基于单片机的遥控器设计

一、项目介绍

随着科技的不断发展，红外遥控器已经成为我们日常生活中普遍使用的一种电子设备。它能够给我们带来便捷和舒适，减少人工操作的繁琐性。然而，在实际应用中，有时候我们可能需要制作一个自己的红外遥控器，以便于更好地满足个性化需求。这样的需求可能来自于家庭影音设备的控制、智能家居系统的控制，或者其他自动化控制方案等。

本项目的目标是设计一个简单且易于实现的单片机红外遥控器，使用户能够自己定制并控制各种电子设备。通过使用键盘矩阵和红外发射二极管，用户只需按下相应的按键即可发送红外信号，从而实现对电子设备的控制。此外，为了方便用户知道当前按下的键值，我们还添加了数码管显示的功能，使用户可以直观地看到自己所按下按键的值。

通过这个项目，可以学习到单片机的基本原理和应用、键盘矩阵和红外遥控的工作原理、数码管的驱动方式等知识。并且，还可以根据自己的需求进行各种扩展和改进，如增加更多按键、添加更多的电子设备控制功能等。

二、系统设计

2.1 硬件设计

【1】主控芯片

选择STC89C52作为主控芯片，该芯片具有强大的功能和广泛的应用，可以满足本设计的需求。

【2】键盘设计

采用4x4矩阵键盘作为输入设备，通过行列扫描的方式读取用户按键情况。每个键对应一个唯一的键值，模拟电视机遥控板的键值。

【3】红外线发送设计

使用红外线发射二极管，根据NEC协议发送控制码。NEC协议是一种常用的红外遥控协议，它定义了红外信号的帧结构和通信规则。

【4】数码管显示设计

使用4位数码管进行键值数值的显示。将键值转换为对应的数码管段码，通过依次设置4位数码管的段选信号和位选信号，显示对应的键值数值。

2.2 软件设计

【1】 键盘扫描与键值获取

通过设置行和列的IO口状态，循环扫描键盘，当有键被按下时，获取对应的键值。

【2】红外控制码发送

根据NEC协议的要求，生成控制码的高低电平序列，并通过红外发射二极管发送出去。

三、源代码

#include <reg51.h>

// 定义键盘矩阵的行和列
sbit ROW1 = P0^0;
sbit ROW2 = P0^1;
sbit ROW3 = P0^2;
sbit ROW4 = P0^3;
sbit COL1 = P0^4;
sbit COL2 = P0^5;
sbit COL3 = P0^6;
sbit COL4 = P0^7;

// 定义红外发射二极管的IO口
sbit IR_LED = P2^0;

// 定义数码管的IO口
sbit DIGIT1 = P1^0;
sbit DIGIT2 = P1^1;
sbit DIGIT3 = P1^2;
sbit DIGIT4 = P1^3;
sbit SEG_A = P1^4;   // 数码管段A
sbit SEG_B = P1^5;   // 数码管段B
sbit SEG_C = P1^6;   // 数码管段C
sbit SEG_D = P1^7;   // 数码管段D

// 定义按键值对应的控制码
unsigned char keyTable[4][4] = {
    {'1', '2', '3', 'A'},
    {'4', '5', '6', 'B'},
    {'7', '8', '9', 'C'},
    {'*', '0', '#', 'D'}
};

// 函数声明
void delay(unsigned int time);
unsigned char scanKeyboard(void);
void sendIRCode(unsigned char code);
void displayValueOn7Segment(unsigned char value);

void main()
{
    unsigned char keyValue;
    
    while (1)
    {
        // 扫描键盘，获取键值
        keyValue = scanKeyboard();
        
        if (keyValue != '\0')  // 按键按下
        {
            // 发送红外控制码
            sendIRCode(keyValue);
            
            // 数码管显示键值
            displayValueOn7Segment(keyValue);
        }
    }
}

// 延时函数
void delay(unsigned int time)
{
    unsigned int i, j;
    for (i = 0; i < time; i++)
    {
        for (j = 0; j < 1000; j++);
    }
}

// 扫描键盘并获取键值
unsigned char scanKeyboard(void)
{
    unsigned char row, col;
    
    ROW1 = 0; ROW2 = 1; ROW3 = 1; ROW4 = 1;   // 第1行置低，其余行置高
    if (COL1 == 0) { delay(10); while (COL1 == 0); return keyTable[0][0]; }
    if (COL2 == 0) { delay(10); while (COL2 == 0); return keyTable[0][1]; }
    if (COL3 == 0) { delay(10); while (COL3 == 0); return keyTable[0][2]; }
    if (COL4 == 0) { delay(10); while (COL4 == 0); return keyTable[0][3]; }
    
