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统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用红外一体化接收头进行接收，两者联合构成了红外通信系统。红外通信的基本原理是：发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号（载波信号），通过红外发射管发射红外信号。红外信号由接收端转换成电信号，并对其进行放大、滤波等处理，还原成二进制数字信号，并将其输出。
由于各遥控产品的不同，还有很多不同的遥控厂商，必须有一个通信协议来保障不同种类的红外产品获得最佳的通信效果。红外线的波长在750nm至1mm之间，红外通信一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至25um之间。红外数据协会将红外通信协议定为波长限定在850nm~900nm范围之间。红外线的调制方法常用的有两种，一种是通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM），另一种是通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉冲调制（PPM）[13] 。
本设计采用脉冲调制方法，即二进制信息由两个脉冲的时间间隔来表示，首先产生一个同步头，然后产生2个8位用户码，接着8位数据码和8位数据反码，如图3-7所示。
1.125ms 0.56ms 0.56ms 2.25ms 数据0
图3-7 PPM调制波形图
数据1
红外遥控的一个数据帧是由引导码、用户码、数据码和数据反码组成的。每个品牌的用户码一般都是不同的，数据码同种种类的遥控器一般差异不大。每段码都为8位，2段用户码，数据码及其反码只有1段。每帧数据由一个起始位、2段8个用户码位8个数据码和数据反码构成，如图3-8所示。每帧传送1个字节的数据。
数据帧结构 引导码 用户码 8位 用户码 8位 数据码 8位 数据反码 8位 4.5ms 4.5ms 图3-8 数据帧结构示意图
由于红外光存在反射,在全双工的方式下发送的信号也可能会被本身接收，因此，红外通信应采用异步半双工方式，即通信的某一方发送和接收交替进行。
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3.4.3 红外遥控发射系统
红外遥控系统结构红外遥控系统主要分为调制、发射、接收和解调四部分，如图3-9所示。
图3-9 红外遥控系统
调制红外遥控发射数据时采用调制的方式，即把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样可以提高发射效率和降低电源功耗。调制载波频率一般在30kHz到60kHz之间，一般红外遥控使用的是38kHz，占空比1/3的方波。如图3-10所示。
8.8us 26.4us
图3-10 载波波形
有很多芯片都可以发射红外光，但是对于遥控的芯片选择要考虑使用设备和编码种类的不同。对于家用电器的遥控，必须功率要低，这样电池才可以长时间使用，一般都使用可休眠的的发射芯片，能不按键时遥控处于不工作模式。芯片一般选用的晶振为陶瓷共鸣器，因为其有足够的物理撞击能力，虽然准确性不如石英晶体，但是通常是可以允许一些误差的。经过编码后，要用专用的发射头发射出去。普通的发光二极管是不能担此重任的，因为它只能发射出可见光。红外发射二极管是专门用来发射红外线的，它的内部材料是与普通二极管完全不同的，所以导致了其发出的是红外线而不是可见光[12]。听上去红外发射二极管价格也很便宜，与普通发光二极管差不多，某些方面也促进了红外通信技术的发展。
3.4.4 红外遥控接收系统
有发射就要有接收，由于发射的红外线有38K的载波，所以一定要先把接收的信号滤波才行，为了得到准确的编码，还要把信号进行放大、积分等。这是一个复杂的过程，也应该有复杂的电路来处理。随着科技的发展，芯片集成能力的不断提高，这个看似复杂的任务只需要一个叫做红外接收头的电子器件就可以完成工作。常用的红外接收头有HX1838，TL1838等，它们的性能、结构基本都是一样的，可以把38K载波滤掉，并进行一定的处理，使中心处理器件接收到准确的编码，但需
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要注意的是它处理后的是原来编码的反码。图3-11中就是TL1838一体化红外接收头，其38就是接收38K载波的意思。
图3-11 TL1838实物图
TL1838如图3-11所示，从左边开始，分别为1脚、2脚、3脚，分别为信号输出脚、地和电源，其电平与TTL兼容。TL1838系列特性如下：
工作电压：2.7～5.5V 工作电流：1.4mA 距离：15M 频率：38K 角度：±45° 波长：940nm
当TL1838接收到红外光信号时，内部的PIN红外接收管将其装换为电信号，又经过放大电路、解调电路的作用，由输出引脚输出与TTL电平兼容的电信号，该电信号可以直接送到微处理器中处理。
TL1838的输出波形如图3-12所示。当接收到频带内的红外信号时，TL1838接收器会输出低电平，否则数出高电平，从而“将时断时续”的红外信号解调成原来的连续方波信号。需要注意的一点是，它并没有把红外信号解码，因为它处理后发出的信号不是标准的1、0高低电平。不管是1还是0，都包含着高低电平，只是高低电平所持续的时间是不同的，这需要单片机自己通过程序来判断了。
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高电平
低电平
图3-12(a) 已调制红外信号 (b) TL1838输出信号
TL1838的有效传输距离是15m，它的工作电压为2.7~5.5V，接收稳定，功率小，在各种红外接收场合的可以使用。TL1838由于它的稳定性能，低廉的价格，是一款性价比很高的红外一体化接收头[13]。
3.4.5 TL1838与单片机的接口
本设计的红外遥控系统是将普通遥控器解码，把它的32位码写进单片机程序中，使得可以通过对遥控器键盘的控制，单片机可以得到相对指令。其连接线电路如图3-13所示。
图3-13 遥控的接收头的连线
把其输出端接单片机的外部中断0，每当遥控器发出信号时都会触发单片机外部中断，这时再触发单片机的定时中断对其发出的信号进行鉴定，以检测出其码位。
3.5 12864显示模块
3.5.1 12864液晶的特点
现在的字符型液晶模块已经是单片机应用设计中最常用的信息显示器件了。12864型液晶显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。设计中用到的就是这种显示屏。其实物图如图3-14所示。
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图3-14 12864实物图
12864型液晶显示屏共有20个引脚，其中有8位数据总线D0~D7，5个控制引脚R/W、E、RS、PSB、RST，5个电源引脚，其中包括背光电源和显示器电源。三个用于调节背景亮度和字符亮度以及供电的引脚。12864型液晶是利用液晶经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或图形的目的。它由点阵字符显示器件和专用的行和列驱动器组成，体积小、功耗极低、显示内容丰富。可以通过对外围电路的调节来控制屏幕亮度，工作电压为5V。
本设计使用的液晶使用ST7920控制器，5V电压驱动，带背光，内置8192个16*16点阵、128个字符（8*16点阵）及64*256点阵显示RAM。与外部CPU接口采用并行或串行两种控制方式。
3.5.2 12864液晶的引脚说明
12864液晶有多种驱动芯片，虽然驱动芯片有很多种，但原理基本相同。本次设计采用驱动芯片为ST7920的12864液晶对步进电机工作状态进行显示，其引脚分布图如图3-15所示。
图3-15 12864液晶管脚图
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