汽車紅外遙控系統發射器與接收機原理介紹

摘要：簡單地介紹了紅外線遙控發射、接收系統的原理，給出用89C2051作為遙控接收系統解碼器的一種巧妙實現方法，以及完整的51匯編程序代碼。包括發射、接收的原理圖及其編程的主程序、串行口的發送程序、接收程序、定時中斷程序的流程過程，從而完成此設計的要點，參考流程方框圖的構思過程，可以編寫應用軟件，利用串行口遙控編碼及其校驗功能，防止其它遙控碼的干擾，提高產品的可靠性。紅外線遙控裝置具有體積小，功耗低、功能強、成本低等特點。

關鍵詞：89C2051、紅外遙控、串行口

    紅外線遙控是目前應用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點。因此，彩電、錄像機、音響設備、空調、玩具、門鈴以及遙控汽車路牌等其它小型裝置上也紛紛采用紅外線遙控。為改變目前汽車上的車頭路牌指示燈（以下簡稱車號器），無法靈活改變的缺陷，把紅外遙控用在其中，使其可以輕松實現遠距離、非接觸性的一次改變車號的目的，從而改變以前用人工翻牌的舊模式。

一、 汽車車號器的紅外遙控系統

     汽車上的車號器，原用簡單的LED數碼管控制，使用起來很不方便，為了能遠離的控制它，就采用了紅外遙控。通常紅外遙控系統由發射和接收兩部分組成，應用編/解碼電路專用集成電路芯片來進行控制操作，如圖1所示，發射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、紅外發送器。接收部分包括光電轉換放大器、解調、解碼電路。紅外發送每次編碼的發送是一個鍵值，即一個十六進制的數據。為了達到一次能發送一組數據（如車次號，通常為三位十進制數），我們可以采用89C2051的軟件編碼/解碼的方法，先一次性輸入一組車號，按下發送鍵后，全部發送出；同時在接收時，用連續接收方法，一次性解碼所有數據。

二、 遙控發射器及其編碼

   遙控發射器的專用芯片很多，但在汽車車號器遙控中，采用的是 89C2051 芯片。用P1口組成矩陣掃描反饋，獲取鍵值，用內部的定時器1產生一個38K的軟件定時中斷，驅動P1.0產生一個38K的方波，當作紅外線的調制基波，需要發送的數據，以串行方式，用波特率為1200，帶奇偶校驗的方式，直接送至TXD的串口發送端，而后TXD和P1.0進行邏輯與后，經過40106整形，用三極管驅動紅外發射管直接發出。其原理圖如下：

三、 紅外遙控接收器及其顯示

    接收器部分，主要由CX20106和89C2051、顯示驅動4094、2803及數據存儲器和看門狗25045組成，用解碼芯片CX20106把38K的載波過濾后，得到一組波形，即以波特率為1200的串口數據，直接送至89C2051的RXD接收，用軟件讀取串口,輸入緩存，得到一組數據，判斷正確后，存放在非易失性的EEPROM25045中，同時直接用脈沖移位方式，送數據至4094，經2803驅動后顯示，同時用25045的看門狗定時，保證在程序失控等情況下，能正確返回而不造成錯誤接收。由于串行口方式傳輸，本身帶有奇偶校驗和起停位校驗，可以大大提高數據的可靠性，同時在數據組中還加入了累加和校驗，再次提高了可靠性，因此在實際應用中，即使在露天、太陽直射、光照很強等惡劣環境下，都能保證不會誤收數據而造成顯示錯誤。其原理圖如下：

四、 軟件編程

     單片機89C2051軟件包括主程序，串行口中斷服務程序和定時中斷服務程序三部分，在2051單片機內部RAM區建立相應的工作單元和標志位。

（一）、發送程序：SEND-BUFO∽SEND-BUF3為四個字符發送緩沖區，SEND-MARK為請求發送標志。當鍵盤掃描到有發送請求時，啟動定時器，在P1.0輸出一個38K的方波，同時啟動串行口，把SEND-BUFO至SEND-BUF3中的數據，發送至SBUF中，合成后發送。其程序流程過程如下：

     發送主程序：初始化時設置定時器、看門狗和串行口，并清顯示，而后掃描鍵盤。若有鍵按下，進行按鍵處理；若是發送鍵，則置串口發送標志，啟動定時器和串行發送程序，后返回主程序中的顯示程序，送顯示數據至緩沖區。

串口中斷程序：現場保護，取發送數據至發送緩沖區，啟動軟件定時產生38K的方波，而后判數據是否發送完畢，結束則清除發送標志，反之，則返回繼續送數據。

定時中斷程序：現場保護回填定時長度，啟動計數定時，并在指定的管腳P1.0取反，變成反相電平，返回。

（二）、接收程序：REC-BUFO∽REC-BUF4為四個字符的接收緩沖區，REC-MARK為數據接收完整的標志。當串行口中斷產生時，按次序接收數據至REC-BUF0至REC-BUF3中，數據滿后，計算累加和。如果正確,置REC-MARK標志;反之，把緩沖區數據清零。主程序中若判斷有REC-MARK標志，則把數據進行處理后，送外存25045和顯示緩沖區中顯示，同時由于接收是在汽車中進行，電源電壓和其它干擾很多，包括有可能產生的串行口誤判等。因此，為了保證程序能正常運行，啟動了25045中的看門狗電路，以每隔500ms時間定時刷新。其程序流程過程如下：

接收主程序：初始化時設置定時器、看門狗、清顯示和外存25045判斷有否數據接收標志，若有進行數據判斷，正確的寫至數據外存，并送至顯示區顯示，反之，返回主程序的顯示程序和刷新看門狗。

串行口中斷接收程序：現場保護后，判斷接收數據是否為頭或尾部數據，作相應處理是正常數據時存放緩存，并指針加一，當完整的一組數據正常收到后，置接收數據標志后返回。

定時中斷程序和發送一致，只是定時刷新看門狗。

五、結束語

以上方法非常簡單地實現了紅外線遙控信號的接收解碼，極大地節約了硬件實現的資源開銷。該紅外遙控系統的設計已應用于公交車中，改善了公交系統的服務質量，提高了工作效力。

參考文獻：1、李華.MCS-51系列單片機實用接口技術.北京航空大學出版社，1993
           2、孫育才.MCS-51系列單片微型計算機及其應用.東南大學出版社，1991