学习型万能遥控器

I学习型万能遥控器摘要随着世界科技水平的提高，人们的生活也不断提高，家用电器已经成为普及性的消费品，进入千千万万老百姓的家庭。家庭电器的使用通常都依赖于红外遥控器进行操作，但是遥控器繁多给人们的生活带来不少困扰。学习型红外遥控器,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。本设计提出基于52系列单片机的自学习型红外遥控器的设计方案。该遥控器采用红外信号的编解码原理，具有自学习型功能，能学习和记忆遥控器编码，并模拟发射，使得一个遥控器能够代替多个遥控器控制不同的家电。关键词：红外遥控；学习型；家电

AbstractAsthelivingconditionofthehumanbeingbecomesbetterandthetechnologyofthewordisgettingadvanced.HomeElectronicAppliances(HEA)aregettingpopularwithgeneralfamilies.HomeElectronicAppliances(HEA)areusuallyrelyonoperatingintheinfraredremotecontroller,buttheremotecontrollerkindsbringusmanytroubles.Learninginfraredremotecontrollercanputapluralityofinfraredsignallearninginaremotecontroldevice,effectivelyavoidingtheembarrassmentoffrequentreplacementofremotecontroller.Thedesignputsforwardthedesignschemeofself-learninginfraredremotecontrollerbasedon52single-chipmicrocomputer.Theremotecontroller,whichcanlearnandmemoryremotecontrolcode,andstimulateemission,adoptsthecodinganddecodingprincipleofinfraredsignal,makingaremotedevicecanreplacemanyremotecontrollertocontroldifferentHomeElectronicAppliances(HEA).Keywords:Infraredremotecontroller;Learning;Homeelectronicappliances(HEA)

目录TOC\o"1-3"\h\u1引言 11.1背景 11.2前沿与发展 11.3本设计的内容 22系统硬件设计 32.1系统结构 32.2总体硬件电路设计图 33系统软件设计 43.1总体思路 43.2总体软件流程图 43.3各部分具体实现方法 43.3.1红外接收显示模块 43.3.2数据存储模块 63.3.3红外发射模块 74设计结果与分析 95结束语与展望 0

1引言1.1背景最近几年来，科学技术随着经济的迅猛发展而日新月异，人们的生活水平也随之有了很大的提高。各式各样的家用电器进入到普通老百姓的日常生活中，遥控器也已成了普通百姓家庭中必须的装置。由于红外线遥控器拥有很多的优点，如体积很小、功耗比较低、成本也比较低等，所以绝大多数家用电器都是采用这种遥控方式的。在编码方式上，不同品牌家用电器所设计的红外线遥控器采取了不同的手段，因此，这些不同品牌的遥控器之间就不能互相的替代使用，这给人们的生活带来了诸多的不便。为了解决这个问题，减少家用电器遥控器的数量，为人们的生活带来更大的便利，一种智能型的红外线遥控器被许多的厂家设计并生产出来了，并且称之为万能遥控器。所谓的万能遥控器并不是真正意义上的万能，而只是相对的万能。最后，是学习型遥控器。它对编码的细节将不会给予理采，只是其存储器容量需要配置的比较大，其各种不同类型遥控器的编码波形可以记录下来，并且存储器的存储内容在学习的过程当中是可以根据需要随时改写的，通用性将是非常强的。目前，为了避免不同的家用电器之间使用不同类型的遥控器所造成混淆和错误操作，研发智能型红外遥控器是发展的需要；这类遥控器的存储空间增加了，使得遥控器在家庭的使用范围内能够做到存储大量的代码；并且它采用了比较先进的处理器，这就使得家庭娱乐的功能得到了加强。1.2前沿与发展在国内，绝大多数遥控器类型比较简单，是一对一的控制方式，也就是一个遥控器控制一个红外设备，这与我国当前的国情及经济状况和消费习惯是密切相关的。万能遥控器的出现，补充了单一类型遥控器的不足，使其变得更丰富和实用，但是其在国内的销量并不如意。不过从西方发展的历程来看，我国同样的也会走向万能遥控器的时代，但是之前必须要经历对单一型遥控器的使用，特别是在信息化发展迅速越来越快的情况下，万能遥控器更有着广阔的需求空间和发展前景。使万能遥控器确实好用是启动这一块市场的关键点所在，它是有着更为人性化的功能，并且能够完全替代单一型遥控器的功能，能够使人们的生活变得舒适。自2006年起，中国大陆与台湾遥控器设备产量大约占到了全球总产量的百分之八十，因为受到海外市场需求的快速增长的刺激，遥控器出口的总量仍在不断的增加。最近几年来，伴随着遥控器市场的激烈竞争，这时遥控制造产业也随之变得越来越成熟，同时也逐渐的完善起来，并且遥控器的市场价格也出现了不但下降的情形，但与此相反，高端产品的价格却在稳步的上升。并且在未来几年内，技术实力比较强大的台湾同行业将把高端红外线或转向射频遥控器作为其发展的重点，而国内供应商主要生产中低端红外产品．对于多种规格的红外线遥控器，国内及香港的供应商都是能够制造出来的，而对于采用更新技术往往台湾的制造商是比较感兴趣的。综上，海外买家所需求的各种规格的遥控器都可以由中国制造商来完成。1.3本设计的内容现如今，人们的生活水平逐渐提高，电子产业迅猛发展，家电下乡的活动也是扑面而来，越来越多的现代化电器走进了普通老百姓的家庭，而这些家用电器大都由红外遥控器操控，过多不同遥控器的混合使用带来了诸多不便。因此，设计一种智能化的学习型遥控器，学习各种家用电器的遥控编码，实现用一个遥控器控制所有家电，已成为迫切需求。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。本文介绍了一种基于STC89C52的自学习型红外遥控器，该遥控器利用STC89C52单片机作为整个系统的主控部件。通过接收电路接收红外遥控器发送过来的红外遥控信号，然后经过存储电路把红外遥控信号存储起来，最后通过键盘电路和发送电路实现遥控家用电器的功能。

