遙控器在我們生活中是一種非常常見的遠程控制裝置,應用的范圍十分的廣泛。雖然這種利用紅外線遙控的技術應用已經極為成熟,但是在使用中仍然存在著很明顯的缺點。而將藍牙設備技術的優勢應用于遙控器系統的設計中,能夠有效的改善原來遙控器的缺陷。
一、藍牙遙控器系統設計方案
藍牙遙控器系統的主要組成結構包括藍牙模塊、MCU單機片、操作鍵盤以及揚聲器,這些部件的組成促使遙控器成為了基礎性的遠程控制裝置。在功能方面,當按下操作鍵盤的按鍵后,被按的按鍵值會被系統實施編碼,在藍牙模塊的作用下將形成的ASICC碼并以此碼的形式進行發送。當藍牙模塊與系統之間建立連接之后,與之相對應的接收機能夠對遙控器發送出聲音信號,隨之遙控器中組成部件的揚聲器會發出聲音,能夠用來對遙控器位置的確認。由于在進行藍牙通信的過程中需要*行連接的建立,因此需對其中途出現的連接中斷情況進行考慮。當藍牙通信出現失敗之后,操作系統會對藍牙模塊進行自動重啟,并重新進行連接的建立,進而重新繼續通信。
二、基于藍牙技術的遙控器系統開發流程
2.1藍牙遙控器的硬件設計
藍牙遙控器構成的硬件主要有以下8個方面:①遙控器的微控制器(MCU單機片):微控制器是遙控器構件中的主控部件,將其與鍵盤進行連接,能夠對鍵盤的運行狀態進行檢測,并對鍵盤的鍵值能夠實施編碼功能。將其以UART串口的形式與藍牙模塊之間進行連接,使其與藍牙模塊之間實現通信狀態,從而使藍牙建立連接得以實現,以此來對數據進行輸出與讀入的相應功能。將其與遙控器構建中功放模塊建立連接,能夠對功率放大模塊進行開關控制。②遙控器的藍牙模塊:一般選用的是BK8002藍牙模塊,它與MCU單機片之間的連接是通過UART實現的,具有接收指令的功能,并能夠通過藍牙將數據信息進行發送及接收。同時還需要將音頻線與功率放大器進行連接,以保證揚聲器能夠實現輸出。③遙控器的功率放大模塊:將音頻線與該模塊進行連接,該模塊能夠將音頻信號進行放大,并將放大之后的信號通過揚聲器進行輸出。當然要注意輸出的音量不能過大,否則會造成功放過熱的現象。④遙控器的揚聲器:它的主要功能就是對音頻進行播放。⑤遙控器的鍵盤:能夠實現對用戶輸入信息的接收。⑥遙控器的開關鍵:當按下該按鍵后,遙控器系統開始供電,同時能夠將信號提供給MCU單片機。⑦遙控器的蜂鳴器:主要用于提醒信號的發出。⑧遙控器的電源:一般采用鋰電池進行供電,并與電壓轉換芯片同時使用,為MCU單片機提供3.3伏電壓,為藍牙模塊提供5伏電壓。通過MCU單片機與開關鍵來共同控制實現導通。
2.2藍牙遙控器的軟件設計
基于藍牙技術下遙控器的主程序流程主要包括以下8個方面:①遙控器的開關機功能,當按下這個按鍵之后,MCU單片機獲得供電,同時接收到鍵盤中開關按鍵發出的信號,當系統檢測到這個按鍵已經按下2秒后,進行通電信號的發出,這個時候遙控器獲得供電,即代表已經開機。②遙控器的藍牙握手功能,當遙控器中的藍牙模塊獲得供電后,其指示信號為ON
,當系統檢測到這種信號之后,進行接收機配對操作命令的執行,否則將會自動對藍牙進行重啟。配對成功后,藍牙模塊供電后悔吐出II
的信號指示,一經檢測進行密碼的發送,今兒使系統進入到對數據進行傳送的模式,否則將會對藍牙的連接繼續進行等待。③遙控器的按鍵掃描功能,這項功能能夠對鍵盤進行掃描,當檢測到鍵值的編碼后,進入到編碼的發送模式。④遙控器的鍵值發送功能,按鍵位于非音量控制狀態時,按鍵編碼值通過UART以AT+編碼值的格式傳送給藍牙模塊,傳輸的波特率為9600。發送成功時,藍牙模塊的指示為OK
