基于vhdl的红外遥控编译码器毕业论文(编辑修改稿)

基于vhdl的红外遥控编译码器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

l: std_logic_vector ( 1 downto 0) : begin sel=bamp。 a: outl= d0 when sel= 00 else dl when sel= 01 else d2 when sel= 1039。 39。 else d3 when sel= l1 else 39。 Z39。 : End 如输入端为低电平 , 则仿真结果中 temp _high 为 39。 039。 ,temp _low 为 39。 139。 反之， temp high为‘ 1’ temp low 为‘ 0’ 根据 temp_ high 和 temp _low的值来决定当前的工作状态 , 并给出相应的制输出信号。 可见程序是相当简单而且逻辑清晰的 ,这种自顶向下的设计方法使一个大型的系统设计分 解为若干个可操做的模块 , 易于分工合作 , 并且可以对这些模块分别进行模拟仿真。 由于设计的主要模拟仿真是在高层上实现的 .所以能及早地发现系统中的错误并改正 , 提高设计的效率。 本章小结 本章的主要内容是对软件系统的设计，给出了函数的流程图及部分程序，说明了软件系统在本设计中的应用和作用，主要对 vhdl 语言做了细致的描述，它的优点给本设计带来极大的方便。 长春工程学院毕业设计（论文） 10 3 红 外 遥 控控制原理 红外 红外光的有效传送距离正比于驱动峰值功率 ,红外发射二极管为电流型器件 , 其功率与所通过的峰值电流成正比 , 为了 增加传输距离 , 可加大峰值驱动电流。 选用不同功率的发射管 , 遥控距离可从几米到几十米。 红外光发射的指向性较强 , 作用角度较小。 其指向性与发射二极管的封装形状也有关系 , 球面形封装就比平面形封装的指向性强。 要改善接收范围 , 在选用合适的封装形式的器件基础上 , 还可采用多个发射管串联或并联 , 并间隔一定距离并列安装的方式。 红外光是波长比红色光的波长 ()还长的光波。 将电磁波谱中间隔为 的波谱段称为红外光谱区。 一般将红外光谱分为四个区域，即近红外 ()、中红外()、中远红外 ()、远红外 (201000“ m)区。 目前工业或民用的红外光探测遥控中所使用的红外光谱主要集中在 [4]。 采用近红外光作为红外探测遥控的光源，主要因为 : (1) 一般的接收用的光电二极管、光敏三极管大都采用硅半导体材料制作而成，这类管子的接收峰值波长为 780155Onm，即管子对波长为 7801550nm 的红外光的探测灵敏度最高。 (2) 红外光发射器件，其发射波长在 880~17O0mn 范围内，这与光电接收器件的响应波长相匹配，使探测灵敏 度高，工作效率高 [3][8]。 红外遥控原理 识码与编码 一个红外遥控系统一般由红外遥控器和红外接收器、微控制器及一些外围电路组成 [12]。 其中红外发送器用来产生与指令 /按键对应的控制信号，并在信号发射前预先对指令或按键信号进行识别或编码，并经过调制以串行数据的形式发送出去。 其常用的识别或编码方式有两种：即频分制和码分制。 频分制就是以不同频率的信号代表不同的指令或按键。 遥控信号的频率范围在几百赫兹到几千赫兹之间。 这样识别编码方式可以使发送出去的遥控信号抗干扰能力强，但由于不同的指令或按键要占不 同的频带，所以在遥控指令集比较复杂的场合它需要较多的遥控通道，也就使要占更多的频率资源。 而这种方法只适合指令集简单的场合。 当指令集复杂时，一般采用码分制。 码分制红外遥感是以不同的脉冲或者脉冲组合来代表不同的指令按键。 与频分制相比码分制电路简单，使用灵活，在实际应用中多彩用这样的方式。 长春工程学院毕业设计（论文） 11 编码方式主要有频率调制、脉宽调制和脉位调制，实际上各种红外系统的主要区别在于编码方式的不同。 