2系统硬件设计2.1系统结构如图2.1所示，学习型遥控器的系统结构主要有以下六部分组成：STC89S52最小系统、红外接收电路、红外发送电路、外存储器、外接键盘电路、数码管红外代码显示电路。STC89C52最小系统是整个自学习型遥控器的核心，它控制和协调其他五个部分。图2.1自学习型遥控器系统结构图2.2总体硬件电路设计图STCSTC89C52数据存储模块EEPROMP10EEPROM 8位数码管显示模块 P0段选 8一体化红外接收电路模块 P20P21P23位选 P32 P30 P33 P31 VCC 红外发射电路模块键盘模块 GND图2.2自学习型遥控器的总硬件电路设计图学习型遥控器系统由红外遥控信号发射电路、红外遥控信号接收电路、STC89C52最小系统、键盘电路及其外存储电路、数码管红外代码显示电路构成。STC89C52最小系统采用24MHz晶振。接收电路采用一体化红外接收头。考虑到数据需要保存，保证掉电不丢失，选用外部存储器EEPROM24C02，它是可在线电擦除和电写入的存储器，容量为2KB。另外为了更直观的看到接收编码的情况，电路利用8个数码管将红外编码的四个编码段显示出来。详细电路图见图2.2。3系统软件设计3.1总体思路测量软件主要实现三方面功能，即红外信号的接受、红外信号的存储和红外信号的发送。其中红外信号的接受和发送是能直观感觉到的两大功能。三大功能间的关系如图3.1。存放解码数据存放解码数据（掉电不丢失）接受并解码红外信号接受并解码红外信号编码并发送红外信号编码并发送红外信号图3.1自学习型遥控器系统软件功能图3.2总体软件流程图鉴于自学习遥控器一个遥控器集学习、收录和转发三个功能于一身，在软件实现过程中，我也将这三个放于一个程序之中。下面给出软件实现的流程图，即图4.2。3.3各部分具体实现方法3.3.1红外接收显示模块要接收红外信号，就先得对红外信号做一定的了解。下面通过TC9012芯片为例大致讲解解码原理：先看一些遥控器发射波形图4.3，从图4.3(a)上图中发码16进制读数为客户吗0E0EH,数据码为0BH,可以看出4.5ms高电平+4.5ms低电平称为头码，用于识别是否遥控码开始。头码过后可以看到4个8位的数据，我们最终目的就是要把这个32位（4x8）从一体化红外接收头提取出来，并转换成16进制数，用于区分不同按键按下得出的不同数值。在遥控器发射波形中，可以看出，8位数中的0或者1不是用高低电平表示，而是用不同的低电平的宽度表示，0.565ms表示0，1.69ms表示1，2个位中间还会有一个0.56ms的高电平（上图阴影部分）。这个是红外遥控器发射的波形，图中看到的阴影高电平表示载波，一般使用38KHz，遥控器发射出去的含有载波的红外信号通过一体化红外接收头处理后得到的是含有载波的反向的波形，也就是没有上图中的阴影部分。大致如下图4.3(b)上图中8为客户码01110000。一体化红外接收头内部集成了选频放大（38KHz左右频率增益最大），检波（把38KHz的载波滤除），放大整形（变成容易检测的矩形波）。:开始开始初始化定时器和外部中断初始化定时器和外部中断外部中断键是否按下是否有键按下外部中断键是否按下是否有键按下 N NN Y Y是否有外部中断按下的是哪个键是否有外部中断按下的是哪个键 NEEPROM中读取所有代码，取出对应键代码EEPROM中读取所有代码，取出对应键代码接收红外信号 Y接收红外信号红外信号解码红外信号解码编码发送出去编码发送出去存储代码数码管显示代码存储代码数码管显示代码图3.2自学习型遥控器系统软件总流程图看到如图3.4波形，表示单片机引脚可以接收到的波形，我们只要通过单片机读取波形并分析波形的宽度，然后分辨出是头码，还是0或者1，最后整理出这组码的16进制组合。正确的解码结果是按同一个按键得出的16进制数值是不变化的。通过这个原理，我们可以分辨出每个按键的键值。"这里使用中断方式，外部中断0和定时器0，外部中断主要用于接收红外波形上升沿触发，定时器用于计时（测量2个上升沿的宽度）。这里做出说明，本设计中，外部中断选择上升沿触发方式，定时器0采用方式2工作方式，将会自动从装数据，初值以及重装初值均为0。基本原理分析如下，如接收到头码是4.5ms低电平+4.5ms高电平，我们分析第一个上升沿到第二个上升沿的宽度是9ms，根据定时器0的设置，9/0.128=70.3125，即这段时间定时器产生了70次左右的中断的时间，判断这个头码可以给定一个范围，我在程序中取的下线为64，只要大于64次中断时间就认为头码是正确的，检测头码正确后接着检测剩下的32位数值，原理一样，我们需要知道0和1分别是怎样一个时间，看图4.5。