以单片机为基础的遥控器电路硬件设计与系统功能的实现

孙 超

(合肥工业大学建筑设计研究院，安徽 合肥 230000)

在遥控器的技术中最重要的就是红外遥控技术，这种技术是把红外线作为载体对设备进行控制的的遥控技术。红外线的波长和其他的无线电波长相比，波长较短，所以，使用红外遥控的时候，不会对其他的电器产生任何不良的干扰性影响，确保其他电器能够进行正常的工作，对设备本身也没有任何的不良影响。因此，当前的红外线遥控设备运用的范围比较广泛，同时它的工作电压不高，耗费的电能较少，外围电路比较简单，可以预见它的发展前景是比较广阔的。

1 单片机应用系统的硬件设计原则

第一，系统的扩展。单片机内部具有众多的功能单元，比如ROM、RAM、中断系统等，如果其中的一个系统不能进行正常的工作时，需要在系统的外部进行扩展，使用合适的芯片，进行电路的设计。

第二，系统的配置。根据系统的功能设置，在外围配置各种设备，比如键盘、显示器、打印机等，根据不同的设备设计适合的接口电路。

第三，进行系统的扩展和配置的时候，要注意下面的几点内容。首先，选择具有较强典型性的电路，选择的电路要符合单片机的常规使用方式。可以确保系统的硬件达到一定的标准，为系统的模块化做好前提准备。其次，根据系统的功能和要求进行系统扩展与外围设备的配置，操作的时候要留有适当余地，方便进行后期的二次开发。再次，按照软件的要求进行硬件结构的设置，由于硬件结构和软件方案之间具有相互的作用，在配置的时候，软件能实现的功能不再进行硬件的安装，最大程度的简化硬件结构。然而需要知道的是，软件完成的硬件功能和硬件相比，需要更长的时间，占用的CPU时间时间比较多。

第四，系统中安装的各种设备要做到性能的相匹配。比如，使用CMOS芯片单片机构的时候，系统中需要的芯片要选择低功耗的产品。在进行硬件配备的时候，要注重硬件的可靠性和抗干扰，包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路等。

第五，如果单片机外围需要设置很多的电路时，要确保具有较强的驱动能力，因为驱动能力较小的时候，系统就无法进行安全和可靠地运转，出现驱动不足的问题可以利用增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。

第六，硬件系统的设计要尽量朝“单片”的方向设计。因为系统安装的设备比较多，设备在系统的内部之间会出现一定的干扰，影响设备的正常功能发挥，增加能量的消耗，降低系统的安全性。当前，随着技术的发展，单片机片内集成的功能比较强大。影响单片机安全和可靠运行的主要因素是在于系统内部和外部的各种电气干扰，同时系统结构的设计、使用的元器件、安装和制造工艺都会对其产生一定的影响。要注意这些干扰因素，它会导致系统功能的不完善进而导致系统的失常，出现轻重不一的问题，产品的质量降低，产品的数量下降，严重者带来安全事故，带来很大的经济损失。

2 系统硬件结构组成

下面的图就是系统硬件的结构。

2.1 单片机

从上面的图中，我们可以得知单片机作为整个系统设计的重心，系统中的其他设备的正常运转都受它的控制。所以，单片机是系统正常运转的主导者，在选择的时候要慎重。当前，使用比较广泛的单片机型号为STC89C58RD+，它的主要特点是具有较强的抗干扰性，速度较快，消耗的能量较少，指令代码完全兼容传统8051单片机。它有4个8位并行端口，增加的P4口可位寻址;单片机内部扩展了1024个字节RAg，即共1280字节RAM供用户使用，而传统的8051系列单片机只有128～256字节RAM供用户使用;内部集成MAX810专用复位电路:有看门狗和EEPROM功能。因此，它的功能总的来说是比较完善的，在使用的时候比较方便进行快速的操作。

2.2 液晶显示器

显示器在系统的运行中具有不可缺少的作用，可以有效的显示系统的工作模式、各种类型的设备以及在运行中的工作情况。系统采用液晶显示模块0CMl2864来显示，这种显示器的模块接口比较方式灵活，操作起来很简单，具有很好的使用效果，在显示器中可以构成全中文人机交互图形的界面。具有较强的显示功能，能够在图形中显示8×4行16×16点阵的汉字。这种类型的显示器和其他种类的显示器相比，首先是这种显示器的硬件电路结构比较简单，显示程序方便易懂。其次，和相同点阵的图形液晶模块显示器相比，这种模块的价格比较低，但是效果很好，具有很强的性价比，同时可以降低能量的消耗。

2.3 E2PROM 存储器

系统需要大量的数据测量，所以，需要扩展外部RAM来对接收信号波形进行存储。二线制串行E2PROM是一种非易失存储器，它的体积比较小、消耗的能量较少，操作简单，能够快速的存储大量数据，可以及时在线进行改写，因此，成为单片机应用系统中非易失存储器的首要选择。

3 系统的工作模式

3.1 自学习模式

什么是自学习模式，首先要对这个概念充分的理解，主要指对红外遥控器发射的红外信号作自学习。而自学习的内容也就是对遥控器所发射的红外信号进行波形和频率测量。所有遥控器的输出都是遥控编码信号，因此需要对接收的信号进行解码。通常对接收的红外信号采用硬件解码的方法来实现，和硬件解码方法相比，这种方法更加的精确和可看，在最大程度上减小了误差和硬件电路的连接，因此，在进行设计的时候，这也是一个需要加以重视的问题，要根据实际情况，采取有效的方法加以解决。

3.2 红外信号频率测量

同样，当单片机检测到按键按下进行频率测量时，便启动内部定时器，同时检测外部引脚上接收来的信号。系统通过单片机利用软件编程直接对遥控器输出的遥控编码信号脉冲串进行测频。

3.3 数据传输模式

单片机与上位机(PC机)或集中控制器进行信息交换时，大部分的单片机和PC机内部均带有常用的RS232串口通信接口，因而两者之问的通信可通过串行口完成。然而，在实际的操作当中，可能会出现主控PC机和单片机相隔很远，要确保数据可以在最短的时间内传到PC机上，需要对通信接口硬件电路进行串行。

4 结语

上文所设计的红外遥控器器学习系统，具有很大推广价值，它能够对不同类型的家用电器产品进行有效的控制，操作起来比较方便，可以对各种设备进行灵活有效的控制，安全可靠。随着技术的不断进步，我们也要不断进行创新，优化当前以单片机为基础的遥控器电路硬件的设计，确保系统的各项功能都得到充分的发挥。

［1］姚永平.STC增强型8051单片机中文指南(RcRD+)系列［J］.宏晶科技，2006(03):23 －25.

［2］李晋，王玲.学习型遥控器设计［M］.北京:电子测量技术，2006(1).

［3］李朝青.单片机原理与接口技术(第三版)］.北京:北京航空航天大学出版社，2005(4).