为了要达到远距离遥控，除了增加发射机的发射功率外，还采取了增加发射扇区的措施，并对接收机接收到的红外控制信号进行了一定的聚焦处理，使达到 接收机较分散的红外光束能聚焦于一个较小的面积，以提高接收功率，增强接收效果。 为 了解 决 全自 动 生 产线 的控制 问题，选用 集 成专用编码 器件 PT2248 成功地研制出了多信道 红 外 遥 控系 统。 该 生 产线 有各种大 电 机 设备 ， 环境电 磁 辐 射 强 ，又 处 于南方高 温 、高 湿地区 ， 对遥 控系 统 整体性能要求很高。 在 综 合分析的基 础 上， 我们采 用 红 外 线编码 方式 设计 ，使系 统 具 备 了良好的抗 电 磁干扰的能力。 通 过对 系 统电 路、 组装进 行的精心 设计处 理， 获 得了 稳 定、可靠的使用效果，目前已 经 在全自 动 生 产线无 故障 运 行。 多信道 遥 控系 统由发射 控制器和接收控制器 组 成，可以 实现 一 个 控制 发射 机 编码 控制多 个 控 制点 的目的，非常适合自动 控制的各种 场 合，也可以 应 用于防 盗报 警等，具有 广泛 的推 广 使用价值。 红外遥控作为一种单向红外通讯技术 , 因其具有性能稳定、使用方便以及成本低廉等特点 ,已经在消费类电器中得到普遍的应用 . 随着对电器产品的智能化和使用便利性要求的进一步提高 , 红外遥控的应用已开始从其传统的家用电器领域向智慧设备等新领域扩展。 由于集成电路制造工艺和设计水平的不断提高 ,将此类传统的分立电路功能集成到嵌入式的系统中已成为可能。 本文根据嵌入系统的要求进行了红外遥控器控制系统的设计 . 设计中脉冲信号调制采用了 PPM 方式 ,红外遥控器的控制系统采用了超高速集成电路硬件描述语言(VeryHigh speed integrated ci rcuit hardware DescriptionLanguage, VHDL ) , 并通过现场编程门阵列器件 ( Field Pvogrammable Gate Ar rays , FPGA) 实现系统能。 设计方案 方案一 : 该系统选取 PT2248 作为构成发送器的芯片 [7]。 大可用作 18 路红外遥控系统的编码 ,只需外接 3 6 的矩阵式按 键、红外发光二极管及其驱动电路等少量元器件便可完成编码发送的功能。 有 2 个电容均为 120 pF ,晶振频率为 455 kHz。 另外 , PT2248 内部己集成了 38 kHz 的红外载波振荡及相应的数字脉码调制电路 ,他的编码方式采用脉位调制 ( PPM) ,将遥控指令编码成脉冲序列 ,然后再调制以高频信号 ,最后以红外光的形式发送出去。 其遥控指令的‘ 1’是以占空比为 3/4 的正脉冲表示 ,‘ 0’则用占空比为 1/4 的正脉冲表示 ,其中一个为位码周期的 1/4 ,一个 a 占有的时间长度为 PT2248 内部红外载波振荡周期的 16 倍 ,即 a = 16/(38 长春工程学院毕业设计（论文） 12 kHz)。 由于 PT2248 采用了 38 kHz 载波振荡及脉码调制电路 ,因而接收端采用频率与之对应的 MIMR1AA 红外一体化接收解调器。 MIM R1AA 对接收到的信号除了进行了放大、限幅、检波 ,直至得到遥控指令的脉冲信号外 ,还对解调出的信号进行了整形和反向输出 [10]。 方案二 ： 选用 集成专用编译码器件 ED5026，此器件 成功地研制出了多通道红外遥控系统。 专用芯片设计制作红外发射和接收，并实现编译码功能， 该电路为 CMOS 大规模数字集成多路编译码器。 其中 ED5026 为编码器。 该生产线有各种大电机设备，环境电磁辐射强，又处于南方高温、高湿地区，对遥控系统整体性能要求很高。 在综合分析的基础上，我们采用红外线编码方式设计，使系统具备了良好的抗电磁干扰的能力。 通过对系统电路、组装进行的精心设计处理，获得了稳定、可靠的使用效果，目前已经在全自动生产线无故障运行。 编码器 ED5026 可作三态编码，也可以作四态编码。 