王瑞

摘要：本次研究設計的是基于單片機的紅外遙控開關系統(tǒng)，對紅外遙控系統(tǒng)的方案進行深入討論，對單片機的選型分析，并設計了系統(tǒng)的硬件電路。由于Proteus軟件的限制，在仿真中采用光耦對紅外收發(fā)器件進行模擬，并且將數(shù)字溫度信號進行發(fā)送和接收，并通過LCD1602顯示進行數(shù)據(jù)發(fā)送和接收正確性的驗證，同時也可以在仿真軟件的示波器中對發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)的波形進行對比驗證。

關鍵詞：紅外;單片機; 遙控器

紅外遙控是最早應用于無線傳輸中的通訊方式，由于紅外線的波長要比無線電波小，對其余的無線電設備不會產(chǎn)生干擾。并且紅外線遙控工作原理十分簡單，而且所需要的元器件少，功耗低的特點。而現(xiàn)在隨著物聯(lián)網(wǎng)技術、5G技術等的飛速發(fā)展，相信基于紅外技術、單片機控制技術的智能控制系統(tǒng)會起到重大影響。

1.紅外遙控開關系統(tǒng)的硬件電路設計

紅外遙控系統(tǒng)主要包括發(fā)射和接收兩個部分，其中發(fā)射部分使用到了脈沖的個數(shù)編碼，把待要發(fā)射出的信號進行調制。而接收的部分，主要是利用紅外的接收管對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼，之后單片機再利用接收到的信號做出合理分析，繼而最終輸出控制信號。

1.1 發(fā)射部分電路設計

其電路設計的原理見下圖1，其控制核心主要是單片機，控制的端口為P26，控制此端口發(fā)出編碼驅動發(fā)光二極管進行數(shù)據(jù)發(fā)送。

1.2接收部分電路設計

這一部分的電路主要是依據(jù)一體化紅外接收裝置進行設計的，內部包括光敏三極管、增益放大電路、檢波以及整形的功能，可以輸出TTL 信號，這一信號單片機可以進行識別[12-13]，這種設計可以簡化接收部分的復雜度，方便電路的設計和操作。本次課題的研究設計選擇的接收頭型號為HS0038，接收紅外線的信號頻率可達38 kHz、其周期約為26μs，能夠實現(xiàn)對信號的檢波、放大以及整形等功能。

2紅外遙控開關軟件設計

2.1 發(fā)射主程序流程

在軟件的過程中，首先要做初始化處理，之后再利用調用鍵對子程序進行處理。要看控制鍵是否被按下了，若已經(jīng)確定控制鍵被按下那么開始進入掃描階段，要逐行進行處理。通過按鍵號查詢到發(fā)射的子程序，之后紅外信號作發(fā)射處理，具體流程為：第一步要裝入發(fā)射的脈沖個數(shù)，如果脈沖的個數(shù)是1，那么做返回處理，回到主程序。如果不是1，則需發(fā)出1ms的脈沖，此時發(fā)射的過程便結束了。

2.2 遙控接收控制流程圖

首先為初始化狀態(tài)，遙控的接收部分主要程序進行延時處理或初始化均為初始化狀態(tài)。在接收過程這部分，采取的方式為中斷形式。

3 系統(tǒng)仿真測試

3.1 仿真模型建立

選擇軟件Proteus，用DS18B20的數(shù)字溫度傳感器代替輸入量，并且在數(shù)據(jù)發(fā)送和接收端分別添加示波器來觀察發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的波形觀測，同時在LCD上將溫度的值顯示出來。

仿真模型分為數(shù)據(jù)發(fā)送、光耦轉換、數(shù)據(jù)接收三個部分。其中光耦轉換部分用來模擬紅外的收發(fā)。該模塊的輸入端接發(fā)送模塊的單片機的TXD1端，輸出接收模塊單片機的RXD2端，通過此模塊完成兩個部分的數(shù)據(jù)傳送。

3.2 仿真結果及分析

在仿真模型中，設置DS18B20的數(shù)據(jù)為4.9，在發(fā)送端的LCD上能夠顯示出此時溫度值是4.9，同時在接收端也能顯示溫度值是4.9。證明數(shù)據(jù)的傳輸是正確的。為了能夠更直接地觀測數(shù)據(jù)傳輸過程，在發(fā)送模塊的發(fā)送端和接收端分別檢測波形，即通道A和通道C。通道A和通道C的數(shù)據(jù)完全一致，因此可以保證紅外遙控過程中能夠使得編碼和解碼出一樣的數(shù)據(jù)。證明了本系統(tǒng)中單片機編程的正確性。

總結

在仿真中在發(fā)射端按下一個鍵值后，經(jīng)編碼器產(chǎn)生遙控編碼脈沖，這些指令信號由調制電路調制成38kHz的信號，經(jīng)調制后輸出;接收端接收到紅外線信號后解調成38kHz的信號并送入單片機，單片機解碼后在LED顯示器顯示相應的按鍵值，驗證了程序的正確性。

參考文獻：

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