1、紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解各種紅外收發(fā)器件，設(shè)計(jì)紅外收發(fā)電路。2掌握紅外遙控的收發(fā)方式，掌握紅外遙控的編碼、解碼方式。3進(jìn)一步掌握微機(jī)綜合設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 要求以紅外波為無線傳輸介質(zhì)， 實(shí)現(xiàn)一個(gè) PC 機(jī)作為控制系統(tǒng)， 另一個(gè) PC 機(jī)能被遙控 操作，控制 PC 總線微機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱上相應(yīng)的 LED 發(fā)光二極管亮滅。主要技術(shù)指標(biāo)： 1最大遙控距離： 10m 。 2 發(fā)射接收角：水平最大 90 度。 3遙控器發(fā)射時(shí)工作電流： 8mA 。 4 遙控器靜態(tài)電流： 0.6mA 。三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容2 ?總體設(shè)計(jì)3 ?硬件設(shè)計(jì)：原理圖接線圖及簡要說明4?軟件設(shè)計(jì)框

2、圖及程序清單5 ?設(shè)計(jì)結(jié)果和體會(huì)包括遇到的問題及解決的方法四、總體設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)的根本目標(biāo)是，以紅外線為無線傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)一個(gè) PC 機(jī)作為控制系統(tǒng)，另 一個(gè) PC 機(jī)能被遙控操作， 控制 PC 總線微機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱上相應(yīng)的 LED 發(fā)光二極管亮滅。 借 鑒紅 外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)對(duì) IrDA 標(biāo)準(zhǔn)的定義，對(duì)本遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以分為硬件和軟件兩大局部。 1. 紅外傳輸系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的是一無線通信系統(tǒng)。 故必須要將 PC 機(jī)中的數(shù)據(jù)以紅外線的形式發(fā)射到開放 空間中去，并正確無誤的接收回 PC 系統(tǒng)。市場上有多種紅外電子器件用以紅外通信電路的 搭建，主要可以分為兩類： IrDA 標(biāo)準(zhǔn)器件和其它紅外傳輸

3、器件。 IrDA 標(biāo)準(zhǔn)器件通常為大型 半導(dǎo)體器 件制造商設(shè)計(jì)的紅外通信解決方案， 器件集成度高、 成套使用性能穩(wěn)定。 此類器件 中的編 /解碼器 可以實(shí)現(xiàn)符合 IrDA 標(biāo)準(zhǔn)的編 /解碼機(jī)制，如 3/16 ENDEC 或 4PPM Pulse Position Modulation ，脈 沖相位調(diào)制 等。一些芯片甚至自帶晶振，可以獨(dú)立完成編碼后的調(diào) 制任務(wù) 38kHz 載頻。 IrDA 標(biāo)準(zhǔn)器件依托成熟的制作工藝和完備的傳輸協(xié)議，可以輕松實(shí)匙以及一些傳感器的信號(hào)采集通道等。這些裝置一般較為簡單：傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容比擬單一或是固定的；對(duì)傳輸速率要求較低或不需要傳輸連續(xù)數(shù)據(jù)，這時(shí)IrDA標(biāo)準(zhǔn)器件就顯得過

4、于累贅了。結(jié)合本次設(shè)計(jì)目標(biāo)的特點(diǎn)：對(duì)紅外信道中數(shù)據(jù)的傳輸速率要求很低且為單向傳輸，但需要盡可能詳細(xì)了解并掌握信號(hào)發(fā)射與接收的實(shí)際過程。本次設(shè)計(jì)決定不采用IrDA標(biāo)準(zhǔn)器件，根本方案為：發(fā)射端使用普通紅外發(fā)射管配以必要的外圍電路，接收端使用集成接收頭直接輸出數(shù)字電平。如此的硬件設(shè)計(jì)要求在軟件設(shè)計(jì)中完成某種形式的編/解碼工作以到達(dá)遙控的目的。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)特點(diǎn)與要求，在軟件設(shè)計(jì)中擬采用脈沖個(gè)數(shù)編碼的方法區(qū)分不同的控制信號(hào)。圖1所示為對(duì)編碼形式的初步設(shè)想：Vt圖1脈沖個(gè)數(shù)編碼格式其中3ms脈沖為命令起始信號(hào)，假設(shè)起始信號(hào)超過或缺乏3ms，接收端將作無效命令處理。起始信號(hào)后是碼寬 1ms、碼距1ms的命令

5、編碼。此種編碼格式簡單而實(shí)用，易于理解和編程，有利于對(duì)紅外信道傳輸性能的初步了解與探索。但是此種編碼方式的缺點(diǎn)也是顯而易見的。隨著命令種類的增加，脈沖個(gè)數(shù)也在增加。 這使得對(duì)不同命令的處理在時(shí)間上存在很大的差異。所以，這種編碼方式只適用于命令種類較少的簡單遙控系統(tǒng)如本次設(shè)計(jì)任務(wù)而要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的遙控或傳輸系統(tǒng)那么必須使用其它編碼方式。2.紅外傳輸系統(tǒng)與 PC控制系統(tǒng)的連接1發(fā)射局部的連接用于無線傳輸?shù)募t外線頻率一般為38kHz ? 40kHz，所以發(fā)射端的命令碼必須通過調(diào)制才能被發(fā)射管以紅外線的形式釋放到開放空間。脈沖個(gè)數(shù)編碼可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)載波頻率的幅度調(diào)制，其原理如圖2所示。命令碼與載波信號(hào)

