1  功能與特點(diǎn)

　　（1）將普通電器用紅外遙控器學(xué)習(xí)后，能用該遙控器控制電腦，如模擬鼠標(biāo)動(dòng)作、鍵盤(pán)擊鍵等。

　　（2）用電腦模擬紅外遙控器直接控制家電；這樣在用電腦的同時(shí)用家電時(shí)（如投影機(jī)），直接用電腦就能控制；或者原遙控器損壞時(shí)，可應(yīng)急代用。

　　（3）采用USB和電腦通信，方便所有有USB接口的電腦；后面將提到一種采用藍(lán)牙通信的實(shí)現(xiàn)方法供參考。

　　（4）能兼容目前市面上絕大多數(shù)紅外遙控器，當(dāng)然理論上可以實(shí)現(xiàn)所有紅外遙控器的兼容，僅需修改程序的實(shí)現(xiàn)算法即可，后文將介紹簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方法。

　　（5）帶有高溫度檢測(cè)功能，也可以作為一個(gè)單片機(jī)（MCU）入門(mén)的多功能實(shí)驗(yàn)板使用，具備外部端口擴(kuò)展功能，如果把此電路裝至功放機(jī)、投影機(jī)等里面，配合端口外擴(kuò)、溫度檢測(cè)等功能，等于直接給電器增加了一套功能可伸縮、可定制的紅外遙控系統(tǒng)，比如可以實(shí)現(xiàn)溫度監(jiān)控、過(guò)溫保護(hù)、音量調(diào)節(jié)、智能控制等等，如加入藍(lán)牙功能，更可實(shí)現(xiàn)真無(wú)線遙控。

　　（6）本電路也可作為普通的USB轉(zhuǎn)串口的轉(zhuǎn)換電路使用，方便沒(méi)有串口的電腦，如筆記本。

　　2  實(shí)現(xiàn)思路

　　采用上下位機(jī)配合設(shè)計(jì)，即下位機(jī)用單片機(jī)采集紅外遙控信號(hào)與發(fā)射等其它外部擴(kuò)展處理；上位機(jī)（電腦端）軟件將下位機(jī)處理發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，加以進(jìn)一步處理，轉(zhuǎn)換為能控制電腦的信號(hào)，如模擬鼠標(biāo)動(dòng)作；并在模擬遙控器發(fā)射控制電器時(shí)，保存已學(xué)習(xí)的遙控器數(shù)據(jù)。

　　3  電路功能與元器件說(shuō)明

　　（1）下位機(jī)電路圖，如圖1所示。

　　（2）控制采用目前國(guó)內(nèi)新生的單片機(jī)STC,詳細(xì)型號(hào)為STC12C5410AD,該公司出的單片機(jī)均基于8051內(nèi)核，指令完前和普通的51單片機(jī)兼容，是在51內(nèi)核上作了優(yōu)化并增加功能而來(lái)；該芯片的特點(diǎn)是速度快，稱(chēng)比普通51快8到12倍，寬電壓低功耗，內(nèi)部集成RC振蕩、8路10位的ADC、4路PWM/捕獲/比較單元、全雙工串口、片內(nèi)集成EEPROM等；此外，芯片還有一個(gè)好處就是不需要專(zhuān)用的編程器程序，直接用串口就能實(shí)現(xiàn)程序的，且片內(nèi)程序Flash可擦寫(xiě)達(dá)10萬(wàn)次以上。

圖2 PCB圖

　　（3）因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)USB端口通信，而單片機(jī)大多都是采用串口通信的，所以此處采用了USB轉(zhuǎn)串口的專(zhuān)用芯片，見(jiàn)圖中的U3-PL2303,該芯片只需一12MHz的晶振即可實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)換，性能穩(wěn)定且價(jià)低，缺點(diǎn)是要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序；上文提到，如需改為藍(lán)牙通信，直接用藍(lán)牙模塊將該USB芯片取代即可，目前市面上已出現(xiàn)了不少串口透明的藍(lán)牙模塊，更進(jìn)一步資料讀者可自行它尋。

