（电力电子与电力传动专业论文）基于模糊算法的智能红外遥控器检测仪的研制.pdf

西化t业人学6 u . 学位论八 bs r rac i abs t r act t h e d e t e c t o r o f i n f r a - r e d r e m o t e c o n t r o l le r w h i c h h a s f u n c t i o n o f w r i t i n g d o w n d a t a a n d s t a t is t ic s i s m a in ly u s e d t o m e a s u r e w h e t h e r t h e r e m o t e c o n t r o l le r c o u ld r e a l iz e i t s f u n c t io n b y w o r k e r s a n d d e v e l o p e r s , lt b e n e f i t s t h e a u t o ma t i c m a n a g e me n t o f t h e p r o d u c t s . t h is p a p e r d e s c r ib e s t h e w h o l e c o u r s e o f p r o d u c t d e v e l o p me n t , a t f ir s t , t h e b a s i c o p e r a t io n p r i n c ip l e o f i n f r a - r e d r e m o t e c o n t r o l i s a n a l y z e d a n d s u m ma r i z e d a s t h r e e k in d s o f m o d e s , in c l u d in g t h e c o d i n g w a y , t h e s t r u c t u r e o f c o d e a n d t h e t r a n s mi tt e d w a v e f o r m o f c o d e . o n t h i s b a s e， a k i n d o f a l g o r it h m a n d t h e o v e r a l l p l a n o f d e s i g n a r e p u t f o r w a r d , a t l a s t , h a r d w a r e a n d s o f t w a r e a r e d e s i g n e d t o r e a l i z e t h e f u n c t io n , h o w e v e r t h e a lg o r i t h m o f d a t a p r o c e s s e d , t h e d e s ig n o f h a r d w a r e a n d s o f t w a r e a n d t h e o p e r a t io n m o d e a r e f o c u s e d o n . t h e p r o g r a m f l o w - c h a rt s , t h e c ir c u it s o f h a r d w a r e , t h e t r a n s m i tt e d w a v e f o r m a n d s o me imp o rt a n t c o d e o f s u b p r o g r a m a r e g i v e n i n s o me c h a p t e r s. t h e u n i v e r s a l d e t e c t o r o f in f r a - r e d r e m o t e c o n t r o l le r w o r k s s u c c e s s f u ll y wit h t h e d e v e l o p me n t t o o l s w h ic h c o u l d d e t e c t m a n y k in d s o f i n f r a - r e d r e mo t e c on t r o l l er s. k e y w o r d s : i n f r a - r e d c o n t r o l ， c o d e ， f u z z y c l a s s if i c a t i o n , d e t e c t o r 两北工业大学硕 学位论义第一 帝绪 论 第一章 绪论 1 . 