(a)表示二进制信号中的高电平‘1’,其特征是脉冲中低电平与高电平的宽度均等于0.26ms;用图5(b)表示二进制信号中的低电平‘0’,其特征是脉冲中高电平的宽度等于0.26ms,而低电平的宽度是高电平的二倍,等于0.52ms。上述脉冲宽度可适当调整,以适应不同数据传输速度的需要。图5二进制信号的编码遥控编码脉冲信号由引导码、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9ms的高电平和宽度为4.5ms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一定区别），用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图6所示。2.25ms1.685msBit“1”1.125ms0.56msBi“0”1ms第一位1ms10ms3ms10ms图6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，防止各遥控系统的误动作。功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别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过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的32位二进制码前16位控制指令，控制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位分别是8位的功能码和8位的功能反码。串行数据码时序图如7所示。引导码识别码识别反码控制码控制反码图7串行数据码时序图2.2.1二进制信号的调制二进制信号的调制仍由发送单片机来完成,如图8所示,A是二进制信号的编码波形,B是频率为38KHz(周期为26μs)的连续脉冲,C是经调制后的间断脉冲串(相当于C=A×B),用于红外发射二极管发送的波形。图8中,待发送的二进制数据为101。表示‘1’表示‘0’表示‘1’ABCC=A*B图8二进制信号的调制2.2.2二进制信号的解调二进制信号的解调由一体化红外接收头（如HS0038）来完成,它把收到的红外信号(图9中波形D,也是图8中波形C)经内部处理并解调复原,输出图9中波形E(正好是对图8中波形A的取反),HS0038的解调可理解为:在输入有脉冲串时,输出端输出低电平,否则输出高电平。可直接与单片机串行输入口及外中断相联，以实现实时接收遥控信号产生中断并解调为遥控码。原码‘1’原码‘0’原码‘1’DE图9红外接收头输入输出波形2.2.3二进制信号的解码二进制信号的解码由接收单片机来完成,它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码,还原出发送端发送的数据。如图9,把波形E解码还原成数据信息101。总结本文主要介绍了基于单片机的红外遥控系统的两种编码方式，第一种为脉冲个数编码方式，该方法简单易懂，相应收发软件的编写也较简单，容易上手，在一些低端产品中常有采用。但其缺点很明显：脉冲发射过于简单，无编码校验，易与其他设备产生干扰，抗干扰能力不足。第二种为脉冲位置调制编码，此法能满足日常应用的绝大部分要求。具有编码校验功能使不同设备间能相互区分，具有一定的抗干扰能力。但编码稍显复杂，初学者难于掌握。综上第二种方法是较合理的一种编码方式。在日常生活及工业生产中应得到广泛应用。参考文献[1]赵巍，冯娜.《单片机基础及应用》[M].北京:清华大学出版社.2009:94-103[2]高慧芳.《单片机原理及系统设计》[M].杭州:杭州电子科技大学.2008:124-174.[3]聂诗良,李磊民.《采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法》.[J].信息技术,2004,28(2):21-96.[4]施新华.《利用单片机实现的红外遥控技术》.[J].上海电机学院学报.2006,9(3):69-71.[5]莫熙乐.《51单片机红外收发器设计》.[D].北京：北京理工大学，2010.