汽車紅外遙控系統(tǒng)發(fā)射器與接收機(jī)原理介紹

摘要：簡(jiǎn)單地介紹了紅外線遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)的原理，給出用89C2051作為遙控接收系統(tǒng)解碼器的一種巧妙實(shí)現(xiàn)方法，以及完整的51匯編程序代碼。包括發(fā)射、接收的原理圖及其編程的主程序、串行口的發(fā)送程序、接收程序、定時(shí)中斷程序的流程過程，從而完成此設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，參考流程方框圖的構(gòu)思過程，可以編寫應(yīng)用軟件，利用串行口遙控編碼及其校驗(yàn)功能，防止其它遙控碼的干擾，提高產(chǎn)品的可靠性。紅外線遙控裝置具有體積小，功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：89C2051、紅外遙控、串行口

    紅外線遙控是目前應(yīng)用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。因此，彩電、錄像機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)、玩具、門鈴以及遙控汽車路牌等其它小型裝置上也紛紛采用紅外線遙控。為改變目前汽車上的車頭路牌指示燈（以下簡(jiǎn)稱車號(hào)器），無法靈活改變的缺陷，把紅外遙控用在其中，使其可以輕松實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、非接觸性的一次改變車號(hào)的目的，從而改變以前用人工翻牌的舊模式。

一、 汽車車號(hào)器的紅外遙控系統(tǒng)

     汽車上的車號(hào)器，原用簡(jiǎn)單的LED數(shù)碼管控制，使用起來很不方便，為了能遠(yuǎn)離的控制它，就采用了紅外遙控。通常紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩部分組成，應(yīng)用編/解碼電路專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖1所示，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器。接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外發(fā)送每次編碼的發(fā)送是一個(gè)鍵值，即一個(gè)十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)。為了達(dá)到一次能發(fā)送一組數(shù)據(jù)（如車次號(hào)，通常為三位十進(jìn)制數(shù)），我們可以采用89C2051的軟件編碼/解碼的方法，先一次性輸入一組車號(hào)，按下發(fā)送鍵后，全部發(fā)送出；同時(shí)在接收時(shí)，用連續(xù)接收方法，一次性解碼所有數(shù)據(jù)。

二、 遙控發(fā)射器及其編碼

   遙控發(fā)射器的專用芯片很多，但在汽車車號(hào)器遙控中，采用的是 89C2051 芯片。用P1口組成矩陣掃描反饋，獲取鍵值，用內(nèi)部的定時(shí)器1產(chǎn)生一個(gè)38K的軟件定時(shí)中斷，驅(qū)動(dòng)P1.0產(chǎn)生一個(gè)38K的方波，當(dāng)作紅外線的調(diào)制基波，需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，以串行方式，用波特率為1200，帶奇偶校驗(yàn)的方式，直接送至TXD的串口發(fā)送端，而后TXD和P1.0進(jìn)行邏輯與后，經(jīng)過40106整形，用三極管驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管直接發(fā)出。其原理圖如下：

三、 紅外遙控接收器及其顯示

    接收器部分，主要由CX20106和89C2051、顯示驅(qū)動(dòng)4094、2803及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和看門狗25045組成，用解碼芯片CX20106把38K的載波過濾后，得到一組波形，即以波特率為1200的串口數(shù)據(jù)，直接送至89C2051的RXD接收，用軟件讀取串口,輸入緩存，得到一組數(shù)據(jù)，判斷正確后，存放在非易失性的EEPROM25045中，同時(shí)直接用脈沖移位方式，送數(shù)據(jù)至4094，經(jīng)2803驅(qū)動(dòng)后顯示，同時(shí)用25045的看門狗定時(shí)，保證在程序失控等情況下，能正確返回而不造成錯(cuò)誤接收。由于串行口方式傳輸，本身帶有奇偶校驗(yàn)和起停位校驗(yàn)，可以大大提高數(shù)據(jù)的可靠性，同時(shí)在數(shù)據(jù)組中還加入了累加和校驗(yàn)，再次提高了可靠性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，即使在露天、太陽(yáng)直射、光照很強(qiáng)等惡劣環(huán)境下，都能保證不會(huì)誤收數(shù)據(jù)而造成顯示錯(cuò)誤。其原理圖如下：