　　（4）圖中的U2-MAX232是為了實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)普通串口功能而采用的，因?yàn)镻L2303轉(zhuǎn)換出來(lái)的是TTL電平，所以必需經(jīng)轉(zhuǎn)換后才能和其它標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)備通信，如無(wú)需USB轉(zhuǎn)串口功能，此芯片可省去。

　　（5）U4是標(biāo)準(zhǔn)的一體化紅外接收頭；圖中的D20為紅外發(fā)射管，Q5為發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)管，R33可調(diào)節(jié)發(fā)射功率，取值可以在10~20歐姆之間。

　　（6）圖中的數(shù)十個(gè)LED燈用于實(shí)驗(yàn)板調(diào)試用，P1為T(mén)TL電平串口的輸出，P2為外部功能擴(kuò)展口。

　　（7）U5為高溫度IC（DS18B20），該芯片內(nèi)部集成了所有溫度轉(zhuǎn)換功能，只要按特定時(shí)序讀出溫度值即可，只需一個(gè)通信端口即可完成所有通信，大大簡(jiǎn)化了電路。

　　4  下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)

　　4.1 紅外數(shù)據(jù)采集部分

　　目前紅外遙控器大多采用兩種發(fā)射數(shù)據(jù)編碼方式，一種是以同步頭開(kāi)始，中間跟著若干位數(shù)據(jù)、地址碼，而數(shù)據(jù)以矩形波的寬度來(lái)區(qū)分”0”或”1”，再緊跟一位結(jié)束碼，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，后面只連續(xù)發(fā)送同步頭不再重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)，通常數(shù)據(jù)位的”1”表示形式為500us低電平加500us高電平，用500us低電平加1.6ms高電平表示”0”；另一種沒(méi)有同步頭，直接發(fā)送的就是數(shù)據(jù)、地址碼，這種也以時(shí)間來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)，但附加波形的起升或下降沿來(lái)區(qū)別；而市面上這兩種編碼方式又以種居多。

　　為此要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集通常也是采用兩種方法，一種采用固定解碼方式，即遇到規(guī)定的數(shù)據(jù)寬度（時(shí)間）或升降沿就寫(xiě)入數(shù)據(jù)”0”或”1”，這種方法比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但解碼有相對(duì)性，通用性差，只能實(shí)現(xiàn)大部分解碼；另一種解碼方式就是，采用分開(kāi)讀取數(shù)據(jù)碼高低電平的寬度（時(shí)間），通過(guò)記錄、區(qū)分所有時(shí)間數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼，這種解碼方式比較復(fù)雜，且數(shù)據(jù)量比較大，但理論值可以實(shí)現(xiàn)所有紅外遙控器的解碼，兼容性強(qiáng)，這種方式可以利用MCU的捕獲功能來(lái)簡(jiǎn)化解碼程序。至于取用何種方式解碼，可按需取舍。

　　考慮到本人的用途暫時(shí)只需兼容大部分遙控器即可，所以采用了種固定解碼方式，并采用MCU的中斷功能實(shí)現(xiàn)，程序如下。

　　*注：在此提醒一下讀者，延時(shí)程序編寫(xiě)要特別注意，同樣的延時(shí)程序在STC和普通51上運(yùn)行的時(shí)間差別很大，尤其是編寫(xiě)DS18B20的溫度讀取程序時(shí)要注意，因?yàn)镈S18B20芯片對(duì)時(shí)序、時(shí)間的要求極其嚴(yán)格。

　　//以下部分變量未定義，在系統(tǒng)總初始化程序內(nèi)定義

　　4.2 EEPROM的讀寫(xiě)

　　現(xiàn)在很多用途均需用到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所以EEPROM在大多應(yīng)用場(chǎng)合中都成了必須附件；為方便應(yīng)用，現(xiàn)在的MCU一般均內(nèi)部集成有EEPROM存儲(chǔ)器，STC也不例外，像本文所用的STC12C5410AD芯片，內(nèi)部就集成了2KEEPROM,大大方便了使用；本芯片內(nèi)的存儲(chǔ)器分為4個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512字節(jié)，但每個(gè)扇區(qū)地址并不連續(xù)，使用時(shí)需注意一下扇區(qū)的起始地址問(wèn)題；另外在數(shù)據(jù)寫(xiě)入時(shí)，如果原位置已存有數(shù)據(jù)，需先擦除再寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)；程序如下：