经计算，0要8.789次的中断，1要17.578次的中断。选一个中间值12，大于12的码为1码，小于的为0码。ab图3.3红外信号波形图 45 45 5.616.5 22.5 图4.4一体化接收头接收到的红外信号波形0.565ms0.565ms1.865ms0.56共2.25ms共1.125ms"1"码"0"码图3.50和1码的波形图3.3.2数据存储模块数据接收过来，需要存储起来，保证其掉电不丢失，这里选了一个外部EEPROM24C02。程序存入数据，有一个操作时序需要注意，SCL时钟线、SDA数据线、A2、A1、A0芯片物理地址选择，多个芯片连接在同一个总线上时候需要接不同地址，用于主机识别。单芯片使用时可以接任意地址。最多可以扩展8片。WP端，写保护，可以防止误操作损坏EEPROM中的数据。数据已接收完，就存入其中，有键按下是，立即从中取出。3.3.2.1STC89C52与IIC总线方式的EEPROM接口在单片机系统的应用中，使用IIC总线方式的EEPROM存储器可以在节省系统资源的情况下增加存储的容量。其与单片机只需两根口线连接，但其存储的容量可以提高到1M位(128Kx8位)；因为与单片机通信的速度不高，适用于数据记录与常数保存。本文采用的是24C02存储器，虽然不大，但实验已然够用，实际生产过程中可根据需要适当选用大容量EEPROM。一个衡量自学习型遥控器性能好坏的重要指标就是：自学习型遥控器所能存储代码的数量。在学习完某个遥控器的代码之后，自学习型遥控器就会把这些代码存储起来，由于不能进行掉电保护，并且89C52内部的数据存储器RAM所能存储的数据非常有限。因此，所学习到的代码就需要合适大小的外存储器来存储。24C02一共有8个引脚，每个引脚的功能如下：(1)SDA双向数据引脚，其是用于数据的输入/输出，开漏输出，需要上拉；(2)SCL串行时钟输入引脚，它是用来产生器件收发数据所需的时钟信号；(3)A0，A1器件地址输入引脚，可以有4个同样的器件同时连接在总线上；(4)WP写保护引脚，当内部数据被硬件写保护时，它必须为高电平，这时不能够再写进其它的数据了。4.3.2.2IIC总线协议只有当总线是空闲的情况下，数据传送才允许被启动。(1)在数据传送的过程中，必须当时钟线为高电平的情况下，这时在数据线上的数据位必须是要保持稳定状态的，且是不允许有任何的跳变。这时候时钟线也是为高电平时，数据线的任何电平变化都被看作是总线的启动信号或者是停止信号。(2)在设计外部存储电路时，如何选用合适的外部存储器是特别重要的。由于自学习型遥控器有多种不同的家电需要学习，并且需要把所学习到的其他电器的红外代码存储在外存储器中以便后面使用。所以外存储器的选取，需要对遥控器所需要的存储空间进行很好的估算后才能得出恰当的选择。3.3.3红外发射模块红外遥控信号采用自定义编码方式，由发送单片机来完成调制过程。因HS0038的红外接收频率为38kHz，所以载波信号采用占空比为1／3的38kHz矩形波，周期t=26us，载波信号由子程序产生。用低电平与高电平的宽度均等于0.26ms的方波表示信号“l”，即高低电平的宽度均相当于10个38kHz脉冲的宽度；用低电平的宽度为0.52ms，高电平的宽度为0.26ms的方波表示信号“0”，即高低电平的宽度分别相当于10个和20个38kHz脉冲的宽度。这样发射时，只需将发射的“1”或“0”与38kHz载波信号相与即可。帧结构的定义：引导码一用户码一控制码一截止码。在发送字节的开始先通过单片机发送20个脉冲(每个脉冲周期26us)作为传输开始，接着发送8位数据(字节高位在前，低位在后)，高4位表示用户码，低4位表示控制码，最后发送10个脉冲的低电平作为传输结束。用户码是对每个接收系统的标识，通过对用户码的检验，每个遥控器按键只能被其中一个接收器识别，从而控制相应的设备，有效地防止了多个设备之问的串扰。由于有4位用户码，所以系统理论上可以控制16个设备。发射子程序流程图如图4.6所示。开始开始判断信号是1或0？ 判断信号是1或0？ 1 0调发射“调发射“1”的子程序调发射“0”的子程序发射位数减1发射位数减1发射完? N发射完? Y返回主程序返回主程序图3.6发射程序流程图

