一種智能紅外遙控開(kāi)關(guān)的原理及設(shè)計(jì)

　　紅外解碼電路中的微控制器選用ATmega8L的AVR單片機(jī)。它的工作電壓為2．7～5．5 V，4 MHz(3 V，25℃)時(shí)功耗，工作模式為3．6mA，空閑模式為1．0 mA，掉電模式僅為0．5μA，采用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，除了擁有8 KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程FLASH存儲(chǔ)器，還有512 B的E2PROM，可用于記憶各類(lèi)遙控器發(fā)射出的各種紅外編碼信號(hào)。

　　紅外接收電路使用集成紅外接收器成品，同時(shí)實(shí)現(xiàn)紅外接收、放大、整形的功能，一般不需要任何外接元件就能完成從紅外接收到輸出TTL電平兼容信號(hào)的所有工作。接收器對(duì)外只有3個(gè)引腳：電源Vcc，公共地GND和1個(gè)脈沖信號(hào)輸出OUT。由圖3可以看出，其與單片機(jī)接口非常方便。

　　當(dāng)按下“記憶”按鍵S1時(shí)，紅外接收頭SPH開(kāi)始記錄遙控器發(fā)出的信號(hào)，同時(shí)將接收到的信號(hào)保存在單片機(jī)ATmega8L的E2PROM中。以后當(dāng)遙控器發(fā)出同樣的紅外脈沖信號(hào)時(shí)，通過(guò)紅外接收頭接收并與E2PROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如果一致，就發(fā)出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的通斷。

3 程序設(shè)計(jì)

　　紅外遙控接收頭解調(diào)出的編碼是串行二進(jìn)制碼，包含著遙控器按鍵信息。但它還不便于CPU讀取識(shí)別，因此需要先對(duì)這些串行二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼。本設(shè)計(jì)采用的是軟件解碼方式對(duì)接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行解碼。

　　3．1 紅外遙控器發(fā)射編碼簡(jiǎn)介

　　目前應(yīng)用中的各種紅外遙控系統(tǒng)的原理都大同小異，區(qū)別只是在于各系統(tǒng)的信號(hào)編碼格式不同。遙控器所產(chǎn)生的脈沖編碼的格式一般為：

　　其中，引導(dǎo)脈沖為寬度是10 ms左右的一個(gè)高脈沖和一個(gè)低脈沖的組合，用來(lái)標(biāo)識(shí)指令碼的開(kāi)始。識(shí)別碼、鍵碼、鍵碼的反碼均為數(shù)據(jù)編碼脈沖，用二進(jìn)制數(shù)表示?！癘”和“1”均由毫秒量級(jí)的高低脈沖的組合代表識(shí)別碼(即用戶(hù)碼)是對(duì)每個(gè)遙控系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)。當(dāng)指令鍵按下時(shí)，指令信號(hào)產(chǎn)生電路便產(chǎn)生脈沖編碼。鍵碼后面一般還要有鍵碼的校驗(yàn)碼，用來(lái)檢驗(yàn)鍵碼接收的正確性，防止誤動(dòng)作，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

　　3．2存儲(chǔ)編碼程序設(shè)計(jì)

　　當(dāng)按下“記憶”按鍵S1時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入存儲(chǔ)記憶紅外遙控編碼的狀態(tài)。ATmega8L單片機(jī)首先關(guān)閉中斷，等待遙控器發(fā)出的紅外遙控編碼輸入。當(dāng)紅外遙控編碼輸入后，單片機(jī)將其保存至E2PROM中。這樣，即使斷電之后，單片機(jī)存儲(chǔ)在E2PROM中的信息也不會(huì)丟失，可以保證斷電后的正常使用。存儲(chǔ)紅外信號(hào)的編碼程序流程圖如圖4所示。

　　3．3 軟件解碼程序設(shè)計(jì)

　　軟件解碼則由ATmega8L單片機(jī)的外部中斷、定時(shí)器以及軟件構(gòu)成一個(gè)紅外遙控接收系統(tǒng)。定時(shí)器用于延時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)脈沖串之間的間隔。外部中斷用于當(dāng)接收到紅外脈沖信號(hào)時(shí)觸發(fā)定時(shí)器進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。當(dāng)紅外接收管接收到紅外脈沖時(shí)，程序首先出發(fā)外部中斷，由外部中斷啟動(dòng)定時(shí)器，每個(gè)一段時(shí)間間隔就采樣一次，并將采樣到的紅外脈沖編碼保存到RAM變量中，然后與存儲(chǔ)編碼程序中所保存的編碼進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相同時(shí)則認(rèn)為是按下了開(kāi)關(guān)按鍵，進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)關(guān)操作，否則程序不執(zhí)行開(kāi)關(guān)操作。軟件解碼程序的流程圖如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)

　　目前的家用電器，如電視機(jī)、VCD、DVD和功放機(jī)等一般都配備了遙控器及智能化控制技術(shù)，給人們的使用帶來(lái)了極大的方便。隨之而來(lái)的小家電如電燈的控制也在向自動(dòng)化、智能化操作方面發(fā)展，這樣才能滿(mǎn)足人們的生活需求。智能紅外遙控開(kāi)關(guān)充分利用了現(xiàn)在家用電器繁多的遙控器，實(shí)現(xiàn)了遙控器的功能復(fù)用，而且在軟件解碼紅外遙控系統(tǒng)中，解碼的核心是CPU，電路極為簡(jiǎn)單無(wú)須外圍器件，體積小，抗干擾能力強(qiáng)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)多次測(cè)試，該開(kāi)關(guān)可以替換原墻壁開(kāi)關(guān)，不用再增加連線，為安裝和使用提供了方便。把原機(jī)械式墻壁換成該遙控開(kāi)關(guān)不僅實(shí)用，也很安全經(jīng)濟(jì)。