红外遥控解码器.docx
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红外遥控解码器
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红外遥控解码器
编号：
电子线路设计
实训（论文）说明书
题目：
红外遥控解码器
院（系）：
应用科技学院
专业：
电子信息工程
学生姓名：
石佳杰
学号：
04
指导教师：
符强王守华归发弟
2011年1月7日
《单片机原理》实训任务书
年级：
08级面向专业：
电子信息工程学时：
3周
项目名称：
红外遥控解码器
项目类型
硬件设计与制作
特殊要求
无
承担学生姓名
学号
专业
联系电话
石佳杰
04
电子信息工程
项目设计要求：
基本功能要求：
1、能检测和读取红外遥控器信号
2、用数码管显示红外遥控器的编码
3、能显示编码方式
发挥部分要求：
1、能学习和发出相应的红外编码信息
2、
参考资料：
完成形式：
1.设计与制作可供实际检测的实物样板；
2.每位同学完成一个作品，作品的内容必须和单片机相关。
3.完成实训论文。
项目设计进度要求：
项目验收方式：
1、在实训期间进行作品验收，验收后交实训论文及实训的资料打印稿及电子文稿。
2、设计报告要符合桂林电子科技大学毕业设计论文统一格式。
项目开始时间：
11年12月27号
项目结束时间：
11年1月7日
任务下达：
摘要
本次实训制作的是红外遥控解码器，此设计主要通过运用一体化红外接头读取由万能电视机遥控器发送来的红外遥控信号信息，将所得到的红外信息传输到单片机当中进行解码，然后对应万能电视机遥控器上的键值，使单片机将解码后的数据用数码管显示出来，并且用8个LED来显示其编码的方式。
红外遥控信号的调制方式很简单，一般都是将数字信号经过调制至38kHz左右的红外载波上，然后经过红外发射器发射出去。
其解码的方式也很简单，只要知道调制的数字信号的引导码、系统码、数据码和数据反码各自的周期和其调制的数字信号所表达的数字信息，就能利用软件编译进行解码。
本文中所使用的万能电视机遥控器使用的是脉宽调制方法，当按下按键的时候遥控器就向外发射一组频率在38kHz上左右的调制码，其中包含引导码、系统码1、系统码2、数据码和数据反码，连续发射数据码和数据反码使得所调制的信息更为容易解调，也就是更容易让机器识别。
但是由于硬件设施上的限制，本文所用的单片机印制电路板所能识别的有效范围只在1米内，根据理论，其最大有效范围可达5米左右。
红外信号接收的元件则是使用一体化红外接头，它将红外接收管（光电二极管）、放大器、滤波器及解调器集成在个硅片上，不仅尺寸小、无需外部元件，并且具有抗光电干扰性能好（无需外加磁屏蔽及滤光片）、并有接收角度宽等特点。
关键词：
红外信号调制，红外信号接收，单片机解码
Abstract
Theproductionoftheinfraredremotecontroltrainingdecoder,thedesignofthemainconnectorthroughtheuseofintegratedinfraredTVremotecontroltoreadfromtheuniversalinfraredremotecontrolsignalssenttotheinformationobtainedwillbetransmittedtothemicrocontrollerwhichinfraredinformationtodecodeThenthecorrespondinguniversalTVremotecontrolkey,themicrocontrollerwilldecodethedataafterthedisplaywithdigitalcontrolanddisplaywith8LEDtothewaytheircode.
Infraredremotecontrolsignalmodulationisverysimple,usuallyadigitalsignalto38kHzmodulatedinfraredcarrieraround,andthentransmittedoutthroughtheinfraredemitter.Thedecodingmethodisalsoverysimple;justknowthatthedigitalsignalmodulationbootcode,systemcode,datacodeanddataagainsttherespectiveperiodandthecodemodulationdigitalsignalexpressedbythedigitalinformationcanbecompiledusingsoftwaretodecode.UsedinthisuniversalTVremotecontrolusespulsewidthmodulationmethod,whenyoupressthebuttonwhentheremotecontroltolaunchoutonagroupofaround38kHzfrequencymodulationcode,whichcontainsthebootcode,systemcode1,2systematiccode,datacodeanddataagainstcode,continuousemissiondatacodeanddatamodulatedbytheanti-codemakesiteasiertodemodulatetheinformation,whichiseasierforthemachineidentification.However,duetohardwareconstraints,themicrocontrollerusedinthisarticleprintedcircuitboardcanrecognizetheeffectiverangeofonly1meter,accordingtotheory,themaximumeffectiverangeofupto5meters.