    ROW1 = 1; ROW2 = 0; ROW3 = 1; ROW4 = 1;   // 第2行置低，其余行置高
    if (COL1 == 0) { delay(10); while (COL1 == 0); return keyTable[1][0]; }
    if (COL2 == 0) { delay(10); while (COL2 == 0); return keyTable[1][1]; }
    if (COL3 == 0) { delay(10); while (COL3 == 0); return keyTable[1][2]; }
    if (COL4 == 0) { delay(10); while (COL4 == 0); return keyTable[1][3]; }
    
    ROW1 = 1; ROW2 = 1; ROW3 = 0; ROW4 = 1;   // 第3行置低，其余行置高
    if (COL1 == 0) { delay(10); while (COL1 == 0); return keyTable[2][0]; }
    if (COL2 == 0) { delay(10); while (COL2 == 0); return keyTable[2][1]; }
    if (COL3 == 0) { delay(10); while (COL3 == 0); return keyTable[2][2]; }
    if (COL4 == 0) { delay(10); while (COL4 == 0); return keyTable[2][3]; }
    
    ROW1 = 1; ROW2 = 1; ROW3 = 1; ROW4 = 0;   // 第4行置低，其余行置高
    if (COL1 == 0) { delay(10); while (COL1 == 0); return keyTable[3][0]; }
    if (COL2 == 0) { delay(10); while (COL2 == 0); return keyTable[3][1]; }
    if (COL3 == 0) { delay(10); while (COL3 == 0); return keyTable[3][2]; }
    if (COL4 == 0) { delay(10); while (COL4 == 0); return keyTable[3][3]; }
    
    return '\0';   // 未按键返回空字符
}


// 发送红外控制码
void sendIRCode(unsigned char code)
{
    // 根据NEC协议生成红外控制码的高低电平序列
    // 将红外控制码通过红外发射二极管发送出去

    unsigned int i;
    unsigned int startHighTime = 9000;   // 红外协议起始高电平时间（μs）
    unsigned int startLowTime = 4500;    // 红外协议起始低电平时间（μs）
    unsigned int bitHighTime = 560;      // 红外协议数据位高电平时间（μs）
    unsigned int bit0LowTime = 560;      // 红外协议数据位0低电平时间（μs）
    unsigned int bit1LowTime = 1690;     // 红外协议数据位1低电平时间（μs）

    // 发送起始高电平
    IR_LED = 1;
    delayMicroseconds(startHighTime);

    // 发送起始低电平
    IR_LED = 0;
    delayMicroseconds(startLowTime);

    // 逐位发送数据位
    for (i = 0; i < 8; i++)
    {
        if (code & 0x01)  // 当前位为1
        {
            IR_LED = 1;
            delayMicroseconds(bitHighTime);

            IR_LED = 0;
            delayMicroseconds(bit1LowTime);
        }
        else  // 当前位为0
        {
            IR_LED = 1;
            delayMicroseconds(bitHighTime);

            IR_LED = 0;
            delayMicroseconds(bit0LowTime);
        }

        code >>= 1;  // 移位获取下一位
    }
}

// 数码管显示键值
void displayValueOn7Segment(unsigned char value)
{
    unsigned char digitCode[10] =
    {
        0x3F,   // 显示数字0
        0x06,   // 显示数字1
        0x5B,   // 显示数字2
        0x4F,   // 显示数字3
        0x66,   // 显示数字4
        0x6D,   // 显示数字5
        0x7D,   // 显示数字6
        0x07,   // 显示数字7
        0x7F,   // 显示数字8
        0x6F    // 显示数字9
    };

    unsigned char digit1, digit2, digit3, digit4;

    digit1 = digitCode[value / 1000];
    digit2 = (digitCode[value / 100]) & 0x7F; // 去掉小数点
    digit3 = (digitCode[value / 10]) & 0x7F;  // 去掉小数点
    digit4 = (digitCode[value % 10]);

    // 设置位选并显示数码管的段码
    DIGIT1 = 0; DIGIT2 = 1; DIGIT3 = 1; DIGIT4 = 1;
    P1 = digit1;

    delay(5);  // 延时一段时间，使数码管显示较稳定

    DIGIT1 = 1; DIGIT2 = 0; DIGIT3 = 1; DIGIT4 = 1;
    P1 = digit2;

    delay(5);

    DIGIT1 = 1; DIGIT2 = 1; DIGIT3 = 0; DIGIT4 = 1;
    P1 = digit3;

    delay(5);

    DIGIT1 = 1; DIGIT2 = 1; DIGIT3 = 1; DIGIT4 = 0;
    P1 = digit4;

    delay(5);
}