学习型红外控制器的设计与实现.pdf

学习型红外控制器的设计与实现.pdf

《学习型红外控制器的设计与实现.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学习型红外控制器的设计与实现.pdf（77页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

论文题目学习型红外控制器的设计与实现专业学位类别工程硕士学号201192232035作者姓名李瑾瑞指导教师王晓敏副教授分类号密级UDC注1学位论文学习型红外控制器的设计与实现（题名和副题名）李瑾瑞（作者姓名）指导教师王晓敏副教授电子科技大学成都杨勇高工重庆西永微电子园重庆（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称软件工程提交论文日期2014.3.25论文答辩日期2014.5.24学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月25日答辩委员会主席评阅人注1：

注明国际十进分类法UDC的类号。

DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFWESTWINGMICROELECTRICPARKPROJECTINTEGRATEDMANAGEMENTSYSTEMAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:

MasterofEngineeringAuthor:

LiJinruiAdvisor:

WangXiaominSchool:

SchoolofInformationandSoftwareEngineering独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

作者签名：

日期：

年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。

本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。

（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：

导师签名：

日期：

年月日摘要I摘要智能化生活及工作是未来信息化生活的发展方向，从而带来生活品质的提升。

智能家居集成是利用自动控制技术、综合布线技术、音频视频技术、网络通信技术、安全防范技术，将家居生活有关的设备集成。

但是在面临家庭现代化、智能化时，通常会遇到设备的更新等问题。

基于现有家电都带有红外遥控功能，突出了用学习型红外模块来快速整合已有家电方便、快捷、低价安全的优点红外线遥控器是目前使用最广泛的一种遥控装置，并越来越多的融入人们的日常工作与学习生活中。

智能化生活是以住宅为平台,利用控制技术通信网络等控制电器设备,为人们营造一个便利、安全、舒适的居住、工作环境。

设计并实现对红外控制类电器进行远程控制的红外学习型控制器，会使智能化生活区域内的各种设备给用户带来最大程度的高效、便利。

目前在红外遥控领域，还没形成一种统一的通信格式作为标准，所以不同地区不同设备供应商所采取的方式也都不同。

由于现在采用硬件解码的遥控解码方法，那么解码就需要专门的芯片与特定的解码电路，电路不但复杂，而且大部分只能针对特定的编码方式，适用性差。

因此开发一款认知功能强大的“一控多”红外控制器的出现必会满足消费者的需求，改变他们的生活质量。

随着科技的进步，单片机在高可靠性与高性价比的优势下，广泛的应用于智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域。

当前单片机对家用电器控制呈现出外形简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋势。

本论文旨在使用单片机设计的系统，一方面能够完成对遥控器发射的红外遥控信号的学习，并将学习结果保存下来；同时另一方面还能够接收单片机串口发来的学习结果，根据学习结果发射出有效的红外遥控信号，达到遥控目标的目的。

总体来说，本设计已经实现了最初的目标要求，就是既能够对遥控器发射出的红外遥控信号进行采样学习，将采样学习的结果存储下来，也能够接收串口发送的采样学习的结果并根据接收来的数据进行数据预处理最终发射出红外遥控信号。

但是还是存在一定的问题，后期会根据实际情况加以优化完善。

随着工业无线遥控器技术的发展，在液压机械、装载机、调车机车和移动车辆港口装卸船机等设备中，工业无线遥控器都充分发挥了作用。

若是完成手机与单片机的蓝牙通信，开发出相应的手机应用程序，在手机平台上面就可以控制红外信号的发送，实现用手机遥控家用电器，真正实现数字智能化家居生活，市场前景极为广阔。

