电子毕业设计 学习型万能遥控器的设计与实现

XX学院2011届本科生毕业设计学习型万能遥控器的设计与实现摘 要 随着万能遥控器家用电器的出现和推广，曾经给我们生活带来方便的红外遥控器反而显得无用武之地。一方面，数字电视机顶盒、DVD、电视机、音响、空调等家用电器都是自带遥控器，操纵这些需要使用多种遥控器，这给使用者带来了许多不便之处。另外一方面，红外遥控信号因为需要直视空间、并且要受短短几米距离的限制，而导致很多场合无法适用。学习型万能遥控器却能够把各种电器集中控制，克服了红外遥控器只能识别唯一设备的局限性，从而拓宽了应用范围，方便了我们的生活。学习型万能遥控器主要功能包括红外信号转发、克服对直视空间控制的依赖以及克服接收距离短的缺点。红外信号学习,可以把多个红外信号学习在一个遥控器上,有效避免频繁更换遥控器的尴尬情况，当然学习功能也兼有转发功能的特点。关键词：红外遥控 万能遥控器 红外学习 信号中继Learn to type a function-oriented universal remote design and implementation ofABSTRACTWith the infrared remote control of household appliances has increased, would have to bring convenience to our lives instead of the infrared remote control to give us trouble. Digital TV set-top boxes, DVD, TV, stereo, air conditioning, due to various equipment comes with remote control, manipulation of these devices may use a variety of remote control, a lot of inconvenience to the user. On the other hand, infrared remote control signal because of the need open heart space, and subject to just a few meters away from the restrictions, and lead can not be applied on many occasions. The design allows centralized control of various electrical energy to overcome the remote control device to operate only against the limitations and broaden the scope of application, to facilitate our lives. Design of the main functions of the transmitted IR signal can overcome the need to look into space, the disadvantage of receiving a short distance; infrared signal learning, can learn in a number of infrared remote control signals, and effectively avoid the embarrassment of frequent replacement of the remote control, of course learning function is also the characteristics of both forwarding. Key words: infrared remote control universal remote control IR learning signal relay 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论12 概述22.1遥控技术的种类22.2红外遥控技术的研究现状和成果。43 作品简介63.1总体设计思想63.1.1转发模式103.1.2 学习模式103.2 重要参数114 总体设计125 硬件电路设计145.1 遥控端145.2接收端165.3 器件选择195.3.1 无线模块的选择195.3.2 MCU的选择226 软件设计266.1 遥控端266.2 接收端27参考文献28附 录30谢 辞52521 绪论随着电子工程在产品设计中的应用日益广泛，对产品的人性化设计成为设计领域一个新的革命。遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在当今社会科学技术的发展与日俱增，人们是生活水平也是日益提高，为了减少人的工作量，所以是对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高，针对与这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。单片机的集成度很高，它具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用与“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品(家电、玩具)等各种领域。单片机特别适合于把它做到产品的内部，取代部分劳师机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。红外线是一种光线，具有普通光的性质，可以以光速直线传播，强度可调，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以发出特定波长（通常是近红外）的红外线，通过控制二极管的电流可以很方便地改变红外线的强度，达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波，最典型的应用就是家电遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，但遥控器多了很容易弄混，如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一个遥控器控制家中所有电器该有多好。为此，我们试着设计一种以单片机为核心的智能型遥控器。通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力，让我们把在大学三年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。在设计过程中使我们能够把专业知识系统的，有条理的连接起来。2 概述 2.1遥控技术的种类电动常见的遥控电路一般有如下几种类型：声控、光控、无线电遥控、红外遥控等等。 1.声控方式声控就是用声音去控制对象动作，一般采用驻极体话筒或压电陶瓷片作为传感元件来拾取声音，通过电路放大驱动后级电子开关动作。为防止外界音频干扰，可以采用超声波控制，但也有故意选用声频来进行控制的，比如用小孩发出的声音频率去控制声控玩具娃娃的哭笑动作等。2.光控方式 简单的单通道光控电路是利用光敏管受光以后内阻发生变化使电子开关的状态发生变化，传感器有光敏二极管、光敏三极管、光敏电阻、光敏电池等等（早期生产的玻璃壳封制晶体管，刮掉外面黑色遮光油漆后就是一个不错的光敏管。）。这个光源既可以是可见光，也可以是红外线等不可见光源，不同的光敏元件有着不同的光谱。复杂一些的光控电路则能够完成多通道开关或模拟量变化控制，应用极其广泛，可以说家家都有。因为带遥控的电视机、功放音响、VCD录像机等家用电器的遥控器都是利用红外线光源进行遥控的典例。上海现在有许多居民楼的走廊照明灯都采用了光控与声控相结合的电路，利用路过的人发出的脚步声、谈话声或其他声音去触发照明灯的声控电子开关，用光控电路使得照明灯在白天自动关闭停止响应。3.无线电遥控方式 无线电遥控电路比起声控或光控电路复杂多了，但控制距离也更远是它的主要特点，光控、声控电路一般仅有几米到十几米的作用距离，而无线电遥控视不同的应用场合近可以是零点几米，远则可以超越地球到达太空！它由发射电路和接收电路2部分组成，当接收机收到发射机发出的无线电波以后驱动电子开关电路工作。所以它的发射频率与接收频率必须是完全相同的。根据其发射的高频波形有等幅、调幅、调频、数字脉冲发射机，根据其控制的开关数目有单通道遥控和多通道遥控等。 等幅发射只能用于单通道控制，线路简单发射效率高但是抗干扰性极差。用固定的音频频率/b去调制高频发射波的b幅度（所谓调制，就是使发射的高频电波随着音频频率的变化而产生相应变化的过程。），使发射的高频电波幅度随着音频频率的变化而产生相应变化，这就是调幅发射。它可以用不同的音频频率去控制不同的开关通道，所以可以做成遥控多通道控制电路。由于调幅波的高频发射功率不能被全部利用，所以高频发射效率比较低，但是因为它采用了音频调制的方法，所以大大提高了抗干扰的能力。 如果用固定频率的音频去调制高频发射波的频率，使得高频发射频率随着音频频率产生相应的频率偏移，这就是调频发射。因为调频发射发送的是高频等幅波（高频全功率发射），充分利用了高频发射功率，所以在发射机的高频发射功率相同的情况下，控制距离比调幅波远得多。