1 引言

紅外遙控是目前常用的一種通信和遙控方法，有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，可廣泛應用于各種家電產品、金融和商用設施以及工業(yè)設備中。但目前各種產品的紅外遙控不能互相兼容，給實際應用帶來不便。因此，這里給出了一種基于凌陽SPCE061A單片機的通用學習型紅外遙控設計系統(tǒng)，能夠學習各種紅外遙控指令，較好地解決了產品兼容問題。

2 紅外遙控原理

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大模塊組成，使用編／解碼專用集成電路控制操作。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED紅外發(fā)送器；而接收部分包括光電轉換放大器、解調、解碼電路。

當按下遙控器按鍵時，其內部信號發(fā)射器周期性地發(fā)出同一種脈寬調制的二進制串行碼，由紅外發(fā)射管輸出。紅外遙控器發(fā)射的遙控編碼脈沖由前導碼、系統(tǒng)碼、功能碼、功能碼的反碼組成。這些編碼經載波脈寬調制后發(fā)射，經常使用的是38 kHz載波。遙控接收完成對遙控信號的接收、放大、檢波、整形、解調出遙控編碼脈沖，然后通過微控制器實現(xiàn)相應的控制功能。

3 系統(tǒng)硬件電路設計

該學習型紅外遙控器能記憶16個不同的紅外指令，這些指令存在片外存儲器中。當其學習時，微處理器解碼后，將數(shù)據存入片外存儲器中，學習指示燈亮。當遙控時，通過按鍵選擇對應的控制功能，微處理器調用相應功能的紅外編碼，遙控指示燈亮。該系統(tǒng)設計是利用凌陽SPCE061A單片機強大的語音功能，可在不同模式下進行語音提醒。其系統(tǒng)硬件設計電路原理框圖如圖1所示。

3.1 凌陽SPCE061A單片機

該系統(tǒng)設計采用凌陽SPCE061A單片機作為處理器。SPCE061A是以μ'nSPTM 16位微控制器及信號處理器為內核的16位單片機，采用模塊式集成結構，片內集成了2 KBRAM、32 KB Flash、A／D轉換器、D／A轉換器、并行I／O接口等。其主要性能為：單片機SPCE061 A(晶振頻率32．768 KHz，F(xiàn)lash 32 KB，3.3 V供電)；32位可編程并行I／O接口；2個16位可編程定時／計數(shù)器，自動預置計數(shù)初值；具有運行／睡眠模式下看門狗維護功能。

3.2 紅外發(fā)射電路

紅外發(fā)射是由編碼后的串行數(shù)據通過載波脈沖幅度調制而產生，發(fā)射電路中采用最常用的載頻38 kHz遙控器。調制方波可由16位可編程定時器對TimerA脈寬調制輸出引腳IOB8周期取反得到，而脈沖信號則由雙向I／O接口IOB6輸出。紅外發(fā)射電路如圖2所示。

3.3 紅外接收電路

紅外接收電路用于接收紅外信號并解調遙控器二進制控制脈沖信號。該紅外接收電路采用HS0038。HS0038集光電轉換、解調和放大于一體，只需少數(shù)外接元件就能實現(xiàn)從紅外接收到輸出與TTL電平兼容的所有工作。HS0038輸出高電平，當輸人為遙控信號時，HS0038則輸出高低電平脈沖。接收的遙控碼是由一個低電平與一個高電平構成，不同脈寬高低電平的組合組成不同控制碼。此設計將解調的信號直接輸入外部中斷源EXTI引腳IOB2，通過內部中斷服務程序實現(xiàn)脈沖的計數(shù)和存儲。紅外接收電路如圖3所示。

3.4 數(shù)據存儲電路

此設計選用24LC16實現(xiàn)數(shù)據存儲功能。24LC16是具有I2C接口的EEPROM，其容量為2 048×8位，分為8頁，每頁256字節(jié)，其較大的存儲空間和控制方式能夠滿足存儲及性能要求。將凌陽SPCE061A的串行數(shù)據發(fā)射引腳(IOB10)與接收引腳(IOB7)相連，然后再與24LC16的串行I／O引腳SDA相連。由系統(tǒng)程序軟件提供這兩引腳的串行時鐘，即可完成數(shù)據的接收和發(fā)送。

4 系統(tǒng)軟件設計

4.1 初始化程序

初始化程序的任務是清除存儲脈寬數(shù)據單元、關閉學習及發(fā)射指示燈，關閉遙控輸出口，設置相應定時器模式，設置中斷等。

4.2 遙控碼讀入程序

遙控碼的學習處理程序主要是：將原控制器發(fā)送的脈沖依次存人存儲單元。其偶數(shù)地址單元存儲高電平脈寬數(shù)據，奇數(shù)地址單元存儲低電平脈寬數(shù)據。數(shù)據均存入外存儲器24LC16中。

讀遙控碼讀人程序，通過大量、不同類型的遙控碼波形實驗測試分析，遙控碼的幀間歇位寬均大于10 ms，起始位碼寬為100μs～20 ms，編碼位為100μs～3.5 ms。為確保大部分遙控器學習成功，采用方法：

(1)讀起始位法 由于起始位的碼寬范圍較大，因此技術單元采用單獨的2字節(jié)，計數(shù)周期約15μs，按65 535×15μs計算，最大存儲起始位脈寬為983 ms。當輸入為高電平時，停止起始位計數(shù)，進入高電平計數(shù)。

(2)讀遙控碼法 采用1字節(jié)計數(shù)單元計數(shù)碼寬(高電平或低電平)，當電平跳變時計數(shù)結束，將數(shù)據存儲到規(guī)定地址。在高電平碼汁數(shù)時，當計數(shù)器值大于255(碼寬大于3.825ms)，則為結束幀間隔位，在相應存儲單元寫入數(shù)據0x00作為結束標志。其程序流程如圖4所示。

4.3 遙控碼發(fā)射程序

遙控碼發(fā)射程序是將原存于存儲單元的脈沖數(shù)據通過38 kHz方波調制，將存儲的原始控制碼和載波相與，即可發(fā)送遙控脈沖碼。其程序流程如圖5所示。

4.4 主程序

系統(tǒng)主程序在完成上電初始化后，端口按鍵查詢。當確認有按鍵按下時，從外部存儲器中調用相應的遙控編碼將其發(fā)出。主程序流程如圖6所示。

5 結語

實驗證明，該學習型紅外系統(tǒng)完全滿足實驗需要。在學習遙控信號時，綜合分析了大量紅外遙控碼，具有一定的通用性。遙控碼發(fā)射時不是采用硬件設計而是以軟件方式產生載波，這樣節(jié)約了硬件設備，簡化了電路，有效實現(xiàn)紅外遙控信號的接收和發(fā)射。此學習型紅外遙控器已成功應用于多媒體教室、智能家居、家庭集中控制器等遙控設備，獲得了滿意效果。當然，由于目前遙控器信號尚未完全統(tǒng)一標準，利用紅外學習技術并不能保證學習到所有電器設備的遙控器信號，這也是學習型紅外今后的需要改進的方向。