概述

隨著遠程教育系統(tǒng)的不斷發(fā)展和日趨完善，利用多媒體作為教學(xué)手段在各級各類學(xué)校都得到了廣泛應(yīng)用。近年來，我們在多媒體教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)和研制中，經(jīng)常遇到同時使用多種紅外遙控設(shè)備，如：數(shù)字投影機、DVD、VCD、錄像機、電視機等，由于各種設(shè)備都自帶遙控器，而且不同的設(shè)備所遵循的紅外傳輸規(guī)約也不盡相同，操縱這些設(shè)備得使用多種遙控器，給使用者帶來了諸多不便。我們采用各設(shè)備集中控制的方式如圖 (1)所示解決了該問題。集中控制各設(shè)備的方法是首先對各設(shè)備的紅外遙控信號進行識別并存儲(自學(xué)習(xí)），然后在需要時進行還原。圖1中由PC或集中控制器，發(fā)送設(shè)備信號及控制命令信號至紅外遙控信號自學(xué)習(xí)及還原電路，再由此電路恢復(fù)對應(yīng)的紅外遙控信號并發(fā)射出去，控制指定的紅外遙控設(shè)備動作。

紅外遙控信號的自學(xué)習(xí)及還原

紅外遙控信號編碼、發(fā)射原理

通常，紅外遙控器將遙控信號(二進制脈沖碼)調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去。二進制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調(diào)制碼)和PPM碼(脈沖位置調(diào)制碼）。前者以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。后者脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。

遙控編碼脈沖信號（以PPM碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平和寬度為 4.5ms的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平的寬度上有一定區(qū)別），用來標(biāo)志遙控編碼脈沖信號的開始。系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其它遙控系統(tǒng)，防止各遙控系統(tǒng)的誤動作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收機中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼分別是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38KHz(周期為26.3ms)的載波信號進行脈幅調(diào)制(PAM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。

紅外遙控信號自學(xué)習(xí)及還原的硬件實現(xiàn)

根據(jù)遙控信號編碼和發(fā)射過程，遙控信號的識別——即解碼過程是去除38KHz載波信號后識別出二進制脈沖碼中的0和1。遙控信號識別、存儲、還原的硬件電路如圖2所示,由MCS—51系列單片機AT89C51、一體化紅外接收頭、存儲器、還原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。

一體化紅外接收頭采用SIEMENS SFH 506-38，它負責(zé)紅外遙控信號的解調(diào)。將調(diào)制在38kHz上的紅外脈沖信號解調(diào)并反向后再輸入到AT89C51的INT0（P3.2)引腳，由單片機進行高電平與低電平寬度的測量。

圖中使用具有I2C總線接口的E2PROM 芯片24C32作為存儲器，其容量為4KB，用來保存識別的遙控信號的高電平與低電平的寬度數(shù)據(jù)。通常遙控信號的二進制脈沖碼長為32位，每位由一個高電平與一個低電平組成，應(yīng)保存的信號寬度數(shù)據(jù)為64個，再加上引導(dǎo)碼2個數(shù)據(jù)，共計66個數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)用一個字節(jié)來表示。一個遙控信號命令需要66個字節(jié)來保存。考慮到不同的遙控系統(tǒng)有區(qū)別，有些遙控信號命令較長，所以存儲空間應(yīng)留有適當(dāng)余量，來決定E2PROM 芯片的容量和型號。

遙控信號的還原是通過P0口（如圖中為P0.1)輸出二進制脈沖碼的高電平與低電平及維持時間，再與38KHz調(diào)制脈沖相與，即P0口輸出高電平時允許 38KHz調(diào)制脈沖通過，輸出低電平時關(guān)斷38KHz調(diào)制脈沖。調(diào)制后的信號驅(qū)動紅外發(fā)射管。圖中LED用用來指示自學(xué)習(xí)中的各狀態(tài)。

P2口連結(jié)一組按鈕，數(shù)量與需要集中控制的紅外遙控設(shè)備數(shù)相同，用來控制單片機進入或退出自學(xué)習(xí)狀態(tài)，按鈕號與設(shè)備號對應(yīng)。

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單片機與上位機或集中控制器通過RS—485總線通信，轉(zhuǎn)發(fā)紅外遙控設(shè)備的遠程控制。

軟件設(shè)計

單片機上電復(fù)位后，首先對其內(nèi)部定時器、串行口初始化，并開發(fā)串行口中斷。然后監(jiān)測P2口，進入自學(xué)習(xí)狀態(tài)(P2口有一引腳輸入為低電平并維持1s以上) 時，用定時器及軟件計數(shù)的方法，測量INT0引腳上輸入高、低電平的寬度。INT0引腳平時為高電平，當(dāng)接收到紅外遙控信號時，由于一體化紅外接收頭的反向作用，INT0引腳下跳至低電平，此為引導(dǎo)碼。將測得的高低電平的寬度保存在存儲器中，并將每次測得的低電平的寬度與引導(dǎo)碼低電平寬度比較，若相等則識別為遙控命令碼、存儲后結(jié)束。再次監(jiān)測P2口，若為低電平并維持1s以上，為退出自學(xué)習(xí)狀態(tài)。

串行口中斷服務(wù)程序根據(jù)接收到的設(shè)備號及命令號查表得到一組事先存儲的高、低電平寬度數(shù)據(jù)，然后在P0口還原出紅外遙控信號去控制紅外遙控設(shè)備，動作。

結(jié)束語

我們用上述紅外遙控信號的自學(xué)習(xí)及還原方法，成功地實現(xiàn)了新科VCD、DVD、金正DVD、松下系列錄像機以及多種型號數(shù)字投影機、彩色電視機遙控信號的轉(zhuǎn)發(fā)，從而在遠程教學(xué)系統(tǒng)中實現(xiàn)了遠程控制。