家庭组合照明灯的红外遥控电路设计

1家庭组合照明灯的红外遥控电路设计金国凤摘要本设计主要介绍家庭组合照明灯的红外遥控电路设计。系统采用ATMEL公司的ATMEGA8单片机作为主控器件，外围器件包括键盘输入、发光二极管、红外发光二极管、红外接受头、晶振等。使用BASCOM作为编程语言。文中分析了家庭组合照明灯的红外遥控电路的各项功能、设计要点和难点，给出了具体的硬件、软件实现方法，并特别强调了红外遥控三路照明灯的单路或多路的任意开关，并实现定时关闭功能。关键词ATMEGA8；BASCOM；家庭组合照明灯的红外遥控电路1引言红外遥控器已被广泛使用在各种类型的家电产品上，它的出现给使用家器提供了很多的便利。红外遥控系统一般由红外发射装置和红外接受设备两大部分组成。红外发射装置又可由键盘电路、红外编码芯片、电源和红外发射电路组成。红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成。通常为了使信号能更好的被传输发送端将基带二进制信号调制为脉冲串信号，通过红外发射管发射。本设计采用ATMEGA8作为红外发射编码和接收解码芯片。2系统功能分析一个完整的照明灯的红外遥控电路应具有以下功能按下任意一个开关能使相应的灯实现亮灭的功能，按下总开关实现所有灯的亮灭，按下相应的定时关闭键能实现电灯在设定的时间内关闭。3系统硬件的实现方案31系统原理图通用红外遥控系统由调制、发射和接收三大部分组成，本系统以ATMEGA8单片机作为红外发射编码和接收解码芯片，另外再以HS5104作为发射编码芯片，5个键盘输入模块中的三个用于给3路电灯分别进行亮灭操作，一个键盘输入模块用于操作所有灯的亮灭，最后剩下的一个键盘输入模块用于实现电灯在设定的时间内关闭的功能。红外遥控系2统如图31所示图31红外遥控系统（1）发射系统发射系统一般用电池供电，这就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都设计成可以处于休眠状态，当有按键按下时才工作，这样可以降低功耗。红外线通过红外发光二极管LED发射出去，红外发光二极管内部材料和普通发光二极管不同，在其两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。图32A简单驱动电路图32B射击输出驱动电路如图32A和图32B是LED的驱动电路，图32A是最简单电路，选用元件时要注意三极管的开关速度要快，还要考虑到LED的正向电流和反向漏电流，一般流过LED的最大正向电流为100MA，电流越大，其发射的波形强度越大。图32A电路有一点缺陷，当电池电压下降时，流过LED的电流会降低，发射波形强度降低，遥控距离就会变小。图32B所示的射极输出电路可以解决这个问题，两个二极管把三级管基极电压钳位在12V左右，因此三级管发射极电压固定在06V左右，发射极电流IE基本不变，根据IEIC,所以流过LED的电流也基本不变，这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥控距离。（2）接收系统红外信号接收系统的典型电路如图33A所示图33A红外接收头内部电路该电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制3在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30KHZ到60KHZ的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。以上电路被集成在一个元件中，成为一体化红外接收头，如图33B所示图33B红外接收头红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22UF以上。有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。3调制红外遥控发射数据时采用调制的方式，即把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样可以提高发射效率和降低电源功耗。调制载波频率一般在30KHZ到60KHZ之间，大多数使用的是38KHZ，占空比1/3的方波，如图34所示，这是由发射端所使用的455KHZ晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455KHZ12379KHZ38KHZ。