基于A(yíng)tmega16單片機的智能空調遙控器

　　1 引言

　　近年來(lái)，計算機技術(shù)、現代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)高速發(fā)展，智能化家居系統也隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了千家萬(wàn)戶(hù)，家居系統中如空調、電視、照明系統等，都使用遙控器進(jìn)行控制。紅外線(xiàn)遙控器由于具有結構簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、功能強、成本低等特點(diǎn)，已成為使用最廣泛的一種遙控方式。然而，由于各種紅外設備采用的技術(shù)標準與協(xié)議大不相同，使得各種設備的遙控器并不能兼容，給用戶(hù)和消費者帶來(lái)了諸多不便。

　　目前，市場(chǎng)上已有的萬(wàn)能遙控器多是內置了多種品牌的紅外控制指令，對內置品牌以外的紅外設備則無(wú)能為力。為此，本文設計了一款針對空調設備的智能學(xué)習型紅外遙控器，采用記錄脈沖寬度的方法，成功實(shí)現了對多種紅外空調遙控信號的學(xué)習與再現，真正實(shí)現了"萬(wàn)能".本文在闡述了系統的總體結構及硬件設計的基礎上，詳細研究了系統學(xué)習，發(fā)送及通信功能的軟件設計與實(shí)現。

　　2 系統總體結構與硬件設計

　　系統采用模塊化設計，各模塊通過(guò)接口電路與主控芯片相連。主要模塊有：矩陣鍵盤(pán)，液晶顯示，存儲模塊，紅外發(fā)送模塊，紅外接收模塊，RS232、RS485 通信模塊，以及溫度檢測模塊。系統結構圖如圖1 所示。

　　系統以Atmega16 單片機作為主控芯片，Atmega16具有16K 字節的系統內可編程Flash ,512 字節EEPROM,1K 字節SRAM,32 個(gè)通用I/O 口線(xiàn)，32 個(gè)通用工作寄存器，用于邊界掃描的JTAG 接口，支持片內調試與編程，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器/計數器（T/C），片內/外中斷，可編程串行USART,有起始條件檢測器的通用串行接口，8 路10 位具有可選差分輸入級可編程增益的ADC,具有片內振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器，一個(gè)SPI 串行端口，以及六個(gè)可以通過(guò)軟件進(jìn)行選擇的省電模式。該芯片功能強大，滿(mǎn)足系統設計需要并提供了充分的擴展空間。主控芯片使用8MHz 的晶振，晶振電路靠近主控芯片，盡量減少輸入噪聲。復位電路采用低電平復位。

圖1 系統結構圖

　　矩陣鍵盤(pán)采用3*3 的設計，設置了8 個(gè)功能鍵，方便用戶(hù)進(jìn)行手動(dòng)操作。其中單獨設計了一顆模式切換鍵，可在學(xué)習、發(fā)射、通信模式中切換。為了實(shí)現學(xué)習功能， 紅外接收模塊使用了一體化接收頭NB1838,其光電檢測和前置放大器集成于同一封裝，中心頻率為37.9KHz. NB1838 的環(huán)氧樹(shù)脂封裝結構為其提供了一個(gè)特殊的紅外濾光器，對自然光和電場(chǎng)干擾有很強的防護性。NB1838 對接收到的紅外信號進(jìn)行放大、檢波、整形，并調制出紅外編碼，得到TTL 波形，反相后輸入單片機，再由單片機進(jìn)行進(jìn)一步的處理，存儲到EEPROM 中，接收電路如圖2 所示。

圖2 接收硬件電路圖。

　　考慮到系統需要的存儲空間比較大，設計了單獨的存儲模塊，選用的EEPROM 是AT24C64,它提供了8KB 的容量，通過(guò)IIC 協(xié)議與Atmega16 TWI 接口通信，將學(xué)習到的紅外指令存儲在此，掉電不丟失。

　　在發(fā)射模式下，系統從EEPROM 讀取相應數據信息，利用三極管9013 組成的放大電路，通過(guò)大功率紅外發(fā)射管將調制好的紅外信號發(fā)射出去。發(fā)射電路如圖3所示，非發(fā)送狀態(tài)時(shí)，三極管工作在截止狀態(tài)，紅外發(fā)射管不工作，有利于降低功耗以及延長(cháng)紅外發(fā)射管的使用壽命。經(jīng)實(shí)際測試，發(fā)射距離可達到10m 左右。

圖3 發(fā)射硬件電路圖。

　　通信模式中，系統通過(guò)RS232 電路與上位機通信，在與上位機通信時(shí)使用DS18B20 反饋溫度信息，DS18B20 一線(xiàn)總線(xiàn)設計大大提高了系統的抗干擾性，獨特而且經(jīng)濟。系統還增加了RS485 模塊，便于組網(wǎng)，以實(shí)現對多個(gè)紅外設備進(jìn)行控制。RS485 在組網(wǎng)時(shí)只需要用一對雙絞線(xiàn)將子設備的"A"、"B"端連接起來(lái)，這種接線(xiàn)方式為總線(xiàn)式拓撲結構，在同一總線(xiàn)上可掛接多個(gè)結點(diǎn)，連接方便。

　　為了增加設備的實(shí)用性，系統設計了兩個(gè)電源方案，一個(gè)是直接接入5V 直流電源，一個(gè)是接入12V直流電源，然后通過(guò)L7805 構成的變壓電路降壓為5V使用。