・计算机应用・ 史先传 游有鹏 一种经济实用的智能红外遥控模块21
一种经济实用的智能红外遥控模块
史先传, 游有鹏
(南京航空航天大学机电工程学院, 江苏南京 210016)
摘要:介绍了红外遥控发射和接收的原理, 提出了一种基于单片机红外遥控解码的方案。该方案思路新颖、原理简单、无需外围芯片、经济可靠、通用灵活, 可方便地应用于各种红外遥控场合, 组成通用的操作模块。关键词:红外遥控; 识别码; 编码; 解码
中图分类号:TN919. 72 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2001) 04-0021-02
An Economic and Practical Intelligent Module for Infrared R emote Control
SHI Xian -chuan , YOU Y ou -peng
(Nanjing University of Aeronautics &Astronautics , Jiangsu Nanjing , 210016,Chian )
Abstract :It introduces the principle of emission and taking over in the infrared remote control , a decoding project based SCM. This design is reliable. The device does not require , fit all kinds of infrared re 2mote control.
K ey w ords :Infrared Remote Control ; ; 及其它设备中, 。通常键盘与这些设备之间是通过并行方式传输数据的, 而在键盘与这些设备之间的距离较远或者操作位置随意性较大的情况下, 就会带来诸多不便, 且易形成干扰。
红外遥控技术已经在日常家用电器中得到了广泛应用, 其使用方便、功耗低、抗干扰能力强的优点也越来越受到重视。市场上的各种家电红外遥控系统技术成熟、成本低廉, 但都是针对各自的遥控对象(彩电、冰箱、空调等) , 不能直接用于遥控机器人、数控机床等工业自动化设备。本文探讨了如何借鉴家电红外遥控系统的原理, 自行设计解码电路, 使工业自动化设备具有遥控功能。
1 红外遥控原理
出的串行二进制码, 在内部根据本系统的遥控信号编码格式将串行码对转换成遥控器上的按键。显然, 这种在CPU 内部解码出的遥控指令是不便我们利用的。我们只需要利用普通红外遥控系统中的遥控发射器、遥控接收头, 自行设计解码模块直接对遥控接收头解调出的遥控编码脉冲进行解码, 就可以得到原始的按键信息。
2 红外遥控编码与传输
目前应用中的各种红外遥控系统的工作原理大同小异, 区别只在于各系统的信号编码格式不同。下面就以本文采用的红外遥控模块为例说明它的编码与传输。本系统的红外遥控发射器以TC9012F —011为核心,
由功能操作键盘、专用编码IC (TC9012) 、输出放大器、红外发射二极管、晶振和电源组合而成。当按下遥控器上任意按键时,IC 中的“键控输入”和“键扫描输出”电路便对该键进行识别与确认; 同时将“数据寄存输出”中相应的数字“功能码”送至输出电路并对40kHz 左右的载波进行脉冲幅度调制(PAM ) , 便形成了二进制数字脉冲序列, 经过放大器放
μm 的数字编码红外光向大, 驱动发光管发出波长为0. 94
[1]
空间辐射。
本系统的接收使用了具有通用性的HS0038A2红外遥控接收头。接收头将接收到的遥控信号, 经前置放大、限幅放大、带通滤波、峰值检波和波形整形, 从而解调出与输入遥控信号反相的遥控脉冲。
从接收头输出“1”和“0”是以脉冲的周期来表示。代码“1”的低电平宽为0. 5ms , 高电平宽度为1. 5ms , 其周期为2ms ; 代码“0”的低电平宽为0. 5ms , 高电平宽度为0. 5ms , 其周期为1ms 。代码波形如图2所示。
一般红外遥控系统由红外遥控信号发射器
、红外遥控信号接收器和微控制器及其外围电路3部分构成, 如图1所示。
图1 红外遥控系统
