毕业设计（论文）-学习型遥控器设计(25页).doc

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1、-毕业设计（论文）-学习型遥控器设计-第 25 页学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：_ 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编

2、本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：_ 年 月 日 导师签名：_ 年 月 日 目 录摘 要3前 言41.红外通信基本原理61.1发射调制方式61.2 红外编码协议72 红外系统硬件设计92.1 红外学习遥控器的外围电路92.2 红外接收电路102.3 红外发射电路102.4 I/0口的读取方法102.5 中断功能方式113红外遥控器软件设计与编程123.1红外数据信号的接收与解调123.2红外数据信号的解码133.3红外学习功能软件的设计143.3.1红外解码实验153.3.2红外遥控解码程序设计163.4 红外数

3、据的调制与发射173.4.1红外光波的发射173.4.2 38KHZ载波信号的产生183.4.3发射编码调制软件设计183.5接收解码与发送编码注意事项193.5.1接收解码193.5.2发射脉冲19总 结20致 谢21参 考 文 献22附 录23学习型遥控器设计摘 要：随着电器行业的不断发展与技术的不断创新，如今家电行业的竞争越来越激烈。遥控器作为家电的重要部件之一，竞争也是很激烈的。虽然红外遥控器已经广泛应用在家电中，但不同产品的遥控器不能相互兼容，使得生活中遥控器的数目越来越多，使用时很不方便。此外，若遥控器丢失，找到配套的遥控器也很困难。基于MSP430单片机为核心的红外遥控器，具有解

4、码和记忆遥控编码并可以模拟遥控器发射，功耗低。一个具有学习功能的红外遥控器就能代替多种遥控器控制不同的电器，它是具有学习和记忆的控制工具。本文介绍的学习型红外遥控器是使用MSP430单片机作为整个系统的主控芯片的智能学习型遥控器。可以对多种遥控器进行解码与编码，即实现了对多种电器的遥控控制功能。关键词：MSP430单片机；学习型遥控器；红外信号解码与编码；A learning remote control design based on MSP430 single chip microcomputerStudent：Tian YiSupervisor：Li HaiJun （College of

5、 Electrical Engineering and New Energy, China Three Gorges University）Abstract：With the continuous development of electronics industry and constant innovation of technology, household electrical appliances now increasingly fierce competition in the market. As one of the important parts of home appli

6、ances, remote control of the competition can be imagined. Infrared remote control is a user can in a few meters or even 10 meters, will be able to operate the various electrical control devices, household electrical appliances have wide application, but the product of a remote control can be compati

7、ble with each other, making life in the remote control number of more and more often confused when used. Also if the remote control lost, supporting the remote control to find it is very difficult.With the smart learning function remote control to the ordinary low-cost and low power consumption micr

8、o-controllers as the core, to decoding and encoding memory remote control, and analog transmission to a remote control can replace a number of remote control of a number of electrical appliances, is an intelligent control tools.This paper introduces the multi-function is to use the infrared MSP430 s

9、ingle chip microcomputer as the main control chip of the whole system, have muti-function adaptability, two kinds of work of the state: learning state and controlling state. It can decode many infrared remote controls，which realize it can remote control many electrical appliances.Keywords:MSP430;A l

10、earning remote control; Infrared decoding and encoding前 言随着社会不断发展和教育的不断提高，促进了科学技术的发展。在电子技术日新月异的现代化的社会里，人们生活方式多样化，智能化。在家电行业更是有了翻天覆地的变化，从显像管电视机到如今的智能电视机；从黑白到彩色、从模拟到数字、从球面到平面。随之发展的有卫星接收机，DVD播放器到今天的智能接收机。21世界的今天，家用电器也从传统家电到如今的智能家居系统。智能家居的实现使得人们的生活方式有了很大的飞跃。智能家居系统实现的方式多种多样，如综合布线，电力载波等等。但是都必须对原有的家居进行设计改造和

