以單片機為基礎的遙控器電路硬件設計與系統功能的實現

孫 超

(合肥工業大學建筑設計研究院，安徽 合肥 230000)

在遙控器的技術中最重要的就是紅外遙控技術，這種技術是把紅外線作為載體對設備進行控制的的遙控技術。紅外線的波長和其他的無線電波長相比，波長較短，所以，使用紅外遙控的時候，不會對其他的電器產生任何不良的干擾性影響，確保其他電器能夠進行正常的工作，對設備本身也沒有任何的不良影響。因此，當前的紅外線遙控設備運用的范圍比較廣泛，同時它的工作電壓不高，耗費的電能較少，外圍電路比較簡單，可以預見它的發展前景是比較廣闊的。

1 單片機應用系統的硬件設計原則

第一，系統的擴展。單片機內部具有眾多的功能單元，比如ROM、RAM、中斷系統等，如果其中的一個系統不能進行正常的工作時，需要在系統的外部進行擴展，使用合適的芯片，進行電路的設計。

第二，系統的配置。根據系統的功能設置，在外圍配置各種設備，比如鍵盤、顯示器、打印機等，根據不同的設備設計適合的接口電路。

第三，進行系統的擴展和配置的時候，要注意下面的幾點內容。首先，選擇具有較強典型性的電路，選擇的電路要符合單片機的常規使用方式。可以確保系統的硬件達到一定的標準，為系統的模塊化做好前提準備。其次，根據系統的功能和要求進行系統擴展與外圍設備的配置，操作的時候要留有適當余地，方便進行后期的二次開發。再次，按照軟件的要求進行硬件結構的設置，由于硬件結構和軟件方案之間具有相互的作用，在配置的時候，軟件能實現的功能不再進行硬件的安裝，最大程度的簡化硬件結構。然而需要知道的是，軟件完成的硬件功能和硬件相比，需要更長的時間，占用的CPU時間時間比較多。

第四，系統中安裝的各種設備要做到性能的相匹配。比如，使用CMOS芯片單片機構的時候，系統中需要的芯片要選擇低功耗的產品。在進行硬件配備的時候，要注重硬件的可靠性和抗干擾，包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路等。

第五，如果單片機外圍需要設置很多的電路時，要確保具有較強的驅動能力，因為驅動能力較小的時候，系統就無法進行安全和可靠地運轉，出現驅動不足的問題可以利用增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。

第六，硬件系統的設計要盡量朝“單片”的方向設計。因為系統安裝的設備比較多，設備在系統的內部之間會出現一定的干擾，影響設備的正常功能發揮，增加能量的消耗，降低系統的安全性。當前，隨著技術的發展，單片機片內集成的功能比較強大。影響單片機安全和可靠運行的主要因素是在于系統內部和外部的各種電氣干擾，同時系統結構的設計、使用的元器件、安裝和制造工藝都會對其產生一定的影響。要注意這些干擾因素，它會導致系統功能的不完善進而導致系統的失常，出現輕重不一的問題，產品的質量降低，產品的數量下降，嚴重者帶來安全事故，帶來很大的經濟損失。

2 系統硬件結構組成

下面的圖就是系統硬件的結構。

2.1 單片機

從上面的圖中，我們可以得知單片機作為整個系統設計的重心，系統中的其他設備的正常運轉都受它的控制。所以，單片機是系統正常運轉的主導者，在選擇的時候要慎重。當前，使用比較廣泛的單片機型號為STC89C58RD+，它的主要特點是具有較強的抗干擾性，速度較快，消耗的能量較少，指令代碼完全兼容傳統8051單片機。它有4個8位并行端口，增加的P4口可位尋址;單片機內部擴展了1024個字節RAg，即共1280字節RAM供用戶使用，而傳統的8051系列單片機只有128～256字節RAM供用戶使用;內部集成MAX810專用復位電路:有看門狗和EEPROM功能。因此，它的功能總的來說是比較完善的，在使用的時候比較方便進行快速的操作。

2.2 液晶顯示器

顯示器在系統的運行中具有不可缺少的作用，可以有效的顯示系統的工作模式、各種類型的設備以及在運行中的工作情況。系統采用液晶顯示模塊0CMl2864來顯示，這種顯示器的模塊接口比較方式靈活，操作起來很簡單，具有很好的使用效果，在顯示器中可以構成全中文人機交互圖形的界面。具有較強的顯示功能，能夠在圖形中顯示8×4行16×16點陣的漢字。這種類型的顯示器和其他種類的顯示器相比，首先是這種顯示器的硬件電路結構比較簡單，顯示程序方便易懂。其次，和相同點陣的圖形液晶模塊顯示器相比，這種模塊的價格比較低，但是效果很好，具有很強的性價比，同時可以降低能量的消耗。

2.3 E2PROM 存儲器

系統需要大量的數據測量，所以，需要擴展外部RAM來對接收信號波形進行存儲。二線制串行E2PROM是一種非易失存儲器，它的體積比較小、消耗的能量較少，操作簡單，能夠快速的存儲大量數據，可以及時在線進行改寫，因此，成為單片機應用系統中非易失存儲器的首要選擇。

3 系統的工作模式

3.1 自學習模式

什么是自學習模式，首先要對這個概念充分的理解，主要指對紅外遙控器發射的紅外信號作自學習。而自學習的內容也就是對遙控器所發射的紅外信號進行波形和頻率測量。所有遙控器的輸出都是遙控編碼信號，因此需要對接收的信號進行解碼。通常對接收的紅外信號采用硬件解碼的方法來實現，和硬件解碼方法相比，這種方法更加的精確和可看，在最大程度上減小了誤差和硬件電路的連接，因此，在進行設計的時候，這也是一個需要加以重視的問題，要根據實際情況，采取有效的方法加以解決。

3.2 紅外信號頻率測量

同樣，當單片機檢測到按鍵按下進行頻率測量時，便啟動內部定時器，同時檢測外部引腳上接收來的信號。系統通過單片機利用軟件編程直接對遙控器輸出的遙控編碼信號脈沖串進行測頻。

3.3 數據傳輸模式

單片機與上位機(PC機)或集中控制器進行信息交換時，大部分的單片機和PC機內部均帶有常用的RS232串口通信接口，因而兩者之問的通信可通過串行口完成。然而，在實際的操作當中，可能會出現主控PC機和單片機相隔很遠，要確保數據可以在最短的時間內傳到PC機上，需要對通信接口硬件電路進行串行。

4 結語

上文所設計的紅外遙控器器學習系統，具有很大推廣價值，它能夠對不同類型的家用電器產品進行有效的控制，操作起來比較方便，可以對各種設備進行靈活有效的控制，安全可靠。隨著技術的不斷進步，我們也要不斷進行創新，優化當前以單片機為基礎的遙控器電路硬件的設計，確保系統的各項功能都得到充分的發揮。

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