由于自然界里的干扰电波多数是调幅波，所以调频波的抗干扰性能也远远优于调幅波，缺点是调频接收电路相对调幅接收电路来说比较复杂一些。 如果用于调制的音频不是固定频率，而是直接用人的话音频率去调制高频发射波，那就是无线电对讲机了，发送接收的基本道理都一样。如果用数字信号去调制高频发射电波，那发射的就是高频脉冲波了。接收电镀虽然更复杂，但是各项技术指标均有提高，工作的可靠性、稳定性都是其他调制方式望尘莫及的。 由于发射功率过大会干扰和影响其他电子设备的正常工作（飞机上不允许乘客使用手机，就是怕手机的高频发射电波会干扰驾驶舱电子仪器的正常运行而产生事故。），所以每个国家都有专门的无线电管理委员会进行监督管理，对在不同场合、不同工作性质下使用的无线电波发射功率、发射频率均有严格的限制和规定。对于业余无线电爱好者，开辟有专门的业余波段提供使用。遥控有效距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。但由于上述发射功率、工作频率受到各种限制，一般可以从提高接收灵敏度、改善接收电路的抗干扰性能等方面入手去改进接收电路。 最初级的无线电遥控电路，接收采用简单的超再生电路，会产生“沙沙”的电路特有噪声，当接收到发射机发出的与接收频率相同的高频等幅波时，噪声立刻被抑制，使后级的低频放大电路的输入状态改变而驱动电子开关动作。由于它只有在打开或关闭发射机时产生对应的开关信号，所以只能工作在单通道遥控方式。而且当遥控距离拉长后，由于接收到的高频电波减弱，电路噪声将不能被完全抑制，此时的电子开关就处于极不稳定的临界状态，或开或关，这可是遥控电路的大忌！所以此遥控电路应用范围很小。 调幅接收机接收到经过音频调制的高频调幅信号以后，通过检波级将音频信号截下送往后级放大电路。如果是多通道的接收机，一般用磁罐制作精密电感组成多级不同谐振频率的LC音频滤波电路，每级只允许与该级谐振频率相同的音频频率通过，经过处理转换成直流电平驱动后面的电子开关。接收机视遥控场合的不同要求可以是直放式、高放式、外差式等电路组合，抗干扰要求高的重要场所还可以增加二次变频电路加强安全系数。 无线电遥控电路的重点就是抗干扰和稳定性问题，所以电路里为了安全可能会设置了许多的附加电路。毕竟无线电遥控电路与无线电对讲机在安全要求方面大不一样，对讲机一句话没听清楚可以要求对方再说一遍，说错了还可以纠正，用于重要场合的遥控器要是开关动作错了，也许就是人命关天的后果！ 2.2红外遥控技术的研究现状和成果。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管1 资料来源:毕业设计论文网 因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用pc1373H、CX20106A等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz1237.9kHz38kHz。也有一些遥控系统采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在加用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地接收端有不同地输出状态。接收端地输出状态大致可分为脉冲、电平、自馈、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其他如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便以后适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。 除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。 2 资料来源:毕业设计论文网 3 作品简介3.1总体设计思想作品由二个部分构成，一个是放在受操控电器同一个地方的模拟端（或称为接收端）如图3-1和图3-2，一个是远离受操电器的遥控器如图3-3和图3-4。在模拟模式时模拟端同时具备红外遥控信号的接收和发送功能。可以学习不同红外遥控的编码并保存起来，同时与无线电遥控器的某个按键相关联，关在无线遥控器上按下该键时模拟装置就会发出刚才所学习的编码。在转发模式时，遥控器把自己接收到的红外信号经无线电信号实时地转发给模拟端，模拟端把接收到的无线电信号还原成与遥控端接收到的信号一样的红外信号，从而控制其对应的电器。键入文档的引述或关注点的摘要。您可将文本框放置在文档中的任何位置。可使用“文本框工具”选项卡更改重要引述文本框的格式。图3-1 模拟端正面图3-1 注释: 12V DC电源插头。 