11、升级，极大的提高了成本。由于现有的被控设备，如窗帘，电视机，空调，音响，投影仪等都配有红外遥控器，使用红外遥控的家电系统可以利用内置的红外接收模块降低改造成本，同时不会干扰相互间的使用。然而，由于不用被控设备采用技术标准和红外信号的传输协议不一样，所以每个电器设备都配有自己的红外遥控器，使得家里遥控器随处可见，遥控器丢失也很难买到配套的，使用也极为不便。即使是现有的万能遥控器也只是内置了很小一部分电器的指令，并不能达到轻松自然的升级。通过对不同遥控器的研究分析，发现遥控器编码存在如下状况：帧格式多样。由于家居被控设备的品牌多样化，即使一个品牌使用相同的传输协议，其帧的格式也是多样的，比如同一品

12、牌的电视遥控器的地址码为8位，而空调遥控器的地址码可能是6位。对于这些灵活多变的帧格式，很难区分脉冲流的含义。 码型多样。由于各个厂家使用的红外遥控芯片不一样，代表“0”和“1”的码的定义也不同。载波频率误差大。由于不同厂家使用的晶振不一样。标准载波38kHZ，最大误差为2kHZ。编码长短不一样。对于只有一个功能码的遥控器编码只有32位，而对于具有复合指令的空调编码长度能达到上百位。发送方式不一样。最常用的有完整帧发送一次，然后重复发送起始码和结束码；完整帧连续发送两次；完整帧只发送一次。鉴于以上原因，实现遥控器指令的统一是很困难的。近几年来随着科技水平的不断提高与技术水平的不断完善，单片机作

13、为嵌入式控制核心的技术在各行各业的应用正在不断的快速，同时也带动传统技术的更替。由于传统的遥控器遥控信号的传输大部分数采用无线电遥控技术，容易受到环境变化的影响造成传输数据的不稳定。红外线具有抗干扰能力强，且不会影响周围的信息传递，同时红外发射接收作用角度小，传输效率较高等特点。而且随着科技的进步，红外线遥控技术的成熟，红外信号作为一种通信和遥控信号无疑是不错的选择。如今红外技术已经已经得到快速的发展，红外传输技术虽然被广泛应用于各行各业，但不同种类的遥控器无法互相兼容。如今市场上的红外遥控器采用专用的遥控编码及硬件解码集成电路，活性较低，应用范围有限。所以基于单片机搭载红外信号传输的遥控系统

14、的设计，应用范围广，编程灵活、体积小、低功耗、成本低、功能强大、可靠性高等特点，因此基于单片机的红外遥控技术具有十分广阔的发展前景。因此，设计一款针对红外学习功能的遥控器从技术上是可以实现的；从实际意义上来说是很有必要的。本设计系统是一种基于MSP430f5529单片机的具有学习红外遥控器功能的智能学习系统的设计方案。该系统的设计突破了不同形式的码型，码流和帧格式的限制。不论编码的实际意义如何，只检测指令脉冲的时间宽度，再对检测的指令数据进行存储和发送。1.红外通信基本原理 1.1发射调制方式红外通信采用波长为950nm的近红外波段作为信息传递的载体，即红外信道。红外遥控器由两部分组成，即接收

15、模块和发送模块。1.发送模块采用的调制方式常用的有三种：脉冲位置调制（PPM）方式，即利用脉冲的相对位置来传递信息的一种调制方式。如图1.1每一位高低电平所占的时间相同，只是位置不同。高电平在前，低电平在后的表示“0”；高电平在后，低电平在前的表示“1”。图1.1 PPM方式 (1) 频率调制（FM）是通过改变红外载波的瞬时频率来传递信息的一种调制方式。用不同频率来表达不同的信息。如图1.2，就是表示“0”和“1”的两种不同的频率。图1.2 FM方式(2) 脉宽调制方式（PWM）是一种周期不变，通过调制信号（0.1序列）改变脉冲宽度来表示不同的信息的调制方式。如图1.3图1.3 PWM方式目前

16、最常用的是脉宽调制方式（PWM）。发送时通过待发送二进制数据的“0”或“1”进行脉宽控制，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去。在光通信中，这种调制方式可以以最小的光平均功率达到最高的数据传输速率。PWM的优点在于:它仅需根据数据符号控制脉冲宽度,不需要进行脉冲幅度和极性的控制,便于以较低的复杂度实现调制与解调。2.接收模块将接收到的38KHZ的光脉冲载波信号放大，并解调出TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）电平信号送给微处理器进行处理，还原出原始的二进制指令信号。以达到控制被控对象的目的。发送过程是将二进制数据编码对38KHZ方波进行调制，然后再去对波长约为950 nm的红外光载波进行第二次幅

