自制电脑红外遥控器

　　1  功能与特点

　　（1）将普通电器用红外遥控器学习后，能用该遥控器控制电脑，如模拟鼠标动作、键盘击键等。

　　（2）用电脑模拟红外遥控器直接控制家电；这样在用电脑的同时用家电时（如投影机），直接用电脑就能控制；或者原遥控器损坏时，可应急代用。

　　（3）采用USB和电脑通信，方便所有有USB接口的电脑；后面将提到一种采用蓝牙通信的实现方法供参考。

　　（4）能兼容目前市面上绝大多数红外遥控器，当然理论上可以实现所有红外遥控器的兼容，仅需修改程序的实现算法即可，后文将介绍简单的实现方法。

　　（5）带有高温度检测功能，也可以作为一个单片机（MCU）入门的多功能实验板使用，具备外部端口扩展功能，如果把此电路装至功放机、投影机等里面，配合端口外扩、温度检测等功能，等于直接给电器增加了一套功能可伸缩、可定制的红外遥控系统，比如可以实现温度监控、过温保护、音量调节、智能控制等等，如加入蓝牙功能，更可实现真无线遥控。

　　（6）本电路也可作为普通的USB转串口的转换电路使用，方便没有串口的电脑，如笔记本。

　　2  实现思路

　　采用上下位机配合设计，即下位机用单片机采集红外遥控信号与发射等其它外部扩展处理；上位机（电脑端）软件将下位机处理发送过来的数据，加以进一步处理，转换为能控制电脑的信号，如模拟鼠标动作；并在模拟遥控器发射控制电器时，保存已学习的遥控器数据。

　　3  电路功能与元器件说明

　　（1）下位机电路图，如图1所示。

　　（2）控制采用目前国内新生的单片机STC,详细型号为STC12C5410AD,该公司出的单片机均基于8051内核，指令完前和普通的51单片机兼容，是在51内核上作了优化并增加功能而来；该芯片的特点是速度快，称比普通51快8到12倍，宽电压低功耗，内部集成RC振荡、8路10位的ADC、4路PWM/捕获/比较单元、全双工串口、片内集成EEPROM等；此外，芯片还有一个好处就是不需要专用的编程器程序，直接用串口就能实现程序的，且片内程序Flash可擦写达10万次以上。

图2 PCB图

　　（3）因为要实现USB端口通信，而单片机大多都是采用串口通信的，所以此处采用了USB转串口的专用芯片，见图中的U3-PL2303,该芯片只需一12MHz的晶振即可实现USB转换，性能稳定且价低，缺点是要安装相应的驱动程序；上文提到，如需改为蓝牙通信，直接用蓝牙模块将该USB芯片取代即可，目前市面上已出现了不少串口透明的蓝牙模块，更进一步资料读者可自行它寻。

　　（4）图中的U2-MAX232是为了实现USB转普通串口功能而采用的，因为PL2303转换出来的是TTL电平，所以必需经转换后才能和其它标准串口设备通信，如无需USB转串口功能，此芯片可省去。

　　（5）U4是标准的一体化红外接收头；图中的D20为红外发射管，Q5为发射信号驱动管，R33可调节发射功率，取值可以在10~20欧姆之间。

　　（6）图中的数十个LED灯用于实验板调试用，P1为TTL电平串口的输出，P2为外部功能扩展口。

　　（7）U5为高温度IC（DS18B20），该芯片内部集成了所有温度转换功能，只要按特定时序读出温度值即可，只需一个通信端口即可完成所有通信，大大简化了电路。

　　4  下位机程序实现

　　4.1 红外数据采集部分

　　目前红外遥控器大多采用两种发射数据编码方式，一种是以同步头开始，中间跟着若干位数据、地址码，而数据以矩形波的宽度来区分”0”或”1”，再紧跟一位结束码，一帧数据发送完毕后，后面只连续发送同步头不再重复发送数据，通常数据位的”1”表示形式为500us低电平加500us高电平，用500us低电平加1.6ms高电平表示”0”；另一种没有同步头，直接发送的就是数据、地址码，这种也以时间来区分数据，但附加波形的起升或下降沿来区别；而市面上这两种编码方式又以种居多。