模仿信号红外LED。 一体化红外接头，学习的时候才用。 绿色指示灯。发送，模仿信号时此灯会闪,删除编码时亮。 红色指示灯。学习编码时此灯会亮。 学习按键。 删除按键 电源开关。图3-2 模拟端反面图3-3 接收端正面图3-3 注释: 模仿按键，能学习编码的按键系统功能按键,从左往右分别是转发,页面1,页面2,清除。 转发指示灯 页面1发送指示灯 页面2发送指示灯删除学习记录保留电源开关图3-4 接收端正面3.1.1转发模式 转发模式的最大特点是，兼容性好，理论上支持所有以38KHZ为载波频 率的红外线遥控器。使用方法如下： 1.分别打开接收端和遥控端的电源。 2.按遥控端上系统功能按键中的转发键，转发指示灯会闪一下。 3.接着就可以实现转发了,比如你在卧室想控制客厅的数字机顶盒,就可以把遥 控器和机顶盒遥控器拿到卧室。用的时候转发指示灯会闪。在转发模式下，遥控端页面1键和页面1键可以退出转发模式进入模式，其它按键都不起作用。3.1.2 学习模式学习模式可以把你原来使用的红外遥控器编码学习起来，以后不用原来的遥控器也能操作各种电器了。你可以把多个遥控器学习都学习，作能够学习的按键数达60个，分成两个页面。哪个页面哪个按键对应哪个遥控器都能自己决定，你可以把一个遥控器的按键学习在不同的页面也可以把二个遥控器的按键学习在一个页面。（一）在第一次使用这个功能之前，必需先进行学习。学习操作方法如下:1.分别打开接收端和遥控端的电源。2.按住接收端学习按键直到红色指示灯亮起来，表明此时已进入学习状态此时如果想放弃可以按一下删除键。3.把要学习的红外遥控对准接收端的红外接收头，按一下想要被学习的按键，此时绿色的指示灯会闪。4.在遥控端上先选择好页面（由自己喜好决定），再按一下任意一个模仿按键（由自己喜好决定），此时红色指示灯熄灭。这样就做好按键关联了。（二）删除学习结果操作方法如下:1. 先按住删除键不放，再按住学习键直到绿色指示灯亮起。2. 如果是要删除单个按键，就按遥控端对应的按键就好，此时要注意选好页面。如果是删除所用的学习结果，按遥控端删除学习记录按键。注意：使用学习模式时须退出转发模式。3.2 重要参数输入电压：DC7.5-12V 红外线载波信号：37.9844kHZ转发模式信号失真：20us 转发模式信号延迟：约0.4ms （见图3-5）图3-5 转发模式的原信号与还原后信号，绿色为原信号4 总体设计作品设计由二个部分构成，一个是放在受操电器同一个地方的模拟端，一个是拿在手上的遥控端。在转发模式下，遥控端把接收到的红外信号用无线电发送出去，接收端再把接收到的无线信号还原成红外信号发给出来从而控制各种红外遥控设备,过程如图4-1所示。无线电遥控器（接收红外信号并发出对应的无线电信号）模拟装置（接收无线电信号并发出对应的红外信号）电视DVD机顶盒音响空调红外遥控器（发出红外信号）其他红外红外无线电图4-1 转发模式运作过程在学习模式下，模拟端同时具备红外遥控信号的接收和发送功能，可以学习不同红外遥控的编码并保存起来，同时与无线电遥控器的某个按键相关联，当在无线遥控器上按下该键时模拟装置就会发出刚才所学习的编码，过程分别如图4-2，4-3所示。模拟装置(学习)（关联）红外线遥控器（发出红外编码）无线电遥控器（发出无线电编码）图4-2 学习模式学习过程无线电遥控器（发出无线电编码）模拟装置（模拟对应的红外信号）电视DVD机顶盒音响空调其他无线电图4-3学习模式使用过程5 硬件电路设计5.1 遥控端遥控端由电源电路（图5-1），无线模块接口（图5-2），MCU电路,P1.0-P1.6接无线模块，P0和P2.0-P2.4接键盘（图5-3），矩阵键盘电路（图5-4），红外接收电路（图5-5），指示电路（图5-6）6个部分组成。图5-1电源电路图5-2无线模块接口图5-3 MCU电路图5-4 矩阵键盘电路图5-5 红外接收电路图5-6 指示电路5.2接收端接收端除了555电路外其它的基本和发送端一样，555的电路设计的是候比较谨慎，因为555要用来产生37.9KHZ的方波用以作为红外信号的载波信号，频率不准确或不稳定都可能造成红外遥控距离短甚至不能遥控。最先在proteush 上作了仿真（见图 5-7 和5-8），发现仿真效果很好之后就开始在面包板上作实际测试，出来的波形却是如图5-7所示，这也说明了软件仿真不够“真”，分析后发现是二极管选得不好1N4001是整流二极管并不适合高达38KHZ的信号，改成4148的高频管后输出的波形就相当好了如图5-8。最终决定使用图5-8的电路作为载波信号的产生电路。图5-7 仿真电路图5-8 仿真效果图5-9 第一次测试时波形图5-10 载波信号37.9844kHZ图5-11 载波信号发生电路5.3 器件选择合适的选择器件不但能使电路简单，而且能使其工作更加稳定和有效，同时还节约了成本。