17、度调制，通过激励电路，驱动红外线发光二极管发光，将编码信号经红外线二次调制后发射出去。即用驱动红外线发光二极管方法产生红外遥控信号；接收端将红外光脉冲信号解调。以达到信息传递的过程。红外接收和发送模块就是针对红外载波信号的调制解调器。1.2 红外编码协议遥控发射专用芯片很多，不同的芯片有不同的编码协议。现以运用比较广泛，解码比较容易的一类日本NEC协议为例说明编码原理。这种红外遥控编码的NEC协议如下所述：这种红外协议采用脉宽调制方式，一组指令数据由4个字节的二进制“0”和“1”的串行编码组成。采用脉宽调制方式的NEC协议中，表示数字信号“0”的电平脉冲的周期为1.125ms，占空比为50%，

18、即高电平时间占0.565 ms、低电平时间占0.56 ms；数字信号“1”的电平脉冲周期为2.25 ms，占空比为74.8%，即脉冲的高电平时间约为1.685 ms，低电平时间约为0.565 ms。其电平脉冲波形如图1-4所示：图1-4 遥控器的“0”和“1”用上述定义的“0”和“1”组成的4个字节的串行编码对38 KHZ的红外载波信号进行调制，然后作用于红外驱动电路使红外发射二级管发射红外光波，以提高指令信息发射的效率，达到信息无损传递的目的。编码格式如图1-5所示：图1-5完整的红外数据编码格式由图可知连续的32位二进制编码组成一组完整的红外遥控指令信号码。其中第一个字节为用户识别码，第二

19、个字节为用户识别码的按位取反码，第三个字节为用户操作码，第四个字节为操作码的反码。不同的种类的电器设备用户识别码有所不同，以防不同控制信号的相互之间干扰；用户操作码，用于操作被控对象不同的功能。当按下遥控器的按键后，红外发射模块地发出由4个字节组成周期约为108 ms的二进制编码脉冲信号。一帧完整的数据编码随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同，数据传输的时间也有差别，传输时间最低不低于46ms，最高不高于62 ms。这一组红外编码脉冲信号由一个9 ms的高电平起始码脉冲，一个低电平为4.5 ms结束码脉冲，8位地址码，8位地址反码，8位数据码和8位数据反码组成。如果键按下超过108 ms，

20、接下来将重复发送仅由起始码和结束码组成红外编码。总结上述，红外遥控协议如下：(1)按下遥控器的按键后，红外发射模块向周围发射遥控编码。完整的编码由引导码脉冲，用户识别码，和操作码组成。其中用户识别码不随着按键的不同而改变。它是表示同一种类的被控对象而设置的一个辨识标志码，以区别不同类型的设备和不同遥控器发射的遥控编码信号，防止操作错误。操作码随着按键的不同而改变；操作码的高8位为操作码的正码，低8位为操作码的反码，可以比较这两个字节检验接收的数据是否正确。(2)表示数字信号“0”和“1”的表示方法不同，通过改变占空比来表示，数字信号“0”，一个脉冲周期为1.125 ms，占空比为50%；对于数

21、字信号“1”，一个脉冲周期为2.25 ms，占空比为74.8%。低电平为0.565ms。2 红外系统硬件设计 红外遥控制系统的外围硬件主要由红外信息编码发射电路、红外信息解码接收电路、核心处理器，显示器等组成。红外发射模块电路发射红外信号遥控编码脉冲，作用于红外发射二极管发出红外光波信号。红外接收电路对接收到的红外光波脉冲信号进行选频，检波、整形、解调为TTL电平脉冲。此电平信号输入到单片机，由其内部CPU完成对遥控指令的解码为一组串行二进制数据，并储存在FLASH。对于学习型遥控器的设计，最主要的是要了解红外协议编码格式。2.1 红外学习遥控器的外围电路 基于单片机具有学习功能的红外遥控系统

