摘要：遥控器方便用户非接触控制设备，被广泛应用。该文阐述了红外线遥控器基本原理，单片机选型依据，并对一特定需求的红外遥控器进行了的软硬件设计和实现。
关键词：红外遥控；MSP430；单片机；程序
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）33-7441-03
遥控器是一种无线发射装置，通过发送无线信号来传递指令信息到接收者，实现对接收者的控制。用户使用遥控器能进行近距离非接触式对设备进行操作，扩大了用户控制区域，极大地提高用户的操作体验。红外遥控器是其中一种，其原理是将按键指令信息进行编码后控制红外线二极管发射红外线， 接收设备通过红外线接收器将收到的红外信号转变成电信号，进行解码，获取相应的指令以控制设备完成所需的操作。红外遥控器被广泛使用在电视、空调等消费类电子产品。
遥控器的控制核心是单片机，其完成按键读取，指令编码，发送控制等功能，是遥控器的主要的耗能器件。遥控器一般采用电池供电，为了获得较长的使用时间，需降低单片机的功耗及需采用低功耗单片机， 同时在程序上设置，在遥控器不使用时，可以让单片机进入休眠状态，进一步减少能量的消耗。因此，采用具有高效低功耗技术的单片机是遥控器的首选。
1 MSP430系列单片机及特点
为了达到高效低功耗目标，TI（德州仪器）专门设计MSP430系列单片机 。它是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。高达 512kB 闪存及 64kB RAM，处理能力强运算速度快。MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下，实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能实现乘加运算）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
同时，它是世界上功耗最低的单片机之一。其一采用低电压设计，电源电压为1.8-3.6V以降低功耗。其二独特的时钟系统设计。在 MSP430 系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环（FLL 和FLL+）时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器（32.768kHz），也可以使用两个晶体振荡器。由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟。并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。其三，设计有一种活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0～LPM4），不同的模式芯片的功耗有着显著的不同。在实时时钟模式下，可达2.5μA ，在RAM 保持模式下，最低可达0.1μA 。其四，MSP430系列单片机集成LCD控制器，直接控制LCD，降低了显示成本。
2 遥控器设计
本遥控器需要有10个数字键和3个功能键，采用LCD显示，LCD有92段，红外发射载波38HKz。设计包括硬件和软件部分。
2.1 硬件部分
由单片机，键盘，LCD，红外发射四部分构成。图1为组成原理图。
根据上述参数，选择的单片机是MSP430系列中 MSP430F413，具有8.256KBFLASH，256BRAM，内置LCD控制器支持最多96段LCD。一个16位定时器含3个捕获/比较寄存器，具有一个活动模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0—LPM4），唤醒时间不到6个微秒。设计采用一个32.768KHz晶振。键盘采用中断加扫描工作方式，3×5结构。红外发送由9013加红外发射管构成。
2.2 软件部分
设计思想：为更进一步降低功耗，专门设计了一个功能键，单片机平时工作在低功耗状态LPM4，按此键后，单片机被唤醒进入活动模式，处理用户后续按键功能。无按键60秒后，单片机再次进入低功耗模式LPM4，降低功耗。
软件结构： 采用模块化结构，由主控，键盘采集，指令编码，红外发送，LCD显示等模块构成。软件结构如图2所示。
模块功能描述：键盘扫描模块扫描键盘，获取用户按键编码。指令编码模块根据功能表，产生指令编码。红外发送模块根据指令编码，产生38KHz的调制波形。 LCD显示模块控制LCD，显示相应的信息。主控模块负责功能调度和工作模式转换控制。
程序流程：如图3所示。
部分代码：
//工作调度
void Dispatch_Mode（WorkMode wm）
{unsigned char KeyP；
switch（wm）
{case Sleep_Mode： //do nothing；
if（NeedDeal==0）
{ ShowLed（0）；
_NOP（）；
DisableTimer（）；
EnableKeyInt（1） ；//开启按键中断
LPM4 ； //进入低功耗模式4
for （i = 0； i < 10000； i++）； } //等待稳定
else
{ //选择按键按下
NeedDeal=0； //复位
EnableKeyInt（0）； //禁止按键中断
TimerOver=0；
ShowLed（1）；
KeyP=ScanKey（）；
//等待按键释放
while（KeyP！= DKEY_NULL）
{KeyP=ScanKey（）；}
EnableTimer（）； //启动定时器
mywm=Active_Mode；
mymm=Modify_Ready； }
break；
case Active_Mode： //do key press
//SetBlink（mymm， mymm，unsigned char value）；
if（NeedBlink==0） mymm=Modify_Ready；
KeyP=ScanKey（）；
if（KeyP！=DKEY_NULL）
{ if（KeyP！=DKEY_SENT）
{_DINT（）；
ResetDialogTimer（）；
_EINT（）；}
//deal key
DealKeyPress（mymm，KeyP）；
//wait key to release
while（KeyP！=DKEY_NULL）
{KeyP=ScanKey（）；}
_DINT（）；
TimerOver=0；
_EINT（）；}
else
{ if（TimerOver>100） //60秒
{ mywm=Sleep_Mode；
//EnbleLCD（0）； }} //关闭LCD
break；}}
3 小结
设计的红外遥控器已制作并进行了测试，达到了设计要求。通过本设计进一步了解了MSP430系列单片机的特点和编程环境的使用，为后期的应用打下了基础。
参考文献：
[1] 张毅刚.单片机原来及应用[M].北京：高等教育出版社，2007.
[2] 李朝青.单片机原理与接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[3] 蒋俊峰. 基于单片机的红外通讯设计[J].电子设计应用，2003（11）：60-62.
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