基于单片机的智能化多媒体电脑遥控装置的设计

白采玉，张持健

（安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000）

随着信息科技的快速发展，多媒体形式以其良好的直观性、形象性、趣味性为越来越多的人所接受。现在，会议室已经普遍采用了计算机多媒体设备，很多学校的课堂教学也更多地被多媒体教学所替代。但是，多媒体形式也存在一些弊端，使用者无法远离计算机多媒体设备进行控制，在教学或会议演示中非常不方便[1]。

目前，应用最广泛的是无线鼠标[2]，激光笔[3]。但是，无线鼠标在PPT演讲时存在许多不便，而且价格在几十元到一百多元不等；激光笔的技术相对比较成熟，然而功能越完善，价格越昂贵，市场上价格一般在几十元到几百元不等，甚至有几千元的。

文中提出一种以STC89C51单片机[4]为核心，结合红外遥控器、红外接收电路、串口转USB模块[5]组成的智能化多媒体电脑遥控装置，它利用通用的红外遥控器，发出红外指令，通过接收器的解码，传输给计算机，计算机作出响应，完成控制过程。另外，红外遥控器可以随时更换，计算机端软件可以进行指令系统智能学习并融入了智能抗干扰算法[6]，远距离遥控可语音提示，可随时定义按键功能，实现个性化操作，扩展了该系统的应用范围。该装置成本低廉，普通遥控器价格十几元、功能完善，不仅适用于教室、会议室、还可以应用于更多场合例如家庭、娱乐场合等。

1 智能化多媒体电脑遥控装置的系统设计

本设计系统以51系列单片机（STC89C51单片机）为核心解码设备，STC89C51单片机是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器[6]，具有 4K Flash存储器，灵活性高且价廉，广泛使用于电子设计系统及测控领域，以实现各种应用和控制功能。本系统以单片机为核心，结合红外遥控器、红外接收电路、串口转USB模块组成的智能化多媒体电脑遥控装置，利用通用的红外遥控器，发出红外指令，通过接收器的解码，传输给计算机，计算机作出响应，完成控制过程。系统设计组成框图如图1所示。

1.1 硬件设计

图1 系统组成框图Fig.1 Frame diagram of the system

系统的硬件原理图如图2所示。硬件部分包括核心控制电路和红外接收电路。因STC89C51体积小、重量轻、抗干扰能力强、价格低廉、集成度高、处理功能强、可靠性高等优点，所以采用STC89C51作为主控制器。红外遥控器是利用波长0.76～1.5 μm之间的近红外线来传送控制信号的。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备，由于其无法穿透墙壁，故不同房间的电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。红外一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定可靠。所以有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。

系统通过通用串行总线USB接口为系统提供电源，通过一体化红外线接收头接收红外线信号，送入主控单片机进行解码，解码后，单片机通过串口转USB芯片，利用USB接口完成与计算机的数据传输。

图2 智能化多媒体遥控装置原理图Fig.2 Principle diagram of intelligence remote control device with multimedia computer

1.2 软件设计

当启动单片机时，系统进行硬件初始化。在使用过程中，主程序开始从Main函数执行，在主程序执行的过程中，扫描按键子程序，当按下按键即发生中断，系统立即处理中断子程序。在调用子程序，某一按键按下时，PC机通过串口通讯就可直接处理接收到的红外信息，重新启动下一循环，直至整个操作流程结束。在启动下一循环过程中，通过对单片机定时器和计数器的设置，能够对延时时间进行精确的控制。单片机对红外信号的接收和解码的过程，融入了一些抗干扰算法，确保所采集的指令的正确无误。在编写按键程序，相应添加延时语句，进行按键去抖，保证了系统的稳定性。具体的主程序流程和中断程序流程如图3所示。

图3 主程序流程图和中断程序流程图Fig.3 Flow chart of procedure and flow chart of interrupt program

图4为本系统的计算机端程序界面图。软件界面可以分为标题栏、表格栏、添加功能区。软件中可以进行各种操作设置，不同的操作设置可以学习相应的指令，可以设置相应的步长等等。通过本软件，可以定义遥控器按键的功能，包括“鼠标左右”、“鼠标上下”、“鼠标左上右下”等鼠标操作，“文件打开”、“文件关闭”等文件操作，以及系统的关机等操作。

图4 计算机端程序界面图Fig.4 Interface diagram of computer side programming

2 设计结果评价

本设计系统主要特色不仅在于发挥单片机优势及应用、远离计算机多媒体设备进行操作，而且该装置可智能学习，自定义按键功能，且操作步骤可以自动给予语音提示，是一种能够自动识别遥控信号以及无线射频信号并解码，以控制计算机多媒体的软硬件的结合体，不仅适合普通台式计算机，也适用于笔记本电脑，摆脱了计算机特定串口资源的限制，使用灵活，操作简便，性价比极高。该装置成本低廉，普通遥控器价格便宜、功能完善，不仅适用于教室、会议室、还可以应用于更多场合如家庭、娱乐场合等，具有广泛的应用前景。

3 结束语

基于STC89C51单片机的智能化多媒体电脑遥控装置，实现了远离计算机多媒体设备进行操作的要求，并给出了详细硬件原理图和软件流程图。现场测试结果表明，系统结构简易独特，设计思想新颖，只需要通用的遥控器，节省资源，且有效地提高了灵活性，操作方便、性价比高、适用性强，具有很好的推广价值。

[1]马建荣，王小霞，应敏.运用新技术提高多媒体课堂教学效果[J].实验室研究与探索，2004，23（11）：9-11.MA Jian-rong， WANG Xiao-xia， YING Min.Applying of new technology to improve multimedia teaching[J].Research and Exploration in Laboratory，2004，23（11）：9-11.

[2]邵平，郑金存，周善东.一种适于多媒体教室的无线遥控鼠标设计和实现[J].集美大学学报：自然科学版，2006，11（4）：351-355.SHAO Ping， ZHENG Jin-cun， ZHOU Shan-dong.Design and realization of wireless remote-control mouse for multimedia classroom[J].Journal of Jimei University：Natural Science，2006，11（4）：351-355.

[3]刘刚，秦奎，陈刚.基于FPGA的激光笔辅助教学系统[J].现代电子技术，2011，34（2）：1-4.LIU Gang， QIN Kui， CHEN Gang.Design and implementation of laser pointer instruction-aided system based on FPGA[J].Modern Electronics Technique，2011，34（2）：1-4.

[4]张毅刚.单片机原理及应用 [M].北京：高等教育出版社，2003.

[5]杨凤彪，王超，张晨光.基于CH341A的USB串口通讯设计[J].电子设计工程， 2011，19（3）：11-14.YANG Feng-biao， WANG Chao， ZHANG Chen-guang.Design of USB serial communication based on CH341A[J].Electronic Design Engineering，2011，19（3）：11-14.

[6]李士勇.模糊控制、神经控制和智能控制论[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.