5.3.1 无线模块的选择无线模块选用的是nRF24L01，nRF24L01 是一款工作在 2.42.5GHz 世界通用 ISM 频段的单片无线收发器芯片无线收发器包括:频率发生器、增强型 SchockBurstTM、模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器、输出功率频道选择和协议的设置可以通过 SPI 接口进行设置极低的电流消耗 当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9.0mA 接收模式时为12.3mA掉电模式和待机模式下电流消耗更低 。nRF24L01数据传输率可高达 2Mbps 能自动应答及自动CRC 检验和重发，非常适合转发模式使用，因为数据传输速率高所以即便数据重发，也能保证转发的红外信号失真非常小。3 摘自RF24L01开发文档nRF24L01主要特性如下：GFSK调制：硬件集成OSI链路层；具有自动应答和自动再发射功能；片内自动生成报头和CRC校验码；数据传输率为l Mb/s或2Mb/s；SPI速率为0 Mb/s10 Mb/s；125个频道：与其他nRF24系列射频器件相兼容；QFN20引脚4 mm4 mm封装；供电电压为1.9 V3.6 V。nRF24L01 所有配置都在配置寄存器中所有寄存器都是通过SPI 口进行配置的SPI 接口是标准的SPI 接口其最大的数据传输率为10Mbps 大多数寄存器是可读的。SPI 接口可能用到的指令在下面有所说明CSN 为低后SPI 接口等待执行指令每一条指令的执行都必须通过一次CSN 由高到低的变化。SPI 指令格式参看图5-12 及图9指令名称指令格式 操作R_REGISTER 000A AAAA 读配置寄存器AAAAA 指出读操作的寄存器地址W_REGISTER 001A AAAA 写配置寄存器AAAAA 指出写操作的寄存器地址只有在掉电模式和待机模式下可操作R_RX_PAYLOAD0110 0001 读RX 有效数据1-32 字节读操作全部从字节0 开始当读RX有效数据完成后FIFO 寄存器中有效数据被清除应用于接收模式下W_RX_PAYLOAD1010 0000 写TX 有效数据1-32 字节写操作从字节0 开始应用于发射模式下FLUSH_TX 1110 0001 清除TX FIFO 寄存器应用于发射模式下FLUSH_RX 1110 0010 清除RX FIFO 寄存器应用于接收模式下在传输应答信号过程中不应执行此指令也就是说若传输应答信号过程中执行此指令的话将使得应答信号不能被完整的传输REUSE_TX_PL1110 0011 重新使用上一包有效数据当CE 为高过程中数据包被不断的重新发射在发射数据包过程中必须禁止数据包重利用功能NOP 1111 1111 空操作可以用来读状态寄存器图5-12 nRF24L01 SPI 串行口指令设置R_REGISTER 和W_REGISTER 寄存器可能操作单字节或多字节寄存器当访问多字节寄存器时首先要读/写的是最低字节的高位在所有多字节寄存器被写完之前可以结束写SPI 操作在这种情况下没有写完的高字节保持原有内容不变例如RX_ADDR_P0 寄存器的最低字节可以通过写一个字节给寄存器RX_ADDR_P0 来改变在CSN 状态由高变低后可以通过MISO 来读取状态寄存器的内容中断nRF24L01 的中断引脚IRQ 为低电平触发当状态寄存器中TX_DS RX_DR 或MAX_RT 为高时触发中断当MCU 给中断源写1 时中断引脚被禁止可屏蔽中断可以被IRQ 中断屏蔽通过设置可屏蔽中断位为高则中断响应被禁止默认状态下所有的中断源是被禁止的SPI 时序图 5-12至图5-14 给出了SPI 操作及时序在写寄存器之前一定要进入待机模式或掉电模式在图5-12 至图5-14中用到了下面的符号Cn-SPI 指令位Sn-状态寄存器位Dn-数据位备注由低字节到高字节每个字节中高位在前图5-12 SPI 读操作图5-12 SPI 读操作图5-13 SPI 写操作图5-14 SPI NOP 操作时序图nRF24L01 在不同模式下的引脚功能引脚名称 方向 发送模式 接收模式 待机模式 掉电模式CE 输入 高电平10us 高电平 低电平 -CSN 输入 SPI片选使能低电平使能SCK 输入 SPI时钟MOSI 输入 SPI串行输入MISO 三态输出 SPI 串行输出IRQ 输出 中断低电平使能5.3.2 MCU的选择 本作品的遥控端和模拟端分别使用STC生产的STC12C5A60S2和STC11F08XE。遥控端的主要要求运算速度快，模拟端因为要处理绝大部分的工作，所以要求比较多，主要有：1.运算速度快。2.RAM要大于1k。3.EEPROM要大于30k。4.最好有硬件SIP总线。