22、和普通遥控器不同的地方在于，不仅可以对普通遥控器进行解码学习，在显示器上显示出发送的数据，而且还能对被控对象发送特定的控制参数。可以有效灵活的控制被控对象。红外遥控控制系统主要由用户红外发送模块和控制对象红外接收模块组成。本设计的红外学习遥控系统的外围硬件组成如图2.1所示：由于红外发送和红外接收电路能耗低，可以用单片机提供电源；液晶显示模块也可以直接用单片机驱动。图2-1是外围硬件的总体框图。图2.1 红外系统设计框图2.2 红外接收电路 本设计采用HS0038一体化红外接收头，HS0038的3个引脚分别为：电源引脚、GND和信号输出引脚。输出的信号为TTL电平信号，可以直接与单片机I/O口

23、连接。解码时便可以采用查询方式或者中断方式进行解码操作。红外接电路的作用是将接到的红外光波信号，进行放大，选频，检波，整形取出调制信号，光信号转化为电信号。即将模拟信号转换为单片机可以识别的数字信号。再由单片机进行解码，还原为初始的二进制信号。2.3 红外发射电路 红外发射电路将电流信号经过红外滤光片后作用于红外光电发射管发出红外光波信号。红外发射电路主要由：放大电路，红外发射管组成。放大电路主要对单片机发出的，经过调制的电流脉冲信号进行放大处理，然后再驱动红外发射管发送红外线光波信号，向周围空间直线发射。由图2.2可知红外发射放大电路采用的是二级放大，这样有利于信号的不丢失，增大红外发射管的

24、驱动峰值电流，增大传输距离，实现信号的有效传输。图2-2 红外遥控发射模块框图2.4 I/0口的读取方法I/O口是单片机与外界交互的出入口，对I/O口的有效的使用，才能实现单片机强大的功能。在本设计中也不列外的使用单片机的I/O口，主要用于调制信号的输出和解调信号的输入，还有键盘的输入。现在用对键盘的读取方法说明对I/O的使用。由键盘的电路图2.3可知，对键盘的读取主要采用软件扫描行列方式实现的，通过对键盘行列的扫描读取判断按下的键值，整个过程程序处于扫描键盘的状态。对键盘的读取还有最重要的一点是要对其消抖，即消除抖动的干扰。图2.3 键盘电路图2.5 中断功能方式在本设计软件系统中，主要采用

25、中断方式，以节省单片机资源。所以有必要介绍一下中断。中断由中断事件，中断响应，中断服务，中断返回四个部分组成。单片机外部中断是指：外部引脚设置为下降沿触发，当没有下降沿到来时，单片机CPU执行主程序，当有下降沿到来时，CPU暂停处理其他任务，进入外部中断函数处理中断任务，处理完后再转回处理主函数。在此设计中没有中断发射时CPU处于休眠模式，当中断发生时才唤醒CPU，以节约单片机功耗。图2.4即为中断过程。图2.4中断过程3红外遥控器软件设计与编程3.1红外数据信号的接收与解调在了解红外遥控器的传输原理的基础上，才能对接收到的红外信号进行解调，还原为原来的二进制信号。红外遥控信号的接收可采用光敏

26、二极管或光敏三级管，在相同条件下光敏三极管更加灵敏；红外接收还需要前置放大，检波，整形等电路的设计。由于对于红外信号接收质量的好坏直接影响对它的解调，而且红外接收电路容易收到噪声的影响，所以目前在遥控器中多采用一体化接收头。一体化接收头将红外二极管，放大电路，解调电路，滤波电路等有关电路整合在一起。对外只有三个引脚，分别是+5v电源，GND和信号输出端。我们采用的是HS0038一体化红外接收头，它将光电检测电路和前置放大电路集成于在一起，同一封装解决电路噪声的干扰，中心频率为37.9KHZ。该一体化接收头可以适应不同类型的红外编码信号，接收不同种类遥控器信号，适应能力强大，而且由于它的制作工艺