。⑤遙控器的音量控制功能,通過對音量控制鍵的控制,向藍牙模塊發送音量控制的指令。指令如果發送成功,那么藍牙模塊顯示的指示信號為成功,如果重復多次都未發送成功后,那么藍牙模塊進行自動重啟。為了功放避免出現過熱,應通過值的設定來對音量限定。⑥遙控器的接收音頻信號功能,藍牙模塊中對數據的發送與音頻接收的功能彼此之間是獨立的,所以在MCU單片機將能功率的模塊放大后,該接收機能夠對音頻信號直接進行發送。⑦遙控器的警告與休眠功能,如果進行藍牙握手的時候,出現長時間的未連接的狀況,MCU的蜂鳴器會收到控制發出聲音進行提示。在連接建立之后,鍵盤如果長時間處于無動作的狀態,MCU將會進入休眠的模式,藍牙模塊將會自動關閉,一直到按鍵再次被按時才會復蘇。⑧遙控器的斷開連接自動重啟功能,當建立的藍牙連接被斷開之后,MCU會藍牙模塊進行控制進行重啟。
三、基于單片機技術的遙控器開發思路
時代在發展,我們對生活的要求也越來越高,各種遙控器悄然的進入我們的家庭和工作中,但是傳統的遙控器制作方法簡單、功能單一,在應用時受到一定地限制。本文對遙控器的設計在結合了以前遙控器的優點,優化了以前的缺點的基礎上,又加入了新的元素,是我們的遙控器變得更加*。我們采用單片機來進行遙控設計,利用單片機的特點,使一個遙控器能控制所有的電器,達到一器多用的效果。這項研究在使我們的生活變得越來越智能化,在我們的生活上節省了遙控的數量,在我們科技發展上幫助我們又立下一個新的里程碑。
單片機的全名是單片微型計算機,它就是在一個芯片上集成隨機存取存儲器、只讀存儲器、微處理器、接口電路等部件,從而構成一個微型計算機。其實就是要求提高我們的存儲器的容量,在進行編碼時,把所有電器的編碼都放進去。當使用遙控器時,我們根據不同的電器進項尋找不同的編碼,從而控制電器的功能。
由于以前的無線通信技術產生的無線波對于其他的無線通信設備會造成一定的干擾,所以它并不能大量的使用,一器多用這是很難實現。因此遙控器在使用單片機的基礎上是依靠紅外線通信,紅外線通信不光不會產生信號互擾,而且發行速度快。它是利用紅外線在空氣中的傳播,遙控器進行發射和電器負責接受。在發射時,我們選擇功能的的發送信號通過編碼后進入電路通過紅外發光二極管進行發射,當電器受到這種紅外信號時,再通過電路把它恢復成原來的信號進行控制電器的作用。
四、基于單片機的遙控器設計方法
4.1單片機遙控器的總體結構
首先我們把單片機遙控器的結構進行模板化,然后把各個模板連接在一起。遙控器主要包括接收發送模塊、單片機、按鍵模塊、電源模塊、電路控制模塊。這幾個模塊構成了我們的遙控器,我們在分別對這幾個模塊進行設計,最后對整體進行外觀進行設計,組成我們的遙控器。
4.2單片機選擇設計
我們選擇單片機時有很多單片機進行選擇,通過反復挑選我們選擇單片機AT89S52,這款單片機是一種低功耗、高性能,具有8KB在系統可編程Flash存儲器,其內部數據存儲器有258Byte(可以根據需要擴展外部RAM),可作為CPU正常工作的內部緩存和學習過程中紅外命令的脈沖寬度和編碼的暫存器。硬件電路基礎是AT89S52最小系統,所有其他電路都是在這個基礎上擴展出來。這款高性能的單片機在控制行業中被廣泛應用。單片機與各模塊電路口相連接。
4.3遙控器發送模塊設計
