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遙控器方案開(kāi)發(fā)
遙控器在我們生活中是一種非常常見(jiàn)的遠(yuǎn)程控制裝置，應(yīng)用的范圍十分的廣泛。雖然這種利用紅外線(xiàn)遙控的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)極為成熟，但是在使用中仍然存在著很明顯的缺點(diǎn)。而將藍(lán)牙設(shè)備技術(shù)的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于遙控器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，能夠有效的改善原來(lái)遙控器的缺陷。
一、藍(lán)牙遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
藍(lán)牙遙控器系統(tǒng)的主要組成結(jié)構(gòu)包括藍(lán)牙模塊、MCU單機(jī)片、操作鍵盤(pán)以及揚(yáng)聲器，這些部件的組成促使遙控器成為了基礎(chǔ)性的遠(yuǎn)程控制裝置。在功能方面，當(dāng)按下操作鍵盤(pán)的按鍵后，被按的按鍵值會(huì)被系統(tǒng)實(shí)施編碼，在藍(lán)牙模塊的作用下將形成的ASICC碼并以此碼的形式進(jìn)行發(fā)送。當(dāng)藍(lán)牙模塊與系統(tǒng)之間建立連接之后，與之相對(duì)應(yīng)的接收機(jī)能夠?qū)b控器發(fā)送出聲音信號(hào)，隨之遙控器中組成部件的揚(yáng)聲器會(huì)發(fā)出聲音，能夠用來(lái)對(duì)遙控器位置的確認(rèn)。由于在進(jìn)行藍(lán)牙通信的過(guò)程中需要先進(jìn)行連接的建立，因此需對(duì)其中途出現(xiàn)的連接中斷情況進(jìn)行考慮。當(dāng)藍(lán)牙通信出現(xiàn)失敗之后，操作系統(tǒng)會(huì)對(duì)藍(lán)牙模塊進(jìn)行自動(dòng)重啟，并重新進(jìn)行連接的建立，進(jìn)而重新繼續(xù)通信。
二、基于藍(lán)牙技術(shù)的遙控器系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程
2.1藍(lán)牙遙控器的硬件設(shè)計(jì)
藍(lán)牙遙控器構(gòu)成的硬件主要有以下8個(gè)方面：
①遙控器的微控制器(MCU單機(jī)片)：微控制器是遙控器構(gòu)件中的主控部件，將其與鍵盤(pán)進(jìn)行連接，能夠?qū)︽I盤(pán)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)鍵盤(pán)的鍵值能夠?qū)嵤┚幋a功能。將其以UAＲT串口的形式與藍(lán)牙模塊之間進(jìn)行連接，使其與藍(lán)牙模塊之間實(shí)現(xiàn)通信狀態(tài)，從而使藍(lán)牙建立連接得以實(shí)現(xiàn)，以此來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出與讀入的相應(yīng)功能。將其與遙控器構(gòu)建中功放模塊建立連接，能夠?qū)β史糯竽K進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。
②遙控器的藍(lán)牙模塊:一般選用的是BK8002藍(lán)牙模塊，它與MCU單機(jī)片之間的連接是通過(guò)UAＲT實(shí)現(xiàn)的，具有接收指令的功能，并能夠通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行發(fā)送及接收。同時(shí)還需要將音頻線(xiàn)與功率放大器進(jìn)行連接，以保證揚(yáng)聲器能夠?qū)崿F(xiàn)輸出。
③遙控器的功率放大模塊：將音頻線(xiàn)與該模塊進(jìn)行連接，該模塊能夠?qū)⒁纛l信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大之后的信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器進(jìn)行輸出。當(dāng)然要注意輸出的音量不能過(guò)大，否則會(huì)造成功放過(guò)熱的現(xiàn)象。
④遙控器的揚(yáng)聲器：它的主要功能就是對(duì)音頻進(jìn)行播放。
⑤遙控器的鍵盤(pán)：能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶(hù)輸入信息的接收。
⑥遙控器的開(kāi)關(guān)鍵：當(dāng)按下該按鍵后，遙控器系統(tǒng)開(kāi)始供電，同時(shí)能夠?qū)⑿盘?hào)提供給MCU單片機(jī)。
⑦遙控器的蜂鳴器：主要用于提醒信號(hào)的發(fā)出。⑧遙控器的電源：一般采用鋰電池進(jìn)行供電，并與電壓轉(zhuǎn)換芯片同時(shí)使用，為MCU單片機(jī)提供3．3伏電壓，為藍(lán)牙模塊提供5伏電壓。通過(guò)MCU單片機(jī)與開(kāi)關(guān)鍵來(lái)共同控制實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。
