维普资讯 http://www.cqvip.com 第３７卷 第１期 激光与红外 Ｖ０Ｊ．３７．Ｎｏ．１ ２００７年１月 ＩＡＳＥＲ ＆ ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｊａｎｕａｒｙ，２００７ 文章编号：１００１－５０７８（２００７）０１－００７６－０３ 基于红外遥控技术的大屏幕时间显示器的研制 胡中华 ，赵珂 ，邱俊莉 （１．南昌航空工业学院，江西南昌３３００３４；２．西安交通大学生命学院，陕西西安７１００４９） 摘要：文章以ＡＴ８９Ｃ５１单片机作为控制核心，采用了红外遥控技术进行编码和解码，实现了 １０ｍ以内稳定有效遥控修改大屏幕时钟显示数据。 关键词：大屏幕；红外遥控；ＡＴ８９Ｃ５１；编码；解码 中图分类号：ＴＮ２１９ 文献标识码：Ｂ Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ Ｔｉｍｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＨＵ Ｚｈｏｎｇ－ｈｕａ ，ＺＨＡＯ Ｋｅ ，ＱＩＵ Ｊｕｎ—ｌｉ （１．Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｉｎｓｉｔｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３４；２．Ｘｉ’ｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉ．Ｘｉ ｎａ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＴ８９Ｃ５１ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ，ａｄｏｐｔｓ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｔｏ ｅｎｃｏｄｅ ａｎｄ ｄｅｃｏｄｅ ｔｏ ａｌｌｏｗ ｐｅｏｐｌｅ ｔＯ ｍｏｄｉ￣ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｓｃｒｅｅｎ ｄｉｓｐｌａｙ ｔｉｍｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｌＯｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌａｒｇｅ ｓｃｒｅｅｎ；ｉｆｎｒａｒｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ；ＡＴ８９Ｃ５１；ｅｎｃｏｄｅ；ｄｅｃｏｄｅ １ 引 言 文采用以红外线遥控技术和单片机技术为基础， 红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通 设计了可以实现红外遥控修改时钟数据的大屏幕 信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。 时间显示器。 它在技术上的主要优点是：（１）无需专门申请特定 ２ 系统的组成及工作原理分析 频率的使用许可；（２）具有移动通信设备所必需的 以ＡＴ８９Ｃ５１单片机为控制中心设计一个时间 体积小、功率低的特点；（３）传输速率适合于家庭和 显示系统（见图１），ＡＴ８９Ｃ５１是整个系统的核 办公室使用的网络；（４）信号无干扰，传输准确度 心【１ ］，它完成定时时钟芯片初始化、红外数据处 高；（５）成本低廉。大屏幕时间显示器适用于各种 特殊场合，主要是用来悬挂在较高处，如街道路口、 标志性建筑墙壁上等，可用作倒计时牌，以便提醒人 们对具有历史意义的事件的关注，具有很强的社会 效益和经济效益。 