27、环氧树脂封装结构，为其提供了一个天然的特殊的红外滤光器，对自然光和电磁场有很强的抗干扰能力。它的目的在于把接收到的红外遥控器编码信号进行放大，检波，整形，它可以直接把38KZH的方波脉冲信号解调为TTL电平脉冲信号；然后TTL电平信号送给单片机进行处理，还原二进制信号，从而实现数据的传输。图3.0为一体化接收头对红外信号解调为TTL电平的过程。图3.0 一体化接收头对红外信号解调为TTL解调的原理可以理解为：对于红外光波传输过来信号，由一体化接收头负责解调，它将接收到的指令脉冲信号转化为具有一定格式的调制信号。在有方波脉冲信号输入时，接收头的输出端输出低电平；没有方波脉冲输入时，输出端输出为高

28、电平。由此可见，接收到的信号与发送的信号为反向关系。发送的是高电平，经过一体化接收头解调后变为低电平，此点值得引起重视。图3.1是红外接收框图。图3.1 红外信号接收框图3.2红外数据信号的解码 对于红外数据的解码有两种方式分别为硬件解码和软件解码。硬件解码一般使用专用解码芯片，只能对某类型的遥控信号解码；而且电路设计比较复杂，容易受到环境的影响。对于遥控种类繁多的今天便不适应。相对于硬件解码，软件解码更加灵活，应用范围更广。本学习系统设计便是基于软件解码而设计的，下面将对软件解码方式进行一些探讨。当我们按下遥控器的某个键时，遥控器便发出一串编码，经过一体化接收头解调后如图3.2所示，它由五部

29、分组成分别为：引导码，地址码，地址反码，数据吗，数据反码构成；地址码和数据码都由16位二进制数组合而成，组成共32位二进制数据；最常使用的规律是16位数据中低8位为高8位数据的反码。一般按下一个按键只是传输一个功能的编码数据中一般只需要传输32位的二进制编码，比如开或关的功能。然而在需要按下一个按键就要传输多个功能的遥控编码中就需要传输48位，64位甚至上百位的二进制编码信号。增加的数据的位数都是16的倍数。因为只要传输红外信号数据，低八位一般为高八位的反码，这样正好组成16的倍数。功能越复杂，需要传递的数据就越多，需要的字节数就越多，数据编码的方式就越复杂。字节数越多，控制就更加精准，更加可

30、靠，对环境的依赖就越少。在高精度控制中需要做到毫无误差的控制，就需要传输大量的数据，以克服传输过程中出现的干扰，这种编码信号可以达到上百位之多。这种信号解码就非常困难，需要的时间也就越长，对处理器的要求也就越高，此种编码一般有专门的红外解码器。但是本设计的红外解码系统主要针对家用电器，对家用电器遥控信号的解码完全使用，能快速高效的解码并学习。在红外编码信号中，把引导码的时间，“0”和“1”的表达方式和传输的字节数的组合称作红外传输协议。同一类型的遥控器采用的传输协议应是相同的。万变不离其宗，遥控器信号编码大都是由这些部分组成。相同类型的遥控器，其遥控编码中引导码是一样的，“0”和“1”的表达方

31、式也是一样的；不同的是地址码和数据的二进制组合不一样。不同红外协议的遥控器的编码数据中，引导码的时间，“0”和“1”的表达方式都不一样。在编写解码程序时重要的是识别出不同类型的遥控器使用的编码协议是怎么样的，只有正确的红外协议解码程序才能对接收到的红外信号进行解码并还原为原始的二进制指令信号，实现数据的有效传输。图3.2是遥控指令编码的标准形式。图3.2 标准红外遥控编码格式3.3红外学习功能软件的设计在红外遥控器的红外信号传输设计中由于没有遵循同一的红外协议。所以不同的遥控器发出的红外指令编码中，起始码各不相同，后面的地址码和数据码也存在很大差别，甚至字节数也不一样。通过数字示波器对不同遥控