四、 軟件編程

     單片機(jī)89C2051軟件包括主程序，串行口中斷服務(wù)程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序三部分，在2051單片機(jī)內(nèi)部RAM區(qū)建立相應(yīng)的工作單元和標(biāo)志位。

（一）、發(fā)送程序：SEND-BUFO∽SEND-BUF3為四個(gè)字符發(fā)送緩沖區(qū)，SEND-MARK為請(qǐng)求發(fā)送標(biāo)志。當(dāng)鍵盤掃描到有發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，在P1.0輸出一個(gè)38K的方波，同時(shí)啟動(dòng)串行口，把SEND-BUFO至SEND-BUF3中的數(shù)據(jù)，發(fā)送至SBUF中，合成后發(fā)送。其程序流程過程如下：

     發(fā)送主程序：初始化時(shí)設(shè)置定時(shí)器、看門狗和串行口，并清顯示，而后掃描鍵盤。若有鍵按下，進(jìn)行按鍵處理；若是發(fā)送鍵，則置串口發(fā)送標(biāo)志，啟動(dòng)定時(shí)器和串行發(fā)送程序，后返回主程序中的顯示程序，送顯示數(shù)據(jù)至緩沖區(qū)。

串口中斷程序：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，取發(fā)送數(shù)據(jù)至發(fā)送緩沖區(qū)，啟動(dòng)軟件定時(shí)產(chǎn)生38K的方波，而后判數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢，結(jié)束則清除發(fā)送標(biāo)志，反之，則返回繼續(xù)送數(shù)據(jù)。

定時(shí)中斷程序：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)回填定時(shí)長(zhǎng)度，啟動(dòng)計(jì)數(shù)定時(shí)，并在指定的管腳P1.0取反，變成反相電平，返回。

（二）、接收程序：REC-BUFO∽R(shí)EC-BUF4為四個(gè)字符的接收緩沖區(qū)，REC-MARK為數(shù)據(jù)接收完整的標(biāo)志。當(dāng)串行口中斷產(chǎn)生時(shí)，按次序接收數(shù)據(jù)至REC-BUF0至REC-BUF3中，數(shù)據(jù)滿后，計(jì)算累加和。如果正確,置REC-MARK標(biāo)志;反之，把緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清零。主程序中若判斷有REC-MARK標(biāo)志，則把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，送外存25045和顯示緩沖區(qū)中顯示，同時(shí)由于接收是在汽車中進(jìn)行，電源電壓和其它干擾很多，包括有可能產(chǎn)生的串行口誤判等。因此，為了保證程序能正常運(yùn)行，啟動(dòng)了25045中的看門狗電路，以每隔500ms時(shí)間定時(shí)刷新。其程序流程過程如下：

接收主程序：初始化時(shí)設(shè)置定時(shí)器、看門狗、清顯示和外存25045判斷有否數(shù)據(jù)接收標(biāo)志，若有進(jìn)行數(shù)據(jù)判斷，正確的寫至數(shù)據(jù)外存，并送至顯示區(qū)顯示，反之，返回主程序的顯示程序和刷新看門狗。

串行口中斷接收程序：現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)后，判斷接收數(shù)據(jù)是否為頭或尾部數(shù)據(jù)，作相應(yīng)處理是正常數(shù)據(jù)時(shí)存放緩存，并指針加一，當(dāng)完整的一組數(shù)據(jù)正常收到后，置接收數(shù)據(jù)標(biāo)志后返回。

定時(shí)中斷程序和發(fā)送一致，只是定時(shí)刷新看門狗。

五、結(jié)束語

以上方法非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)了紅外線遙控信號(hào)的接收解碼，極大地節(jié)約了硬件實(shí)現(xiàn)的資源開銷。該紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已應(yīng)用于公交車中，改善了公交系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，提高了工作效力。

參考文獻(xiàn)：1、李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù).北京航空大學(xué)出版社，1993
           2、孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用.東南大學(xué)出版社，1991