当遥控器的某个按键被按下, 其内部的信号发射器就产生遥控编码脉冲, 由红外发射管串行输出, 遥控接收头完成对遥控信号的接收放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组组串行二进制码, 对于一般的红外遥控系统, 此串行码输入到微控制器, 由其内部CPU 完成遥控指令解码, 并执行相应的遥控功能。
在红外遥控系统中, 解码的核心是CPU 。它接收解调
收稿日期:2001-01-13; 修订日期:2001-04-20
作者简介:史先传(1972-) , 男, 安徽合肥人, 南京航空航天大学硕士生
, 主要研究领域为机电控制及自动化。
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每个按键的编码包括32位, 其中前6位为用户码(识别码) , 不随按键的不同而变化, 其作用主要是防止不同机种的遥控器之间相互干扰产生误操作。后16位是操作
码, 而且这16位操作码的前8位与后8位成反码关系, 它们随按键的不同而改变, 读取这16位操作码, 经解码可得到8位字节型数据。本发射器使用了22种键操作, 其功能操作码见表1。
表1 功能操作码表
键功能按键1按键2按键3按键4按键5按键6按键7按键8按键9选台+选台-音量+音量-电源静音伴音录/放显示模拟量模拟量+模拟量-定时关机
符号
12345678U DOWN VOLUME +VOLUME -POWER MU TE AUDIO PR/VA DISPLA Y ANS ANALO G +ANALO G -OFF TIME
2001年7月 机械设计与制造工程 第30卷 第4期
由并行口P1锁存输出, 然后由P3. 7发出一个负脉冲, 作为握手信号, 通知其它设备读取数据。
4 软件设计
图2 代码波形图
4. 1 设计原理
将89C2051的外部中断IN T0设置成下降沿触发方式, 设置内部定时器T0工作于方式1, 且不允许T0产生中断, 并将寄存器TMOD 中的选通门G A TE 设置为1, 当
P3. 2为高电平时, T0开始计数。当检测到P3. 2引脚上电
平有负跃变, 由硬件置位IE0, 请求中断。进入IN T0中断程序后, 读出T0计数值, 判断出“1”或“0”后, 在内部RAM
操作码
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]11
中存入“FF ”或“00”, 再置初值TH =0, TL =0。
μs 在本系统中, 单片机使用12MHz 晶振, 所以每经过1
定时器T0加1, 若分别用ΔT 0, 1表示代码“0”、“1”脉冲, 则
0T 1==5DCH
1
因此, 读取的T0计数值为1F4H 时, 其对应的代码为“0”, 为5DCH 时则为“1”。
4. 2 软件抗干扰措施
为了减少干扰对脉冲信号的影响, 提高系统的抗干扰能力, 在软件上采用了多种抗干扰措施。
措施之一是为读出计数值设计一个“窗口”, 只有计数值落在“窗口”内才为有效值, 窗口范围为±0. 1ms (对应计数值为64H ) , 即:
“0”范围:1F4H±64H , “1”范围;5DCH ±64H ,
只有位于“窗口”内的计数值才作为有效计数值。
措施之二是确定识别码, 只有读到正确的识别码时, 才对其后的16个字节进行解码。
措施之三是根据红外遥控器编码的特点, 操作码的前
8位与后8位是互为反码, 通过判断前8位与后8位是否成
3 解码电路
红外遥控接收头解调出的编码是串行二进制码, 包含着遥控按键信息, 但它还不便于CPU 读区识别, 因此需要先对这些串行二进制码进行解码。本系统采用的解码电路如图3所示。该电路十分简单, 由廉价的简单型89C2051和通用的HS0038A2组成。由于89C2051内部有2K 字节的
图3 解码模块原理图
快闪可编程/擦除只读存储器(FPEROM ) 和128个字节的
RAM , 已经足够使用, 故无需外部ROM 和RAM [2]。
反码关系来确定接收的数据的正确性。
413 程序流程图
解码的控制软件由主程序和外部中断程序两部分组成, 其程序流程图如图4、图5所示。
红外接收头输出的脉冲信号经由89C2051的引脚P3.
