基于單片機和編程軟件VB實現(xiàn)智能紅外邏輯分析儀的設計

引言

紅外通信技術是一種點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是傳統(tǒng)設備之間連接線纜的替代技術，是目前國際上普通采用的一種近程無線傳輸技術，常用于智能小區(qū)控制系統(tǒng)和電話教學交互式遠程控制系統(tǒng)中，但是目前的家電（如空調(diào)、錄像機、VCD機等）有各種不同的品牌和型號，其紅外遙控編碼及發(fā)送格式不盡相同。為了能夠用一臺通用控制器對多種不同型號的家電進行控制，本文利用功能強大的單片機和編程軟件VB設計了一種基于計算機串口的通用型智能紅外邏輯分析儀，它可對各種電器的紅外遙控器所發(fā)射的控制信號進行識別、存貯和再現(xiàn)。還可通過紅外硬件接口識別出紅外信號并送入單片機處理，然后利用VB開發(fā)的虛擬軟件在電腦屏幕上實時顯示采集到的紅外信號波形，便于設計人員對各種調(diào)制方式的紅外信號進行“可視化”的分析與研究。

1、硬件設計

1.1 串行通信的基本原理

串行端口本質(zhì)上是計算機的CPU和外部串行設備間的編碼轉(zhuǎn)換器。當數(shù)據(jù)從CPU經(jīng)過串行端口發(fā)送出去時，字節(jié)數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換為串行的俠。而在接收數(shù)據(jù)時，串行的位則被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。在Windows環(huán)境下，串行端口是Windows系統(tǒng)資源的一部分。如果要使用串口進行通信，應用程序必須在使用前向操作系統(tǒng)提出使用串口資源的申請（創(chuàng)建并打開串口），然后進行相應的串口參數(shù)配置，雙方的串口才可進行通信，通信完畢后，還必須釋放系統(tǒng)資源（關閉串口）。串口通信程序的流程如圖1所示。

1.2 89C51的串行口

89C51內(nèi)有一個全雙工的串行口，它有4種工作方式：方式0，串行接口為移位寄存器I/O方式；方式1，串行接口被控制為8位的異步通信接口，實際上，此時傳送一幀住處應為10位，其中1位為起始位，8位為數(shù)據(jù)位，1位為停止位，在該方式中，波特率可變;方式2和方式3被定義為9位的異步通信接口，此時傳送一幀信息為11位，其中1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位，工作方式的選擇由芯片內(nèi)的特殊功能寄存器SCON（串行口控制寄存器）來設備。

1.3 接口電路

為了能使單片機與PC進行通信，必須使其遵循相同的通信協(xié)議。由于89C51的串行口輸入/輸出為TTL邏輯電平，高電平為3.8V左右，低電平為0.3V左右，因而這種以TTL電平傳送數(shù)據(jù)的方式的抗干擾性較差。而計算機內(nèi)部的RS-232C串行口用12V和-12V電平方式，這種方式中，信號0和信號1的電平差別增大，從而增強了抗干擾性。但是，為了解決這種電平不一致的矛盾，必須采用一個RS-232C電平轉(zhuǎn)換器，文中采用的MAX232自身帶有電源電壓變換器，可把+5V電壓變換成RS-232輸出電平所需的10V電壓，因而采用這種方式進行串行通信具有較好的性能和低廉的價格。如果通信距離較遠，還可以通過增加MAX485轉(zhuǎn)換器來連接MAX232以滿足要求。其硬件接口電路原理如圖2所示。

2、軟件設計

2.1 紅外遙控編碼及傳送格式

紅外通信的基本原理是在發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，然后通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈沖調(diào)制（PPM）兩種方式。本系統(tǒng)采用的是脈時調(diào)制方法。在調(diào)制脈沖寬度編碼方式下，“0”是由時間間隔為T的一串38.5kHz載波脈沖后加時間間隔壁為T0的無載波脈沖的空閑狀態(tài)來表示；而“1”是由時間間隔壁為T的一串38.5kHz載波脈沖后加時間間隔為T1的無載波脈沖的空閑狀態(tài)來表示，其中T1大于T0。

為了提高抗干擾能力和通訊可靠性，多數(shù)紅外遙控發(fā)射器在發(fā)送二進制編碼前要插入各種引導碼，以便接收器識別。為了區(qū)分不同類型的遙控器，還需要發(fā)送地址碼和校驗碼，另外不同遙控器所發(fā)送的碼長也不相同。一般的傳送格式如圖3所示。

2.2 單片機的軟件編程

單片機（下位機）部分的編程主要是完成單片機和計算機之間的串行通訊。該軟件主要由串口初始化子函數(shù)、單片機內(nèi)部定時器T0中斷子函數(shù)、紅外信號發(fā)送子函數(shù)等3大模塊組成。其具體程序如下：

#include》at89x52.h）

#define byte unsigned char

#define WAR_0 P1_1 //定義接收引腳

#define LED_RECEIVE P1_0 //定義指示燈引腳

//晶振 22.1184MHz

//波特率=（（xtal/12/t1_over_rate）/32）*2^pcon

byte bdata buffer=0;

sbit way0=buffer^0;

byte i=0;

bit start=0;

void send char（unsigned char word）//串口發(fā)送子函數(shù)

{

TI=0;

SBUF=word;

While（TI==0）;

TI=0;

}

void t0_service（viod） interrupt 1 using 1//T0中斷子函數(shù)

{

way0=WAY_0;

I++;

If（I=8）

{

TI=0;

SBUF=buffer;

I=0;

}

buffer=buffer1;

}

void main（void） //主函數(shù)

{

SCON=0x40; //設置串口模式

TMOD=0x22; //設置定時器模式

TH1=0xff; //定時器加載初值

TH1=0xff;

PCON=0x80; //57600bps *2 22.1184M

115200bps

TR1=1; //開定時器

TH0=0xdb; //定時器0加載初值

TL0=0xfd;

EA=1;

WAY_0=1;

ET0=1; //以上是串行初始化

While（1） //主循環(huán)

{

if（！ WAY_0）

{

TR0=1; //開定時器T0中斷

LED_RECEIVE=0；//LED指示燈點亮

}

}

}

2.3 上位機軟件設計

上位機（計算機）軟件的作用是實時采集由計算機串口接收的信號（即單片機發(fā)送的信號），同時通過VB軟件編程來實現(xiàn)被采集紅外信號的實時顯示，以便于分析。

一般的IBM PC兼容型微機均提供有1至2個25針或9針的RS-232C標準串行口，簡稱COM1和COM2。在某些應用中，還可通過插裝通信卡來獲得額外的RS-232C標準串行口。利用這些串行口，微機便可以與其他數(shù)字設備（包括計算機）進行一般的數(shù)據(jù)通信。

利用Visual Basic提供的MSComm控件可以簡單便攜地通過應用程序?qū)崿F(xiàn)串行通信，也可以創(chuàng)建功能完備、具有事件驅(qū)動功能的高級通信工具。與DOS環(huán)境下用匯編或C語言等編制的串行通信程序及Windows環(huán)境下用Visual C編制的串行通信程序相比，在使用Visual Basic的MSComm控件實現(xiàn)串行通信時，程序員只需關心MSComm控件對Windows通信驅(qū)動程序的API函數(shù)的接口即可，換句話說，只需要設置和監(jiān)視MSComm控件的屬性和事件即可。

利用VB實現(xiàn)串行通信主要有兩種方法：一是調(diào)用Windows API通信函數(shù)；二是使用VB的通信控件（MSComm）。本文采用第二種方法，即利用通信控件再加一個定時器控件（Timer）來實現(xiàn)簡單地串行通信。

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