第5页 共43页
较复杂，现在一般不采用。
方案二：采用一体化红外接收头。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。
综上所述，选择方案2。本系统所使用的红外接收头的型号是常用的HS0038，即其载波的频率是用38KHZ(37.9KHZ)。
2.25 微控制器选择
方案1：用常用的单片机。AT89C51等类似的单片机我们之前用过，很熟悉，用它作为主控单元，但此类单片机往往由于工作频率较低，它的内部存储器容量过小，难以满足本系统的设计需要。
方案2：使用基于STC单片机，比如选择STC89C52RC型单片机是一种低功耗、高性能、采用CMOS工艺的8位微处理器，与工业标准型80C51单片机的指令系统和引脚完全兼容。片内8K Flash存储器可在线重新编程，或使用通用的非易失性存储器编程器。由于一般的距离测量中，距离的变化速度并不太快，而且单片机的机器周期可达μs级，则其计时精度为μs级，完全可以满足系统测量的要求，并且成本较低。STC89C52RC单片机,基于STC89C51内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统STC89C51,速度快8～12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好，抗干扰强。
综上所述，选择方案2。
3 硬件电路设计
3.1 系统硬件基本组成
基于单片机的智能化遥控器的系统硬件结构主要有以下六部分组成： 单片机系统电路、红外接收电路、红外发送电路、存储电路、键盘电路、显示电路。 3.2 主要模块电路设计 3.2.1键盘和显示电路设计
(1)键盘电路设计
2×4加3个功能键的键盘电路模块见图3.1所示。键盘的实现方法是给所有的列线I/O口线均置成低电平，然后将行线电平状态读入到单片机中，如果有键按下，就会有一根行线电平被拉至低电平，根据次原理就可以检测到是哪个键按下。。
第6页 共43页
图3.1 键盘电路
（2）显示模块电路
显示部分采用了1602型LCD显示模块。1602型LCD显示模块具有体积小，功耗低，显示内容丰富等特点。1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0~D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。
1602型LCD的接口信号说明和主要技术参数分别如表3.1、3.2所示.
表3.1 1602型LCD的接口管脚信号
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1 显示容量
引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据/命令选择端（H/L） 读写选择端（H/L） 使能信号 Data I/O Data I/O 编号 9 10 11 12 13 14 15 16 16X2个字符 符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK 引脚说明 Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O Data I/O 背光源正极 背光源负极 表3.2 1602型LCD的主要技术参数 第7页 共43页
芯片工作电压 工作电流 模块最佳工作电压 字符尺寸 P2口的高位相连。
4.5~5.5V 2.0mA（5.0V） 5.0V 2.95X4.35(WXH)mm 图3.2中的显示电路中的10针接口与单片机的P1口相连，6针的接口与单片机的
图3.2 显示电路
3.2.2 红外发射电路及其编码 （1）红外发射电路
红外光是电磁波的一种，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的肉眼看不到的光线。通常将其中间0.76～1000μm的波谱段称为红外光谱区。一般把红外光波谱细分为四个区域，即近红外（0.76～3.0μm）、中红外（3.0～6.0μm）、中远红外（6.0～20μm）、和远红外（20～1000μm）区。这里说的近远是指红外光在电磁波谱中与可见光的距离而言。我们实际的红外遥控系统中所使用的主要集中在0.76～1.6μm的近红外区。红外线的波长较短，更适合用于短距离控制系统中。
近红外光可以通过红外发光二极管 (LED) 获得红外发光二极管是一种由PN结构成的注入电流型发光器件，在加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外光。发射电路如图3.3所示。
第8页 共43页
图3.3 红外发射电路
目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通Φ5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。发光二极管有交流电流、直流电流和脉冲电流等驱动方式。交流电流驱动方式主要用于红外测量、检测以及较简单的红外光通信中。
直流电流驱动方式，如图3.4（发射方式示意图）左图所示，也被称为平均发射方式，是指通过启动直流电源驱动发光二极管发出恒定的红外光。一般用这种驱动方式的红外光电二极管功率较小（大都小于100mV）、功耗较大、抗干扰能力也很差。
图3.4 发射方式示意图
为了提高红外遥控系统的工作距离，而又不使红外发光管过载，一般不采用这种方式，而是采用如图3.4右图所示的脉冲式发射方式或调制载波脉冲发射方式，红外遥控系统的工作有效作用距离取决于发光二极管辐射的峰值功率，而峰值功率是由驱动发光二极管的电路峰值所决定的。在相同的平均电流下，脉冲宽度越窄，峰值功率越大，传输的速度就越快，发光的效率也就越高，遥控的有效距离也就越远。这种发射方式也大大提高了系统的抗干扰能力。
对于红外光通信，除了红外遥控距离外，调制频率、调制带宽也是发光二极管的两个重要参数。调制频率关系到红外发光二极管在光通信中的传输速度的高低，红外发光二极管因受到注入PN结有源区内少数载流子寿命的限制（一般只有几十兆赫兹），从而限制了红外发光二极管在高比特速率系统种的应用。通过合理的脉冲编码和优化驱动电路，可使发光二极管有可能用于高速光通信系统。调制带宽定义为：在保证一定的调制频率下，当发光二极管输出的交流光功率比参考频率下降3db时，所对应的频率值。它是衡量发光二极管调制能力的重要参数。 （2）红外遥控编码
第9页 共43页
红外遥控器码将需要实现的操作指令事先编码，然后将所有编码的脉冲信号调制在38 kHz方波的载波上，经过三极管放大后，驱动红外发光二极管向外发送。其中38 kHz载波直接由单片机用软件模拟，由定时器TO产生。为保证38kHz方波的频率稳定性，在硬件设计时尽可能使用频率高的晶振，提高CPU运行速度。
在应用系统中，要完成对遥控器信号的解码并实现对系统功能的控制，必须了解遥控器信号码(即遥控器所发射脉冲流)的格式，即信号的引导脉冲高低脉冲的宽度、“0”，“1”的表示法，以及遥控器识别码、各个功能键的键码。对信号码的识别应该从分析脉冲流的各个高、低脉冲的时间入手，通过分析各个高、低脉冲的时间，分析得出信号码的格式。
常见的“0”，“1”的波形如图3.5所示。采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。
图3.5 遥控码的“0”和“1”
控器所产生的脉冲编码的格式一般为： 引导脉冲(头)─识别码(用户码)─键码─键码的反码
其引导脉冲为宽度是10 ms左右的一个高脉冲和一个低脉冲的组合，用来标识指令码的开始。识别码、键码、键码的反码均为数据编码脉冲，用二进制数表 示。“0”和“1”均由ms量级的高低脉冲的组合代表。
识别码(即用户码)是对每个遥控系统的标识。通过对识别码的检验，每个遥控器只能控制一个设备动作，有效的防止了多个设备之间的串扰。当指令键按下时，指令信号产生电路便产生脉冲编码。
键码后面一般还要有键码的反码，用来检验键码接收的正确性，防止误动作，增强系统的可靠性。这些指令信号由调制电路调制成32～40 kHz的信号，经调制后输出，最后由驱动电路驱动红外发射器件(LED)发出红外遥控信号。
图3.6为一类遥控连发信号波形图。