1课题的背景及其意义 随着电子技术的发展和人民生活水平的提高， 越来越多的电器产品 进入家 庭， 办公地点以 及各种娱乐场所， 而对于这些电器的控制， 绝大多数是采 用的红 外遥控的 方式 x 7遥控器的使用 给h 常的生 产和生活带来了极大的便利， 但是大 量遥控器的 应用需要大 量遥控器的生产， 在遥控器生 产线上 ， 工人 们必须 对他们 的产品遥控器上的每个遥控键逐一进行检测， 以确定遥控键能否发出正确的 遥控码给接收设 各， 从而保证遥控器能 对被遥控设备 进行正确的遥控， 只有这样， 该产品才是合格的。同时，对生产一线的管理者来说， 为了对检测工人进行有效 的管理和监督， 还必须统计每个 工人 或每个 班组每天的工作内容和工作量， 包括 某个工人每天所检测的 产品的种类和个数， 这是一件既费时费 力而又十分 琐碎的 事情。 另外， 在家电产品研发调试的过程中， 会出现遥控器不能控制产品的间题， 碰到这种现象， 研发 人员往往很难一下子发现问题到底是出 在遥控信号的 发送还 是接收或者家电产品木身的故障上。 在现有的 条件下， 工人们为了 检测， 只能使用一些简单的比 较落后的 手段来 工作， 比 方说利用二极管发光， 先进一点的利用单片机做成一个小 装置等等 ” ， 而研发人员要确定上面所说的故障就更加困难了。 但经过我们的市场调查和对遥 控器厂家的了解后， 我发现现有的上述方法已经十分不适应现代化的生产了。 主 要体现在以下几点:一是方法手段落后， 导致工作效率低下， 工作量的管理记录 不方便。二是现有的检测装置通用性很差， 我们知道白家电和黑家电的遥控码的 码流及发送方式差别很大， 现有的装置根本就没法解决兼容问题。由于不同种类 的遥控器和检测设备 一 对应互不兼容，一套装置检测装置只能检测一种遥控 器，而目前市而上的遥控器的种类太多了， 检测设备 一 多， 使用起来很不方便不 说， 在管 理 l 和经济 卜 都存在很大的问 题。 而目 现有的检测装a l. 抗 ! 二 扰的 性能很 差， 甚至在检测地强烈的灯光都r ,7 . 能 ， 被测遥控器发射的信号 八f l l扰， 给平 乞则 作带来很 人的麻烦， 二是f f n ii 的检测装置基本 l . 没有人机界面 使用起来很小 直观。11,1 1 此.fl ) 制 平 中 通片 1 性强，人 l. t : 拧机的，了 i 友i c f 人扫 l 界d o 的遥于 、 器检测 设n就很必要、研制这样的 41小议z带来良) i 的辛 曰污 效旅. 还会矿 八 l 好的经济 两北工业大学硕 学位论义第一 帝绪 论 第一章 绪论 1 . 1课题的背景及其意义 随着电子技术的发展和人民生活水平的提高， 越来越多的电器产品 进入家 庭， 办公地点以 及各种娱乐场所， 而对于这些电器的控制， 绝大多数是采 用的红 外遥控的 方式 x 7遥控器的使用 给h 常的生 产和生活带来了极大的便利， 但是大 量遥控器的 应用需要大 量遥控器的生产， 在遥控器生 产线上 ， 工人 们必须 对他们 的产品遥控器上的每个遥控键逐一进行检测， 以确定遥控键能否发出正确的 遥控码给接收设 各， 从而保证遥控器能 对被遥控设备 进行正确的遥控， 只有这样， 该产品才是合格的。同时，对生产一线的管理者来说， 为了对检测工人进行有效 的管理和监督， 还必须统计每个 工人 或每个 班组每天的工作内容和工作量， 包括 某个工人每天所检测的 产品的种类和个数， 这是一件既费时费 力而又十分 琐碎的 事情。 另外， 在家电产品研发调试的过程中， 会出现遥控器不能控制产品的间题， 碰到这种现象， 研发 人员往往很难一下子发现问题到底是出 在遥控信号的 发送还 是接收或者家电产品木身的故障上。 在现有的 条件下， 工人们为了 检测， 只能使用一些简单的比 较落后的 手段来 工作， 比 方说利用二极管发光， 先进一点的利用单片机做成一个小 装置等等 ” ， 而研发人员要确定上面所说的故障就更加困难了。 但经过我们的市场调查和对遥 控器厂家的了解后， 我发现现有的上述方法已经十分不适应现代化的生产了。 主 要体现在以下几点:一是方法手段落后， 导致工作效率低下， 工作量的管理记录 不方便。二是现有的检测装置通用性很差， 我们知道白家电和黑家电的遥控码的 码流及发送方式差别很大， 现有的装置根本就没法解决兼容问题。由于不同种类 的遥控器和检测设备 一 对应互不兼容，一套装置检测装置只能检测一种遥控 器，而目前市而上的遥控器的种类太多了， 检测设备 一 多， 使用起来很不方便不 说， 在管 理 l 和经济 卜 都存在很大的问 题。 而目 现有的检测装a l. 抗 ! 二 扰的 性能很 差， 甚至在检测地强烈的灯光都r ,7 . 能 ， 被测遥控器发射的信号 八f l l扰， 给平 乞则 作带来很 人的麻烦， 二是f f n ii 的检测装置基本 l . 没有人机界面 使用起来很小 直观。11,1 1 此.fl ) 制 平 中 通片 1 性强，人 l. t : 拧机的，了 i 友i c f 人扫 l 界d o 的遥于 、 器检测 设n就很必要、研制这样的 41小议z带来良) i 的辛 曰污 效旅. 