基于單片工業(yè)控制微機的無(wú)線(xiàn)式鍵盤(pán)接口設計

摘 要：本文介紹了一種利用紅外遙控器作為單片機輸入鍵盤(pán)的接口原理和方法。該接口方式既可以節省單片機的硬件資源,同時(shí)也方便了使用者對單片機的操作,尤其是適合某些需要遠距離操作的場(chǎng)合。平
關(guān)鍵詞：單片工業(yè)控制微機；紅外遙控；鍵盤(pán)接口

1. 引言

對于工業(yè)控制微機系統來(lái)說(shuō)輸入設備鍵盤(pán)幾乎是必不可少的。在按鍵數目較少時(shí),一般直接利用按鍵控制接口線(xiàn)的高低電平來(lái)表示,因此需要相應的接口支持,由于單片工業(yè)控制微機系統接口線(xiàn)數目有限,為了減少占用接口線(xiàn)常常采用一鍵定義多功能,但這又增加了軟件的復雜性;在按鍵數目較多時(shí),則大多采用動(dòng)態(tài)掃描的方式構成鍵盤(pán)矩陣,這種鍵盤(pán)雖然結構原理簡(jiǎn)單,驅動(dòng)程序易于設計,但是在具體實(shí)現時(shí)往往需要花很多的時(shí)間去設計印刷電路板、考慮面板布局,而且在硬件資源比較緊張時(shí),還要考慮擴充I/ O 口,從而使得電路變得越來(lái)越復雜。

2. 系統簡(jiǎn)介

本文介紹一種無(wú)線(xiàn)式鍵盤(pán)接口,該接口可以最大限度地減少對單片機系統的硬件資源要求,僅占用一根接口線(xiàn),在系統的面板上只需一個(gè)小的接收窗。整個(gè)接口由發(fā)射和接收兩部分組成。對于單片工業(yè)控制微機系統所需的按鍵數目少于30 時(shí),發(fā)射部分可以直接使用成品紅外遙控發(fā)射器,如果自行設計發(fā)射部分,則可以支持60個(gè)鍵左右,其中有兩鍵用于構成組合按鍵。接收部分的接口電路也非常簡(jiǎn)單,無(wú)需布線(xiàn),只要將成品模塊的輸出直接接到單片工業(yè)控制微機系統的任一I/ O 接口線(xiàn)即可,同時(shí)驅動(dòng)程序也易于設計。由于鍵盤(pán)采用無(wú)線(xiàn)方式,因此所構成的單片機可以方便地滿(mǎn)足一些需要遠距離控制的場(chǎng)合,以及一些特殊場(chǎng)合,例如:單片工業(yè)控制微機系統在一個(gè)密封的容器內,通過(guò)玻璃小窗進(jìn)行參數輸入或控制；單片工業(yè)控制微機周?chē)h(huán)境不適宜用戶(hù)近距離操作等。

2．1硬件設計與工作原理

整個(gè)鍵盤(pán)接口的原理框圖如圖一 所示,發(fā)射部分與接收部分之間采用紅外線(xiàn)作為傳播媒介。

圖一 　無(wú)線(xiàn)鍵盤(pán)接口原理框圖

2.1.1　發(fā)射部分

我們選用由TCL2101AS型電視機紅外遙控發(fā)射器, 圖二 為其內部的電路原理圖。微處理器TC9028 F--022 芯片為控制核心，24位鍵盤(pán)矩陣，三極管Q1501是驅動(dòng)器，D1501（HIR305B）是紅外線(xiàn)發(fā)射二極管。

微處理器TC9028 F--022 芯片的功能比較簡(jiǎn)單，一是鍵盤(pán)掃描，識別鍵位，二是鍵功能編碼，向輸出端口提供編碼數據。當有鍵按下時(shí)，微處理器TC9028 F--022 掃描鍵盤(pán)，識別出是哪個(gè)按鍵后，進(jìn)行功能編碼，從19腳輸出，經(jīng)Q1501驅動(dòng)，使D1501發(fā)出紅外光，向外發(fā)射傳輸數據。

圖二 　紅外遙控發(fā)射器電路

2.1.2 紅外線(xiàn)遙控接收器與單片機的接口電路設計

TMFS―5380是紅外線(xiàn)遙控接收器，當內部的光電二極管接收到紅外光時(shí)，光電檢測電路將光電流轉換為電壓信號，電壓信號被放大后，被帶通濾波器選出已調信號，經(jīng)檢波，取出編碼脈沖，從1腳輸出。紅外線(xiàn)遙控接收器與單片機的接口電路，仍采用TMFS―5380，它與單片機的連接如圖三所示。

圖三　紅外線(xiàn)遙控接收器與單片機的接口電路

2.2 　軟件設計

根據上述紅外線(xiàn)遙控接收器與單片機的接口電路，軟件設計有兩種編程方法，一種方法可以采用中斷觸發(fā)方式；另一種方法可以采用啟動(dòng)定時(shí)器方式。

2.2.1 中斷觸發(fā)方式

遙控接收電路1腳輸出的是串行脈沖信號，可以讓此脈沖觸發(fā)單片機的外部中斷INT1，設置定時(shí)器T0工作于方式0，當中斷到來(lái)時(shí)，給T0置初值0，然后啟動(dòng)T0，當下一次中斷到來(lái)時(shí)，讀出T0的值，根據值的大小就可以判斷脈沖的寬度，即可判斷出是“0”，還是“1”。程序方框圖如下所示。

2.2.2啟動(dòng)定時(shí)器方式

把遙控接收電路1腳輸出的串行脈沖信號到向后，從INT1腳送入，當信號由“0”變“1”時(shí)，T1開(kāi)始計時(shí)/計數，在INT1引腳為高電平期間，始終接通脈沖源，T1不停地計時(shí)/計數，當INT1信號由“1”變“0”時(shí)，定時(shí)器停止計時(shí)/計數。此時(shí)讀出T1的值，依據值的大小就可以判斷此高電平的時(shí)間，亦即可判斷出是“0”，還是“1”。主程序設計不再贅述，下面給出讀取脈沖寬度的參考程序。

LOOP：JB P3.3,LOOP

MOV TL0,#00H

MOV TH0,#00H

SETB TR0

LOOP1: JNB P3.3,LOOP1

JB P3.3,$

CLR TR0

MOV 60H,TL0

MOV 61H,TH0

3 　結束語(yǔ)

　 本文介紹了一種利用紅外遙控器作為單片機輸入鍵盤(pán)的接口原理和方法，構思巧妙，結構合理，成本低廉，我們已經(jīng)成功地利用該接口方式實(shí)現了單片機鍵盤(pán)的無(wú)線(xiàn)式操作。文中以TC9028 F--022 芯片作為發(fā)射部分,對于其他類(lèi)型發(fā)射芯片,此接口原理仍然適用,只需相應修改中斷服務(wù)程序即可。如果單片機系統有多余的外中斷資源,可將接收到的信號輸入至中斷引腳,利用外中斷與定時(shí)器結合,則可減少接收處理時(shí)對CPU 時(shí)間的占用。

遙控技術(shù)經(jīng)歷了有線(xiàn)遙控、無(wú)線(xiàn)電波遙控，現今的紅外遙控,技術(shù)已相當成熟,功能越來(lái)越強,運行越來(lái)越穩定,應用越來(lái)越廣泛。先進(jìn)的遙控技術(shù)配合單片機運用到工業(yè)控制中去,那么,控制系統的操作將變得更容易、更快捷、更方便、更安全。

參考文獻

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