2输入到CPU , 使用此引脚的外部中断0, 设置为下降沿触
发方式, 并通过定时器0测取该引脚的正脉冲宽度, 由此解出输入的脉冲编码。解码后的操作码是8位字节型数据,
图4
中断IN T0服务程序
(下转第29页)
・先进制造技术・ 张 军 汤文成 陈晓勇 敏捷制造模式下质量网络控制的研究 该系统包含盟主质量系统和盟友质量系统两级系统。其中盟友企业质量系统又包含两个子系统:宏质量系统和微质量系统。盟主企业质量系统主要用于外部质量信息的动态交换, 一方面在网络上收集用户需求信息和市场激励信息, 形成体现产品外部质量内容的质量目标信息; 另一方面通过网络向联盟内的盟友企业进行质量信息发布, 以便联合盟友企业的宏质量系统根据企业实际资源状况制定质量规划和质量计划。
盟友企业宏质量系统负责接收由盟主企业发出的产品外部质量信息, 并根据外部质量要求, 在参照有关标准的基础上、制定适合本企业资源状况的质量标准、组织有关产品的开发工作和制定相关质量文件。宏质量系统一方面将信息反馈给盟主企业, 以便对质量目标进行及时修正; 另一方面将质量信息传达给微质量管理系统, 以便制定具体的质量工作程序。
盟友企业微质量系统主要功能是管理产品的内部质量内容, 根据企业的制造资源、管理资源、供应链信息和从宏质量系统获取的质量目标等信息, 程序和质量控制措施。同时, , 盟主企业质量管理系统和盟友企业宏质量管理系统处理的是有关产品的外部质量信息, 这类信息为共享信息, 它们存储在盟主企业的数据库和知识库中。盟友企业质量管理系统处理的产品的内部质量信息, 这类信息为企业的私有信息, 它们存储在企业本地的数据库和知识库中。
为了实现各盟友微质量管理系统的质量信息交换, 考虑到私有数据的安全性和跨平台间数据访问的兼容性, 我们采用中间代理进行处理:一方面对一些私有信息的访问中间代理能按权限进行屏蔽; 另一方面基于CORBA 技术
(上接第22页)
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的中间代理可实现跨平台的信息访问。
总结以上描述, 该体系结构有如下特点:(1) 具有分层、分级的质量信息描述机制。盟主质量系统和盟友宏质量系统处理和描述外部质量信息, 盟友微质量系统处理质量内部信息。
(2) 具有面向目标的分布式管理体系。质量总体目标确定后, 由分布的各盟友微质量系统制定具体措施。
(3) 具有动态的质量控制和协调能力。微质量系统的反馈信息能及时的传递给本地宏质量系统, 也可通过网络被盟主质量系统接受, 从而能够动态地调整相关质量要求。
(4) 具有异构数据的交换和共享能力。中间代理大大提高了基于不同操作系统、数据库管理系统、产品数据管理系统的各盟友企业间的数据共享能力, 同时也加强了数据访问的安全性。
5 , 国内外都, 希望本文是对建立该体系模式的一种尝试。参考文献:
[1] 张芳霁, 余忠华, 吴昭同, 等1支持保质设计过程的质量数据
总体模型研究[J]1计算机工程与应用,1999, (8) :11-131
[2] Mikkel Morup 1A new design for
quality paradigm [J]1Engineer 2
ing Design ,1992, (3) :1-41
[3] 赵世光, 林 毅, 金 烨1面向动态联盟的网络分布式集成工
艺管理系统[J]1机械工业自动化,1999, (3) :1-31
[4] 段桂江, 唐晓青, 汪叔淳1面向现代制造企业的集成质量系统
模型[J]1中国机械工程,1999, (3) :292-2941
本系统已经成功地应用于红外遥控机械手。实践表明将技术成熟的家电红外遥控器以及通用的红外接收头作为红外遥控发射接收装置, 采用本文提出的基于简单型单片机组成的解码电路,
可以方便地组成成本低廉、工作稳定、性能可靠的遥控系统, 并能够提供8位并行接口, 可以与其它设备直接相连, 构成遥控键盘输入系统。参考文献:
[1] 邓又强, 陈碧凤1彩色电视机维修技术精选(下册) [M ]1北
京:北京电子工业出版社,20001
[2] 李朝青1单片机原理及接口技术[M ]1北京:北京航空航天
大学出版社,19931
[3] 张毅坤, 陈善之, 裘雪红1单片微型计算机原理及应用[M ]1
西安:西安电子科技大学出版社,19981
图5 解码软件主程序