还会矿 八 l 好的经济 西北下仰少 、目硕 学位论义第一 帝绪 论 效益。 遥控器检测系统应该能完成这样几个方面的功能工作:进行遥控码的解码 分析并且 提取有效码， 主要是 解决兼 容不同 种类的 红外遥控器的问 题， 这也是本 设计的一个难题; 上位机能完成遥控码的学习和对比并且统计生产数据。 由于该 设备 是为生 产一 线所 研制用来提高r 作效率的， 故 对其实时 性的 要求相当高， 在 进行遥控器的 学习和检测时，下位机将有效码提取后需要及时 将数据送上 位机， 而上位机在收到有效码的同时要进行对比判断， 并且要通过友好的人机界面来显 示学习和检测的过程以及结果。 1 .2 系统整体方案设想 产品测试系统是现代化生产中的一个必不可少的部分， 对于遥控器生产厂家 来说， 需 要一 种可靠的检测设备 来检测每个 遥控器的 遥控码是否正 确， 为了便于 一线工人直观， 快速的工作， 需要通过友好的人机界面来操作和显示结果; 同时， 在家电产品的调试过程中，也需要上述的设备来帮助确定故障的原因。 1 .2 . 1 系统硬件方案设想 本系统的 硬件组成部分 分为两块:上位机和下位机， 下位机采 用 a t 8 9 c 5 1 微处理器配合放大、 检波、整形电路来完成遥控码数据的采集、 处理和有效码的 提取;上位机采用基于 p c 1 0 4总线的普通的工控机来完成遥控码对比即检测， 并且通过 c r t显示器来显示该过程及检测的结果，也就是将每一个对应的遥控 器的外形图完全显示在屏幕 上 ， 通过其上每一个按键颜色的变化来显示与真实遥 控器上对应按键发出的遥控码的对比结果， 从而达到我们预期的使检测过程直观 快速的要求。 上位机还有个重要的仟务是完成各种生产数据的统计一这是减轻 一线工作人员的负担， 提高生产效率，推进生产现代化的种手段。上 、下位机 之间使用 r s - 2 3 2串l 1 来连接。 山于木检测系统是 一 个纯粹的_ 程型的装w- ,价 : 设计本系统时，需要考虑到 系统的构造成木，所以在具体的选择各部n叫，我们遵循的f t _ 实用便 i. 的原ii) i ij , 而 8 0 5 1 (n ib 处理器( i 于其.奇. i j i 派 卜 卜 和高性能价格比及使) f 技术成孰，从i l 成为我 们 卜 位机的4选:血 卜 位机需要定成人il .r l l 的i c l 形对比和数据统计的( 务， 戎们选 西北下仰少 、目硕 学位论义第一 帝绪 论 效益。 遥控器检测系统应该能完成这样几个方面的功能工作:进行遥控码的解码 分析并且 提取有效码， 主要是 解决兼 容不同 种类的 红外遥控器的问 题， 这也是本 设计的一个难题; 上位机能完成遥控码的学习和对比并且统计生产数据。 由于该 设备 是为生 产一 线所 研制用来提高r 作效率的， 故 对其实时 性的 要求相当高， 在 进行遥控器的 学习和检测时，下位机将有效码提取后需要及时 将数据送上 位机， 而上位机在收到有效码的同时要进行对比判断， 并且要通过友好的人机界面来显 示学习和检测的过程以及结果。 1 .2 系统整体方案设想 产品测试系统是现代化生产中的一个必不可少的部分， 对于遥控器生产厂家 来说， 需 要一 种可靠的检测设备 来检测每个 遥控器的 遥控码是否正 确， 为了便于 一线工人直观， 快速的工作， 需要通过友好的人机界面来操作和显示结果; 同时， 在家电产品的调试过程中，也需要上述的设备来帮助确定故障的原因。 1 .2 . 1 系统硬件方案设想 本系统的 硬件组成部分 分为两块:上位机和下位机， 下位机采 用 a t 8 9 c 5 1 微处理器配合放大、 检波、整形电路来完成遥控码数据的采集、 处理和有效码的 提取;上位机采用基于 p c 1 0 4总线的普通的工控机来完成遥控码对比即检测， 并且通过 c r t显示器来显示该过程及检测的结果，也就是将每一个对应的遥控 器的外形图完全显示在屏幕 上 ， 通过其上每一个按键颜色的变化来显示与真实遥 控器上对应按键发出的遥控码的对比结果， 从而达到我们预期的使检测过程直观 快速的要求。 上位机还有个重要的仟务是完成各种生产数据的统计一这是减轻 一线工作人员的负担， 提高生产效率，推进生产现代化的种手段。上 、下位机 之间使用 r s - 2 3 2串l 1 来连接。 山于木检测系统是 一 个纯粹的_ 程型的装w- ,价 : 设计本系统时，需要考虑到 系统的构造成木，所以在具体的选择各部n叫，我们遵循的f t _ 实用便 i. 的原ii) i ij , 而 8 0 5 1 (n ib 处理器( i 于其.奇. i j i 派 卜 卜 和高性能价格比及使) f 技术成孰，从i l 成为我 们 卜 位机的4选:血 卜 位机需要定成人il .r l l 的i c l 形对比和数据统计的( 务， 戎们选 西北下仰少 、目硕 学位论义第一 帝绪 论 效益。 