关键词关键词：

单片机；红外学习；红外发射ABSTRACTIIAbstractIntelligentlifeandtheworkisthedevelopmentdirectionofthefutureinformationlife,improvingthequalityofthelife.Smarthomeintegratethehouseholdlifeofequipmentthatisuseofautomaticcontroltechnology,integratedwiringtechnology,audiovideotechnology,securitytechnology,networkcommunicationtechnology.Butinfaceofthemodernorintelligencefamily,oftenencountertheproblemsuchasequipmentupdate.Basedontheexistinghomeapplianceswithinfraredremotecontrolfunction,highlightedtherapidintegrationwithlearninginfraredmodulehastheadvantagesofconvenient,quick,cheapandsafe.Currently,Infraredremotecontrolisthemostwidelyusedremotecontroldevice,andmoreandmoreintegratedintoPeoplesDailylife,workandstudylife.Intelligenceisbasedonresidentiallife,throughtheuseofelectricalequipmentandcontroltechnologytoestablishaconvenient,safeandcomfortablelivingandworkingenvironment.Theinfraredlearningcontrollerisdesignedandproducedwhichcontrolinfraredremotecontrolelectricappliance,makingallsortsofequipmentinintelligentlifeareawithmaximumefficiencyandconveniencetotheuser.Ithaventformaunifiedcommunicationformatasstandardatpresentinthefieldofinfraredremotecontrol.Theinfraredcontrolclasselectricaldesignimplementationofinfraredremotecontrollearningcontroller,canmakeallsortsofequipmenttotheuserinintelligentlifeareawithmaximumefficiencyandconvenience.So,indifferentareas，differentequipmentsupplierstakethedifferentway.Becausenowtaketheremotecontroldecodingmethodofhardwaredecoding,thendecodeneedaspecialchipandaspecificdecodingcircuit.Circuitnotonlycomplex,butalsoonlyforaspecificencoding.Itsapplicabilityispoor.Sodevelopingapowerfulcognitivefunctionmorethanapointtheemergenceoftheinfraredcontrollerwillmeettheneedsofconsumers,changetheirqualityoflife.Withtheprogressofscienceandtechnology,SCMundertheadvantagesofhighreliabilityandhighcostperformance,widelyusedinmanyfieldssuchasintelligenthouseholdappliances,instrumentsandmeters.Thedevelopmenttrendofthesinglechipmicrocomputercontrolofhouseholdappliancesappearanceissimple,functionaldiversificationandsuperiorperformance.Thispaperaimstousesinglechipmicrocomputersystemdesign,ontheonehand,abletocompleteforthelaunchoftheABSTRACTIIIinfraredremotecontrolsignalremotecontrolstudy,learningandtheresultwaspreserved.Ontheotherhandalsocanreceivesingle-chipmicrocomputerserialportfromthestudyresults.Accordingtotheresultofstudyemitinfraredremotesignaleffectively,achievingthegoalofremotecontroltarget.Ingeneral,thedesignhasachievedtheinitialgoalrequest.Beabletoemitinfraredremotecontrolremotecontrolsignalsamplingandsamplingstudyresultsofthestore.Andalsoreceiveaserialporttosendsamplestostudytheresultsandaccordingtothereceiveddatafordatapreprocessingeventuallyemitinfraredremotecontrolsignal.Buttherearestillsomeproblems,andWillbeaccordingtotheactualsituationtoimproveinthefuture.Alongwiththedevelopmentoftheindustrialwirelessremotecontroltechnology.Theindustrialwirelessremotecontrolgivefullplayinhydraulicmachinery,loader,shuntinglocomotiveandvehiclemobileportloadingandunloadingshipmachineandotherequipmentindustrialwirelessremotecontrolhasbeenwidelyapplied.IfmobilephonecommunicatewithSCMbybluetoothanddevelopingmobileapplications.Inthemobileplatformcancontroltheinfraredsignaltosend.Implementationusingamobilephoneremotecontrolhouseholdappliances.Truedigitalintelligenthouseholdlives,marketingprospectisextremelybroad.Keywords:

Single-chipmicrocomputer；IRlearning；IRemission目录iiIV目录第一章绪论.11.1研究背景.11.2系统目标和内容.31.3章节安排.4第二章相关技术.52.1红外通信基本原理.52.2红外遥控系统.62.3红外遥控编码和发送.72.4红外遥控接收和解码.92.5本章小结.9第三章系统需求分析.103.1需求分析概述.103.2红外控制器的功能需求.113.3红外控制器的性能需求.113.4本章小结.11第四章系统设计.134.1主程序设计.134.2红外线接收程序设计.144.3红外线发射程序设计.144.4方案设计.164.4.1红外遥控信号的解调方案.274.4.2红外遥控信号采样方案.294.4.3红外遥控信号采样结果的存储方案.304.4.4红外遥控信号的还原发射方案.324.5本设计实验电路图.334.6本章小结.35第五章详细设计.365.1学习机部分.365.1.1中断系统简述.385.1.2外部INT0中断、定时器T0中断以及串口初始化.39目录iV5.1.3中断服务程序.425.1.4采样存储.435.1.5数据回显.445.2发射机部分.445.2.1系统初始化.455.2.2串口中断接收数据.465.2.3数据预处理.485.2.4红外发送.495.3本章小结.51第六章系统测试.526.1学习机采样学习结果.526.2发射机数据预处理和发射结果.536.3本章小结.56第七章总结及展望.577.1全文总结.577.2展望及下一步工作.58致谢.61参考文献.62第一章绪论1第一章绪论1.1研究背景二十世纪，刚步入八十年代，电视产品在日本快速发展，相应的红外遥控技术也在这里得到了广泛应用，为了实现遥控码的发射，他们使用了一种集成发射芯片，这种芯片的特点是：

