基于单片机的智能遥控器设计
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摘要：为了实现一种可用于控制多种家用电器的智能遥控器，系统以51单片机为核心控制器件，通过对各种家用红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现，使智能遥控器能够发送、接收红外信号，实现控制功能，从而打造一款智能型遥控器，可用于控制家中多台家用电器，使我们的生活更加方便快捷。
关键词：AT89C51;智能遥控器;红外通信;LCD;MCU
中图分类号：TP391 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2020）10-0213-02
1概述
随着城市居民生活水平的提高，家用电器种类的增加和无线遥控产品的普及，红外遥控器的使用频率越来越高。目前，家用红外遥控器的使用给我们的生活带来极大的方便，但各种家用電器的遥控器使用很容易混淆，比如空调、电视等，只能针对各自特定的对象，并不能直接用于通用的智能仪器，这使得不同设备的红外遥控器不兼容，或者说一个遥控器只能控制一个特定设备。基于此，本次设计一种万能型红外遥控器可用于控制家中各种家用电器，体现了遥控器的多功能性和兼容性，具有很大的现实意义。
2系统总体设计方案
本文设计的智能遥控器是由MCU控制模块、按键模块、红外发射模块、红外接收模块、显示模块、存储模块等六大部分构成。其中MCU控制模块作为整个系统的核心控制芯片，可以控制系统各模块协调工作，完成遥控器的智能型和多功能任务;按键模块主要实现外部控制指令的输入，并将按键信息传送给单片机，由单片机完成数据输入处理工作;红外发射模块主要用于将用户的指令通过调制技术，并利用红外通信将用户需求信息发送出去，完成与被遥控器件之间的通信;而红外接收模块的功能则是用于接收用户发送的信号以及信息，并基于解调技术和红外通信技术，翻译和解调用户信息，让家用电器完成特定的功能;显示模块的功能主要是使智能遥控器的工作状态能够直观地显示出来，给用户提供方便，便于操控遥控器完成特定功能;存储模块的功能主要用于存储来自红外接收模块的数据，特别是掉电等意外情况下的数据，使智能遥控器具有开机时自动显示上一次数据的功能。可以说，系统这六大部分的协调工作，实现了遥控器的智能和多功能性，每部分的具体工作关系，如图1所示。
3硬件组成部分
3.1单片机最小系统
在本设计中选用AT89C51型号单片机作为智能遥控器的控制芯片，并构成51单片机最小系统，用于协调、控制各模块工作。一部分将红外发射编码通过软件加载到38KHz的载波上，另一部分将HS0038接收的红外信号通过软件解码成遥控码，存储到外部存储器中，担负永久保存编码信息的重大任务，方便用户根据解码信息，设置遥控器的相应功能。另外，由AT89C51单片机构成的最小系统主要由复位电路、振荡电路，晶振电路组成。当系统处于跑飞状态或死机状态，可通过单片机的复位功能，使系统各个部位恢复至初始状态。一般来说，复位电路有两种形式，一是利用电容充电和放电复位，二是在AT89C5 1单片机RST引脚上接一个复位按键，利用高低电平进行复位。
3.2主要模块及其功能
3.2.1红外发射模块
本文所设计的智能遥控器的红外发射模块主要由红外发射管以及其外围电路组成，其中红外线发射管（IRLED）也称红外线发射二极管，属于二极管类，它可以将电能直接转换成近红外光能并辐射出去。虽然普通的红外线发射管外形和一般的可见光LED相似，但其内部材料不同于普通发光二极管。当在其两端施加一定电压时，它便发出红外线而不是可见光。目前红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，通过将遥控脉冲信号调制到38kHz方波，经过放大，驱动红外发光二极管，可得到红外发射信号。同时，基于发射模块将已编码的红外信号通过天线发射出去，实现对红外设备的遥控。
3.2.2红外接收模块
本文设计的智能遥控器的红外接收模块是用于接收用户发送的信号以及信息，并基于解调技术和红外通信技术，翻译和解调用户信息，让家用电器完成特定的功能。其采用一体化，集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块作为红外接收头的模块元件，不需要任何外接元件，就能完成从红外线信号接收到输出与TTL电平信号相兼容的所有工作，适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。
3.2.3按键模块
按键模块采用矩阵按键模式，用最少的I/O端口实现最多的按键数目，以增加遥控器的功能输入。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不能直接连通，而是通过一个个按键加以连接。在系统中矩阵键盘的使用，主要是用来实现外部控制指令的输入，并将按键信息传送给单片机处理。为了防止在使用键盘时，用户信息输入识别错误，在系统进行工作时，需要设计一个软件消抖程序。
3.2.4显示模块
本文设计的显示模块是以液晶的扭曲一向列效应制成的LCD液晶屏为核心，并配合一定的控制电路，以达到方便显示组件的目的。利用液晶显示屏制成的遥控器，用户能直观地看到发射的指令，以及检测控制结果。
3.2.5存储模块
当遥控器在对某个发射信号电器解码后需要将其代码存储起来，考虑到单片机内部的数据存储器RAM所能存储的数据有限且不能掉电保护，基于此，需要选择合适的外存储器来存储解码后的代码。本设计采用AT24C02存储芯片存储信息，当键盘中断没有相同键值返回时，将学习到的红外信号绑定到键值，并将红外解码数据存到存储器中。反之，则进入发送模式，从存储器中读出红外数据，并将此数据调制经红外发射头发射出去。
4系统工作流程框图
本设计实现智能遥控器的最关键的两个部分是学习功能和数据存储，并利用高低电平的脉宽值原理，了解低电平（有红外发送载’波）信号时长和高电平（无红外发送载波）信号时长来实现遥控命令的学习和存储。系统首先完成定时器设置和液晶显示初始化，然后循环检测键盘输入值，当主循环进入键盘中断时，将用户输入的遥控按键与红外信号对应起来，并将红外解码数据存到存储器中。反之，系统则进入发送模式，从存储器中读出红外数据，并将此数据经过调制发射出去。
5结束语
基于单片机的智能遥控器设计，操作简单，使用方便，价格低廉。通过控制家用电器的发射信号，并经过识别、存储和再现操作，可控制多台家用电器，解决了市场上绝大多数遥控器是针对各自特定的对象或设备的问题，极大地方便了我们的生活，对智能遥控器的推广具有十分重要的现实意义。
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