　　为此要实现数据的采集通常也是采用两种方法，一种采用固定解码方式，即遇到规定的数据宽度（时间）或升降沿就写入数据”0”或”1”，这种方法比较简单，容易实现，但解码有相对性，通用性差，只能实现大部分解码；另一种解码方式就是，采用分开读取数据码高低电平的宽度（时间），通过记录、区分所有时间数据来实现解码，这种解码方式比较复杂，且数据量比较大，但理论值可以实现所有红外遥控器的解码，兼容性强，这种方式可以利用MCU的捕获功能来简化解码程序。至于取用何种方式解码，可按需取舍。

　　考虑到本人的用途暂时只需兼容大部分遥控器即可，所以采用了种固定解码方式，并采用MCU的中断功能实现，程序如下。

　　*注：在此提醒一下读者，延时程序编写要特别注意，同样的延时程序在STC和普通51上运行的时间差别很大，尤其是编写DS18B20的温度读取程序时要注意，因为DS18B20芯片对时序、时间的要求极其严格。

　　//以下部分变量未定义，在系统总初始化程序内定义

　　4.2 EEPROM的读写

　　现在很多用途均需用到数据存储，所以EEPROM在大多应用场合中都成了必须附件；为方便应用，现在的MCU一般均内部集成有EEPROM存储器，STC也不例外，像本文所用的STC12C5410AD芯片，内部就集成了2KEEPROM,大大方便了使用；本芯片内的存储器分为4个扇区，每个扇区512字节，但每个扇区地址并不连续，使用时需注意一下扇区的起始地址问题；另外在数据写入时，如果原位置已存有数据，需先擦除再写入新的数据；程序如下：

　　4.3 模拟发射部分

　　目前的红外遥控器发射信号，绝大部分都是调制在38~40KHz副载波上（副载波通常为方波，周期26μs），然后经红外发射管发送出去；不管那种数据模式（如上面讨论的有同步头和无同步头形式），其发射原理都一样，即将需发射的数据调制到副载波上，调制原理很简单，将所需发送的数据直接和副载波相与即可。

　　调制可采用外部调制或内部调制，内部调制就是用程序直接模拟，性产生发射波；外部调制则直接用硬件完成，增加一个与门电路即可，与门的一个输入脚接38K~40K周期方波（即副载波），另一输入脚接MCU数据输出口，则与门输出脚即为发射波，再加接发射放大，然后经红外发射管发射出去即完成整个调制。本文发射部分采用程序模拟来产生，副载波用定时器模拟产生，程序片断如下：

　　voidredlink_send（uchartemp）//发射字程序，temp为要发射数据的一字节，以字节为单位发射

　　//因红外解码方式采用固定方式，所以发射也采用固定方式

　　//固定发射方式和解码一样，只能兼容大部分遥控器

　　//如需发射，只需将发射方式稍为更改一下即可

　　//注意下面程序中的while语句，防止死循环

　　//redlink_out_count变量在定时器中断服务程序中计数，充当产生38K副载波功用

　　//因本子程序有些变量需在定时中断程序或其它地方作处理

　　//所以要使用本子程序时，需合理处理相关变量才能正常使用，仅作处理方法参考

　　5  结语

　　限于编幅，本文仅给出各功能模块的实现字程序，如需使用，只要将各功能子块合理调用即可使用，其中的个别变量均为无符号单字节或双字节数，需自行按需声明后才能使用；本文仅对遥控器功能的处理实现作了相当讨论，至于其中程序详细的通信模式、各模块的连接等，读者如了解了个中的原理，完前可以自行设计，限于编幅不再作详细介绍。

　　与本下位机配合使用的上位机软件（电脑端程序），在此处不作讨论；软件本人已编写完成，并且已发布至互联网上，有需要的读者可自行到网上搜索使用。

　　如果只需要一款遥控器，则可以将系统设计成脱离上位机单独使用，如在本电路上增加按键功能即可，将学习到的数据直接存到芯片内部的EEPROM中；这样做的缺点就是内部EEPROM太小（也可选择外扩存储器），同时能够学习的遥控器数量较少；另外只需稍微修改程序的算法，完全可以实现遥控器的模拟，实现的原理大同小异，读者可自行研究。

　　有些遥控器的载频是40KHz,只须稍微加大发射功率，仍可按38KHz载频发射。