2.2藍(lán)牙遙控器的軟件設(shè)計(jì)
基于藍(lán)牙技術(shù)下遙控器的主程序流程主要包括以下8個(gè)方面：
①遙控器的開(kāi)關(guān)機(jī)功能，當(dāng)按下這個(gè)按鍵之后，MCU單片機(jī)獲得供電，同時(shí)接收到鍵盤(pán)中開(kāi)關(guān)按鍵發(fā)出的信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到這個(gè)按鍵已經(jīng)按下2秒后，進(jìn)行通電信號(hào)的發(fā)出，這個(gè)時(shí)候遙控器獲得供電，即代表已經(jīng)開(kāi)機(jī)。
②遙控器的藍(lán)牙握手功能，當(dāng)遙控器中的藍(lán)牙模塊獲得供電后，其指示信號(hào)為ON
，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到這種信號(hào)之后，進(jìn)行接收機(jī)配對(duì)操作命令的執(zhí)行，否則將會(huì)自動(dòng)對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行重啟。配對(duì)成功后，藍(lán)牙模塊供電后悔吐出II
的信號(hào)指示，一經(jīng)檢測(cè)進(jìn)行密碼的發(fā)送，今兒使系統(tǒng)進(jìn)入到對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送的模式，否則將會(huì)對(duì)藍(lán)牙的連接繼續(xù)進(jìn)行等待。
③遙控器的按鍵掃描功能，這項(xiàng)功能能夠?qū)︽I盤(pán)進(jìn)行掃描，當(dāng)檢測(cè)到鍵值的編碼后，進(jìn)入到編碼的發(fā)送模式。
④遙控器的鍵值發(fā)送功能，按鍵位于非音量控制狀態(tài)時(shí)，按鍵編碼值通過(guò)UAＲT以AT+編碼值的格式傳送給藍(lán)牙模塊，傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?600。發(fā)送成功時(shí)，藍(lán)牙模塊的指示為OK
。
⑤遙控器的音量控制功能，通過(guò)對(duì)音量控制鍵的控制，向藍(lán)牙模塊發(fā)送音量控制的指令。指令如果發(fā)送成功，那么藍(lán)牙模塊顯示的指示信號(hào)為成功，如果重復(fù)多次都未發(fā)送成功后，那么藍(lán)牙模塊進(jìn)行自動(dòng)重啟。為了功放避免出現(xiàn)過(guò)熱，應(yīng)通過(guò)最大值的設(shè)定來(lái)對(duì)音量限定。
⑥遙控器的接收音頻信號(hào)功能，藍(lán)牙模塊中對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送與音頻接收的功能彼此之間是獨(dú)立的，所以在MCU單片機(jī)將能功率的模塊放大后，該接收機(jī)能夠?qū)σ纛l信號(hào)直接進(jìn)行發(fā)送。
⑦遙控器的警告與休眠功能，如果進(jìn)行藍(lán)牙握手的時(shí)候，出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的未連接的狀況，MCU的蜂鳴器會(huì)收到控制發(fā)出聲音進(jìn)行提示。在連接建立之后，鍵盤(pán)如果長(zhǎng)時(shí)間處于無(wú)動(dòng)作的狀態(tài)，MCU將會(huì)進(jìn)入休眠的模式，藍(lán)牙模塊將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，一直到按鍵再次被按時(shí)才會(huì)復(fù)蘇。
⑧遙控器的斷開(kāi)連接自動(dòng)重啟功能，當(dāng)建立的藍(lán)牙連接被斷開(kāi)之后，MCU會(huì)藍(lán)牙模塊進(jìn)行控制進(jìn)行重啟。
三、基于單片機(jī)技術(shù)的遙控器開(kāi)發(fā)思路
時(shí)代在發(fā)展，我們對(duì)生活的要求也越來(lái)越高，各種遙控器悄然的進(jìn)入我們的家庭和工作中，但是傳統(tǒng)的遙控器制作方法簡(jiǎn)單、功能單一，在應(yīng)用時(shí)受到一定地限制。本文對(duì)遙控器的設(shè)計(jì)在結(jié)合了以前遙控器的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化了以前的缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，又加入了新的元素，是我們的遙控器變得更加先進(jìn)。我們采用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行遙控設(shè)計(jì)，利用單片機(jī)的特點(diǎn)，使一個(gè)遙控器能控制所有的電器，達(dá)到一器多用的效果。這項(xiàng)研究在使我們的生活變得越來(lái)越智能化，在我們的生活上節(jié)省了遙控的數(shù)量，在我們科技發(fā)展上幫助我們又立下一個(gè)新的里程碑。