综合以上条件后决定使用STC12C5A60S2作为遥控端MCU，STC11F08XE作为模拟端MCU。STC12C5A60S2和STC11F08XE都是1T型的MCU，一个机器周期等于一个时钟周期。另外STC11F08XE有16K的Flash,53k的EEPROM, 1280字节的SRAM，可惜没有硬件SIP总线，不过关系并不大，我们能通过软件来模拟。最终决定采用STC11F08XE。4 摘自STC官方STC11F-10Fxx文档。STC11 /10xx系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12 倍。内部集成高可靠复位电路，针对高速通信，智能控制，强干扰场合。STC11/10xx系列单片机的定时器0/定时器1/串行口与传统8051兼容，增加了独立波特率发生器，省去了定时器2。传统8051的111条指令􁢗执行速度全面提速最快的指令快24倍,最􁞒慢的指令快3倍。增强型 8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，指令代码完全兼容传统8051.MCU的选择分析：1.工作电压：STC11Fxx系列工作电压：5.5V - 4.1V / 3.7V (5V单片机)STC11Lxx系列工作电压：3.6V - 2.4V / 2.1V (3V单片机)STC10Fxx系列工作电压：5.5V - 3.8V / 3.3V (5V单片机)STC10Lxx系列工作电压：3.6V - 2.4V / 2.1V (3V单片机)2.工作频率范围：035MHz，相当于普通8051的 0420MHz3.STC11F/Lxx系列单片机用应用程序空间：1/2/3/4/5/6/8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字节STC10F/Lxx系列单片机用应用程序空间：4K / 6K / 8K / 10K / 12K / 14K字节4.STC11XE系列单片机：片上集成1280字节256字节RAMSTC11XX系列单片机：片上集成512字节256字节 RAM5.通用I/O口（36/40/12/14/16个），复位后为：准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）可设置成四种模式：准双向口/弱上拉强推挽/􁕪强上拉，仅为输入/高阻，开漏每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过100mA。6.ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片7.有EEPROM功能8.看门狗9.内部集成MAX810专用复位电路（晶体频率在24MHz以下时，要选择高的复位门槛电压,如4.1V以下复位,晶体频率在12MHz以下时，可选择低的复位门槛电压，如3.7V以下复位，复位脚接1K电阻到地）10.内置一个对内部Vcc 进行掉电检测的掉电检测电路，可设置为中断或复位5V单片机掉电检测门槛电压为4.1V/3.7V附近，3.3V单片机掉电检测门槛电压为2.4V附近11.时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器用户在下载用户程序时，可选择是使用内部R/C振荡器还是外部晶体/时钟常温下内部R/C振荡器频率为：4MHz 8MHz精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准12.共2个16位定时器(与传统8051兼容的定时器/计数器16位定时器T0和T1)，STC11 xx/STC10xx全系列都有1个独立波特率发生器（故不必用T2做为波特率发生器,详细使用方法请参考独立波特率发生器做串口通讯的相关使用说明及示例程序）13.3个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟(部分型号无独立波特率发生器,详情请参阅单片机选型一览表)14.外部中断I/O口5路,传统的下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2, INT1/P3.3, INT/T0/P3.4, INT/T1/P3.5, INT，INT/RxD/P3.0 (或INT/RxD/P1.6)15.Power Down(掉电)模式可由内部掉电唤醒专用定时器唤醒(STC11xx系列有此功能，STC10xx无此功能)，也可由上面提到的外部中断口中断唤醒，由于INT/RxD支持下降沿中断，故也可支持远程通信唤醒16.