基于單片機(jī)的智能化多媒體電腦遙控裝置的設(shè)計(jì)

白采玉，張持健

（安徽師范大學(xué) 物理與電子信息學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

隨著信息科技的快速發(fā)展，多媒體形式以其良好的直觀性、形象性、趣味性為越來(lái)越多的人所接受?，F(xiàn)在，會(huì)議室已經(jīng)普遍采用了計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備，很多學(xué)校的課堂教學(xué)也更多地被多媒體教學(xué)所替代。但是，多媒體形式也存在一些弊端，使用者無(wú)法遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備進(jìn)行控制，在教學(xué)或會(huì)議演示中非常不方便[1]。

目前，應(yīng)用最廣泛的是無(wú)線鼠標(biāo)[2]，激光筆[3]。但是，無(wú)線鼠標(biāo)在PPT演講時(shí)存在許多不便，而且價(jià)格在幾十元到一百多元不等；激光筆的技術(shù)相對(duì)比較成熟，然而功能越完善，價(jià)格越昂貴，市場(chǎng)上價(jià)格一般在幾十元到幾百元不等，甚至有幾千元的。

文中提出一種以STC89C51單片機(jī)[4]為核心，結(jié)合紅外遙控器、紅外接收電路、串口轉(zhuǎn)USB模塊[5]組成的智能化多媒體電腦遙控裝置，它利用通用的紅外遙控器，發(fā)出紅外指令，通過(guò)接收器的解碼，傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)作出響應(yīng)，完成控制過(guò)程。另外，紅外遙控器可以隨時(shí)更換，計(jì)算機(jī)端軟件可以進(jìn)行指令系統(tǒng)智能學(xué)習(xí)并融入了智能抗干擾算法[6]，遠(yuǎn)距離遙控可語(yǔ)音提示，可隨時(shí)定義按鍵功能，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化操作，擴(kuò)展了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。該裝置成本低廉，普通遙控器價(jià)格十幾元、功能完善，不僅適用于教室、會(huì)議室、還可以應(yīng)用于更多場(chǎng)合例如家庭、娛樂(lè)場(chǎng)合等。

1 智能化多媒體電腦遙控裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)以51系列單片機(jī)（STC89C51單片機(jī)）為核心解碼設(shè)備，STC89C51單片機(jī)是一種低功耗、高性能的CMOS8位微控制器[6]，具有 4K Flash存儲(chǔ)器，靈活性高且價(jià)廉，廣泛使用于電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)及測(cè)控領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用和控制功能。本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，結(jié)合紅外遙控器、紅外接收電路、串口轉(zhuǎn)USB模塊組成的智能化多媒體電腦遙控裝置，利用通用的紅外遙控器，發(fā)出紅外指令，通過(guò)接收器的解碼，傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)作出響應(yīng)，完成控制過(guò)程。系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成框圖如圖1所示。

1.1 硬件設(shè)計(jì)

圖1 系統(tǒng)組成框圖Fig.1 Frame diagram of the system

系統(tǒng)的硬件原理圖如圖2所示。硬件部分包括核心控制電路和紅外接收電路。因STC89C51體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格低廉、集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，所以采用STC89C51作為主控制器。紅外遙控器是利用波長(zhǎng)0.76～1.5 μm之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備，由于其無(wú)法穿透墻壁，故不同房間的電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。紅外一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定可靠。所以有了一體化接收頭，人們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收電路不僅簡(jiǎn)單而且可靠性大大提高。

系統(tǒng)通過(guò)通用串行總線USB接口為系統(tǒng)提供電源，通過(guò)一體化紅外線接收頭接收紅外線信號(hào)，送入主控單片機(jī)進(jìn)行解碼，解碼后，單片機(jī)通過(guò)串口轉(zhuǎn)USB芯片，利用USB接口完成與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。

圖2 智能化多媒體遙控裝置原理圖Fig.2 Principle diagram of intelligence remote control device with multimedia computer

1.2 軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)啟動(dòng)單片機(jī)時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行硬件初始化。在使用過(guò)程中，主程序開(kāi)始從Main函數(shù)執(zhí)行，在主程序執(zhí)行的過(guò)程中，掃描按鍵子程序，當(dāng)按下按鍵即發(fā)生中斷，系統(tǒng)立即處理中斷子程序。在調(diào)用子程序，某一按鍵按下時(shí)，PC機(jī)通過(guò)串口通訊就可直接處理接收到的紅外信息，重新啟動(dòng)下一循環(huán)，直至整個(gè)操作流程結(jié)束。在啟動(dòng)下一循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的設(shè)置，能夠?qū)ρ訒r(shí)時(shí)間進(jìn)行精確的控制。單片機(jī)對(duì)紅外信號(hào)的接收和解碼的過(guò)程，融入了一些抗干擾算法，確保所采集的指令的正確無(wú)誤。在編寫按鍵程序，相應(yīng)添加延時(shí)語(yǔ)句，進(jìn)行按鍵去抖，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體的主程序流程和中斷程序流程如圖3所示。

圖3 主程序流程圖和中斷程序流程圖Fig.3 Flow chart of procedure and flow chart of interrupt program

圖4為本系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)端程序界面圖。軟件界面可以分為標(biāo)題欄、表格欄、添加功能區(qū)。軟件中可以進(jìn)行各種操作設(shè)置，不同的操作設(shè)置可以學(xué)習(xí)相應(yīng)的指令，可以設(shè)置相應(yīng)的步長(zhǎng)等等。通過(guò)本軟件，可以定義遙控器按鍵的功能，包括“鼠標(biāo)左右”、“鼠標(biāo)上下”、“鼠標(biāo)左上右下”等鼠標(biāo)操作，“文件打開(kāi)”、“文件關(guān)閉”等文件操作，以及系統(tǒng)的關(guān)機(jī)等操作。

圖4 計(jì)算機(jī)端程序界面圖Fig.4 Interface diagram of computer side programming

2 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià)

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要特色不僅在于發(fā)揮單片機(jī)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用、遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備進(jìn)行操作，而且該裝置可智能學(xué)習(xí)，自定義按鍵功能，且操作步驟可以自動(dòng)給予語(yǔ)音提示，是一種能夠自動(dòng)識(shí)別遙控信號(hào)以及無(wú)線射頻信號(hào)并解碼，以控制計(jì)算機(jī)多媒體的軟硬件的結(jié)合體，不僅適合普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)，也適用于筆記本電腦，擺脫了計(jì)算機(jī)特定串口資源的限制，使用靈活，操作簡(jiǎn)便，性價(jià)比極高。該裝置成本低廉，普通遙控器價(jià)格便宜、功能完善，不僅適用于教室、會(huì)議室、還可以應(yīng)用于更多場(chǎng)合如家庭、娛樂(lè)場(chǎng)合等，具有廣泛的應(yīng)用前景。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于STC89C51單片機(jī)的智能化多媒體電腦遙控裝置，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)離計(jì)算機(jī)多媒體設(shè)備進(jìn)行操作的要求，并給出了詳細(xì)硬件原理圖和軟件流程圖。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易獨(dú)特，設(shè)計(jì)思想新穎，只需要通用的遙控器，節(jié)省資源，且有效地提高了靈活性，操作方便、性價(jià)比高、適用性強(qiáng)，具有很好的推廣價(jià)值。

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