單片機(jī)的全名是單片微型計(jì)算機(jī)，它就是在一個(gè)芯片上集成隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、中央微處理器、接口電路等部件，從而構(gòu)成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。萬(wàn)能遙控器其實(shí)就是要求提高我們的存儲(chǔ)器的容量，在進(jìn)行編碼時(shí)，把所有電器的編碼都放進(jìn)去。當(dāng)使用遙控器時(shí)，我們根據(jù)不同的電器進(jìn)項(xiàng)尋找不同的編碼，從而控制電器的功能。
由于以前的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)產(chǎn)生的無(wú)線(xiàn)波對(duì)于其他的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備會(huì)造成一定的干擾，所以它并不能大量的使用，一器多用這是很難實(shí)現(xiàn)。因此遙控器在使用單片機(jī)的基礎(chǔ)上是依靠紅外線(xiàn)通信，紅外線(xiàn)通信不光不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)互擾，而且發(fā)行速度快。它是利用紅外線(xiàn)在空氣中的傳播，遙控器進(jìn)行發(fā)射和電器負(fù)責(zé)接受。在發(fā)射時(shí)，我們選擇功能的的發(fā)送信號(hào)通過(guò)編碼后進(jìn)入電路通過(guò)紅外發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)射，當(dāng)電器受到這種紅外信號(hào)時(shí)，再通過(guò)電路把它恢復(fù)成原來(lái)的信號(hào)進(jìn)行控制電器的作用。
四、基于單片機(jī)的遙控器設(shè)計(jì)方法
4.1單片機(jī)遙控器的總體結(jié)構(gòu)
首先我們把單片機(jī)遙控器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模板化，然后把各個(gè)模板連接在一起。遙控器主要包括接收發(fā)送模塊、單片機(jī)、按鍵模塊、電源模塊、電路控制模塊。這幾個(gè)模塊構(gòu)成了我們的遙控器，我們?cè)诜謩e對(duì)這幾個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后對(duì)整體進(jìn)行外觀進(jìn)行設(shè)計(jì)，組成我們的遙控器。
4.2單片機(jī)選擇設(shè)計(jì)
我們選擇單片機(jī)時(shí)有很多單片機(jī)進(jìn)行選擇，通過(guò)反復(fù)挑選我們選擇單片機(jī)AT89S52，這款單片機(jī)是一種低功耗、高性能，具有8KB在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，其內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有258Byte(可以根據(jù)需要擴(kuò)展外部RAM)，可作為CPU正常工作的內(nèi)部緩存和學(xué)習(xí)過(guò)程中紅外命令的脈沖寬度和編碼的暫存器。硬件電路基礎(chǔ)是AT89S52最小系統(tǒng)，所有其他電路都是在這個(gè)基礎(chǔ)上擴(kuò)展出來(lái)。這款高性能的單片機(jī)在控制行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。單片機(jī)與各模塊電路口相連接。
4.3遙控器發(fā)送模塊設(shè)計(jì)
在紅外線(xiàn)進(jìn)行發(fā)射時(shí)，我們采用紅外發(fā)光二極管PH303進(jìn)行發(fā)射紅外信號(hào)。當(dāng)我們按下功能鍵時(shí)，單片機(jī)找到對(duì)應(yīng)的編碼，開(kāi)始穿向電路中，當(dāng)二極管中有電流通過(guò)時(shí)，紅外發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)射紅外線(xiàn)。由于在紅外線(xiàn)具有距離小發(fā)射信號(hào)強(qiáng)的特點(diǎn)，我們需要增強(qiáng)紅外線(xiàn)的信號(hào)強(qiáng)度，防止距離遠(yuǎn)難以控制的現(xiàn)象發(fā)生。我們可以用輸出占空比較小的脈沖信號(hào)來(lái)增強(qiáng)紅外線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度，輸出占空比較小的方法一般就是設(shè)計(jì)脈沖電路和用軟件控制單片機(jī)這兩種方法。