一个独立的通用全双工异步串行口(UART)，做主机时可以当2个串口使用RxD/P3.0，TxD/P3.1可以切换到RxD/P1.6，TxD/P1.7，通过将串口在P3口和P1口之间来回切换，将1个串口作为2个主串口分时复用，可低成本实现2个串口，当然有其局限性17.工作温度范围：-40 +85(工业级) / 0 75(商业级)18.SOP16/DIP16/DIP18/SOP20/DIP20/LSSOP20/PDIP-40/LQFP-44/PLCC-44(暂时尽量不要选PLCC44)SOP16/DIP16有12个I/O口， DIP18有14个I/O口， SOP20/PDIP20/LSSOP20有16个I/O口,LQFP44有40个I/O 口，PDIP40/QFN40(5mmx5mm)有36个I/O口STC11 /10xx系列单片机的内部结构框图如下图所示。STC11 /10xx单片机中包含中央处理器(CPU)、程序存储器(Flash)、数据存储器(SRAM)、定时/计数器、UART串口、I/O接口、看门狗及片内R/C振荡器和外部晶体振荡电路等模块。STC11 /10xx系列单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。图 5-15 STC11 /10xx系列内部结构框图数据存储器(SRAM)STC11 F32XE系列单片机内部集成了1280字节RAM，可用于存放程序执行的中间结果和过程数据。内部数据存储器在物理和逻辑上都分为两个地址空间:内部RAM(256字节)和内部扩展RAM(1024字节)。此外，STC11 F32XE系列单片机还可以访问在片外扩展的64KB外部数据存储器。6 软件设计6.1 遥控端开始扫描键盘是否有键按下打开外部中断00切换为页面1关外部中断0切换为页面2关外部中断0发送按键编码否转发键被按下页面1键被按下页面2键被按下其它是发送点亮红外线灯信号0等待红外接收头高电平0发送熄灭红外线灯信号0中断0结束0图6-1 遥控端程序流程6.2 接收端开始是否接收到有效数据？是否进入学习模式？是否进入删除模式？转化为红外信号发出从EEPROM读出相应信号发出红外信号从红外接收头读红外信号从无线电获得按键信号将红外信号写入相应EEPROM从无线电获得按键信号清除相应EEPROM图6-2 遥控端程序流程参考文献1李建华：实用遥控器原理与制作M，人民邮电出版社，1996年版。2周航慈：单片机应用程序设计技术M，北京航空航天大学出版社， 2002年版。3李朝青：单片机原理及接口技术M，北京航空航天大学出版社，2000年版。4 何立明. MCS-51系列单片机应用系统设计M. 北京：北京航空航天大学出版社,1990.5李冬梅； 通用学习式红外遥控器中数据压缩与识别算法期刊论文 -清华大学学报(自然科学版)2000(7) 6江玉洁； 新型频率测量方法的研究 期刊论文 -仪器仪表学报2004(1) 7张明峰；pic单片入门与实践 ；2004 8丁福庆;李利军； LC7462编码分析及单片机解码实现；期刊论文 -微型机与应用2000(04) 9阎世栋；对遥控器进行解码分析的一种测试系； 期刊论文 -国外电子测量技术2004(03) 10王亭；彩电遥控器的单片机解码模块设计 ；1997(01) 11聂诗良;李磊民；红外遥控信号的一种编码解码方法 ；期刊论文 -仪表技术与传感器2004(08) 12安颖;张春英;王裕琛；红外遥控器在单片机控制系统中的应用； 期刊论文 -电子技术2003(06) 13何立民，单片机应用系统设计，北京：北京航空航天大学出版社，199014潘永雄，新编单片机原理与应用，西安电子科技大学出版社，200315苏长赞，红外线和超声波遥控，人民邮电出版社，199916周炜德，吕杰锋；建立高校学生设计团队的优势及其可行性；中国科学协会年论文集（二）2007年 17曹亚丽，基于产品造型设计的系统研究；2005年工业设计国际会议论文集；2005 18 李纳璺，叶德辉，窦建玲；技术与设计艺术的组合探讨CAID中的软件整合；年工业设计国际会议论文集C;2005年 19 裘晓红，许喜华；认知心理研究在广告设计中的应用A；2005年工业设计国际会议论文集C;2005年 20 宋正河;机械系统人机界面优化设计方法的研究D;中国农业大学;2000年 21 关志伟;面向用户意图的智能人机交互D;中国科学院软件研究所;2001年 22李伯约;时间顺序标码的层次网络表征研究D;西南师范大学;2001年 23李刚俊;基于虚拟现实的冗余度机器人运动规划及仿真研究D;西南交通大学;2001年 24刘振宇;面向过程与历史的虚拟环境中产品装配建模理论、方法及应用研究D;浙江大学;2002年 25喻平;数学问题解决认知模式及教学理论研究D;南京师范大学;2002年 26李善良;现代认知压观下的数学概念学习与教学理论研究D;南京师范大学;2002年 