单一控制（内部预置固定编码的遥控器只能控制单一型号的电器）。

如图1-1所示：

图1-1遥控单一种类电器的遥控器随着时代不断地进步，在目前的日常家居生活里面，一般家庭都会配置各种各样的家用电器，相应的也会有各种各样的遥控器，当需要遥控某一家用电器时，需要从多个遥控器中选出特定的一个。

当家用电器越来越多，对应的遥控器也越来越多，从众多的遥控器中选出所需要的遥控器也会更加麻烦，过多的遥控器会占据相当一部分的家居空间，也不方便整理。

针对这种情况，人们便产生了一种想法：

是否可以用一只遥控器遥控所有家用电器？

答案是肯定的，多用遥控器就此产生了，这种遥控器的特点是：

遥控器里面预置了不止一套编码，而是多套编码，可供用户在不同场合选择不同模式，新型的如图1-2所示：

图1-2遥控多种电器的遥控器伴随着科技的日新月异，红外遥控技术和单片机技术已经越来越成熟，嵌入式技术的大力发展，使大部分商家都在生产一种新的遥控器：

这种遥控器内置一个动态的编码库，库内存放用户自主录入的编码，使其具备一中心的功能红电子科技大学硕士学位论文2外学习功能，这种遥控器也有了新的名称：

学习型红外遥控器，如图1-3所示：

图1-3学习型红外遥控器通过对国内红外遥控器市场进行的调查，本人发现了一些问题：

红外遥控编码学习技术虽然在国内已经发展的很成熟了，但由于市场推广不够，导致产品化程度较低，经过分析，其主要原因主要是设计者没有站在用户的角度思考进而开发产品，不了解用户的需求，导致产品实用性大大降低。

进入互联网时代，人们对电视的热情已经没那么高了，很多年轻人可能已经不再看电视，视频内容都通过电脑和手机来获得。

但随着智能电视的兴起，让电视在智能家庭中的地位又变得重要了起来。

智能电视让电视也能够接入网络，针对大屏幕设计的智能系统让我们即便在电视上也可以获得和手机上一样的应用体验。

目前针对电视的专属应用也陆续推出，智能电视与智能手机建立了一个应用生态系统，其还能与手机上使用的应用进行互联互通。

同时，手机在这个过程中还可以通过红外或无线充当遥控器，大屏与小屏之间完美地联系在一起。

智能电视除了自身具有接入联网的功能外，通过dlna、miracast、airplay还可以让手机屏幕内容通过无线的方式投射到电视上，这样电视变成了智能手机的延展，让精彩的内容与更人更方便的分享。

由此可见，虽然人们获取视频的途径多了，但现代智能家庭，电视无疑还有着它不可或缺的重要位置，也成为黑色家电中智能化最重要的产品。

除了智能电视，家庭中的不少家电也都开始了智能化的尝试，通过网络将功能和控制的范围进行延展。

这其中，通过物联网方式控制家庭中的温度系统最吸引我们眼球的。

物联网化的空调可以让我们直接通过手机了解目前室内的空气和气温状况，用户可以借助网络直接来控制空调，不仅仅局限于在家中，甚至你在工作的地方也可以根据室内的温度、湿度变化来控制空调的工作状态。

除了空调，现在的洗衣机也采用了与智能手机类似的安卓系统，我们可以对洗衣程序进行更多个性化的设置，来保证最让你满意的洗衣效果。

同时在手机中安装相应的app后，你还可以随时了解洗衣的进度，通过远程来进行控制，甚至你发一个短信，家中的洗衣机就开始启动了。

互联网和智能平台的发展让白色家电带给我们的体验超出了我们的想象，而通过手机，我们可以更好地利用这些电第一章绪论3器，穿越时间和空间，让它们更好地为我们服务。

俗话说“民以食为天”。

智能化的趋势有没有走进厨房呢?