32、指令进行采集分析，发现不同的遥控指令和标准的指令编码方式有很大的区别，但基本的编码思想是相同的，都是采用不同的频率，不同的占空比脉冲来表示分别表示“0”和“1”。对多种红外遥控信号的深入研究发现：类型不同的遥控器占空比，起始码和周期可能不一定相同；但相同种类的遥控器起始码一定相同，而后面的地址信息和数据信息是不同的；每种遥控器发射时都是由一宽一窄脉冲开始，后门紧跟地址和数据。数据传输时起始码激活接收模块开始工作，地址码告诉被控设备数据码的地址，数据码则是告诉被控被控设备该进行什么操作。对遥控编码的识别应该从分析各个脉冲流的高低电平时间入手，通过脉冲流的分析得出遥控指令的编码格式。由于不论遥控器

33、编码采用哪种调制方式发射，总可以认为编码在一帧数据中是由时间不同的高低电平脉冲组成。由于红外接收头采用的是一体化红外接收头HS0038。HS0038一体化红外接收头解调红外光波信号后的脉冲电平信号为TTL信号，规定TTL电平脉冲中，大于等于+5V的脉冲信号为数字信号1，小于等于0V的电平脉冲为数字信号0，即实现从模拟信号到数字信号的转变。TTL电平信号是单片机等处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。因此，HS0038的信号输出引脚可以直接接单片机I/O口，可以采用不断读取与接收头相连接的I/O口的高低电平状态，用定时器记录I/O口高低电平的持续时间，完成对红外遥控指令的解码功能。下面就

34、采用课题采用的红外遥控器为列说明红外遥控指令软件解码原理。3.3.1红外解码实验用数字示波器检测到的红外接收头的脉冲波形如图4.3所示。图4.3现示的是一组完整的红外遥控信号，可见编码脉冲是由32个脉宽不同的电平脉冲组成。图3.3遥控器波形对波形进行分析，可知引导码低电平时间为9 ms，高电平时间为4.5 ms。没有数据时，默认为高电。如图3-4所示。图3.4引导码数据码的编码波形如图3.5所示。后8位数据为前8位数据的按位取反位。从图上可以看得出来表示“0”和“1”的脉冲低电平的时间是相同的，不同的是高电平时间。图3.5 数据脉冲波形图3.3.2红外遥控解码程序设计红外解码程序的设计核心思路

35、主要有一下几部分构成：外部中断设置为上拉且下降沿触发中断。定时器为计时器模式，初始值为0。外部中断被触发，定时器开始工作；等待下一个下降沿到来，定时器停止工作。读定时器的值，与引导码的时间比较。判断是不是引导码，如果是接收数据，如果不是则退出中断。当一帧数据接收完毕时，用数据码和数据反码进行比较。接收正确，则送给OLED显示；并且存储在FLASH里面。程序主要是利用外部中断和定时器中断。当学习按键被按下时，程序便进入解码模式。CPU一直扫描红外信号输入引脚的电平状态，当下降沿到来时，启动定时器记时并且将红外输入引脚改为上升沿触发，等待上升沿到来并停止定期器，读取低电平时间并清零计数器，再次改变

36、信号输入引脚中断触发方式，改为上升沿触发，完成低电平时间的读取；等待上升沿到来，启动定时器，CPU扫描红外输入信号引脚的电平状态，当引脚电平状态发生改变时，读取计数器的值即为高电平时间，并把外部中断方式改为下降沿触发模式，计数器清零，为读取低电平时间作准备。每次读取完计数器的值都应清零，防止计时器溢出。以上便完成对编码脉冲的高低电平时间的读取。接下来便是对“0”和“1”的判断。本设计选用的遥控器是NEC红外传输协议。数字信号“0”的表示：以一个脉冲周期为1.125ms，占空比50%；数字信号“1”的表示：一个脉冲周期为2.25 ms，占空比为74.8%。如图3.5所示。红外数据的解码，第一步要

37、判断出引导码，只有接收到的引导码正确，才能接受后面的指令编码信息。当读完一个脉冲的高低电平时间后，与红外协议的“0”和“1”的定义作比较，判断接受的是“0”还是“1”。读取完32位后才算解码完成。解码完成后还需要进行检验接收的数据是否正确，正确的数据才能进行存储操作，不然就要重新进行解码操作，只有有效的解码算是有效的学习，才能还原出初始数据。在程序中判断时，取的是定义时间的一个区间。程序流程图如图3-6所示：3.6程序流程图3.4 红外数据的调制与发射 3.4.1红外光波的发射红外光发射管为电流型器件，它的有效传输距离与驱动峰值功率成正比关系，功率又与通过的电流大小有关。所以为了增大传输的距离