　　4.3 模擬發(fā)射部分

　　目前的紅外遙控器發(fā)射信號(hào)，絕大部分都是調(diào)制在38~40KHz副載波上（副載波通常為方波，周期26μs），然后經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)送出去；不管那種數(shù)據(jù)模式（如上面討論的有同步頭和無(wú)同步頭形式），其發(fā)射原理都一樣，即將需發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制到副載波上，調(diào)制原理很簡(jiǎn)單，將所需發(fā)送的數(shù)據(jù)直接和副載波相與即可。

　　調(diào)制可采用外部調(diào)制或內(nèi)部調(diào)制，內(nèi)部調(diào)制就是用程序直接模擬，性產(chǎn)生發(fā)射波；外部調(diào)制則直接用硬件完成，增加一個(gè)與門(mén)電路即可，與門(mén)的一個(gè)輸入腳接38K~40K周期方波（即副載波），另一輸入腳接MCU數(shù)據(jù)輸出口，則與門(mén)輸出腳即為發(fā)射波，再加接發(fā)射放大，然后經(jīng)紅外發(fā)射管發(fā)射出去即完成整個(gè)調(diào)制。本文發(fā)射部分采用程序模擬來(lái)產(chǎn)生，副載波用定時(shí)器模擬產(chǎn)生，程序片斷如下：

　　voidredlink_send（uchartemp）//發(fā)射字程序，temp為要發(fā)射數(shù)據(jù)的一字節(jié)，以字節(jié)為單位發(fā)射

　　//因紅外解碼方式采用固定方式，所以發(fā)射也采用固定方式

　　//固定發(fā)射方式和解碼一樣，只能兼容大部分遙控器

　　//如需發(fā)射，只需將發(fā)射方式稍為更改一下即可

　　//注意下面程序中的while語(yǔ)句，防止死循環(huán)

　　//redlink_out_count變量在定時(shí)器中斷服務(wù)程序中計(jì)數(shù)，充當(dāng)產(chǎn)生38K副載波功用

　　//因本子程序有些變量需在定時(shí)中斷程序或其它地方作處理

　　//所以要使用本子程序時(shí)，需合理處理相關(guān)變量才能正常使用，僅作處理方法參考

　　5  結(jié)語(yǔ)

　　限于編幅，本文僅給出各功能模塊的實(shí)現(xiàn)字程序，如需使用，只要將各功能子塊合理調(diào)用即可使用，其中的個(gè)別變量均為無(wú)符號(hào)單字節(jié)或雙字節(jié)數(shù)，需自行按需聲明后才能使用；本文僅對(duì)遙控器功能的處理實(shí)現(xiàn)作了相當(dāng)討論，至于其中程序詳細(xì)的通信模式、各模塊的連接等，讀者如了解了個(gè)中的原理，完前可以自行設(shè)計(jì)，限于編幅不再作詳細(xì)介紹。

　　與本下位機(jī)配合使用的上位機(jī)軟件（電腦端程序），在此處不作討論；軟件本人已編寫(xiě)完成，并且已發(fā)布至互聯(lián)網(wǎng)上，有需要的讀者可自行到網(wǎng)上搜索使用。

　　如果只需要一款遙控器，則可以將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成脫離上位機(jī)單獨(dú)使用，如在本電路上增加按鍵功能即可，將學(xué)習(xí)到的數(shù)據(jù)直接存到芯片內(nèi)部的EEPROM中；這樣做的缺點(diǎn)就是內(nèi)部EEPROM太小（也可選擇外擴(kuò)存儲(chǔ)器），同時(shí)能夠?qū)W習(xí)的遙控器數(shù)量較少；另外只需稍微修改程序的算法，完全可以實(shí)現(xiàn)遙控器的模擬，實(shí)現(xiàn)的原理大同小異，讀者可自行研究。

　　有些遙控器的載頻是40KHz,只須稍微加大發(fā)射功率，仍可按38KHz載頻發(fā)射。