我們?cè)谠O(shè)計(jì)單片機(jī)遙控器時(shí)采用利用軟件這種方法，在遙控器輸出高電平情況下，定時(shí)時(shí)間是由指令數(shù)和指令周期決定的，但是指令周期是一定的，那么我們就應(yīng)該來(lái)控制指令數(shù)。因此我們可以看出占空比可以來(lái)定時(shí)時(shí)間來(lái)控制，這樣我們就輸出占空比盡量小的脈沖信號(hào)。也就是說(shuō)我們利用軟件控制指令數(shù)就可以控制紅外線(xiàn)發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)弱。
4.4接收模塊設(shè)計(jì)
紅外接收我們選用SM0038這種接收頭，這種接收頭的工作原理是當(dāng)接收到38KHZ紅外線(xiàn)這種信號(hào)時(shí)，就會(huì)把這種光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)電路進(jìn)行放大處理，再由輸出級(jí)電路進(jìn)行反向放大輸出。它的優(yōu)點(diǎn)是性能高，價(jià)格低廉，在其他領(lǐng)域被廣泛使用。
4.5遙控器按鍵模塊設(shè)計(jì)
在對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們一般采用矩陣式鍵盤(pán)，形成行列結(jié)構(gòu)把按鍵布置在交電上，然后將每個(gè)按鍵都連接上線(xiàn)。按鍵的順序也關(guān)系我們的使用，在布置按鍵時(shí)，我們應(yīng)該把功能關(guān)系密切的按鍵放在一起，而把那些沒(méi)有關(guān)系的安建分離開(kāi)來(lái)。這樣的設(shè)計(jì)方便我們?cè)谑褂眠b控器時(shí)盡快掌握我們的遙控器使用方法。我們還應(yīng)該設(shè)置上選擇電器的按鈕，來(lái)選擇我們控制的電器。
基本原理就是當(dāng)按鍵按下時(shí)為低電平，而當(dāng)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，就是高電平。不同的按鍵都表示著不同的功能，在接收時(shí)是不同的信號(hào)，然后是不同的信號(hào)又是不同的編碼。并且不同的按鍵下是開(kāi)關(guān)，利用了機(jī)械觸點(diǎn)的開(kāi)和斷。在閉合和斷開(kāi)的過(guò)程通過(guò)機(jī)械的觸點(diǎn)產(chǎn)生電壓，但是機(jī)械觸點(diǎn)具有彈性，斷開(kāi)和閉合時(shí)都會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)，這就會(huì)造成電路的不穩(wěn)定。我們必須消除這種按鍵顫動(dòng)，我們選擇用加雙穩(wěn)態(tài)電路的方法。
4.6遙控器電源模塊設(shè)計(jì)
我們通常選擇5V干電池作為遙控器的電源。首先電池的購(gòu)買(mǎi)渠道比較方便，在各個(gè)超市都有售賣(mài)。其次干電池使用起來(lái)方便，相對(duì)于那種充電遙控器，是比較省原材料，這樣的電池不用考慮它的使用壽命，并且不用再把充電電池的原理引進(jìn)進(jìn)來(lái)。
總結(jié)
綜上所述，本文通過(guò)藍(lán)牙模塊化設(shè)計(jì)的介紹，還原了藍(lán)牙遙控器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)與紅外遙控器相比其在通信準(zhǔn)確率方面差不多，而在系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面，由于藍(lán)牙遙控器能夠在連接出現(xiàn)中斷的情況下，進(jìn)行修正來(lái)使正常通信得以維護(hù)，接收距離較長(zhǎng)且可以不對(duì)準(zhǔn)接收裝置，就可以完成遠(yuǎn)距離的控制任務(wù)，所以藍(lán)牙遙控器更具穩(wěn)定性。
另外，單片機(jī)遙控器在我們的生活中越來(lái)越重要，我們需要這樣的方便快捷的工具來(lái)使我們的生活變得更加的方便?，F(xiàn)在我們家庭、工業(yè)的智能化普及的還不夠高，每臺(tái)電器只能用相對(duì)應(yīng)的遙控器來(lái)控制的歲月馬上就會(huì)過(guò)去，而新的一器多用的時(shí)代已經(jīng)在悄然到來(lái)。本文以單片機(jī)遙控器設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，介紹了一些單片機(jī)遙控器的基本原理和設(shè)計(jì)過(guò)程，解決了不同電器的遙控器之間不兼容的問(wèn)題。隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，我們的智能遙控器會(huì)變得越來(lái)越方便，會(huì)引入更多的功能。智能遙控器不單單讓我們的電器控制變得更加方便，也給與我們進(jìn)行將來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)控的研究提供了便利。
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