遥控器检测系统应该能完成这样几个方面的功能工作:进行遥控码的解码 分析并且 提取有效码， 主要是 解决兼 容不同 种类的 红外遥控器的问 题， 这也是本 设计的一个难题; 上位机能完成遥控码的学习和对比并且统计生产数据。 由于该 设备 是为生 产一 线所 研制用来提高r 作效率的， 故 对其实时 性的 要求相当高， 在 进行遥控器的 学习和检测时，下位机将有效码提取后需要及时 将数据送上 位机， 而上位机在收到有效码的同时要进行对比判断， 并且要通过友好的人机界面来显 示学习和检测的过程以及结果。 1 .2 系统整体方案设想 产品测试系统是现代化生产中的一个必不可少的部分， 对于遥控器生产厂家 来说， 需 要一 种可靠的检测设备 来检测每个 遥控器的 遥控码是否正 确， 为了便于 一线工人直观， 快速的工作， 需要通过友好的人机界面来操作和显示结果; 同时， 在家电产品的调试过程中，也需要上述的设备来帮助确定故障的原因。 1 .2 . 1 系统硬件方案设想 本系统的 硬件组成部分 分为两块:上位机和下位机， 下位机采 用 a t 8 9 c 5 1 微处理器配合放大、 检波、整形电路来完成遥控码数据的采集、 处理和有效码的 提取;上位机采用基于 p c 1 0 4总线的普通的工控机来完成遥控码对比即检测， 并且通过 c r t显示器来显示该过程及检测的结果，也就是将每一个对应的遥控 器的外形图完全显示在屏幕 上 ， 通过其上每一个按键颜色的变化来显示与真实遥 控器上对应按键发出的遥控码的对比结果， 从而达到我们预期的使检测过程直观 快速的要求。 上位机还有个重要的仟务是完成各种生产数据的统计一这是减轻 一线工作人员的负担， 提高生产效率，推进生产现代化的种手段。上 、下位机 之间使用 r s - 2 3 2串l 1 来连接。 山于木检测系统是 一 个纯粹的_ 程型的装w- ,价 : 设计本系统时，需要考虑到 系统的构造成木，所以在具体的选择各部n叫，我们遵循的f t _ 实用便 i. 的原ii) i ij , 而 8 0 5 1 (n ib 处理器( i 于其.奇. i j i 派 卜 卜 和高性能价格比及使) f 技术成孰，从i l 成为我 们 卜 位机的4选:血 卜 位机需要定成人il .r l l 的i c l 形对比和数据统计的( 务， 戎们选 西比 业人学f v卜7位论泛 第暇全 择 论 择的是荃于p c 1 0 4 总线的普通工控机，其显,i ; 器使 用的 6 4 0 x 4 8 0的彩色液晶显 示屏，使整个系统的实用而又价格便宜，真 达到了市场对工业产品的要求。 1 .2 .2 系统软件方案设想 实现遥控器检测系统的关键是下位机怎样识别遥控码并且提取有效码， 对上 位机来说， 关键是怎 样通过软 件来实现检测过程和检测结果的显示。 因此， 从软 件的角度来讲， 需要找到一种算法， 以 便于下位机能 利用该算法实现对所有红外 遥控码的识 别， 从而是使该 系统能兼容市 面上 所有的红外遥控器 ” 。 设计本系统 时， 首先将市面上的遥控器的编码和发送遥控码的方式进行总结， 将其编码方式 和发送方式归纳为几种类型， 而后采用一种通用的模糊算法来处理遥控接收头所 发送的数据， 该算法应该能很好的兼容各种类型的红外遥控器发出的遥控码， 经 过模糊处理后提取一串 有效码 送上位 机( 9 ( .a 。 由于生产一线存在各种各样的电 磁 干扰， 下位机的 软件系统应有良 好的抗干 扰的能 力， 在数据的处理及传送过 程中应 该能够很好的区分遥控码和干扰码， 并且能够剔除干扰而保留完整的遥控码， 也 就是从软件上 解决防干扰的问题。对上位机来说，山 于考虑系统的实时 性， 上位 机采用d o s 6 . 2 2 操作系统， 在 c语言 的图形 模式下来构筑良 好的 人机界 面，该 系统需要完成如下的 功能: 新遥控码数据的 学习， 既有遥控码数据的查询对比 检 测，生产数据的统计查询。总结起来是完成学习、检测、数据统计三种功能。 本系统的软件包括: 下位机的遥控码采集程序、 基于模糊算法的数据处理程 序、 上下位机的通讯程序、上位机中的图形绘制及显示程序、检测程序、数据统 计和保存程序。 其中最主要的工作量体现在软件上， 特别是基于模糊算法的数据 处理程序和上位机中的图形程序是重中之重。 在 进行下位机的软件设计时， 最初有两种设想， 种是 将检测模式和学习 模 式分开，在学习时，将采集到的每一个按键的遥控码都送上位机，由上位机来来 进行特征的提取和码的识别，井且将码字和特征保存在上位机中，当检测时， 将 特征送 卜 位机， 山下 位机很 据特征来识别遥控码后再 送 卜 位机对比， 但这需要 对 卜 位机的存储器进行扩展。另一种设想是将检测和 4 令 习两种模式合 二 为 一 ， 无论 是检测还是学习，邢i i i 卜 位机先将按键遥控码识别出来后送 i:-. 