4设计结果与分析通过对市场遥控器需求的研究，本文提出了基于STC89C52的自学习型遥控器的硬件设计。为了方便和简单学习，直接选用了一块单片机学习板，上面各模块都有，需要通过了解电路的结构设计后续的软件。该遥控器可以适用于市面上流行的各种红外遥控器，并且熊够学习和控制各种不同类型的红外遥控设备。程序编好烧入单片机后，拿数字电视机顶盒、电视机、空调等家用电器做过试验，先拿电器的遥控学习进红外信号，在通过单片机来控制对应的电器，完全能够控制电器，达到了想要的效果。而本设计所采取的2k的外存储器，完全可以存储现在普通家庭的所有家用电器遥控按键。至此，本文完成了对自学习型红外遥控器设计，并对其进行实际测试，达到了预期效果。5结束语与展望本章通过总结论文阶段主要的工作，概括出了阶段性的工作研究成果，并通过对既往工作的总结，有针对性的提出了一些有待于更深层次研究的问题。由于红外通信技术在家电产品控制方面具有独特的地位和重要的作用，本文所开发的以89C52单片机为核心的学习型遥控器，其在红外学习及通信控制方面取得了很多的研究成果．但是由于时间及其他的原因，还有许多的问题有待于解决，例如本文只学习和调试了一种类型的电视机遥控器编码和空调遥控器编码，因此，仍然有许多地方值得改进。

参考文献[1]凌毅．单片微型计算机与接口技术[M]．电子工业出版社,2012[2]苏长赞．红外线和超声波遥控[M]．人民邮电出版社,1999[3]李建华．实用遥控器原理与制作[M]．人民邮电出版社,1996[4]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[5]Chen.KINFRAREDREMOTECONTROL[J].PatentApplicationPublication,2003(0006904)[6]GPietraszakM,WStacyC.SelflearningIRremotecontroltransmitter[J].UnitedStatesPatent,1997.11.25[7]聂诗良,李磊民.红外遥控信号的一种编码解码方法[J]．仪表技术与传感器,2004,(08)[8]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[J]．电子技术,2003,(06)[9]芦健,彭军,颜自勇,陈文芗．自学习型智能红外遥控器设计[J]．Foreignelectronicmeasurementtechnology,