基于51單片機的紅外遙控系統實現

王凱

文章從51單片機在玩具車上的應用角度，對于其四個電路構成要素展開分析，給出電路分析以及工作原理，對于加深其應用特征認識，有著積極價值。

【關鍵詞】51單片機 紅外遙控

1 前言

51單片機是對所有兼容Intel 8031指令系統的單片機的統稱，由Intel的8004單片機演變發展而來，成為當前應用最為廣泛的8位單片機領域中的重要力量。目前在51單片機領域中，比較具有代表性的是ATMEL公司的AT89系列，已經廣泛應用于工業測控系統之中，并且有著穩定表現。

2 51單片機的應用

51單片機在實際應用過程中，所體現出的強大的便以功能和穩定的物理特性，都決定了其必然有著廣闊的市場。在遙控領域，以玩具車作為代表的遙控系統，同樣成了51單片機的重要領地。對于玩具車的遙控實現，雖然應用著眼點小，但是意義重大，包括其他遙控自動行走設備，諸如掃地機器人等，都與玩具車的遙控與自動化實現相似。本次研究以AT89S51單片機為例，考察紅外遙控系統的實現。考察當前對于遙控系統的需求，應當能夠使玩具車實現自動駕駛、手動控制以及循跡行進等功能。自動駕駛過程中，玩具車應當能夠識別周圍障礙并且自行規避，手動控制的時候則應當能夠跟隨控制器的前進、后退、左轉、右轉等操作展開對應行為；而循跡行進，則要求玩具車能夠依據預先設定的軌跡前進。從循跡這個角度看，雖然51系列的單片機一般不具備自編程能力，但是循跡等于實現了一種外部的編程。

3 51單片機的紅外遙控系統設計

整個系統可以分為硬件和軟件兩個部分，硬件部分承擔紅外編碼信號的發射和接受、障礙物檢測、軌跡檢測、直流電機運行等功能，而軟件則主要負責信號的檢測和處理、設備的驅動及控制等功能。AT89S51單片機對紅外信號解碼，并且查詢各個檢測部分的輸入信號，展開綜合處理，驅動電機，判斷障礙物位置以及前方軌跡，最終依據多方面輸入，來確定玩具車的行進，并且做出對應的調整。

從硬件的角度看，整個系統包括遙控發射器電路、紅外線接收電路、電機驅動電路以及障礙物檢測和尋跡電路四個部分。對于遙控發射器電路部分而言，以遙控器芯片HT6221作為其主要的控制只能部分，負責將紅外編碼調制成為38kHz的脈沖信號，并且通過紅外發射二極管展開發送，參見圖1。其中D1為紅外發射二極管，而D2為指示燈，用于判斷按鍵狀況。HT6221的編碼規則為，按鍵按下激活芯片，如果按鍵按下時間在36-108ms之間，即可生成一組發射代碼，包括9ms起始碼、4.5ms結束碼，9-18ms低8位地址碼、9-18ms高8位地址碼、9-18ms的8位數據碼，以及9-18ms與數據碼對應的反碼。而當按鍵延時超過108ms，則發射代碼將僅包括9ms起始碼和2.5ms結束碼。

紅外線接收電路相對而言比較簡單，采用一體化紅外接收頭即可完成任務。調試信號輸出端將直接與單片機的P3.2口相連，當存在紅外編碼信號發射的時候，輸出檢波整形后的方波信號，并直接提供給單片機。而對于電機驅動電路來說，其主要通過L298芯片來實現對于電機轉向以及轉速的控制。L298芯片是一種高壓、大電流雙全橋式驅動器，其中SENSEA、SENSEB 分別為兩個H 橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地。VCC以及VS 是接電源引腳，ENA以及ENB 為使能端，IN以及OUT各端分別負責數據的輸入以及輸出，其電路結構參見圖2。

最后，障礙物檢測和尋跡電路雖然功能不同，但是原理相似，均采用反射式光耦來實現功能。避障電路安裝在玩具車前以及兩側，用于實現對于障礙物的檢測。當存在障礙物時，反射紅外線，光敏三極管導通，單片機判斷障礙物并且做出對應的調整動作。循跡電路則安裝在玩具車底部，同樣依據反射光來實現行動路線的調整。

4 總結

對于51單片機而言，其應用有著廣闊的空間，實際工作中應當以實際需求為準切實分析，才能獲取良好效果。

參考文獻

[1]徐煜明，韓雁.單片機原理及接口技術[M].北京：電子工業出版社，2005.

作者單位

青海大學 青海省西寧市 810000