位机， 检j i d 时， 将 背 进行对比，学习il 寸 ，将j 1 ; 做为丈件的s l; 分( r d;a 进行软p i 设i gll d %光选抒开发 ) i 和j f , l s11.山 i - c语。 1 功能 i = r : ， i 达能 西比 业人学f v卜7位论泛 第暇全 择 论 择的是荃于p c 1 0 4 总线的普通工控机，其显,i ; 器使 用的 6 4 0 x 4 8 0的彩色液晶显 示屏，使整个系统的实用而又价格便宜，真 达到了市场对工业产品的要求。 1 .2 .2 系统软件方案设想 实现遥控器检测系统的关键是下位机怎样识别遥控码并且提取有效码， 对上 位机来说， 关键是怎 样通过软 件来实现检测过程和检测结果的显示。 因此， 从软 件的角度来讲， 需要找到一种算法， 以 便于下位机能 利用该算法实现对所有红外 遥控码的识 别， 从而是使该 系统能兼容市 面上 所有的红外遥控器 ” 。 设计本系统 时， 首先将市面上的遥控器的编码和发送遥控码的方式进行总结， 将其编码方式 和发送方式归纳为几种类型， 而后采用一种通用的模糊算法来处理遥控接收头所 发送的数据， 该算法应该能很好的兼容各种类型的红外遥控器发出的遥控码， 经 过模糊处理后提取一串 有效码 送上位 机( 9 ( .a 。 由于生产一线存在各种各样的电 磁 干扰， 下位机的 软件系统应有良 好的抗干 扰的能 力， 在数据的处理及传送过 程中应 该能够很好的区分遥控码和干扰码， 并且能够剔除干扰而保留完整的遥控码， 也 就是从软件上 解决防干扰的问题。对上位机来说，山 于考虑系统的实时 性， 上位 机采用d o s 6 . 2 2 操作系统， 在 c语言 的图形 模式下来构筑良 好的 人机界 面，该 系统需要完成如下的 功能: 新遥控码数据的 学习， 既有遥控码数据的查询对比 检 测，生产数据的统计查询。总结起来是完成学习、检测、数据统计三种功能。 本系统的软件包括: 下位机的遥控码采集程序、 基于模糊算法的数据处理程 序、 上下位机的通讯程序、上位机中的图形绘制及显示程序、检测程序、数据统 计和保存程序。 其中最主要的工作量体现在软件上， 特别是基于模糊算法的数据 处理程序和上位机中的图形程序是重中之重。 在 进行下位机的软件设计时， 最初有两种设想， 种是 将检测模式和学习 模 式分开，在学习时，将采集到的每一个按键的遥控码都送上位机，由上位机来来 进行特征的提取和码的识别，井且将码字和特征保存在上位机中，当检测时， 将 特征送 卜 位机， 山下 位机很 据特征来识别遥控码后再 送 卜 位机对比， 但这需要 对 卜 位机的存储器进行扩展。另一种设想是将检测和 4 令 习两种模式合 二 为 一 ， 无论 是检测还是学习，邢i i i 卜 位机先将按键遥控码识别出来后送 i:-. 位机， 检j i d 时， 将 背 进行对比，学习il 寸 ，将j 1 ; 做为丈件的s l; 分( r d;a 进行软p i 设i gll d %光选抒开发 ) i 和j f , l s11.山 i - c语。 1 功能 i = r : ， i 达能 in ic 上iv j 三士 i41 i 全 竺1 e 竺一- _ _ _谊 章 绪 论 力强， 使川灵活方便，应用而广，日标程序得效率高，既有高级语c -i 的优点，又 有许多低级语占 的 特点， 所以 很适合 用来写系统软件【 i o考虑到该 检测系 统的 特点: 既有卜 位机的 微处理器的数 据采集 和码型处 理等 底层程 序， 又有大量的上 位机检测，学习和数据统计等高端程序。所以，该系统的 上 下位机的程序全部由 c语言 编写时最合适的了 :上 位机软件使用t c i o 编写，下 位机 采用k e i l c 5 1 编写。 用 c语宕 来编写目 标系统软 件。会大大缩短开发周期，且明显地增加软 件的可读性，便于改进和扩充，从而可以研制出规模更大、 性能更完善、易于维 护 的 软 件 系 统 c: n 1 .3 本设计要完成的任务 根 据检测 系统的要求和方案的设想， 总 结一下本设计要做的具体的工作主 要 有以下几个方面: 第一， 分析检测仪的使用功能 方面的 要求， 包括检测仪的 使用范围、 检测仪 的操作方法、 以及该检测仪一些必要的辅助功能等。 在对设计要求充分分析的基 础上， 划分检测仪的 功能模块， 选择需要的硬件设备。 第二， 收集大量红 外遥控 编码方面的资料 包括文字资 料和试验数据， 总 结规律， 找到能够统一对数据进行处理和识别的方法， 这是设计中最关键的一步。 对设 想的方案 仔细比 较论证， 确定下 来以 后， 根据选 择的硬 件设备 完成原理图的 设计，包括 p c b板的设计。 第三，根据划分的功能模块， 在上位机的 d o s系统下编写操作程序。由于是 d o s 下的的图形界面程序和数 据处理程序， 所以编写的代码量是比 较大的， 故这 也是本设计中很重要的一个工作， 编程时要尽量做到界面美观， 操作 简便。 第四，_ 卜 、下 位机联合， 通过大量的红外遥控码数据采集和处理试验， 来完善提 出的识别方法， 同时完 成土 、卜 位机之间的数据传输和处理方面的 程序调试， 继 续完善各功能模块的程序。 in ic 上iv j 三士 i41 i 全 竺1 e 竺一- _ _ _谊 章 绪 论 力强， 使川灵活方便，应用而广，日标程序得效率高，既有高级语c -i 的优点，又 有许多低级语占 的 特点， 所以 很适合 用来写系统软件【 i o考虑到该 检测系 统的 特点: 既有卜 位机的 微处理器的数 据采集 和码型处 理等 底层程 序， 又有大量的上 位机检测，学习和数据统计等高端程序。所以，该系统的 上 下位机的程序全部由 c语言 编写时最合适的了 :上 位机软件使用t c i o 编写，下 位机 采用k e i l c 5 1 编写。 用 c语宕 来编写目 标系统软 件。会大大缩短开发周期，且明显地增加软 件的可读性，便于改进和扩充，从而可以研制出规模更大、 性能更完善、易于维 护 的 软 件 系 统 c: n 1 .3 本设计要完成的任务 根 据检测 系统的要求和方案的设想， 总 结一下本设计要做的具体的工作主 要 有以下几个方面: 第一， 分析检测仪的使用功能 方面的 要求， 包括检测仪的 使用范围、 检测仪 的操作方法、 以及该检测仪一些必要的辅助功能等。 在对设计要求充分分析的基 础上， 划分检测仪的 功能模块， 选择需要的硬件设备。 第二， 收集大量红 外遥控 编码方面的资料 包括文字资 料和试验数据， 总 结规律， 找到能够统一对数据进行处理和识别的方法， 这是设计中最关键的一步。 对设 想的方案 仔细比 较论证， 确定下 来以 后， 根据选 择的硬 件设备 完成原理图的 设计，包括 p c b板的设计。 第三，根据划分的功能模块， 在上位机的 d o s系统下编写操作程序。由于是 d o s 下的的图形界面程序和数 据处理程序， 所以编写的代码量是比 较大的， 故这 也是本设计中很重要的一个工作， 编程时要尽量做到界面美观， 操作 简便。 第四，_ 卜 、下 位机联合， 通过大量的红外遥控码数据采集和处理试验， 来完善提 出的识别方法， 同时完 成土 、卜 位机之间的数据传输和处理方面的 程序调试， 继 续完善各功能模块的程序。 1 q 仁业人学倾 学位论趁第 _ 令 匆外1y拧器编码技发送乃式分析和e ! 结 第二章 红外遥控器编码及发送方式分析和总结 2 . 1 红外遥控的基本原理 ,u 红外线一种看不见的光线， 在电磁波的波谱中，红外线由于处在可见光中 红光的外侧的临近区域，故称为红外线， 其波长范围是0 .7 6 - 1 0 0 0 微米，是界于 可见 光和 微波之间的 一 种电磁波， 具有可见 光的某些 特性， 同时也具有微波的某 些特性。 红外传感器能将外界发出的红外辐射接收下来， 并 将其转变成微弱的电 信号，经放大器放大后 用于控制系统中 代 红外遥控是 目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。 由于红外线遥控装置 具有体积小、 功耗微、 功能强、 成本低等特点， 继彩电、 空调等电器设备上采用 了 红外遥控技术之后， 在汽车、 保险 柜的门锁上以 及一些常用工具的 操作上都采 用了红外遥控技术。 一些自动控制装置采用红外线遥控不仅具有可靠、 便利的优 点，而且还能有效地隔离电气干 扰 6 7 2 .1 .1红外遥控的基本硬件构成 “ 通用的红外遥控系统的硬件由发射和接收两大部分组成， 应用编码解码专用 集成电路来进行控制操作。 下图示意的是用调制好的信号串来驱动红外二极管发射出红外遥控信号， 该 信号 经过空中传输后， 在另一端被接收到并且解调出 来， 变成一串高 低电 平脉冲。 图2 - 1遥控器 ! 作原理示意图 宫 i 外遥拎发射器l 日 键盘头 4 - 阵、 遥控 专 用集成t 匕 路、 激肋器和红外发i 七 _ 极 什组ra( 1 1 1 图2 - - 1 1 1 k ) . i 1_ 拧1t i l l 集成电 路 ( 通常是四位 t ! i i 机)lt 发; 1. ,1 . 系 统 的核亡部分，其内部山振荡1 巨 路 、定时电路、扫描仁 ; 号发 器.键输 入 编码( ,it 、 1 q 仁业人学倾 学位论趁第 _ 令 匆外1y拧器编码技发送乃式分析和e ! 结 第二章 红外遥控器编码及发送方式分析和总结 2 . 1 红外遥控的基本原理 ,u 红外线一种看不见的光线， 在电磁波的波谱中，红外线由于处在可见光中 红光的外侧的临近区域，故称为红外线， 其波长范围是0 .7 6 - 1 0 0 0 微米，是界于 可见 光和 微波之间的 一 种电磁波， 具有可见 光的某些 特性， 同时也具有微波的某 些特性。 红外传感器能将外界发出的红外辐射接收下来， 并 将其转变成微弱的电 信号，经放大器放大后 用于控制系统中 代 红外遥控是 目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。 