6、的乘積便是可以用于發(fā)射的以調(diào)信號(hào)。運(yùn)算。ULJ已調(diào)信號(hào)遙控脈沖信號(hào)通過實(shí)驗(yàn)箱上的晶振電路和計(jì)數(shù)器芯片8253正好可以解決這兩個(gè)問題。圖3 是 8253芯片的簡化引腳圖以及本次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備使用的電路接法。圖3可編程計(jì)數(shù)器8253及其應(yīng)用電路原理圖使用8253芯片的0通道以工作方式 3 方波發(fā)生器產(chǎn)生 38kHz的方波。在工作方式3下計(jì)數(shù)過程可由 GATE信號(hào)控制：GATE變低將使計(jì)數(shù)暫停且 OUT立即為高；在 GATE變高后的 下一個(gè)CLK下降沿計(jì)數(shù)器重新從初值開始計(jì)數(shù)。在本設(shè)計(jì)中正是利用門控信號(hào)完成了對(duì)遙控脈沖信號(hào)的調(diào)制工作。2 接收局部的連接由于接收端使用集成接收頭直接輸出數(shù)字電平，所以可以直接

7、輸入到8255的一個(gè)位，然后分析接收到的信號(hào)，判斷命令的類型進(jìn)行相應(yīng)的操作。五、發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)如圖4所示主要分為三個(gè)局部：遙控信號(hào)生成系統(tǒng)、調(diào)制系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)。其中遙控信號(hào)生成局部即為 PC機(jī)系統(tǒng)，主要依靠編寫軟件進(jìn)行控制；調(diào)制局部主要基于實(shí)驗(yàn)和三極管放大電路組成PC機(jī)放大電路(J-圖4發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)總圖1發(fā)射機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)使用8255任一通道中的任意一位，與8253的GATE 位相連，只需在控制程序里改變該位的輸出即可實(shí)現(xiàn)對(duì)8253輸出信號(hào)的控制。在電路搭建中實(shí)際使用情況如下：8253使用0通道，8255A使用端口 B的最高位及PB7根本發(fā)射電路十分簡單，如圖5左方所示發(fā)射管

8、串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)阻值的限流電阻即可。但考慮到實(shí)際發(fā)射效果和前文中提到的信號(hào)反相問題，在實(shí)際電路中參加了一個(gè)反相放大電路如圖5右方所示。該電路使用普通三極管 9013，雖屬于模擬放大電路但在后續(xù)工作中表現(xiàn)良好。完成發(fā)射電路的連接后，將8253通道0的OUT端引致發(fā)射電路的輸入端，再通過 ISA總線轉(zhuǎn)接卡將實(shí)驗(yàn)箱與 PC機(jī)相連即完成了全部發(fā)射機(jī)局部硬件搭建。98 QVccJ 9013已調(diào)信號(hào)4.7k 0圖5根本發(fā)射電路左與改良后的發(fā)射電路右2 ?發(fā)射機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)控制程序的作用是按照使用者的意圖產(chǎn)生不同的控制命令，其流程圖如圖于CPU工作周期的延時(shí)方法。匪53 - S255A825011

9、 BH1片托時(shí)3ms日 255鋼口 B t； 0井延時(shí)1ms諱皆肚沖亍如左1悶用發(fā)£于程序g發(fā)送完畢代愷臆沖丫數(shù)為3 調(diào)用笈箭子稈序在心也=1 Y七i ll代宵臚:沖牛妓為3 劌川密射/程序 偷令城送完半DOS1F主程序流程圖8255屮n BF 1井址時(shí)1ms發(fā)射子程序流程圖圖6發(fā)射機(jī)控制程序流程圖此程序源于IBM PC AT BIOS 中的WAITF子程序，程序段如下WAITF PROC NEARPUSH AXWAITF1:IN AL, 61HAND AL,10HCMP AL,AHJE WAITF1MOV AH,ALLOOP WAITF1POP AXRETWAITF ENDP其原理

10、是：通過監(jiān)控端口 61H的PB4,使PB4每15.08卩s觸發(fā)一次，以產(chǎn)生一種固定不變的時(shí)間基準(zhǔn)。調(diào)用該程序之前，CX存放器必須裝入15.08卩s的倍數(shù)N,其延時(shí)即等于 N與15.08 I s的乘積?？刂栖浖某跏及姹緸槊钚行问?，可以產(chǎn)生3個(gè)不同的遙控命令，功能根本滿足設(shè)計(jì)要求。六、接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)查詢P%/執(zhí)行遙控命令PC嘰接收機(jī)局部的硬件電路較簡單，主要是軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。接收機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如圖71.接收機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)借鑒發(fā)射機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，利用可編程并行接口芯片8255A端口 B的最高位PB7讀進(jìn)接收信號(hào)進(jìn)行分析。其原理圖如圖8所示。其中紅外接收頭使用型號(hào)為HS0038CPUISA

11、 總線結(jié)構(gòu)總圖PB78255A74LS04VccHS0038在信號(hào)到來之后啟動(dòng)分析功能正確執(zhí)行2. 接收機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)接收機(jī)控制軟件的作用是等待命令信號(hào)的到來，退岀接收子程序顯示的形式輸出，然后控制LED的亮 滅。開8255初始化等待鍵盤輸入返回DOS結(jié)束C4待命狀態(tài)讀入PB 7-fl代-i1ms脈沖個(gè)數(shù)+1容性。該軟件的初級(jí)版本為命令行形式，識(shí)別發(fā)射程序所生成的 3個(gè)命令，并以監(jiān)視器屏幕認(rèn)有號(hào)脈至接收子程序開始UART ( Universal圖9接收機(jī)控制程序流程圖在判斷起始脈沖和1ms脈沖個(gè)數(shù)的方法上，本程序借鑒了串行通信中Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收器 /發(fā)送器的接收原理。如圖10所來嗎？示，當(dāng)有信號(hào)讀入時(shí)程序首先對(duì)其進(jìn)行一定