在紅外線進行發射時,我們采用紅外發光二極管PH303進行發射紅外信號。當我們按下功能鍵時,單片機找到對應的編碼,開始穿向電路中,當二極管中有電流通過時,紅外發光二極管進行發射紅外線。由于在紅外線具有距離小發射信號強的特點,我們需要增強紅外線的信號強度,防止距離遠難以控制的現象發生。我們可以用輸出占空比較小的脈沖信號來增強紅外線信號強度,輸出占空比較小的方法一般就是設計脈沖電路和用軟件控制單片機這兩種方法。
我們在設計單片機遙控器時采用利用軟件這種方法,在遙控器輸出高電平情況下,定時時間是由指令數和指令周期決定的,但是指令周期是一定的,那么我們就應該來控制指令數。因此我們可以看出占空比可以來定時時間來控制,這樣我們就輸出占空比盡量小的脈沖信號。也就是說我們利用軟件控制指令數就可以控制紅外線發射的信號強弱。
4.4接收模塊設計
紅外接收我們選用SM0038這種接收頭,這種接收頭的工作原理是當接收到38KHZ紅外線這種信號時,就會把這種光信號轉化為電信號,經過電路進行放大處理,再由輸出級電路進行反向放大輸出。它的優點是性能高,價格低廉,在其他領域被廣泛使用。
4.5遙控器按鍵模塊設計
在對鍵盤進行設計的時候,我們一般采用矩陣式鍵盤,形成行列結構把按鍵布置在交電上,然后將每個按鍵都連接上線。按鍵的順序也關系我們的使用,在布置按鍵時,我們應該把功能關系密切的按鍵放在一起,而把那些沒有關系的安建分離開來。這樣的設計方便我們在使用遙控器時盡快掌握我們的遙控器使用方法。我們還應該設置上選擇電器的按鈕,來選擇我們控制的電器。
基本原理就是當按鍵按下時為低電平,而當沒有按鍵按下時,就是高電平。不同的按鍵都表示著不同的功能,在接收時是不同的信號,然后是不同的信號又是不同的編碼。并且不同的按鍵下是開關,利用了機械觸點的開和斷。在閉合和斷開的過程通過機械的觸點產生電壓,但是機械觸點具有彈性,斷開和閉合時都會產生顫動,這就會造成電路的不穩定。我們必須消除這種按鍵顫動,我們選擇用加雙穩態電路的方法。
4.6遙控器電源模塊設計
我們通常選擇5V干電池作為遙控器的電源。首先電池的購買渠道比較方便,在各個超市都有售賣。其次干電池使用起來方便,相對于那種充電遙控器,是比較省原材料,這樣的電池不用考慮它的使用壽命,并且不用再把充電電池的原理引進進來。
總結
綜上所述,本文通過藍牙模塊化設計的介紹,還原了藍牙遙控器的實現過程,發現與紅外遙控器相比其在通信準確率方面差不多,而在系統的穩定性方面,由于藍牙遙控器能夠在連接出現中斷的情況下,進行修正來使正常通信得以維護,接收距離較長且可以不對準接收裝置,就可以完成遠距離的控制任務,所以藍牙遙控器更具穩定性。
另外,單片機遙控器在我們的生活中越來越重要,我們需要這樣的方便快捷的工具來使我們的生活變得更加的方便。現在我們家庭、工業的智能化普及的還不夠高,每臺電器只能用相對應的遙控器來控制的歲月馬上就會過去,而新的一器多用的時代已經在悄然到來。本文以單片機遙控器設計為主要內容,介紹了一些單片機遙控器的基本原理和設計過程,解決了不同電器的遙控器之間不兼容的問題。隨著科技的進一步發展,我們的智能遙控器會變得越來越方便,會引入更多的功能。智能遙控器不單單讓我們的電器控制變得更加方便,也給與我們進行將來遠程監控的研究提供了便利。
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