目前，市场上流行的大屏幕时间显示器虽然 功能比较齐全，屏幕大、亮度高，但是并不排除由 图１硬件总框图 于长时间的使用，累计误差加大的可能性，然而， 通常大屏幕时间显示器悬挂在较高处，时间的调 作者简介：胡中华（１９８１一），男。硕士。主要从事测试技术与机 器离线编程及远程控制系统的研究工作。 整需要工作人员爬到高处进行手动按键修改。本 收稿日期：２００６－０５－２５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 激光与红外Ｎｏ．１ ２００７ 胡中华赵珂邱俊莉基于红外遥控技术的大屏幕时间显示器的研制 ７７ 理、控制显示等工作，ＡＴ８９Ｃ５１接６ＭＨｚ晶振，复位 电路采用上电复位和按键复位两种方式（复位键 在静态模式下，键ｃ１、ｃ２也被内部上拉电阻置 成高电平。可由用户根据需要设置成四种不同的用 户码。 Ｋ１）。ＡＴ８９Ｃ５１定时读取ＤＳ１２８８７时钟数据，转存 到ＡＴ８９Ｃ５１的内部数据存储器，这些数据从压缩的 （３）数据输出 ＢＣＤ码格式转换成非压缩的ＢＣＤ码格式后，保存在 相应的缓冲区，送显。 ３显示电路的设计 编码由Ｄｏ端输出，它由以下部分组成： ①起始码部分——＿３位（逻辑“１１０”） ②用户码部分 位（ｃ１、ｃ２） ⑨指令码部分——－７位 显示电路采用ｌ５位共阳极ＬＥＤ，１６４静态串行 显示 （以便实现在黑夜能看清）。因使用７４１Ｓ１６４ 进行显示代码的移位。而７４１Ｓ１６４不能长期工作在 拉电流过大的情况下，否则会造成芯片烧掉，为了保 证本系统的寿命和可靠性，不能使用共阴极方式数 码管，而是使用了共阳极式，这种方案会使７４１Ｓ１６４ 的灌电流很大，但不会对７４１Ｓ１６４产生任何影响，系 统稳定可靠。 ４红外编、解码及发射与接收电路 ４．１ ＨＳ ５１ｏ４的特性及功能说明ｔ３］ ＨＳ ５１０４管脚（见图２）有以下特点：①采用 ３８ｋＨｚ载波红外信号编码发射输出，定向性好、抗干 扰能力强、遥控距离远；②采用按键起振的省电模 式，功耗小；③具有８个输入通道和２个用户码设置 键，因此，它有３２种不同的组合，可产生３２种不同 的编码输出供用户选择，功能强大；④采用先进的 ＣＭＯＳ工艺，工作电压范围宽；⑤设计了防静电 （ＥＳＤ）电路，安全可靠。本电路稳定可靠，功耗低， 电源供电只需要３Ｖ左右，用两节干电池就可以驱 动发射。 Ｃ１ ＶＤＤ Ｃ２ Ｄｏ Ｋ１ ＬＥＤ Ｋ２ ０ＳＣ１ Ｋ３ ０ＳＣ２ Ｋ４ Ｋ８ Ｋ５ Ｋ７ ＶＳＳ Ｋ６ 图２ ＨＳ５１０４管脚 ＨＳ ５１０４红外编码发射电路如图３所示，其功 能说明 如下： （１）键输入端：Ｋ１一Ｋ８ 在静态模式下，键输入端Ｋ１一Ｋ８被内部上拉 电阻置成高电平，电路没有电流流过。当任一键被 按下（即接地）时，则将产生相应的编码输出。 （２）用户码设置键：Ｃ１、Ｃ２ 当某一键被按下时，ＬＥＤ端指示灯亮；同时。经 过延时（３２ｍｓ）后，Ｄｏ端输出有效帧。按键时间越 长，发出的有效帧也越多（至少需要发出两帧有效 帧），当两键（或更多键）同时被按下时为无效状态， 发射器不予确认。 （４）器件的复位 在以下两种情况下，器件会立即复位：①上电复 位；②在延时时间内按键释放。 （５）振荡器 该芯片内的振荡器采用了先进的按键起振省电 模式。当处于静态模式时，振荡器不工作；只有当按 键按下时，振荡器才会工作，节省了静态功耗，使用 时，只需在Ｓ１与Ｓ２之间接一个陶瓷振荡器即可。 图３ ＨＳ５１０４红外编码发射电路 ４．２ ＨＳ ８２０６解码功能说明 １ 红外接收芯片采用ＨＳ ８２０６＿４ （见图４），红外解 码接收电路（见图５）在解码芯片ＨＳ ８２０６的１５脚接 蜂鸣器，只要万能红外接收头００３８接收到了ＨＳ ５１０４ 信号并将此信号送入解码芯片ＨＳ ８２０６，解码芯片ＨＳ ８２０６成功解码后，解码芯片ＨＳ ８２０６的１５脚输出解 码成功信号，蜂鸣器就会发出响声。