译码器 部分 有相应的 12 位编码线。 发射控制器由电源部分、 PLC编码控制器、光电隔离电路、集成编码器、振荡电路及红外发射管组成。 基于对以上两种方案的分析 ，本 课题决定选用方案一。 因为方案二不仅设计起来便捷，在技术方面也远超乎于方案一。 红外发送系统的基本组成 整体结构 PT2248 作为构成发送器的芯片。 整个系统框图及外围电路中，两个电容均为 120pF，晶振频率为 455kHz。 PT2248 最大可用作 18 路红外遥控系统的编码，其内部已集成了 38kHz 的红外载波振荡及相应的数字脉码调制电路。 故在设计时，只需外接 3 6 的矩阵式按键、红外发光二极管及其驱动电路等少量元器件便可完成编码发送功能。 由于 PT2248 采用了 38kHz载波振荡及脉码调制电路，因而接收 端采用频率与之相应的 MIMRIAA 红外一体化接受解调器。 而解调出来的基带信号解码则由 CPLD 来实现。 PT2248 的编码方式采用脉位调制（ PPM）方式来将遥控指令编码成脉冲序列，然后再调制以高频信号，最后一红外光的形式发送出去。 其遥控 指令‘ 1’以占空比为 3/4 的正脉冲表示，‘ 0’则用占空比为 1/4 的正脉冲表示。 其中 a 为位码周期的 1/4，一个 a 占空的时间长度为 PT2248 内部红外载波振荡周期的 16 倍，即 a=16/（ 38kHz）。 另外， MIMRIAA 对接收到的信号除了进行放大、限幅、检波， 甚至 知道了遥控指令 的脉冲信号外，还会对解调出的信号进行整形和反向输出。 长春工程学院毕业设计（论文） 13 一般，遥控器的每个按键编码都是由 12 位遵照以上编码规则所代表的“ 0” 、 “ 1” 组成，时间长度为 12 4a=48a。 这样，当按下遥控器的 7 到 18 号单击按键时，系统将以 12 位为一组发送两次编码，其中 60a 为自按下按键到发送编码的等待时间， 80a 是重复发送 12位 48a编码的间隔时间，接收解调器在此时的输出和没有收到红外编码一样（为高电平）。 而 7 到18 号单击按键无论发送端按键时间持续多长，都只发送一次这样形式的两组相同的 12 位编码。 当按下 1 到 6 号连续按键时，编码格 式连续发送。 红外发射方式 红外遥控信号的发射由编程控制器、指令编码、信号的调制及红外发射四部分组成。 每一部分既可由具有相应功能的芯片分步完成 , 也可以由专用芯片或 MCU 一次完成 [2]。 使用发光二极管获得红外光是相当简便的。 红外发光二极管是一种 NP 结构成的注入电流型发光器件，加上合适的正向偏置电压后，就可以发出一定波长的近红外光。 根据电流驱动方式可分为 : (1) 平均发射方式 :通过启动直流供电电源直接驱动发光二极管发出恒定的外光。 红外发光二极管的功率一般比较小，而平均发射方式的功耗较大，且 抗干扰能力较差。 (2) 脉冲发射方式 :采用脉冲电流驱动方式，发出一定占空比的脉冲信号。 射脉冲编码信号可降低功耗，提高发射效率。 红外接收 电路的设计 接收解码部分用 CPLD 通过 VHDL 实现，使用的 CPLD 为 ALTERA 公司的 MAX7128SLC8415芯片。 本红外遥控解码系统设计采用模块化设计思想，具体模块的划分 为：  解码控制、串行转并行移位寄存器  数据同步控制计数器  译码器、误码辨别器  输出锁存器  蜂鸣驱动器  按键消抖电路  按键译码器 模块有三个输入端，分别为 CLK 系统时钟， DATAIN 数据 输入端 ,异步清零端，分别接有源晶振、红外接收解调器输出和来自数据同步控制计数器的清零信号，三个输出分别为长春工程学院毕业设计（论文） 14 DATAOUT 12 位并行解码输出、 CON 数据接收指示端、 READ 输出锁存器 DFF_PR 的触发信号。 该模块把来自红外接收解调器的信号解码成“ 0”和“ 1”，通过移位寄存器把串行数据转成并行数据输出，在接收数据其间 CON 间歇性地输出高电平（。