陈洋德：基于51单片机的自学习型遥控器设计与实现
在遥控编码中，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”，其波形如图2所示：
图2 “0”“1”编码方式
解码后的波形脉冲如图3所示，该脉冲由引导码、系统系统识别码、功能码、功能反码以及与起始码完全相同的结束码组成，另外，在功能反码之后是一段23ms的高电平。
9.12ms 4.5ms 26位系统码…… 8位数据码与反码.. 9.12ms 4.5ms 23ms高电平 图3 NEC遥控器的码型
上述图3中“0”和“1”组成的42位二进制码经38KHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。
通过区分这些码长以及编码便可设置不同的红外遥控器。红外接收器负责红外信号的放大和接收并解调出TTL电信号送至微处理器进行处理，微处理器通过识别和比较接收来的红外遥控NEC编码的不同便可执行不同的遥控器功能。
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3系统硬件电路设计
在该电路中，硬件设计比较简单，主要有一下几个部分：键盘电路，红外接收电路，发射电路，存储电路，学习与发射之间的切换电路，其总体框图如图4所示：
键盘电路 发射电路 AT89C51单片机学习、发射切换电路 存储电路 红外接收电路 图4 设计总体框图
3.1键盘电路的设计
本设计中，利用单片机的P1口扩展外接一个4*4矩阵式的键盘电路。 1） 为了减少I/O口的占用，一般将按键按矩阵形式排列，如图5示：
图5 按键电路图
这种键盘，其垂直线和水平线在交叉处每条线都不直接连通，而是通过一个按键使原
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本断路的地方加以连接。因此，P1口就可以构成4*4=16个按键，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，由此可见，这也是用矩阵法来做键盘最合理的地方。
2） 识别矩阵式键盘有无按键的方法：
检测键盘上哪个键被按下，在这里介绍一种方法叫“行扫描法”。行扫描法又被称之为逐列（或行）查询扫描法，是一种最通用的识别按键的方法。第一步要检查键盘中是否有键按闭合，将行线Y0-Y3全部置低电平，第二步就是检测列线，依据其电平状态只要其中有一列的电平是低电平，则说明该矩阵式键盘中有键被闭合，而且按下的那个键，在4根行线与低电平线相交叉的4个按键之中。如果所有的列线若都是高电平，那么键盘中没有按键闭合；第三步再判断按键所闭合的地方，在有键按下确认后，就可以进行具体的按键确定闭合的步骤。其步骤是：轮流使行线调为低电平状态，也就是说在调某根行线是低电平状态时，其它的列线必须是高电平状态。在确认某根行向线，如果是低电平状态后，再轮流检测各列向线，观察它的电平信号。如果有一列向线为低电平状态，那么调成低电平的行线与该列向线交叉处所在的地方有按键闭合。
3.2红外接收电路
红外接收电路的主体是红外接收芯片，我们选择的是TSOP1238, 一体化红外接收头TSOP1238作为输入接至单片机的P3.2口，由于TSOP1238反相作用，在无红外信号时为高电平，一旦检测到有红外信号，起始输入变成低电平。根据相应程序将编码存于单片机RAM中。其红外接收电路如图6所示：
图6 红外接收电路
3.3红外发射电路
红外发射电路中，可以直接用三极管控制红外发射管，如图7所示：
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图7 红外发射电路
当系统进入发射功能时，AT89C51首先扫描矩阵键盘以识别相应的按键，然后从EEPROM中取出相应键值的编码，经P2.5口输出，通过9013三极管驱动红外发射管发出红外信号，完成相应的控制。
3.4存储电路
存储电路采用的芯片是AT24C04,它支持I2C总线编程。在学习是，首先扫描键盘电路，根据不同的按键将暂存在单片机RAM中的数据送入到EEPROM的相应地址单元进行存储；同样在发射时，根据不同的按键值将相应地址单元的数据取出，在继续编码发射，完成控制功能。其电路如图8所示：
图8 存储电路
3.5学习与发射之间的切换电路
在本设计中，特别加了一个学习与发射之间的切换电路，便于在实际使用中更加方便，当
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按下P2.7时进入学习状态，当按下P2.6时进入发射状态，其电路如图9所示：
图9 学习与发射间的切换电路
4 系统软件设计
软件设计
对应于电路的硬件，该设计的软件程序主要包括以下几个部分：键盘程序，红外解码程序，AT24C02存储程序，红外编码程序，以及学习与发射的切换程序。
4.1 键盘扫描程序
根据键盘扫描电路原理及硬件原理图，我们可以写出键盘扫描的程序，其程序流程图如图10所示。
4.2 红外解码程序
当遥控器上任何一个键按下时间超过36ms时，都会发射一个信号，只是这个信号有可能是高电平或者是低电平信号，程序就是在这个信号后开始解码。红外编码的格式，程序应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。于是解码的程序流程图如图11所示。
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