38、，可以采用增大峰值驱动电流或者使用不同功率的发射管，遥控距离便可大大的提高。红外光发射的指向性比较强，作用角度较小，所以为直线传输方式，中间不能有遮挡物。它的作用角度也与其封装关，球面封装的作用角度大，平面封装的角度较小。选用适合的封装可以有效的改善收发范围，从而提高信息传输的有效性。3.4.2 38KHZ载波信号的产生由于在接收时38kHZ的红外遥控信号，经过一体化接收头解调成TTL电平，再经过处理器处理后存储在FLASH里面。所以，首先就要还原信号就必须产生38kHZ的载波信号。传统的遥控器采用的是外部震荡电路产生载波信号，比如采用振荡器NEC555，这种设计相对于软件设计来说电路结构复杂

39、，硬件成本也高。所以，本设计采用软件设计的方式产生38KHZ的方波载波信号。红外遥控器发射的调制方式有脉宽调制（PWM），频率调制（FM），脉冲位置调制（PPM）三种。在本设计中采用的是使用比较广泛的脉宽调制方式。用单片机的内部定时器产生。使用单片机内部定时器产生方波的方法为：1）设置主时钟频率为12MHZ，再对其分频。2）设置定时器为增减计数模式，频率为38KHZ。通过设置后便可以产生38KHZ的载波信号，再用解码存储的二进制数据对方波进行调制，便可以还原原来的指令信号。3.4.3发射编码调制软件设计由红外发射协议可知，红外信号标准组成由引导码，地址码，数据码构成。所以发射时要严格按照协议的

40、规定发送由这些数据组成的红外信号编码。对本文采用的红外遥控协议的分析，可知“0”的低电平时间为0.565 ms、高电平时间为0.56 ms；“1”的以低电平时间为0.565 ms、高电平1.68 ms所以发送的软件编程思路为：1）通过红外协议知道引导码，“0”和“1”的高低电平的时间。2采用定时或者延时的方法产生引导码，“0”和“1”的高低电平所对应的时间。建议采用延时的方法。3）产生38kHZ的方波载波信号。4）从存储器中读出解码的二进制数。再对方波载波进行调制。5）将调制好的信号电平脉冲去驱动红外发射管，发出红外光波。由于接收的波形与原波形是反向的，所低电平时引脚就输出38KHZ的脉冲，高

41、电平时引脚输出为0，高低电平状态时间和“0”，“1”高低电平时间一样。以上便完成对红外信号的调制与发送。3.5接收解码与发送编码注意事项3.5.1接收解码1）在单片机接收时应当注意接收电路与引脚连接的稳定性。2）在编写解码程序识别引导码，“0”和“1”时注意时间范围的选取。从红外协议可知“0”和“1”低电平开始，所以在中断触发事件应该设置为上升沿触发；由于“0”的高电平时间为0.56 ms，“1”的高电平时间为1.68 ms，所以根据高电平时间区别“0”和“1”时，判断区间取(1.12ms+0.56ms)/2=0.84ms，如果读取到的高电平时间低于0.84ms则可以判断为逻辑0，如果大于0.

42、84ms则判断为逻辑1。根编码格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结束码完成后。并且接收正确后才能接收后面的数据位对其进行解码操作。3）解码完成后还需要对其操作码与操作反码进行检验，确定接收到的数据是否正确。4）存储时注意存储的数据方向，高位在前还是低位在前，地址码在前还是操作码在前。3.5.2发射脉冲发射最重要的一点是，接收的波形与原始波形为反向关系，所以发射时应该对解码的二进制数据按位取反，再对载波进行调制发送。总 结人们生活水平的提高推动了家电业的快速发展，使越来越多的电器进入家庭，特别是实用方便的带红外遥控的电器在普通家庭中是随处可见，但是随之而来，新的问题出现了：家用电器太多，