Infraredsignalreceivercomponentistheuseofintegratedinfraredconnection,itwillbeinfraredreceiver（photodiode）,amplifier,filteranddemodulatorintegratedinasiliconchip,notonlysmallsize,noexternalcomponents,andopticalinterferencewithanti-Performance（withoutadditionalmagneticshieldingandfilters）,andhavereceivedwide-anglecharacteristics.
Keywords:
infraredsignalmodulation,infraredsignalreceiver,microcontrollerdecoding
引言
在我们平时的生活中，用红外线来传输信息的方式处处可见。
从电视机、影碟机的遥控，到安全系统的应用，处处都可以看到广泛的红外线应用。
红外线的广泛应用，方便了人们的生活，作为一个要跟上时代的大学生，必须顺应世界的潮流，了解世界发展的动向，才能跟得上时代的脚步，才不会被时代所淘汰，历史所淹没，才能够对祖国有所贡献。
从最基本的东西学起，结合自己所学过的所有知识，循序渐进的往下做，做好每一个小的部分，整合起来就可以形成一个完整地整体，同时能够将所学到的知识充分的发挥并且整合起来，这样才能学到真正的东西。
同样，单片机的应用也在生活中比比皆是。
为了能够更好的应用单片机来解决生活和生产中出现或者是将要出现的问题，同时要学会利用软件编写控制程序来实现各种各样的功能，本文采用了一种最基本的方式，利用一体化红外接头和单片机来实现对于已调制的红外信号进行接收和解码，从最简单的控制开始，学会如何控制单片机，如何利用单片机进行基本的通信和无线通信，将自己所学过的编程方式通过实训体现出来，并且结合这个学期所学的信号调制和解调，解决在现在乃至将来会出现的所有问题，达到学以致用的最终目的。
进行印制电路板的设计和制作，可以对印制电路板的制作工艺流程有较为详细和完整的印象和感触。
通过对印制电路板的腐蚀、钻孔、焊接等步骤，能够对工厂生产的流程得到充分的了解，从对基础的了解做起，一步一个脚印，这在以后的设计和制作上面获得更多的经验。
本文所采用的主要元件为STC89C52RC型单片机和RPM-638型一体化红外接头，主要是通过万能电视机遥控器利用数字调制的编码方式，来对单片机的显示进行控制，达到数据传输和接收的目的。
1红外信号调制和解调原理
红外信号的编码
红外信号首先根据按键功能，通过编码成数据码（DataCode），携带在系统码（CustomCode；CustomCode’）和引导码之后。
数据反码（DataCode’）则是为了使接收信号能够校对。
引导码（LeaderCode）则是用来识别是红外遥控信号还是其他干扰信号的开关。
下面以μPD6121G为例，其产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。
该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。
UPD6121G最多额128种不同组合的编码。
红外信号的调制方式
μPD6121G采用脉宽调制的串行码。
引导码的周期为，脉宽为9ms，间隔为。
其中，数字信号“0”的编码是，脉宽为、间隔、周期为；数字信号“1”的编码是，脉宽为、间隔、周期为，其波形如图所示。
μPD6121G将系统码、数据码集中调制在一个38kHz的载波上，其中系统码分为系统码和系统码’，数据码分为数据码和数据反码。
四个码分别可以承载8位二进制数据，系统码的传输时长为18ms，数据码传输时长为27ms，最后还包括一位停止位。
这一组数据包含了万能电视机遥控器上的一个功能键位，用8位二进制
来表示一个键位。
红外信号的接收
图一体化红外接头
红外信号的接收，使用了一体化红外接头。
现在的红外接收器都采用一体化红外接收头。
它将红外接收管（光电二极管）、放大器、滤波器及解调器集成在个硅片上，不仅尺寸小、无需外部元件，并且具有抗光电干扰性能好（无需外加磁屏蔽及滤光片）、并有接收角度宽等特点。
目前市售的一体化红外接收头有两种封装，其引脚排列不同，RPM-638红外接收头如图1。
3所示。
有球面受光面，工作电压VCC为5V，接收角度△Q=±55。
静态电流ICC=0。
5mA，工作频率f0=38kHz。
红外信号的解调
解调红外信号，首先要将一体化红外接头读取到的信号储存起来，然后根据实际测试的编码进行比较，比较相同后输出即可。
2红外遥控解码器
红外遥控解码器的原理图
单片机最小系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。
对51系列单片机来说，最小系统包括：
单片机、晶振电路、复位电路。
复位电路：
由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。
典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。
晶振电路：
典型的晶振取（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的μs级时歇，方便定时操作）
单片机：
STC89C52RC。
