基于單片機(jī)的智能學(xué)習(xí)型紅外空調(diào)遙控器

　　為了解決空調(diào)遙控器不兼容問題，設(shè)計了一款基于Atmega16單片機(jī)的智能空調(diào)遙控器。該遙控器采用測量脈沖寬度的方法學(xué)習(xí)紅外信號，同時使用游程編碼算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮后存儲，并利用單片機(jī)內(nèi)部定時器PWM模式產(chǎn)生紅外載波，成功實現(xiàn)了對紅外遙控的學(xué)習(xí)與再現(xiàn)，并可通過上位機(jī)進(jìn)行控制。經(jīng)運(yùn)行測試表明，該智能遙控器操作靈活，性能穩(wěn)定，為智能遙控器設(shè)計提供了一種新方案。

　　1引言

　　本文設(shè)計了一款針對空調(diào)設(shè)備的智能學(xué)習(xí)型紅外遙控器，采用記錄脈沖寬度的方法，成功實現(xiàn)了對多種紅外空調(diào)遙控信號的學(xué)習(xí)與再現(xiàn)，真正實現(xiàn)了"萬能".本文在闡述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了系統(tǒng)學(xué)習(xí)，發(fā)送及通信功能的軟件設(shè)計與實現(xiàn)。

　　2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，各模塊通過接口電路與主控芯片相連。主要模塊有：矩陣鍵盤，液晶顯示，存儲模塊，紅外發(fā)送模塊，紅外接收模塊，RS232、RS485通信模塊，以及溫度檢測模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　系統(tǒng)以Atmega16單片機(jī)作為主控芯片，Atmega16具有16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash ，512字節(jié)EEPROM，1K字節(jié)SRAM，32個通用I/O口線，32個通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，有起始條件檢測器的通用串行接口，8路10位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個SPI串行端口，以及六個可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。該芯片功能強(qiáng)大，滿足系統(tǒng)設(shè)計需要并提供了充分的擴(kuò)展空間。主控芯片使用8MHz的晶振，晶振電路靠近主控芯片，盡量減少輸入噪聲。復(fù)位電路采用低電平復(fù)位。

　　圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　矩陣鍵盤采用3*3的設(shè)計，設(shè)置了8個功能鍵，方便用戶進(jìn)行手動操作。其中單獨(dú)設(shè)計了一顆模式切換鍵，可在學(xué)習(xí)、發(fā)射、通信模式中切換。為了實現(xiàn)學(xué)習(xí)功能，紅外接收模塊使用了一體化接收頭NB1838，其光電檢測和前置放大器集成于同一封裝，中心頻率為37.9KHz. NB1838的環(huán)氧樹脂封裝結(jié)構(gòu)為其提供了一個特殊的紅外濾光器，對自然光和電場干擾有很強(qiáng)的防護(hù)性。NB1838對接收到的紅外信號進(jìn)行放大、檢波、整形，并調(diào)制出紅外編碼，得到TTL波形，反相后輸入單片機(jī)，再由單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，存儲到EEPROM中，接收電路如圖2所示。

　　圖2接收硬件電路圖。

　　考慮到系統(tǒng)需要的存儲空間比較大，設(shè)計了單獨(dú)的存儲模塊，選用的EEPROM是AT24C64，它提供了8KB的容量，通過IIC協(xié)議與Atmega16 TWI接口通信，將學(xué)習(xí)到的紅外指令存儲在此，掉電不丟失。

　　在發(fā)射模式下，系統(tǒng)從EEPROM讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，利用三極管9013組成的放大電路，通過大功率紅外發(fā)射管將調(diào)制好的紅外信號發(fā)射出去。發(fā)射電路如圖3所示，非發(fā)送狀態(tài)時，三極管工作在截止?fàn)顟B(tài)，紅外發(fā)射管不工作，有利于降低功耗以及延長紅外發(fā)射管的使用壽命。經(jīng)實際測試，發(fā)射距離可達(dá)到10m左右。

　　圖3發(fā)射硬件電路圖。

　　通信模式中，系統(tǒng)通過RS232電路與上位機(jī)通信，在與上位機(jī)通信時使用DS18B20反饋溫度信息，DS18B20一線總線設(shè)計大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)。系統(tǒng)還增加了RS485模塊，便于組網(wǎng)，以實現(xiàn)對多個紅外設(shè)備進(jìn)行控制。RS485在組網(wǎng)時只需要用一對雙絞線將子設(shè)備的"A"、"B"端連接起來，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在同一總線上可掛接多個結(jié)點(diǎn)，連接方便。

　　為了增加設(shè)備的實用性，系統(tǒng)設(shè)計了兩個電源方案，一個是直接接入5V直流電源，一個是接入12V直流電源，然后通過L7805構(gòu)成的變壓電路降壓為5V使用。