43、不能通用，在使用过程中容易产生混乱等等，这些问题给人们生活带来看诸多不便，为此，本课题的研究解决了目前红外遥控混杂的问题，切合了集成化、多用化的发展趋势与推广智能家居的新潮流，有很大的实用价值。 课题所设计的遥控器具有一下优点：1.采用MSP430单片机作为主控芯片，其低功耗的特性以及3.3 V供电电压，使整体设计更加便携、简单、易用。2.可以对大多数红外遥控进行解码，使得其应用更加广泛、方便。课题所设计的遥控器，采用的是对由9 ms高电平和4.5 ms的低电平为前导码开始的红外遥控数据进行解码的，即只要遥控器的编码格式是由此前导码开始，就可以对其进行解码。而目前大多红外遥控器编码的格式中前导

44、码都是由9 ms的高电平和4.5 ms的高电平组成的，不同电器的红外遥控器之间用户码不同，而同一个遥控器不同按键之间用户码相同，而操作码不同。所以课题设计针对前导码进行解码，应用上没有太大的局限性。3.键盘实现了遥控器的多种操作：对解码数据进行存储、放弃存储、清除所有存储数据、对键值进行初始化等功能。满足了用户对多种红外遥控器解码的需求，使得遥控器自学习功能更加强大。4.采用OLED对解码键值以及键盘操作功能进行显示，使红外解码数据清晰、易懂，深入理解红外编码格式。另外，对键盘操作功能进行显示，使用户对按键操作功能清晰、易知，便于用户使用和掌握，使所设计的遥控器更加容易上手。综上所述，实验完成

45、了课题的所有要求，对红外数据进行解码、存储以及再调制、发射，并在基础上增加了一些扩展，比如键码和操作的液晶显示，使得整个系统具有更大的扩展性、实用性。致 谢六月，总是阳光灿烂。六月，总要曲终人散。六月，我们拒绝伤感。花儿谢了芬芳，迎来硕果飘香。毕业带来别离，我们走向辉煌。 终南幽幽，雁塔相伴，是我美丽的校园。回首处，一路蹒跚，四年时光挥霍已尽。在论文完稿之际，大学时光也将宣告结束。在此谨对在本论文的撰写过程中，给予我帮助的导师和亲爱的家人，表示深深的感谢!特别要感谢我的导师。无论是为人还是治学，他都是我学习的榜样，值得信赖的良师益友。从论文的选题、开题报告的撰写、资料的查找，到结构的完善，都给

46、予悉心指导。同时也感谢这四年来与我互勉互励的诸位同学，在各位同学的共同努力之下，我们始终拥有一个良好的生活环境和一个积极向上的学习氛围，能在这样一个团队中度过，是我极大的荣幸。参 考 文 献1 赵全全,黄梓瑜.ZigBee网络的红外遥控技术在智能家居中的应用期刊.2015(3)2 陈晓华.浅谈.红外检测技术在电力系统中的应用J.无线互联科技. 2012(03) 3宋瑞,刘华珠等. 一种新型自学习型红外遥控器设计J.东莞理工学院学报.2011(3)4 唐玉良. 基于STC89C52的红外遥控器解码设计.工业控制计算机.2012(06)5 Rios J A, White E. Low cost s

47、olid state GPS/INS package A. Proceedings of ION GPS2000 C. Salt Lake City, Utah, 2000. 235244.6 熊毅,玉振明. 基于DSP捕捉单元的红外遥控器解码的研究与实现. 梧州学院学报2010(06) 7 望超.黄翠翠.刘美中. 基于MSP430F149单片机的最小系统设计及其应用. 现代物业(上旬刊)，2012(01).8 张钰磊.OLED驱动电路的研究与设计D. 兰州交通大学 2013 9 崔志皇,鲍培波.关于对无线通信技术的研究与探讨J.信息系统工程. 2015(04) 10 林慧,于军胜,张伟. Investigation of top-emitting OLEDs using molybdenum oxide as anode buffer layerJ. Optoelectronics Letters. 2012(03) 11 王兆滨, MSP430系列单片机原理与工程设计实践M.清华大学出版社 , 2014 12 PHILIPS. DATA SHEET: P8Xc592 8-bit microcontro