图34载波波形435A为系统发射硬件方框图红外发光二极管发射指示灯5个按键ATMEGA8（HS5104）单片机用做编码芯片二极管节能模块3V电源图35A发射系统方框图35B为系统接受硬件方框图三路电灯六路指示灯5V电源ATMEGA8单片机用做解码芯片红外接收头图35B接收系统方框图32各模块电路原理图（1）ATMEGA8MCU介绍系统的控制核心ATMEGA8单片机，是ATMEL公司推出的基于AVRRICS低功耗CMOS8位高性能单片机。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATMEGA8的数据吞吐率高达1MIPS/MHZ，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。图36为其引脚排列图。5图36ATMEGA8引脚排列图在本设计中的发射电路中，ATMEGA8单片机的PC6、PD0PD3口用于键盘输入；PB1口接红外发光二极管以及发射指示灯。在接受电路中ATMEGA8单片机的PB1PB3用于接三路电灯，PD5PD7、PB0、PB6、PB7接六路指示灯，PD2接红外接受头。（2）HS5104红外遥控编码发射电路本设计中，还另外采用了编码器BA5104组成红外发射电路。K1K8与地构成按键开关电路，这里只用了K1K5。其指令经三极管放大，驱动红外发射管发射出经编码后的红外遥控信号。HS5104引脚排列图如图37所示图37HS5104引脚排列图脚位说明（3）其他电路6红外发射二极管的接法如图38所示图38红外发射二极管连接原理图33系统电路原理图发射电路硬件原理图如图39A和39B所示。图39A发射电路（M8）硬件原理图7图39B发射电路（HS5104）硬件原理图接收电路硬件原理图如图39C所示4系统软件的实现方案41系统总流程图8本设计采用的BASCOM编程，是MCS公司开发的以BASIC高级程序设计语言为平台的AVR单片机开发软件，它简要清晰，易于理解、掌握。软件设计流程图如图41A和41B所示图41A发送程序流程图图41B接收程序流程图942源程序代码及其注释发送子程序REGFILE“M8DEFDAT“定义目标单片机是ATMEGA8CRYSTAL1000000开始前定义输入口并初始化为全0CONFIGPORTD0INPUTCONFIGPORTD1INPUTCONFIGPORTD2INPUTCONFIGPORTD3INPUTCONFIGPORTD4INPUTMAINDOIFPIND01THENRC5SEND0,0,1WAITMS80RC5SEND0,0,1WAITMS80RC5SEND0,0,1ENDIFIFPIND11THENRC5SEND0,0,2WAITMS80RC5SEND0,0,2WAITMS80RC5SEND0,0,2ENDIFIFPIND21THENRC5SEND0,0,3WAITMS80RC5SEND0,0,3WAITMS8010RC5SEND0,0,3ENDIFIFPIND31THENRC5SEND0,0,4WAITMS80RC5SEND0,0,4WAITMS80RC5SEND0,0,4ENDIFIFPIND41THENRC5SEND0,0,5WAITMS80RC5SEND0,0,5WAITMS80RC5SEND0,0,5ENDIFWAITMS80LOOPEND接受子程序REGFILE“M8DEFDAT“定义目标单片机是ATMEGA8CRYSTAL1000000定义使用的定时中断为1，分频系数为64CONFIGTIMER1TIMER,PRESCALE64定义定时中断处理子程序ONOVF1DING_SHI设定定时中断初始值,约为1秒TIMER149910打开定时中断ENABLETIMER1定义红外接受引脚CONFIGRC5PIND211打开总中断ENABLEINTERRUPTS定义所有的变量DIMDINGSHIASBYTE定义定时变量DIMAASWORD定义累加器DIMBIANHAOASBYTEDIMBIAN_HAOASBYTEDIMDAIMAASBYTEDIMKEY_1ASBYTE定义所有按键DIMKEY_2ASBYTEDIMKEY_3ASBYTEDIMKEY_4ASBYTEDIMKEY_5ASBYTE初始化所有变量DINGSHI0初始化定时A0初始化累加器BIAN_HAO0KEY_11KEY_22KEY_33KEY_44KEY_55LAMP_1ALIASPORTB6LAMP_2ALIASPORTB7LAMP_3ALIASPORTD5L4ALIASPORTD6L5ALIASPORTD7L6ALIASPORTB0CONFIGLAMP_1OUTPUT定义所有指示灯为输出CONFIGLAMP_2OUTPUTCONFIGLAMP_3OUTPUT12CONFIGL4OUTPUTCONFIGL5OUTPUTCONFIGL6OUTPUTLAMP_10初始化指示灯全灭LAMP_20LAMP_30L40L50L60MAINDOGETRC5BIANHAO,DAIMAIFBIANHAOBIAN_HAOANDDAIMAKEY_1THENGOSUBKEY_1_DO开灯1IFBIANHAOBIAN_HAOANDDAIMAKEY_2THENGOSUBKEY_2_DO开灯2IFBIANHAOBIAN_HAOANDDAIMAKEY_3THENGOSUBKEY_3_DO开灯3IFBIANHAOBIAN_HAOANDDAIMAKEY_4THENGOSUBKEY_4_DO全关IFBIANHAOBIAN_HAOANDDAIMAKEY_5THENGOSUBKEY_5_DO定时关闭LOOPEND开灯1KEY_1_DOLAMP_11LAMP_20LAMP_30RETURN开灯2KEY_2_DOLAMP_10LAMP_21LAMP_30RETURN13开灯3KEY_3_DOLAMP_10LAMP_20LAMP_31RETURN全关KEY_4_DOLAMP_10LAMP_20LAMP_30L40L50L60RETURN定时关闭子程序KEY_5_DODINGSHIDINGSHI1定时关闭灯1IFDINGSHI1ANDLAMP_11THENL41L50L60A0TIMER149910ENDIFIFDINGSHI1ANDLAMP_21THENL41L50L60A0TIMER149910ENDIF14IFDINGSHI1ANDLAMP_31THENL41L50L60A0TIMER149910ENDIF定时关闭灯2IFDINGSHI2ANDLAMP_11THENL40L51L60A0TIMER149910ENDIFIFDINGSHI2ANDLAMP_21THENL40L51L60A0TIMER149910ENDIFIFDINGSHI2ANDLAMP_31THENL40L51L60A0TIMER149910ENDIF定时关闭灯3IFDINGSHI3ANDLAMP_11THENL40L5015L61A0TIMER149910ENDIFIFDINGSHI3ANDLAMP_21THENL40L50L61A0TIMER149910ENDIFIFDINGSHI3ANDLAMP_31THENL40L50L61A0TIMER149910ENDIF关闭定时IFDINGSHI4THENDINGSHI0L40L50L60ENDIFRETURN定时中断子程序DING_SHIAA1定时5秒关灯IFA5ANDL41ANDLAMP_11THEN16L40LAMP_10ENDIFIFA5ANDL41ANDLAMP_21THENL40LAMP_20ENDIFIFA5ANDL41ANDLAMP_31THENL40LAMP_30ENDIF定时10秒关灯IFA10ANDL51ANDLAMP_11THENL50LAMP_10ENDIFIFA10ANDL51ANDLAMP_21THENL50LAMP_20ENDIFIFA10ANDL51ANDLAMP_31THENL50LAMP_30ENDIF定时30秒关灯IFA30ANDL61ANDLAMP_11THENL60LAMP_10ENDIFIFA30ANDL61ANDLAMP_21THENL60LAMP_20ENDIF17IFA30ANDL61ANDLAMP_31THENL60LAMP_30ENDIFTIMER149910RETURN5系统软硬件的调试51系统硬件调试在电脑上仿真以后按照硬件电路图连接好电路，将编写的程序写入单片机之前先校验下载线是否接通，然后再写入。调试时，先连接好下载线与上位机、目标板，给单片机系统供电，芯片选择ATMEGA8，它的下载环境如图51所示图51智峰下载软件界面图52系统软件调试本系统使用的软件开发环境是BASCOMAVRIDE，它是MCS公司开发的以BASIC高级程序设计语言为平台的AVR单片机开发软件，该软件具有可视化图形界面，是与VB/QB高度兼容的结18构化BASIC语言，简要清晰，易于理解、掌握。除了有专门为AVR单片机串行和并行接口、外围器件开发的语句外，另外还扩充了许多通用的单片机外部设备的专用语句，