答案当然是肯定的。

要说厨房中智能化程度最高的无疑就要说说网络发展给冰箱带来的变化了。

互联网时代的冰箱可以根据用户的设置来管理你的冰箱里的食品。

通过物联网，我们可以轻松了解到冰箱中食品的储备状态，食品的保质期，这些信息能够轻松被用户获得，而通过网络，我们还可以随时随地了解到这些情况，以便我们制定出近期的食品采购计划，或者对自己近期的饮食状况、食品存放状况有更加全面深入的了解。

厨房智能化发展让我们可以更好地指定自己的饮食计划，根据个人的身体状况作出调整，带给我们最便捷、最健康的体验。

家居智能化已经成为了一种流行趋势，向各个方面蔓延。

在这个过程中，我们每天需要面对的很多东西都会发生变化。

这些变化将颠覆很多过去的生活方式，以手机为中心的控制、管理方式将更多地出现在我们面前，把家装进手机的设想将变为现实。

对于这些变化，消费者们似乎非常期待。

1.2系统目标和内容针对上文的国内具备红外学习功能的遥控器的产品化程度较低的现象，本文结合红外遥控技术和单片机技术，提出一个基于单片机的设计系统：

能够实现对遥控器发射出的红外遥控信号的学习，将学习结果保存下来，并根据学习结果系统重新发射出有效的红外遥控信号。

为了实现这个目标，本文应该提出有效的方法来解决如下问题：

如何实现对红外遥控信号的学习、如何将学习结果保存下来、如何根据存储的结果发射出有效的红外遥控信号。

为了解决这些主要问题，就必须做好遥控信号的采样学习、遥控信号的还原发射。

本设计基于单片机，分成几个功能模块，分别实现遥控信号的采样学习、采样数据的回显、红外信号的还原发射。

然后将这几个功能模块组合起来最终实现设计要求。

这种模块化的划分，能够减少代码间的耦合关系，方便程序调试。

办公区域及家庭室内在智能化改造的时候，必须要将用电器进行大面积改造才能与整体网络联动匹配。

目前市面上大多是红外遥控器，在日常的家庭生活中红外遥控器得到了很好的运用，它的优势得以完全体现。

因此本论文旨在使用单片机设计这样一个系统，一方面能够完成对遥控器发射的红外遥控信号的学习，并将学习结果保存下来；同时另一方面还能够接收单片机串口发来的学习结果，根据学习结果发射出有效的红外遥控信号，达到遥控目标的目的。

这种操作模式比将每台家电单独进行智能化升级的方法，具有费用低、破坏幅度小、易实现等优点。

只得将此方法进行大面积推广。

电子科技大学硕士学位论文4在红外编码配对方面，其实一些巨头已经有所行动，比如说三星在GALAXYS4加入遥控器功能，支持自家公司的部分电器。

从其中可以看出，不管是一些大公司还是硬件创业团队，都有意向往这方面靠拢。

不过这些巨头更多的是想形成自家公司的壁垒，而兼容众多电器的使命变相地落在硬件创业团队身上。

“红外技术遥控已经相当成熟，而遥控这种交互方式已经很落后。

”对于人机控制交互，不少创客认为语音控制是更有前景的。

从手机上来看，各种语音助手的语义解析的准确度已经相当高，把语音翻译成文字没有多大的障碍。

不过哪怕是“硬件版的Siri”出现，它们也是需要面对和解决机器之间的交互问题，比如说红外编码配对、室内WiFi定位等。

在它们出现并走向成熟之前，还得有劳万能红外控制器暂且代行。

本文最终该设计要达到的效果就是能够对遥控器发射的红外遥控信号实现精确采样和正确存储，并根据存储的结果发射出来的红外遥控信号能够控制目标。

对家用电器的智能升级必须要投入大量资源。

目前智能化家电的情况是:

各个厂家各自为政，生产出的产品不能兼容，需要对每个产品进行升级；升级成本高、会破坏原有家电，厂家后期维保不予认同；专业技术知识需求高，将多种产品整合需要精通各种电气原理及电路。

本实验的这种实现思路操作简单，易于上手，会以最小的代价完成对众多用电器的控制。

1.3章节安排第一章是绪论，大致介绍下本论文的研究背景、设计目标、相关内容以及论文的章节安排。

第二章相关技术，详细介绍了红外控制使用的软件及硬件相关技术知识第三章介绍了该功能产品在市场上的功能需求及性能需求。

第四章详细介绍了本设计的具体设计实现步骤，给出了各个功能模块方案。

第五章详细设计部分介绍了学习机部分和发射机部分的相关原理。

第六章系统测试给出了该课题设计的最后结果。

第七章总结全文并展望以后工作研究发展方向。

第二章相关技术5第二章相关技术本设计最核心的功能就是要实现对红外遥控信号的准确采样学