基于mega128單片機(jī)的學(xué)習(xí)型紅外遙控器設(shè)計(jì)

紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng)、信息傳輸可靠、功耗低、成本低、易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用。隨著人們生活水平的提高，家用電器的數(shù)量逐漸增加，使用紅外遙控器的頻率越來越高。但是由于各種紅外遙控器編碼格式不同[1]，所以各種紅外遙控器不能兼容，這樣一個(gè)家庭就需要很多個(gè)遙控器，很不方便。
目前國內(nèi)學(xué)習(xí)型遙控器大部分采用復(fù)制遙控器紅外波形的思想，方法很多。但是由于采用專用遙控發(fā)射芯片，集成度高但成本也高。
本文介紹一種基于mega128單片機(jī)的具有學(xué)習(xí)型的紅外遙控器的設(shè)計(jì)，其思想是通過測量經(jīng)過紅外接收芯片解調(diào)后輸出的編碼脈沖寬度[2]，然后存入單片機(jī)內(nèi)部eeprom指定地址。當(dāng)要發(fā)生紅外信號(hào)時(shí)，從存儲(chǔ)區(qū)還原出相應(yīng)的紅外遙控編碼，并調(diào)制到38 kHz的載波信號(hào)上，最后直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外信號(hào)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)遙控器控制多種紅外家電設(shè)備。
1 學(xué)習(xí)型紅外遙控器基本硬件結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)型紅外遙控器由以下幾個(gè)模塊組成[3]：單片機(jī)、紅外接收模塊、紅外發(fā)射模塊和矩陣鍵盤,如圖1所示。系統(tǒng)采用8 MHz晶振，直接采用mega128內(nèi)部E2PROM來存儲(chǔ)紅外遙控編碼，其容量為4 KB。

紅外接收模塊電路如圖2所示。紅外接收芯片采用HS0038A2,此芯片對接收到的紅外信號(hào)進(jìn)行放大，檢波整形并解調(diào)出紅外遙控編碼，得到TTL電平，反相輸入到mega128 的PD0和PD1口，即外部中斷0和外部中斷1口。通過上升沿和下降沿兩個(gè)邊沿觸發(fā)中斷來控制定時(shí)器的開與關(guān)，從而記錄高低電平的脈沖寬度值。

紅外發(fā)射模塊電路如圖3所示。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)射功能時(shí),單片機(jī)首先掃描矩陣鍵盤,識(shí)別相應(yīng)按鍵的按下情況，然后從E2PROM中取出相應(yīng)鍵值的遙控信號(hào)[4]，即通過學(xué)習(xí)后保存到E2PROM里的高低電平的寬度值。與此同時(shí)，利用單片機(jī)T0定時(shí)器產(chǎn)生38 kHz的載波信號(hào)。最后將遙控信號(hào)調(diào)制到載波上，通過IO口直接驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射紅外信號(hào)。這里的調(diào)制完全通過軟件實(shí)現(xiàn)，取代了直接用與門來調(diào)制的方式，方便準(zhǔn)確。由于mega128 單片機(jī)IO口的驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可以直接驅(qū)動(dòng)二極管，避免了傳統(tǒng)三極管放大后再驅(qū)動(dòng)的繁瑣。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1主程序設(shè)計(jì)
　　系統(tǒng)上電后不斷掃描鍵盤,當(dāng)檢測到學(xué)習(xí)鍵按下時(shí)，調(diào)入學(xué)習(xí)子程序，對相應(yīng)功能鍵的遙控編碼進(jìn)行學(xué)習(xí)并寫入E2PROM；當(dāng)發(fā)射鍵按下時(shí)，先識(shí)別按下的功能鍵，然后從E2PROM中讀出相應(yīng)的已經(jīng)學(xué)習(xí)到的紅外遙控編碼，然后通過發(fā)射程序發(fā)射出去。如圖4所示。

2.2 學(xué)習(xí)子程序
　 學(xué)習(xí)程序的功能是對紅外遙控編碼的學(xué)習(xí)，即對高低脈沖寬度的測量。當(dāng)中一定會(huì)存在一定誤差，不可能毫無誤差地復(fù)制出被測的紅外編碼。不過，由于所有的紅外設(shè)備在接收端都允許一定的誤差，只要保證在誤差范圍內(nèi)都可以對紅外設(shè)備進(jìn)行控制。學(xué)習(xí)程序的主要思路是通過邊沿觸發(fā)中斷來控制定時(shí)器的開和關(guān)，從而測出高低脈沖寬度。mega128單片機(jī)的外部中斷0和1口的中斷方式分別設(shè)置為下降沿和上升沿觸發(fā)中斷。當(dāng)沒有接收到紅外信號(hào)時(shí)，外部中斷0、1口都為高，此時(shí)程序等待紅外信號(hào)的到來。當(dāng)紅外到達(dá)時(shí)，下降沿觸發(fā)中斷，學(xué)習(xí)程序跳到下降沿中斷服務(wù)程序。在中斷服務(wù)程序里，停止定時(shí)器3，保存其寄存器的值并清零，最后啟動(dòng)定時(shí)器1，這樣開始測量低電平。當(dāng)高電平到來時(shí)，上升沿觸發(fā)中斷，程序跳到上升沿中斷服務(wù)程序里，此時(shí)停止定時(shí)器1，保存其寄存器的值并清零，最后啟動(dòng)定時(shí)器3，高電平開始測量。當(dāng)下一個(gè)低電平到來時(shí)，程序又跳到下降沿中斷服務(wù)程序，重復(fù)上面的工作。這樣，高低電平的測量就在兩個(gè)邊沿觸發(fā)中斷服務(wù)程序里面來回跳轉(zhuǎn)。最后一次跳入邊沿觸發(fā)中斷服務(wù)程序時(shí)，一旦產(chǎn)生定時(shí)器溢出，則程序跳入定時(shí)器溢出中斷服務(wù)程序，只要設(shè)定一個(gè)標(biāo)志位，讓程序跳回主程序即可。到此，紅外編碼學(xué)習(xí)完畢，只需把學(xué)習(xí)到的編碼寬度值存入E2PROM即可。如圖5所示。