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智能学习型红外空调遥控器分析
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2017-10-16
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为了解决空调遥控器不兼容问题，设计了一款基于Atmega16单片机的智能空调遥控器。该遥控器采用测量脉冲宽度的方法学习红外信号，同时使用游程编码算法对数据进行压缩后存储，并利用单片机内部定时器PWM模式产生红外载波，成功实现了对红外遥控的学习与再现，并可通过上位机进行控制。经运行测试表明，该智能遥控器操作灵活，性能稳定，为智能遥控器设计提供了一种新方案。
1引言
本文设计了一款针对空调设备的智能学习型红外遥控器，采用记录脉冲宽度的方法，成功实现了对多种红外空调遥控信号的学习与再现，真正实现了“万能”。本文在阐述了系统的总体结构及硬件设计的基础上，详细研究了系统学习，发送及通信功能的软件设计与实现。
2系统总体结构与硬件设计
系统采用模块化设计，各模块通过接口电路与主控芯片相连。主要模块有：矩阵键盘，液晶显示，存储模块，红外发送模块，红外接收模块，RS232、RS485通信模块，以及温度检测模块。系统结构图如图1所示。
系统以Atmega16单片机作为主控芯片，Atmega16具有16K字节的系统内可编程Flash ，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C），片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。该芯片功能强大，满足系统设计需要并提供了充分的扩展空间。主控芯片使用8MHz的晶振，晶振电路靠近主控芯片，尽量减少输入噪声。复位电路采用低电平复位。
图1系统结构图
矩阵键盘采用3*3的设计，设置了8个功能键，方便用户进行手动操作。其中单独设计了一颗模式切换键，可在学习、发射、通信模式中切换。为了实现学习功能，红外接收模块使用了一体化接收头NB1838，其光电检测和前置放大器集成于同一封装，中心频率为37.9KHz. NB1838的环氧树脂封装结构为其提供了一个特殊的红外滤光器，对自然光和电场干扰有很强的防护性。NB1838对接收到的红外信号进行放大、检波、整形，并调制出红外编码，得到TTL波形，反相后输入单片机，再由单片机进行进一步的处理，存储到EEPROM中，接收电路如图2所示。
图2接收硬件电路图。
考虑到系统需要的存储空间比较大，设计了单独的存储模块，选用的EEPROM是AT24C64，它提供了8KB的容量，通过IIC协议与Atmega16 TWI接口通信，将学习到的红外指令存储在此，掉电不丢失。
在发射模式下，系统从EEPROM读取相应数据信息，利用三极管9013组成的放大电路，通过大功率红外发射管将调制好的红外信号发射出去。发射电路如图3所示，非发送状态时，三极管工作在截止状态，红外发射管不工作，有利于降低功耗以及延长红外发射管的使用寿命。经实际测试，发射距离可达到10m左右。
1引言
本文设计了一款针对空调设备的智能学习型红外遥控器，采用记录脉冲宽度的方法，成功实现了对多种红外空调遥控信号的学习与再现，真正实现了“万能”。本文在阐述了系统的总体结构及硬件设计的基础上，详细研究了系统学习，发送及通信功能的软件设计与实现。
2系统总体结构与硬件设计
系统采用模块化设计，各模块通过接口电路与主控芯片相连。主要模块有：矩阵键盘，液晶显示，存储模块，红外发送模块，红外接收模块，RS232、RS485通信模块，以及温度检测模块。系统结构图如图1所示。
系统以Atmega16单片机作为主控芯片，Atmega16具有16K字节的系统内可编程Flash ，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器（T/C），片内/外中断，可编程串行USART，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益的ADC，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个SPI串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。该芯片功能强大，满足系统设计需要并提供了充分的扩展空间。主控芯片使用8MHz的晶振，晶振电路靠近主控芯片，尽量减少输入噪声。复位电路采用低电平复位。
图1系统结构图
矩阵键盘采用3*3的设计，设置了8个功能键，方便用户进行手动操作。其中单独设计了一颗模式切换键，可在学习、发射、通信模式中切换。为了实现学习功能，红外接收模块使用了一体化接收头NB1838，其光电检测和前置放大器集成于同一封装，中心频率为37.9KHz. NB1838的环氧树脂封装结构为其提供了一个特殊的红外滤光器，对自然光和电场干扰有很强的防护性。NB1838对接收到的红外信号进行放大、检波、整形，并调制出红外编码，得到TTL波形，反相后输入单片机，再由单片机进行进一步的处理，存储到EEPROM中，接收电路如图2所示。
图2接收硬件电路图。
考虑到系统需要的存储空间比较大，设计了单独的存储模块，选用的EEPROM是AT24C64，它提供了8KB的容量，通过IIC协议与Atmega16 TWI接口通信，将学习到的红外指令存储在此，掉电不丢失。
在发射模式下，系统从EEPROM读取相应数据信息，利用三极管9013组成的放大电路，通过大功率红外发射管将调制好的红外信号发射出去。发射电路如图3所示，非发送状态时，三极管工作在截止状态，红外发射管不工作，有利于降低功耗以及延长红外发射管的使用寿命。经实际测试，发射距离可达到10m左右。
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