STC89C52RC与AT89C51基本相同，有PDIP，PLCC，TQFP三种封装方式，其中最常见的就是采用40PIN封装的双列直接PDIP封装。
以AT89C51为例，芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口左边那列逆时针数起，依次为1，2，3，4……40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。
在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8为可编程I/O引脚32根。
主电源引脚（2根）：
（1）VCC:
电源输入，接+5V电源；
（2）GND：
接地线。
外接晶振引脚（2根）：
（1）XTAL1：
片内晶振电路的输入端；
（2）XTAL2：
片内晶振电路的输出端。
控制引脚（4根）：
（1）RST/VPP：
复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位；
（2）ALE/PROG：
地址所存允许信号；（3）PSEN：
外部存储器读选通讯信号；（4）EA/VPP：
程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
可编程输入/输出引脚（32根）。
AT89C51单片机有4组8为可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。
P0口：
8位双向I/O口线，名称为；
（2）P1口：
8位准双向I/O口线，名称为（3）P2口：
8位准双向I/O口线，名称为（4）P3口：
8位准双向I/O口线，名称为。
电源分别用两组插针，每组两个。
一组接VCC，一组接GND，还有一个LED串联电阻，作为通电标识，以防VCC、GND接反。
图（3）上拉电阻电路
上拉电阻的作用就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平。
当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。
OC门电路必须加上拉电阻，以提高输出的高电平值。
为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。
在CMOS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路
芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。
提高总线的抗电磁干扰能力。
管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。
长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。
串口通信就是串口按位发送和接收字节。
尽管比按字节的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。
典型地，串口用于ASCII码字符的传输。
通信使用3根线完成：
（1）地线，
（2）发送，（3）接收。
由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。
其他线用于握手，但是不是必须的。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
此电路可以将接收到的红外信息发送到PC上进行存储。
图（5）显示、扩展显示电路
数码管由8个发光二极管构成，通过不同的组合可用来显示数字0～9，字符A～F、H、L、P、R、U、Y等符号及小数点“.”。
共阴极数码管中8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，即为共阴极接法，简称共阴数码管。
通常，共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端。
当某段驱动电路的输出端为高电平时，该端所连接的字符导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。
同样，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。
单片机LED共阴极段码表：
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H；[0-7]
7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H,76H；[8-F]
LCD1602型液晶显示器，在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
显示质量高：
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。
因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
数字式接口：
液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
体积小、重量轻：
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显示器要轻得多。
