论文导读：红外遥控器的特点是使用方便、功耗低、抗干扰能力强。使用单片机对接收到的红外信号进行处理。总线，学习型红外遥控器的设计。
关键词：单片机，I2C总线，红外遥控
引 言
红外遥控器的特点是使用方便、功耗低、抗干扰能力强，因此它的应用前景是不可估量。论文参考，I2C总线。市场上的各种家电的红外遥控系统技术成熟、成本低廉，但是，为了避免不同品牌、不同型号的设备之间产生误操作，人们在不同的设备中使用不同的传输规则或者识别码，这就使得各个型号的遥控器都只适用于各自的遥控对象，容易造成实际使用中遥控器多而杂，经常搞混的结果。论文参考，I2C总线。本设计本着解决这一矛盾的目的，提出了一种学习型红外遥控器的实现方案。
1 研究内容及目标
本设计首先分析了红外线遥控编解码原理，结合市场上出售的通用型遥控器进行比较，使用单片机对接收到的红外信号进行处理，把经过解码后产生的高低电平以二进制信号1和0的形式进行存储，随后经过调制产生38KHz载波，还原并发射红外线信号，从而达到控制多种家用电器的功能。文中给出了红外线接收发射，以及存储的基本原理及设计思路。
2 学习型红外遥控器硬件电路的设计
2.1系统整体设计
 学习型红外遥控器是由单片机（AT89S52）、一体化红外接收头、振荡器（74F132）、红外发射二极管、存储器及行列式键盘组成的。论文参考，I2C总线。论文参考，I2C总线。学习型遥控器分为学习和控制两种状态。在学习状态下，主要完成红外信号的接收及存储功能。首先一体化红外接收头可以完成对其它遥控器发出的红外信号的接收并对其进行解调、整形、放大，然后把信号送入单片机AT89S52中，单片机定时采集一体化红外接收头发出的红外线信号，根据高低电平形成一系列0，1二进制码，并以8位为单位存放到存储器AT24C16以及指定键盘的数据区，从而完成对一个键的学习。如果再学习其它键的功能，方法相同。在控制状态下，单片机对存储器AT24C16和键盘进行寻址，依次读出这些数据，然后单片机以位为定时单位输出给振荡器74F132，调制频率为38KHz，送入放大器，驱动红外发射二极管进行发射，以实现对设备某一功能的控制。系统组成方框图2.1所示。
图2.1系统组成框图
2.2各单元电路设计
2.2.1 红外接收单元
红外接收单元是由红外线接收器件、前置放大电路、解调电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。当红外接收器件收到遥控器发射二极管的红外光信号时，它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大，再经解调器后，由指令信号检出电路将指令信号检出，最后由记忆和驱动电路驱动执行电路，实现各种操作。
红外接收电路一般要做成一个独立的整体，称为红外接收头，这主要是因为它对外界干扰十分敏感，为了保证可靠的接收，必须对其严格屏蔽，只留出一个接收红外光的小孔，以防止干扰信号进入。
2.2.2红外发射单元
本设计在发射电路中使用了一片高速CMOS型四重二输入带施密特触发器的与非门74F132芯片。其中“与非”门U7A和U7B组成载波振荡器，振荡频率在38kHz左右。
调制电路是由74F123的两个单稳态触发器U7A和U7B级联构成的可控振荡器。论文参考，I2C总线。当P1.4为高电平时，U7A、U7B 处于稳态，74F132的1脚、4脚为低电平，不驱动红外发射管发射红外载波信号。当P1.4跳变为低电平时，触发U7A并使之进入暂稳态，1脚变为高电平；U7A暂稳态结束时，1脚跳变为低电平，触发U7B进入暂稳态，4脚变为高电平；U7B 暂稳态结束时，4脚跳变为低电平， 变为高电平并触发U7A的上升沿触发端1B，使U7A再次进入暂稳态，从而形成自激振荡，在6脚输出一系列的脉冲信号，经Q1三极管大后送红外发射管，发送红外光信号。
红外发送电路中采用的红外发射器件是塑封的TSAL6200 红外发射二极管，它将周期的电信号转变成一定频率的红外光信号。它是一种高频红外脉冲信号，但脉冲串时间长度是恒定的，根据脉冲串之间的间隔大小，表示传输的是数据“0”还是“1”。红外发射二极管TSAL6200 向空间发射载频为38kHz 的指令码。
2.2.3键盘单元
本设计因为遥控按键较多的原因，采用行列式键盘。
键盘识别采用行扫描法（逐行扫描查询法），这是一种最常用的按键识别方法，其按键识别过程如下：
将全部行线P0.2～P0.4置低电平，然后检测列线的状态。只要有一列的电平为低，则表示键盘中有键按下，而且闭合的键位于低电平线与3根行线相交叉的3个按键之中。若所有列线均为高电平，则无按键按下。在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平后，然后逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。
2.2.4存储单元
为了保证系统意外断电时数据不丢失，本系统采用EEPROM将各种编码数据存放起来。基本原理是利用了单片机与存储器AT24C16的I2C通信过程。存储单元主要采用了AT24C16芯片，该芯片是带有2K字节的加电可擦除，可编程的只读存储器，通过单片机的P0.0和P0.1与AT24C16的SDA和SCL相连，进行读写操作。主要用来存放8位的二进制红外线码。
3 结束语
由于系统中所使用的存储器（AT24C16）的存储空间有限，因而系统目前只能对8个遥控按键进行学习与转发。论文参考，I2C总线。但只要更换一片存储容量更大的存储芯片，并且修改相关读写程序就可以实现对更多遥控按键的学习与转发，除此之外，系统的软、硬件都无须做太大的改动。
在遥控器中，遥控信号之所以要经过调制后再发射出去，主要是为了减小发射功耗并增大发射距离。因而改用更加准确的载波和增大发射驱动电路可以增大该系统的遥控距离。将单片机与计算机通过RS-485进行总线通信，则可通过互联网实现红外遥控对设备的远程控制。
参考文献:
[1]郝建国.家用电器遥控系统集成电路大全[M].北京：人民邮电出版社，1996
[2]王俊峰,薛鸿德.现代遥控技术及应用[M].北京：人民邮电出版社，2005:91-98
[3]严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.10-36
[4]周云霞,潘红玉.红外遥控编码在单片机系统中的处理[J].湖南师范大学自然科学学报,2002,9
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