由于红外线遥控装置 具有体积小、 功耗微、 功能强、 成本低等特点， 继彩电、 空调等电器设备上采用 了 红外遥控技术之后， 在汽车、 保险 柜的门锁上以 及一些常用工具的 操作上都采 用了红外遥控技术。 一些自动控制装置采用红外线遥控不仅具有可靠、 便利的优 点，而且还能有效地隔离电气干 扰 6 7 2 .1 .1红外遥控的基本硬件构成 “ 通用的红外遥控系统的硬件由发射和接收两大部分组成， 应用编码解码专用 集成电路来进行控制操作。 下图示意的是用调制好的信号串来驱动红外二极管发射出红外遥控信号， 该 信号 经过空中传输后， 在另一端被接收到并且解调出 来， 变成一串高 低电 平脉冲。 图2 - 1遥控器 ! 作原理示意图 宫 i 外遥拎发射器l 日 键盘头 4 - 阵、 遥控 专 用集成t 匕 路、 激肋器和红外发i 七 _ 极 什组ra( 1 1 1 图2 - - 1 1 1 k ) . i 1_ 拧1t i l l 集成电 路 ( 通常是四位 t ! i i 机)lt 发; 1. ,1 . 系 统 的核亡部分，其内部山振荡1 巨 路 、定时电路、扫描仁 ; 号发 器.键输 入 编码( ,it 、 西 比1_ 业友学硕 学位论文第_帝 f / 外1 !l控器编码及发送方 戈 分析和八 洲.i 指令泽码器、f f l ) , , 码转换器、 数码调制电路以及缓冲放大器等组成。它能产/ 键 位扫描脉冲信号， 并能译出按键的键码， 再经遥控指令编码器得到某键位的遥控 指令 ( 遥控编码脉冲) ，由3 8 k h z的载波进行脉冲幅度调制， 载有遥控指令的调 制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。 4 一 o 图2 - 2遥控信号发射示意图 接收部分通常由遥控接收器 ( 包括光电转换放大器、 接收电路、 解调电路) 、 解码电 路以 及执行电路等组成。 遥控接收器主要完成对遥控信号的 放大、 检波、 整形并解调出遥控编码脉冲， 而这些功能的完成一般是一个器件红外接收头 执行的。 也就是将如图所示的几个部分是集成到一个简单的电 子器件 红外接 收头中的。在市面上，生产红外接收头的厂家很多，常见的欧洲产品主要有 s i e m e n s 的 s f h 5 0 6 - x x系列、 t e l e f u n k e n的t f m s 5 x x o和t k 1 8 x x 系 列、 v i s h a y 的 t s o p 1 2 x x , t s o p 4 8 x x和t s o p 6 2 x x 系列等几种， 其中型号表示中的x x 表示的 是调制信号的 载波的频率，一般有3 3 k h z , 3 6 k h z , 3 8 k h z , 4 0 k h z 四 种。 而在亚 洲 ( 我们国家 使用的主要型号)主 要有如下几个 公司的产品: s h a r p ,厦门 华联 和日本电子， 象 s h a r p 的 g p i u d 2 6 x k , g p i u d 2 7 x k , g p i u d 2 8 x k 等型号，厦门华 联的h r m x x 0 0 系列，日 本电子的p i c - 1 2 0 4 x l m 系列 等， x 都是对应不同的 调制频 率。本系统所使用的红外接收头的型号是 h r m 3 8 0 0 ， 即其载波的频率是用 3 8 k h z ( 3 7 . 9 k h z) o ;今月 伪一 b.p.f. a mp li f ie r l im it e rd e m o d u la to r ir d e g r a t o r c o m p a t a t o r 图 2 - 3遥1 t k y 1111k 1 : 理刁意lu g 从介绍的原理和浅们平时的使川经验知道，” 1 子 女卜 某个h 心比发送电路就 两化丁 收人学帜 卜 学位论之讹 . 帝 幻外i :c 拧器编码技发it方， 娜t 析和总结 产生对应的编码， 经过调制后，价i 俞 出端产生串行编码的脉冲，这些脉冲经过驱 动电路后由 红 _ 外 几 极管发射出去。 i i 接收端接收到光信号 后， 先 经过光放人器 再 经过 专用解码芯片将其还原 ( 解调) 为串行编码脉冲， 然后由接收电路按照编码 解码的协 议转换为相应的控制电平，最后由执行电路驱动开关等完成要求的操 作 。 图2 - 4遥控器发射端硬件构成图 2 .1 .2红外遥控器的 遥控原理【ia 12 11 1 19 1 遥控系 统中传 输的数据是一串 编码脉冲， 也 就是一组连续的串 行二 进制码， 只是该脉冲是用调制过的载波表示的。 对于一般的遥控系统， 此串行码由红外接 收头 解调 后，作为微控制器的 遥控输入信号，由其内部c p u完成对遥控指令的 解码， 设计人员通常利用红外编码解码专用芯片或者单片机研制各种红外遥控系 统，对各种电气设备进行遥控。 