ＨＳ ５１０４的３脚 每两次按键，ＨＳ ８２０６的１Ｏ脚状态循环一次。 图４ Ｈｓ ８２０６引脚图 维普资讯 http://www.cqvip.com ７８ 激光与红外 第３７卷 监 Ｖｌｌ ⅡＴ ０鼢 ０９口Ⅱ岫 Ｂ【ｌｚ ＳＰ锄 的功能，再如将ＨＳ ８０２６的原始信息保存在２ＦＨ单 元中。除此之外，还要完成键盘监控功能，当有按键 按下时，执行相应的操作；当没有按键按下时，读取 ＤＳ１２８８７的时钟数据并进行数据处理，如时钟数据 ＶＤＤ ｌ∞盹 姗删 －Ⅱｍ ＣＩ比 Ｐ” ｌ１皿 ＳＩＩ 渤Ｉ、ｆ 送入显示缓冲区等，最后还要将显示缓冲区的数据 图５ Ｈ８８２０６红外解码接收电路 送串行口显示。 在解码芯片ＨＳ ８２０６的１５脚接蜂呜器，只要万 能红外接收头００３８接收到了ＨＳ ５１０４信号，并将此 信号送入解码芯片ＨＳ ８２０６，解码芯片ＨＳ ８２０６成 Ｉ定时晕、串日柳始化．设置中断的有关参戢ｌ 功解码后，解码芯片ＨＳ ８２０６的１５脚输出解码成功 ● ｌ ｝Ｐ１日戤暴入：ｉＦｌ惮元中（叩。ｌＩ码芯片８２０Ｂ的初始状志）Ｉ 信号，蜂鸣器发出响声。发送与接收关系为：ＨＳ —口疆堕口 — —１ｒ童 —’一 ５１０４的３脚每两次键，ＨＳ ８２０６的１０脚状态循环一 踟嘲 置肘钟教据原始地址组的初地址送３ｏ单元中保 次，ＨＳ ５１０４的５脚每按３次键，ＨＳ ８２０６的１１脚， 口蜜口 １２脚状态循环一次，详见表１、表２。 《毒 — 表１ 发送与接收对应状态 ｌ健处理（｜Ｉ掣钟敏攮）ｌ Ｉ Ｉ （备用）调用Ｄｓｌ卿初始化子程序 Ｉ ● ｌ 调用读取Ｄｓ１册８７数据的于程序 Ｉ ● 陶用将读取的粥１鞠哪ｑ时钟敷据处理并避置曩鹾的子程序 表２发送与接收对应状态 ｌ且示处理Ｉ ● ｌ釜ｌ ６主程序瓤程幽 ７结论 本文针对市场上流行的大屏幕时间显示器存在 红外遥控器的不同键按下时，编码芯片ＨＳ ５１４０ 的设计不合理、维修困难等缺点，以单片机为核心， 就会在不同的引脚产生编码，利用这个特点，将编码 利用红外遥控技术实现时钟数据遥控修改，在实际 芯片ＨＳ ５１４０的ｌ０脚接ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１．０，ＨＳ ５１４０ 应用时，如果出现时钟数据不准，用户不需要爬到高 的１１脚接ＡＴ８９Ｃ５１的Ｐ１．１，ＨＳ ５１４０的１２脚接 处手动修改，在与显示器相隔ｌＯｍ的距离内，均可 Ａ ９Ｃ５１的Ｐ１．２。Ａ ９Ｃ５１通过定时扫描Ｐ１．０， 用红外遥控器进行时钟数据的遥控修改，从而大大 Ｐ１．１，Ｐ１．２来监控红外遥控器键盘的输入。 增强了它的实用性。该遥控技术具有很强的推广意 义，不仅仅局限于大屏幕时钟数据的修改，还包括家 ５数字时钟电路设计 时钟芯片选用ＤＳ１２８８７【ｌ－２］，可提供秒、分、时、 庭、办公等设备数据的设定，不需要专业人士修改， 星期、日、月、年等信息，日在月末可按照月、年自动 用户可自己设定数据。 调整，并带有润年修正，它自带晶振和电池，在没有 参考文献： 外部电源的情况下可工作１０年，数据串行输出，软 ［１］ 陆坤主．电子设计技术［Ｍ］．成都：电子科技大学出版 件简单，数据地址总线复用，硬件较简单。 社。１９９７：４８－７９． ６程序流程图及功能分析 ［２］王福瑞．单片微机测控系统设计大全［Ｍ］．北京：北京 主程序流程图如图６所示。 航空航天大学出版社，１９９９：２０—１８６． 主程序的主要功能包括：设置堆栈，定时器及串 ［３］ 安颖，张春英，王裕琛．红外遥控技术在单片机控制系 口初始化，设置中断的有关参数，并初始化一些要用 统中的应用［Ｊ］．电子技术，２００３，（６）．６０－６２． 到的寄存器和标志（见图６），如设置时钟数据存储 ［４］ 肖景和．红外线热释电与超声波遥控电路［Ｍ］．北京： 的指针地址３０Ｈ，以便遥控两键实现修改时钟数据 人民邮电出版社，２００３：２０—２２９．