功耗低：
相对而言，液晶显示器的功耗主要消耗在其内部的电极和驱动IC上，因而耗电量比其它显示器要少得多。
图（7）LCD实物
1602LCD主要技术参数：
显示容量:
16×2个字符，芯片工作电压:
—，工作电流:
，模块最佳工作电压:
，字符尺寸:
×（W×H）mm。
编号
符号
引脚说明
编号
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
数据
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
数据
4
RS
数据/命令选择
12
D5
数据
5
R/W
读/写选择
13
D6
数据
6
E
使能信号
14
D7
数据
7
D0
数据
15
BLA
背光源正极
8
D1
数据
16
BLK
背光源负极
表LCD引脚说明
第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极。
图（8）红外接收电路
将RPM-638的OUT端与单片机的口相连接，通过对口输送接收到的数据，进入单片机存储起来然后等待解码。
红外遥控解码器的PCB
图
（1）红外遥控解码器的扩展电路（LED组）
图
（1）红外遥控解码器的PCB总图
其中，LCD接口焊接插槽，作为外部扩展部分，所对应为P0口。
外部扩展部分除了接LCD意外，还可以接作为显示编码方式LED组。
这组扩展电路由8个LED组成，通过排阵可直插入红外遥控解码器的P0口，通过软件编程可实现对红外信号的编码方式进行显示。
因为其编码方式为8为二进制数，所以，用LED亮表示“1”，灭表示“0”。
4调试
在一开始的时候，因为在网络和说明书上都找不到功能键的编码，而且根据电视机型号的不同，功能键的编码也是不同的，所以，要先用LED组来测试某一型号下功能键的编码。
当印制电路板焊接好之后，先检查焊点，然后VCC和GND的通断，以及各个线路的通断。
运用数字万用表的蜂鸣档来检查VCC和GND的通断，以及各个线路的通断。
检查过后，先将程序用串口烧录进单片机，然后用接收程序先，接收红外信号，将接收到的编码送至P0口，用LED显示出来。
KEYCODE:
DB0B6H,0FFH,7FH,0BFH,3FH,0DFH;P,0-4
DB5FH,9FH,1FH,0EFH,6FH;5-9
DB0FDH,37H,8FH,0A7H,0F7H,0D7H;A-F
DB17H,0E7H,0C7H,8DH,77H,55H;不显示
这个是从万能电视机遥控器发射出来的功能键的红外编码。
其中定义电源为P，数字键0-9定义为0-9，其他随机定义为A-F，其他则定义为不显示。
然后加入解调程序，程序的定义为，接收到红外编码后，对照KEYCODE表中已经的编码数据，向P1口，也就是数码管输送显示数据，即实现了解调。
因为硬件限制的缘故，此红外遥控解码器的有效范围在1米以内。
这是由于一体化红外接头内部自带的功率放大器功率不足的缘故，额定为5V的电压放大能力差。
而电视机的额定电压为220V，内部放大电路的放大能力强，检测信号的效率高，所以最大有效范围在5米左右，这是单片机所不能实现的。
6结论
通过这次实训，再一次了解焊接印制电路板的流程，而且在实训的过程中，通过上网收集所有资料，整合所有资料，获得的收获非常的多，学习到了很多在课堂上学不到的知识。
在制作这个红外遥控解码器的过程中，里面涉及的专业知识包括了数字逻辑电路，汇编语言，通信原理，单片机原理。
以及各种各样的软件例如Protel99，用来画原理图，以及PCB；Proteus，用来仿真解码电路；还有KeilC，用来编译单片机软件程序，以及通过串行口烧录程序进单片机的程序。
通过使用这些软件，遇到了很多前所未有的难题，特别是脉宽调制的制式，在网上有很多不同的版本。
脉宽的长度也非常的不同，这使得在制作红外遥控解码器的过程中起到了很大的阻碍作用。
这些只能通过无限次的测试和试验来了解到所使用的万能电视机遥控器的制式。
除此之外，程序的部分也是非常巧妙的，如何检测，比较也是难度比较大的。
虽然这种存入和比较的程序非常简单，但是不是经常在做这些东西的人是很难想到的。
经过参考前人的智慧和积累和个人的思考和整合，终于实现了基本的功能，这是值得庆幸的。
谢辞
经过几个月的查资料、整理材料、写作论文，今天终于可以顺利的完成论文的最后的谢辞了随着三周的努力与付出，随着论文的完成，终于让我的实训得以划下完美的句点。
在实训的过程中遇到了很多认识的，不认识的同学，他们都在我制作印制电路板和焊接的过程中给予了我许许多多的关注和帮助，特别是要感谢的是带领我们实训的老师，他们不辞辛苦地每日的奔波到金工实习中心，给予很多人指导和教导。
在金工实习中心的每一天我都会铭记在心，以来感谢那些来帮助过我的老师和同学们。
参考文献
[1]阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社，2003.
[2]田补.一体化红外接头简介.电子制作，1999（9）
[3]赵传申.单片机原理与接口技术.清华大学出版社,2010.
附录
程序：
CODEREQU1AH
U_CODEEQU1DH
CHECKEREQU30H
KEYBIT
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVP1,#40H
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