利用红外遥控器实现单片机键盘无线式操作

0.引言　　对于工业控制微机系统来说输入设备键盘几乎是必不可少的。在按键数目较少时,一般直接利用按键控制接口线的高低电平来表示,因此需要相应的接口支持,由于单片工业控制微机系统接口线数目有限,为了减少占用接口线常常采用一键定义多功能,但这又增加了软件的复杂性;在按键数目较多时,则大多采用动态扫描的方式构成键盘矩阵,这种键盘虽然结构原理简单,驱动程序易于设计,但是在具体实现时往往需要花很多的时间去设计印刷电路板、考虑面板布局,而且在硬件资源比较紧张时,还要考虑扩充I/O因此，电路变得越来越复杂。

2.系统简介　　本文介绍一种利用红外线发射装置作为工业控制计算机输入键盘的接口原理和实现方法,该接口可以最大限度地减少对单片机系统的硬件资源要求,仅占用一根接口线,在系统的面板上只需一个小的接收窗。整个接口由发射和接收两部分组成。对于单片工业控制微机系统所需的按键数目少于30时,发射部分可以直接使用成品红外遥控发射器,如果自行设计发射部分,则可以支持60个键左右,其中有两键用于构成组合按键。接收部分的接口电路也非常简单,无需布线,只要将成品模块的输出直接接到单片工业控制微机系统的任一I/O接口线可以，驱动程序也很容易设计。由于键盘是无线的，单片机可以很容易地满足一些需要远程控制的场合和一些特殊场合，如在密封容器中的单片工业控制微机系统CONTROL ENGINEERING China版权所有，参数输入或控制通过玻璃窗；单片工业控制微机周围环境不适合用户近距离操作。

3.红外线遥控键盘的硬件组成　　由集成芯片PT红外遥控键盘发射电路见图1。H~09H为数字键，0AH为复位键，0BH为取消键。

图1红外遥控键盘发射电路原理图

红外遥控键盘发射电路采用脉时调制(PPM)将遥控指令调制成脉冲序列，并以光脉冲的形式驱动红外发射管。遥控指令由12位码组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，见表1。

C1C2C3HS1S2D1D2D3D4D5D6

表1遥控指令格式

C1，C2CONTROL ENGINEERING China版权所有，C三是用户码，在T1，T2，T3与CODE二极管分别代表C1，C2CONTROL ENGINEERING China版权所有，C三是高电平1，不接二极管代表低电平0C1C2C2=111。D1，D2，D3，D4，D5，D6是发送的数据码，键号与键码的对应关系见表2。

表2键号与键码的对应关系

PT2248遥控指令的波形正脉冲的占空比为1/4时代表“0”，正脉冲的占空比为3/4时代

表1见图2。

图2遥控指令的波形图

无论是0还是1KHZ的载波上，载波的占空比为1/3，这样有利于减少功耗。每个发送周期按C1，C1，C2CONTROL ENGINEERING China版权所有，H，S1，S2，D1，D2，D3，D4，D5，D6.总长度为48a，其中a每个代码周期的1/4大小为：a=192/fosc秒=192/455KHE=0.422ms。按下00H~0BH输出脚时，输出一个键TXOUT发送两个周期的12位码，间隔为80a。由GL3276A红外遥控键盘接收电路见图3。

图3红外遥控键盘接收电路原理图

当红外遥控键盘接收电路工作时，接收管PH302B接收带负载的38KHZ在遥控指令的红外信号后，放大、限幅和检波，检测遥控指令的脉冲包络，过滤38KHZ负载频率，获得遥控指令的脉冲信号CONTROL ENGINEERING China版权所有，整形手术和反向OUT输出，将GL3276A的OUT经74LS14施密特触发器整形手术最终获得遥控指令的理想反向脉冲信号。获得遥控指令的反向脉冲信号的波形正脉冲占1/4，正脉冲占3/4，见图4。

图4遥控指令的反向脉冲信号波形图

4.红外线遥控键盘的软件设计　　将GL3276A的OUT输出信号经74LS14两级施密反向器整形后，89C51的P3.2(/INTO)连接，因为每个代码是4a为了周期，每个人的开始总是从高电平到低电平，所以解码过程可以用每个码的开始边缘作为/INTO的中断请求信号www.cechina.cn，中断响应后关/中断响应后关/INTO中断，然后延迟a/2，由P3.2采样红外遥控接收电路的输出信号，然后延迟a，分别在3a/2，5a/2，7a采样时间为/2，波形与采样时间的对应关系见图5。

图5波形与采样时间的对应关系

从图5可以看出，0由低高组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，1由低低高组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，当7a采样完成后/2时开启INTO中断，直到/INTO中断24次(两个周期串行12位码)。中断服务子程序开始预置样码0FH，分别在a/2，3a/2，5a/2，7a/2时刻由P3.2采样红外遥控接收电路的输出信号。如果高电平保持样本不变，如果低电平样本对应位置为0，则最终将样本存储在指定位置RAM单元。

遥控键盘的可靠性是软硬件设计中的一个关键问题。在硬件方面，GL3276A的OUT经74LS14施密特整形，以提高抗干扰能力。软件上要正确解码，必须从每个代码的起始位置接收，PT2248发送的遥控指令至少从用户码开始C1C2C3=111，因为P3.1由低低低高组成CONTROL ENGINEERING China版权所有，所以收到的代码应该是三个0001。其次，为了防止接收代码错误，应比较前后两个接收周期的12位串行代码的一致性。如果相同，与键码表中的键码进行比较，找出相应的键号，否则接收无效。解码程序流程图见图6.

图6解码程序流程图

5.结束语　　本文介绍了一种利用红外遥控器作为单片机输入键盘的接口原理和方法，构思巧妙，结构合理，成本低廉，我们已经成功地利用该接口方式实现了单片机键盘的无线式操作。文中以PT作为发射部分，2248集成芯片仍然适用于其他类型的发射芯片，只需相应修改中断服务程序即可。如果单片机系统有多余的外部中断资源，可以将接收到的信号输入到中断引脚，并将外部中断与定时器相结合，可以减少接收处理中的对CPU时间的占用。利用此技术，我们在“智能型牛奶质量快速检测仪研制”项目上得到了很好的应用。

遥控技术经历了有线遥控和无线电波遥控。如今，红外遥控技术相当成熟，功能越来越强大，运行越来越稳定，应用越来越广泛。先进的遥控技术与单片机一起应用于工业控制，使控制系统更容易、更快、更方便、更安全。