27邓铸;问题解决的表征态理论与实证研究D;南京师范大学;2002年 28方明;缄默知识面面观D;南京师范大学;2002年附 录/*发送端程序*/#include #include sbit ir_in=P32; /红外接收端sbit LED_zf=P16;sbit LED_1=P17;sbit LED_2=P33;sbit LED_del=P34;sbit LED_dela=P35;unsigned char key=0x00;/按键 bit zf=0;/是否为转发模式unsigned char ykq=1;/遥控器/*延时time ms*/void delay_ms(unsigned int time)for(;time0;time-)TH0=0;TL0=0;TR0=1;while(TH0!=0x07 | TL00xd0);TR0=0;/*按键扫描*/void get_key() unsigned char i,key_y; P2=0xf7; for(i=0;i5;i+) P2=0xfei; key_y=P0; switch(key_y) case 0x01:key=i*6+1;return;case 0x02:key=i*6+2;return;case 0x04:key=i*6+3;return;case 0x08:key=i*6+4;return;case 0x10:key=i*6+5;return;case 0x20:key=i*6+6;return; /case 0x40:key=61+i;return;case 0x80:key=66+i;return; /按键处理void key_deal() if(key!=0x00) /*/ if(key=70&zf=0)/进入转发模式 LED_zf=0; zf=1; EX0=1; else if(key=69)/选择模拟遥控器1 EX0=0;zf=0; ykq=1; LED_1=0; else if(key=68)/选择模拟遥控器2 EX0=0;zf=0;ykq=2;LED_2=0; elseif(zf=0)/发送遥控按键 if(key=30) unsigned char data_T; if(ykq=1)LED_1=0; else if(ykq=2)LED_2=0;key+=30; SBUF=key;data_T=key;nRF24L01_TxPacket(&data_T);else if(key=67)LED_del=0;SBUF=key;nRF24L01_TxPacket(&key);else if(key=66)LED_dela=0;SBUF=key;nRF24L01_TxPacket(&key); /*/ key=0x00;void main() PCON |= 0x80;/使能波特率倍速位SMOD TMOD = 0x21; SCON = 0x50; TH1 = 0xF3; TL1 = TH1; EA = 1; TR1 = 1;nRF24L01_Config();delay_ms(50); while(1) get_key();/按键扫描key_deal(); /清除发送错误 if(IRQ=0)unsigned char sta; sta=SPI_RW_Reg(STATUS,NOP); / read register STATUSs valueSPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,sta);/ clear RX_DR or TX_DS or MAX_RT interrupt flagdelay_ms(100); LED_zf=1;LED_1=1; LED_2=1;LED_del=1;LED_dela=1;void ir_zf(void) interrupt 0 using 2 /低电平发送0xff,高电平发送0xfe unsigned char byte,bit_ctr; /*无线发送0xff*/ CE=1;/ CSN = 0; byte=WR_TX_PLOAD; for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr+) MOSI = (byte & 0x80); byte = (byte 1); SCK = 1; byte |= MISO; SCK = 0; byte=0xff; /数据 for(bit_ctr=0;bit_ctr8;bit_ctr+) MOSI = (byte & 0x80); byte = (byte 1); SCK = 1; byte |= MISO; SCK = 0; CSN = 1; SBUF=0xff; LED_zf=0; while(!ir_in); /*无线发送0xf0*/CSN = 0;