基于單片機的智能化多媒體電腦遙控裝置的設計

白采玉，張持健

（安徽師范大學 物理與電子信息學院，安徽 蕪湖 241000）

隨著信息科技的快速發展，多媒體形式以其良好的直觀性、形象性、趣味性為越來越多的人所接受。現在，會議室已經普遍采用了計算機多媒體設備，很多學校的課堂教學也更多地被多媒體教學所替代。但是，多媒體形式也存在一些弊端，使用者無法遠離計算機多媒體設備進行控制，在教學或會議演示中非常不方便[1]。

目前，應用最廣泛的是無線鼠標[2]，激光筆[3]。但是，無線鼠標在PPT演講時存在許多不便，而且價格在幾十元到一百多元不等；激光筆的技術相對比較成熟，然而功能越完善，價格越昂貴，市場上價格一般在幾十元到幾百元不等，甚至有幾千元的。

文中提出一種以STC89C51單片機[4]為核心，結合紅外遙控器、紅外接收電路、串口轉USB模塊[5]組成的智能化多媒體電腦遙控裝置，它利用通用的紅外遙控器，發出紅外指令，通過接收器的解碼，傳輸給計算機，計算機作出響應，完成控制過程。另外，紅外遙控器可以隨時更換，計算機端軟件可以進行指令系統智能學習并融入了智能抗干擾算法[6]，遠距離遙控可語音提示，可隨時定義按鍵功能，實現個性化操作，擴展了該系統的應用范圍。該裝置成本低廉，普通遙控器價格十幾元、功能完善，不僅適用于教室、會議室、還可以應用于更多場合例如家庭、娛樂場合等。

1 智能化多媒體電腦遙控裝置的系統設計

本設計系統以51系列單片機（STC89C51單片機）為核心解碼設備，STC89C51單片機是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器[6]，具有 4K Flash存儲器，靈活性高且價廉，廣泛使用于電子設計系統及測控領域，以實現各種應用和控制功能。本系統以單片機為核心，結合紅外遙控器、紅外接收電路、串口轉USB模塊組成的智能化多媒體電腦遙控裝置，利用通用的紅外遙控器，發出紅外指令，通過接收器的解碼，傳輸給計算機，計算機作出響應，完成控制過程。系統設計組成框圖如圖1所示。

1.1 硬件設計

圖1 系統組成框圖Fig.1 Frame diagram of the system

系統的硬件原理圖如圖2所示。硬件部分包括核心控制電路和紅外接收電路。因STC89C51體積小、重量輕、抗干擾能力強、價格低廉、集成度高、處理功能強、可靠性高等優點，所以采用STC89C51作為主控制器。紅外遙控器是利用波長0.76～1.5 μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備，由于其無法穿透墻壁，故不同房間的電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。紅外一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩定可靠。所以有了一體化接收頭，人們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收電路不僅簡單而且可靠性大大提高。

系統通過通用串行總線USB接口為系統提供電源，通過一體化紅外線接收頭接收紅外線信號，送入主控單片機進行解碼，解碼后，單片機通過串口轉USB芯片，利用USB接口完成與計算機的數據傳輸。

圖2 智能化多媒體遙控裝置原理圖Fig.2 Principle diagram of intelligence remote control device with multimedia computer

1.2 軟件設計

當啟動單片機時，系統進行硬件初始化。在使用過程中，主程序開始從Main函數執行，在主程序執行的過程中，掃描按鍵子程序，當按下按鍵即發生中斷，系統立即處理中斷子程序。在調用子程序，某一按鍵按下時，PC機通過串口通訊就可直接處理接收到的紅外信息，重新啟動下一循環，直至整個操作流程結束。在啟動下一循環過程中，通過對單片機定時器和計數器的設置，能夠對延時時間進行精確的控制。單片機對紅外信號的接收和解碼的過程，融入了一些抗干擾算法，確保所采集的指令的正確無誤。在編寫按鍵程序，相應添加延時語句，進行按鍵去抖，保證了系統的穩定性。具體的主程序流程和中斷程序流程如圖3所示。

圖3 主程序流程圖和中斷程序流程圖Fig.3 Flow chart of procedure and flow chart of interrupt program

圖4為本系統的計算機端程序界面圖。軟件界面可以分為標題欄、表格欄、添加功能區。軟件中可以進行各種操作設置，不同的操作設置可以學習相應的指令，可以設置相應的步長等等。通過本軟件，可以定義遙控器按鍵的功能，包括“鼠標左右”、“鼠標上下”、“鼠標左上右下”等鼠標操作，“文件打開”、“文件關閉”等文件操作，以及系統的關機等操作。

圖4 計算機端程序界面圖Fig.4 Interface diagram of computer side programming

2 設計結果評價

本設計系統主要特色不僅在于發揮單片機優勢及應用、遠離計算機多媒體設備進行操作，而且該裝置可智能學習，自定義按鍵功能，且操作步驟可以自動給予語音提示，是一種能夠自動識別遙控信號以及無線射頻信號并解碼，以控制計算機多媒體的軟硬件的結合體，不僅適合普通臺式計算機，也適用于筆記本電腦，擺脫了計算機特定串口資源的限制，使用靈活，操作簡便，性價比極高。該裝置成本低廉，普通遙控器價格便宜、功能完善，不僅適用于教室、會議室、還可以應用于更多場合如家庭、娛樂場合等，具有廣泛的應用前景。

3 結束語

基于STC89C51單片機的智能化多媒體電腦遙控裝置，實現了遠離計算機多媒體設備進行操作的要求，并給出了詳細硬件原理圖和軟件流程圖。現場測試結果表明，系統結構簡易獨特，設計思想新穎，只需要通用的遙控器，節省資源，且有效地提高了靈活性，操作方便、性價比高、適用性強，具有很好的推廣價值。

[1]馬建榮，王小霞，應敏.運用新技術提高多媒體課堂教學效果[J].實驗室研究與探索，2004，23（11）：9-11.MA Jian-rong， WANG Xiao-xia， YING Min.Applying of new technology to improve multimedia teaching[J].Research and Exploration in Laboratory，2004，23（11）：9-11.

[2]邵平，鄭金存，周善東.一種適于多媒體教室的無線遙控鼠標設計和實現[J].集美大學學報：自然科學版，2006，11（4）：351-355.SHAO Ping， ZHENG Jin-cun， ZHOU Shan-dong.Design and realization of wireless remote-control mouse for multimedia classroom[J].Journal of Jimei University：Natural Science，2006，11（4）：351-355.

[3]劉剛，秦奎，陳剛.基于FPGA的激光筆輔助教學系統[J].現代電子技術，2011，34（2）：1-4.LIU Gang， QIN Kui， CHEN Gang.Design and implementation of laser pointer instruction-aided system based on FPGA[J].Modern Electronics Technique，2011，34（2）：1-4.

[4]張毅剛.單片機原理及應用 [M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]楊鳳彪，王超，張晨光.基于CH341A的USB串口通訊設計[J].電子設計工程， 2011，19（3）：11-14.YANG Feng-biao， WANG Chao， ZHANG Chen-guang.Design of USB serial communication based on CH341A[J].Electronic Design Engineering，2011，19（3）：11-14.

[6]李士勇.模糊控制、神經控制和智能控制論[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1998.