遥控器发出的串行 一 进制编码信 号 只需要持续数十个毫秒的时间，大多数 是十多毫秒或 一 百多毫秒 灭复一次，根据数字示波器观察到的信号，最短的是 4 5 m s ,最长的是 1 7 9 m s , 也就是说一串编码也就包括 卜 位左右到数 十 位 几 进制编 码， 换言 之， 每 一 位 立 进制编码的持续时间 或者说位长 在 2 m s 左丫 ( 根 据不波 器显% j ; 的 卞 吊 兄 看， 绝人多数是 1. 1 2 5 m s 和2 . 2 5 m s ,:顷 率友 概在s o o k f i z这个虽 级( 般足以4 8 0 k i i z或苦4 5 5 k i z 居多 ) ，要 发刘更 远的 y f 离必 需 通过载波， 将 这d 七 ，1 1弓、 (月 ， j、 ; 1 数 个k h z 川得 f-1 的i 3 9 k h z.i k i y a 1k 当遥朽 器的某一个按键按 卜 后， 有 一 松1 之前， 发射器i.f . 夏发送完整的控制字， 发则周期 盯 1 2 i . 6 io s , 两个抓 制 全 一 之间的间隔最人足: 1 2 1 . 6 1 1 了 . 乃 ， 一 ; r . 1 11 ,. 最 小是: 1 2 1 . 竺 了 . b y 9k， . 0 6一 6 0 . k 8 n i s 西北 卜沙人学硕 学位论文第币 fl外遥钟器编码授发送方式分析阳民结 i 述的种遥控芯片的资料是众多遥控器芯片中比较有代表性， 根据通过数 字示波器观察到的大量的数据流的构成图 ( 记录了脉冲宽度数据)o f 知，有很多 遥控器发 射出的 遥控数据流与 它们很 相似， 但是在具体的表示“ 。 ” 和“ l ” 的高 低电 平的 值、 完整的数据字的构成位数、 数据流的组成上都有 】 些差别， 所以在 具备一定的先验知识的基础上，有必要对他们做 一 个分析。 2 .2 .2编码方式的分析【 il -a 在使用仪器进行观察测量和查阅 相关芯 片资 料的过程中， 发现目前的 遥控器 编码经过接收头 接收并且解调后， 在一串表示二进制数据的高 低电 平中对于“ o n 和 “ 1 ”的表示有多种方法 ( 不限 于上 述的 三种 方法) ，对于众多的 “ 0 ” 和 “ 1 的有效识别是该通用红外遥控器检测仪器当中很重要、也是难度很大的一个任 务。 在此之前 ，必须积累大量的有关 “ 0 ” 和 “ 1 ” 的表示的 先验知识， 下面根据 实验中建立的先验知识，对它做一个比较全面的分析。 通过实验 ( 主要为示波器观察和单片机采集) ，得到了一些数据，通过这些 数据能够发现一些遥控器对于 “ 0 ”和 “ 1 ”的表示，主要有如下的一些: 表 2 - t常见遥控器对 “ 0 0和 1 ”的表示 上表中的数据是测量到的大量的数据中比较有代表性的一些， 它们与芯片资 料上 提供的 标准值有 一 些小 的差另 小而 且在实际的 测r= 和观察中得到的数据很多 又完全不相等， 相互之间都有些差别， 这主要足由于测f 3 精度和单片机， i 1 断的 时间耗费向导致的 一 些误筹但它们之间的偏 i . 都在 一 定的、 .仓 围内， 从而不影i响 对 , 0 和 “ ! ” 的表，j;，也就jz . h5 , 尽苍测绪到的数据和标准的数据之问f 4 4别， 俐茸别( i 个很小的范f 日f ! . u o , 通过这些数据， 接收端n . 十 卜日 以从中i ll 11 别出e t . 实 西北 卜沙人学硕 学位论文第币 fl外遥钟器编码授发送方式分析阳民结 i 述的种遥控芯片的资料是众多遥控器芯片中比较有代表性， 根据通过数 字示波器观察到的大量的数据流的构成图 ( 记录了脉冲宽度数据)o f 知，有很多 遥控器发 射出的 遥控数据流与 它们很 相似， 但是在具体的表示“ 。 ” 和“ l ” 的高 低电 平的 值、 完整的数据字的构成位数、 数据流的组成上都有 】 些差别， 所以在 具备一定的先验知识的基础上，有必要对他们做 一 个分析。 2 .2 .2编码方式的分析【 il -a 在使用仪器进行观察测量和查阅 相关芯 片资 料的过程中， 发现目前的 遥控器 编码经过接收头 接收并且解调后， 在一串表示二进制数据的高 低电 平中对于“ o n 和 “ 1 ”的表示有多种方法 ( 不限 于上 述的 三种 方法) ，对于众多的 “ 0 ” 和 “ 1 的有效识别是该通用红外遥控器检测仪器当中很重要、也是难度很大的一个任 务。 在此之前 ，必须积累大量的有关 “ 0 ” 和 “ 1 ” 的表示的 先验知识， 下面根据 实验中建立的先验知识，对它做一个比较全面的分析。 通过实验 ( 主要为示波器观察和单片机采集) ，得到了一些数据，通过这些 数据能够发现一些遥控器对于 “ 0 ”和 “ 1 ”的表示，主要有如下的一些: 表 2 - t常见遥控器对 “ 0 0和 1 ”的表示 上表中的数据是测量