引言

紅外遙控在家電、玩具、工控、智能儀表中是使用最廣泛的一種通信和遙控手段。Proteus仿真能大大加快該遙控系統(tǒng)的開發(fā)周期和提高其性能，但是當(dāng)前版本的Proteus中尚沒(méi)有紅外發(fā)射器的仿真元器件，只有一個(gè)IRlink模塊可以用于接收并解調(diào)紅外信號(hào)，給紅外系統(tǒng)仿真帶來(lái)了較大的難度。目前學(xué)者對(duì)紅外遙控系統(tǒng)的接收部分仿真已經(jīng)有較多的研究，但是還很少有針對(duì)紅外遙控發(fā)射部分的典型仿真研究。可以設(shè)計(jì)一種典型的紅外發(fā)射器仿真模塊，該模塊在仿真中相當(dāng)于實(shí)際的遙控器。進(jìn)行紅外遙控系統(tǒng)開發(fā)仿真時(shí)，可以將此模塊用于紅外遙控接收電路以及其軟件的快速驗(yàn)證，加快產(chǎn)品開發(fā)周期。

1 紅外遙控發(fā)射器調(diào)制解調(diào)過(guò)程簡(jiǎn)介

紅外遙控發(fā)射器發(fā)射的一幀數(shù)據(jù)一般由引導(dǎo)碼、低8位用戶編碼、8位數(shù)據(jù)碼、8位數(shù)據(jù)碼的反碼等4部分組成。其中用戶識(shí)別碼能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后16位為8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)碼的反碼，每次8位的數(shù)據(jù)碼被傳送之后，它的反碼也隨即被傳送，用于確保接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。這種遙控碼是采用脈沖寬度調(diào)制方式，它的特征是：采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”;以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。

紅外數(shù)據(jù)幀經(jīng)編碼后，還要用38kHz的方波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制。如圖1所示，最上面一行為待發(fā)射數(shù)據(jù)的波形，第二行為38k載波，第三行為經(jīng)載波調(diào)制后的紅外發(fā)射信號(hào)波形，第四行是經(jīng)過(guò)一種專門的紅外接收濾波后的數(shù)據(jù)還原?？梢钥闯?，最后通過(guò)解碼還原出來(lái)的數(shù)據(jù)波形與紅外遙控器發(fā)射的數(shù)據(jù)波形相位剛好反向。

2 紅外遙控仿真硬件電路設(shè)計(jì)

圖2所示是紅外發(fā)射接收一體化仿真電路。單片機(jī)U2部分為紅外接收，并顯示接收到的紅外編碼，顯示部分可采用數(shù)碼管，LCD等顯示器件，學(xué)者已經(jīng)對(duì)紅外接收及顯示有較詳細(xì)的研究，在此不作論述，只用作驗(yàn)證紅外遙控發(fā)射器模塊的有效性。

單片機(jī)U1部分為模擬紅外遙控器發(fā)射。因Proteus仿真軟件里面沒(méi)有常見(jiàn)的紅外遙控發(fā)射器處理芯片，這里用8051單片機(jī)U1來(lái)實(shí)現(xiàn)，其P3.4口輸出待發(fā)射數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)經(jīng)與門U3和38k載波信號(hào)調(diào)制后發(fā)射到接收電路，接收電路再通過(guò)Proteus軟件自帶的IRlink模塊解調(diào)后送到U2的外部中斷INT0。遙控發(fā)射器按鍵輸入采用4×4矩陣鍵盤，當(dāng)按下某一個(gè)鍵后會(huì)發(fā)出對(duì)應(yīng)的編碼。例如按下鍵K6，按照紅外發(fā)射數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，將通過(guò)P3.4口串行發(fā)送“00，00，006，0f9”，其中，前面的“00，00”為用戶碼，對(duì)于不同的設(shè)備需作相應(yīng)的修改;“006”是代表6號(hào)鍵，“0f9”是“006”的反碼，用于校驗(yàn)，提高傳輸準(zhǔn)確性。只要在單片機(jī)的程序中對(duì)用戶碼和按鍵編碼作相應(yīng)的修改，就能使該遙控發(fā)射器在各類紅外遙控系統(tǒng)仿真中通用。

3 紅外遙控發(fā)射器程序設(shè)計(jì)

3.1 軟件功能概述

 根據(jù)仿真硬件電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)的軟件程序需要完成以下2個(gè)功能：1)按鍵掃描：實(shí)時(shí)對(duì)4×4矩陣鍵盤掃描，得到按鍵碼，并根據(jù)按鍵碼查找出對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射編碼。2)編碼發(fā)射：根據(jù)前述2.1和2.2的編碼協(xié)議通過(guò)P3.4口發(fā)射紅外編碼。

單片機(jī)程序功能較簡(jiǎn)單，但是對(duì)于按鍵掃描和編碼發(fā)射的時(shí)序要求較高，既要保證實(shí)時(shí)掃描到按鍵，又要保證紅外編碼的實(shí)時(shí)發(fā)射。

3. 2 程序設(shè)計(jì)