工業(yè)控制計算機紅外線遙控鍵盤的設計

　　0.引言

　　對于工業(yè)控制微機系統(tǒng)來說輸入設備鍵盤幾乎是必不可少的。在按鍵數(shù)目較少時，一般直接利用按鍵控制接口線的高低電平來表示，因此需要相應的接口支持，由于單片工業(yè)控制微機系統(tǒng)接口線數(shù)目有限，為了減少占用接口線常常采用一鍵定義多功能，但這又增加了軟件的復雜性;在按鍵數(shù)目較多時，則大多采用動態(tài)掃描的方式構成鍵盤矩陣，這種鍵盤雖然結構原理簡單，驅動程序易于設計，但是在具體實現(xiàn)時往往需要花很多的時間去設計印刷電路板、考慮面板布局，而且在硬件資源比較緊張時，還要考慮擴充I/ O口，從而使得電路變得越來越復雜。

　　2.系統(tǒng)簡介

　　本文介紹一種利用紅外線發(fā)射裝置作為工業(yè)控制計算機輸入鍵盤的接口原理和實現(xiàn)方法，該接口可以最大限度地減少對單片機系統(tǒng)的硬件資源要求，僅占用一根接口線，在系統(tǒng)的面板上只需一個小的接收窗。整個接口由發(fā)射和接收兩部分組成。對于單片工業(yè)控制微機系統(tǒng)所需的按鍵數(shù)目少于30時，發(fā)射部分可以直接使用成品紅外遙控發(fā)射器，如果自行設計發(fā)射部分，則可以支持60個鍵左右，其中有兩鍵用于構成組合按鍵。接收部分的接口電路也非常簡單，無需布線，只要將成品模塊的輸出直接接到單片工業(yè)控制微機系統(tǒng)的任一I/ O接口線即可，同時驅動程序也易于設計。由于鍵盤采用無線方式，因此所構成的單片機可以方便地滿足一些需要遠距離控制的場合，以及一些特殊場合，例如：單片工業(yè)控制微機系統(tǒng)在一個密封的容器內，通過玻璃小窗進行參數(shù)輸入或控制;單片工業(yè)控制微機周圍環(huán)境不適宜用戶近距離操作等。

　　3.紅外線遙控鍵盤的硬件組成

　　由集成芯片PT2248構成的紅外線遙控鍵盤發(fā)射電路見圖1.00H~09H為數(shù)字鍵，0AH為復位鍵，0BH為取消鍵。

　　圖1紅外線遙控鍵盤發(fā)射電路原理圖

　　紅外線遙控鍵盤發(fā)射電路采用脈時調制(PPM)方式，將遙控指令調制成脈沖序列，并驅動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去。遙控指令有12位碼組成，見表1.

　　表1遙控指令格式

　　C1，C2，C3是用戶碼，在T1，T2，T3與CODE之間分別接二極管則分別代表C1，C2，C3為高電平“1”，不接二極管則代表低電平“0”，圖2中C1C2C2=111.D1，D2，D3，D4，D5，D6是發(fā)送的數(shù)據(jù)碼，鍵號與鍵碼的對應關系見表2.

　　表2鍵號與鍵碼的對應關系

　　PT2248遙控指令的波形正脈沖的占空比為1/4時代表“0”，正脈沖的占空比為3/4時代

　　表“1”見圖2.

　　圖2遙控指令的波形圖

　　無論“0”還是“1”，發(fā)射時正脈沖被調制在38KHZ的載波上，載波的占空比為1/3，這樣有利于減少功耗。每個發(fā)送周期按C1，C1，C2，H，S1，S2，D1，D2，D3，D4，D5，D6的次序串行發(fā)送，總長度為48a，其中a為每位碼周期的1/4，其大小為：a=192/fosc秒=192/455KHE=0.422ms.按下00H~0BH中某個鍵時，輸出腳TXOUT發(fā)送兩個周期的12位碼，其間隔為80a.由GL3276A構成的紅外線遙控鍵盤接收電路見圖3.

　　圖3紅外線遙控鍵盤接收電路原理圖

　　當紅外線線遙控鍵盤接收電路工作時，接收管PH302B接收到帶有載頻為38KHZ的遙控指令的紅外線信號后，進行放大，限幅和檢波，檢出遙控指令的脈沖包絡，濾去38KHZ載頻，得到遙控指令的脈沖信號，整形并反向后由OUT輸出，將GL3276A的OUT經(jīng)74LS14施密特觸發(fā)器整形，最終得到遙控指令的理想的反向脈沖信號。得到的遙控指令的反向脈沖信號的波形正脈沖的占空比為1/4代表“1”，正脈沖的占空比為3/4代表“0”

　　4.紅外線遙控鍵盤的軟件設計

　　將GL3276A的OUT輸出信號經(jīng)74LS14兩級施密特反向器整形后與89C51的P3.2(/INTO)相連，由于每位碼都以4a為周期，每位的起始總是由高電平到低電平，因此解碼的過程可用每位碼的起始邊沿作為/INTO的中斷請求信號，中斷響應后關/INTO中斷，然后延時a/2，由P3.2對紅外線遙控接收電路的輸出信號進行采樣，再延時a，分別在3a/2，5a/2，7a/2時刻進行采樣，波形與采樣時刻的對應關系見圖4.

　　圖4波形與采樣時刻的對應關系