孙田星

(沈阳职业技术学院，辽宁 沈阳 110045)

基于软件载波技术学习型遥控器的实现

孙田星

(沈阳职业技术学院，辽宁 沈阳 110045)

介绍了一种基于软件载波技术的学习型遥控器的设计方案，概述其工作原理与实现方法，详细分析软件载波技术在学习型遥控器编码学习中的应用。该遥控器对接收信号的脉冲宽度进行测量与记录，以软件载波的方法用38kHz载波对控制信号进行调制，从而实现对红外脉冲信号的复制与转发，最后对此结构进行仿真，证明其对其他遥控器进行学习的可靠性。该装置可以学习各种不同类型的家用遥控器从而实现单一遥控器对多种家用电器的控制。

软件载波；学习型遥控器；一体化红外接收器

1 引言

随着遥感技术的发展，越来越多的家用电子设备配置了遥控器以实现对设备的远程控制。红外线遥控是其中使用较广泛的遥控方式，因其具有结构简单、体积小、功耗低、成本低等特点而广泛应用于各类家用电器设备及其工业控制中。然而在此类系统中，不仅不同厂家提供的遥控器控制信号不同，即使是同一厂家生产的不同产品，其遥控器的控制信号也不尽相同。这种不同遥控器控制信号不统一的现象使得此类电子产品在使用中变得复杂。为解决此类问题，设计一种可将不同遥控器的控制信号进行复制与转发的学习型遥控器的构想应运而生。

本文介绍一种基于AT89S52单片机与HS0038B一体化红外接收器的学习型红外遥控器。通过对一体化红外接收器的输出信号进行采样得到接收信号，然后将其保存在E2PROM中，最后利用单片定时器中断产生38kHz载波信号对控制信号进行调制与发送。经验证，该学习型红外遥控器能够学习其他红外遥控设备的编码，并通过38kHz载波对信号进行重发，实现了单一遥控器对多种电子设备的控制。

2 学习型红外遥控器的原理与构成

2.1 学习型红外遥控器的原理

学习型遥控器对控制信号的学习主要有两种思路；一种是在掌握控制信号的编码协议基础上，为学习型遥控器增加一个解码模块，通过解码可以简单容易的实现对控制信号的学习与重发；另一种方法则是不考虑控制信号的编码方法，直接对其脉冲宽度进行采样与记录，转发时根据脉冲宽度的记录实现对信号的重发。前者对于遥控器的存储空间要求低，同时由于解码模块的存在，对控制器工作频率的要求也较低，但是由于此类学习型遥控器需要掌握各种电子设备的不同解码模块，考虑到目前电子设备种类繁多、更新换代迅速的特点，该方法并不实用。后者由于是对控制信号进行直接采样与存储，所需要的ROM存储空间较大，但是由于此方案不需要收集各类编码信息，因此简化了设计过程，并且可以对市场上未来可能出现的其他红外遥控器进行学习。本文主要采用第二种方案进行设计。

2.2 学习型红外遥控器的硬件组成

本学习型红外遥控器由单片机AT89S52、红外发射电路、红外一体化接收头HS0038B、E2PROM存储电路，矩阵键盘及LED指示灯构成，如图1所示。单片机：用于对接受信号进行采样处理，并利用单片机中的定时器T0与T1为信号的采样与调制提供时钟；红外发射电路：用脉冲信号宽度对38kHz方波进行调制，经过放大后，驱动红外发光二极管进行发射，其中载波由AT89S52定时器T0产生。红外一体化接收头：用于采集需要学习的控制信号，通过对红外接收头输出的信号检波、整形、放大、解调，得到可供单片机采样的脉冲信号。外接E2PROM存储器：存放学习到的控制信号脉冲宽度。

2.3 信号采样模块设计

本学习型遥控器通过对接收信号的脉冲宽度进行采样达到对信号的学习目的，因此采样周期以及计数器容量是否与待学习信号相匹配对于成功完成对信号的学习至关重要。由于红外遥控器通常的载波频率为38kHz，而一个信号脉冲长度通常在100个载波周期以内，因此本设计中采用了26μs作为采样周期，利用16位计数器对脉冲宽度进行记录，其中26μs周期利用单片机定时器T1产生。其值保存在设定的数据存储器中，然后写入到外部E2PROM存储器中，发射时再从外部的E2PROM存储器读出，经过38kHz载波调制，发送编码信号。

3 红外遥控编码学习与软件载波的发射

3.1 红外遥控信号编码结构分析

遥控器的控制信号由起始码、系统码、系统反码、功能码、功能反码组成，如图2所示。起始码由1个高电平和1个低电平组成，用来标识控制信号的开端。这些编码经38kHz的载波脉冲调制后发射出去。遥控码的数据帧间歇宽度约在10ms以上，起始码的高电平均为5ms以上，编码位在10μs～5ms之间，本设计中，只考虑控制信号的脉冲宽度，不考虑其编码方式，以简化设计。

图2 红外遥控信号的编码结构

3.2 控制信号的采样模块设计

本设计中，利用16位计数器的最高位存储脉冲信号的高低电平状态，其余的15位用来记录脉冲宽度。对脉冲进行采样时，首先对计数器清零，将第一次采样时采集到的高低电平状态存储至计数器的最高位，经过采样周期26μs后，若第二次采样得到的电平状态与之前相同，则计数器加1，若不同，则此时计数器的值即为当前脉冲宽度，将其记录下来后，计数器清零，为下一个脉冲宽度测量做好准备。若脉冲长度超出计数器计数范围，则根据此脉冲的高低电平将7FFFH(低电平)或FFFFH(高电平)存入寄存器，完成此脉冲宽度的测量。采样模块的数据处理流程如图3所示。

3.3 红外遥控信号的重发模块

利用软件载波技术对信号进行调制，用定时器T0产生38 kHz的载波信号，用E2PROM中存储的脉冲宽度对载波进行调制：当16位脉冲宽度数据最高位为1时，每当T0定时器产生中断则输出电平取反；当脉冲宽度数据最高位为0时，则始终输出低电平。发射时并不需要用到38kHz载波电路，而是采用以单片机的定时器TO产生载波，程序代码如下所示：

TMOD=0X02; //设定定时器0工作于倒序方式

TH0=0XF3; //设定定时器0工作周期为26μs

TL0=0XF3;

EA=1; //开启中断使能

ET0=1; //开启定时器0中断使能

TR0=1; //定时器开始计时

Void timer0(void)interrupt 1

{ output=～output;} //每当定时器归零，输出取反，形

成载波信号

信号的重发数据流程图如图4所示。

3.4 学习型红外遥控器的验证

图5(a)波形为向学习型红外遥控器的红外一体化接收器发送的待学习信号，图5(b)波形为经过学习后，本遥控器向外发送的重发信号。可以观察到本设计可以较好的完成对信号的学习与重发，重发信号与原信号波形基本保持一致。由于学习过程中没有应用任何编码与解码设备，本设计理论上可以完成对采用任意编码方式的遥控设备的学习。

4 结语

该次设计中的学习型红外遥控器，完成了对其他遥控器所发出信号的采集、采样、保存以及重发，可以学习各种采用不同编码形式的红外遥控器控制信号，信号的学习与重发准确快捷，可以达到通过一台遥控器对多种家用电子设备进行控制的目的，解决了多种遥控器共同使用造成的操作繁复等问题。然而由于本设计是建立在目前市面上大部分红外遥控器采用38kHz频率方波作为载波的基础上完成的，若使用其他频率进行调制的遥控器则无法完成学习，跨频率红外遥控器信号的学习与重发仍然需要进一步的研究与开发。

Achievement Based on Software Carrier Techndoyg Learning Remote-controller

SUNTian-xing

(Shenyang Vocational and Technical College,Shenyang 110045,China)

A learning remote control using software carrier technology is designed in this paper.Its working principle and implementation has been explained then the application of the software carrier technology in a learning remote control unit will be analyzed in detail.For copying and transmission the infrared pulse signal,this remote control unit measures the pulse width of the incoming signal then modulates the control signal with 38 kHz carrier by using the software carrier technology.In the last part of the paper,a simulation of this system will be presented to prove its reliability.By learning multiple remote controls,this device can control various household appliances through a sole remote control unit.

software carrier,learning remote controler,Integrated IR receiver

1004-289X(2015)01-0071-03

TM85

B

2014-12-05