如何通過(guò)PIC單片機(jī)設(shè)計(jì)一款多媒體終端遙控器？

1 設(shè)計(jì)理念和原理

1．1 設(shè)計(jì)理念

隨著數(shù)字家庭等領(lǐng)域技術(shù)的迅速發(fā)展，在多媒體終端上的增值業(yè)務(wù)將越來(lái)越多，瀏覽網(wǎng)頁(yè)、搜索、短信等都需要遙控器進(jìn)行輸入。但作為連接用戶(hù)和終端之間的重要外設(shè)，遙控器的設(shè)計(jì)理念還停留在模擬電視時(shí)代，體驗(yàn)感較差。目前用戶(hù)輸入的解決方式是呼出終端的內(nèi)置輸入法，這樣就帶來(lái)了兩個(gè)問(wèn)題：一，不同廠(chǎng)家的終端都需要內(nèi)置自己的中英文輸入法，占用資源，而且必須搭配自己的遙控器使用，通用性不高；二，用戶(hù)在輸人時(shí)必須一邊看遙控器輸入一邊看屏幕確認(rèn)輸入，如果文字較多會(huì)造成頻頻抬頭和低頭的麻煩，難以忍受?；谝陨先秉c(diǎn)，本文提出將輸入法內(nèi)置于遙控器的理念，在遙控器上輸入文字后再統(tǒng)一將文字編碼用紅外線(xiàn)發(fā)給終端，終端接收后將編碼譯成文字顯示在輸入?yún)^(qū)中。

1．2 紅外遙控器工作原理

遙控碼是一串二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，通過(guò)脈沖編碼形成脈沖序列，被調(diào)制到一個(gè)固定頻率載波上，最后通過(guò)紅外發(fā)射管，以光脈沖的形式發(fā)射出去。脈沖編碼就是將“1”和“0”用一個(gè)脈沖來(lái)標(biāo)識(shí)。本設(shè)計(jì)使用NEC紅外協(xié)議，用脈寬560us，周期4x560us代表二進(jìn)制“1”；用脈寬560us，周期2x560us代表二進(jìn)制“0”(如圖1所示，密集豎線(xiàn)表示38KHz載波)。

2 硬件設(shè)計(jì)

2．1 總體設(shè)計(jì)原則

遵循嵌入式系統(tǒng)高性能、低功耗、小體積的設(shè)計(jì)思想，總體設(shè)計(jì)原則是：元器件采用低功耗芯片；盡量用軟件實(shí)現(xiàn)硬件功能，減少器件數(shù)量；鍵盤(pán)采用中斷方式，一旦系統(tǒng)空閑超時(shí)立即使其進(jìn)入休眠狀態(tài)，再次按鍵予以喚醒。

2．2 硬件組成

硬件組成如圖2所示。其中：主芯片為Microchip公司PIC18F系列高檔單片機(jī)66J11，性?xún)r(jià)比極高；液晶屏控制器為Sitronix公司的ST7565R，分辨率128x64；漢字點(diǎn)陣字庫(kù)用Atmel公司的262KB Flash制作，它和LCD與單片機(jī)的接口均為SPI接口；鍵盤(pán)有49個(gè)按鍵．采用7x7矩陣方式，7根行線(xiàn)連到單片機(jī)B口的RBI～RB7外部中斷腳，列線(xiàn)連到單片機(jī)的E口的RE1-RE7，作為數(shù)字輸出口。

3 軟件設(shè)計(jì)

3．1 系統(tǒng)運(yùn)行流程

遙控器無(wú)開(kāi)關(guān)機(jī)過(guò)程，因此放入電池時(shí)系統(tǒng)硬件即初始化，進(jìn)入休眠。按鍵中斷時(shí)，進(jìn)入主程序，系統(tǒng)運(yùn)行流程如圖3所示，分為兩種模式：普通遙控和文本輸入。單片機(jī)內(nèi)部的看門(mén)狗負(fù)責(zé)對(duì)空閑狀態(tài)(沒(méi)有鍵被按下)計(jì)時(shí)，超時(shí)后系統(tǒng)復(fù)位重新進(jìn)入休眠狀態(tài)。

3．2 功耗管理設(shè)計(jì)

PIC18F系列器件提供了三種主要的工作模式：運(yùn)行模式、空閑模式和休眠模式，實(shí)際中只使用運(yùn)行模式和休眠模式。根據(jù)遙控器的運(yùn)行流程，看門(mén)狗(WDT：Watchdog Timer)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)空閑時(shí)間的計(jì)時(shí)。4ms的WDT超時(shí)溢出周期與16位的后分頻比值相乘?？梢酝ㄟ^(guò)在MPLAB IDE中配置寄存器2H中的WDTPS位控制一個(gè)多路開(kāi)關(guān)以對(duì)WDT后分頻器的輸出進(jìn)行選擇，可獲得的超時(shí)溢出周期范圍為4ms至135秒(2．25分鐘)。在代碼中需要在每次按鍵后喂狗，保證看門(mén)狗重新計(jì)時(shí)。

3．3 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

3．3．1 鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)

PIC單片機(jī)的B口是外部中斷口，有四個(gè)INT中斷和四個(gè)KBI中斷。本設(shè)計(jì)將RB0留做擴(kuò)展備用，RBl/INTl、RB2/INT2和RB3/INT3都設(shè)置為下降沿觸發(fā)中斷；KBl4個(gè)口(RB4-RB7)為電平變化中斷(雙沿)，在程序里只對(duì)下降沿中斷有處理。

按鍵掃描采取行列掃描方式獲取鍵值。配置行線(xiàn)均弱上拉，列線(xiàn)均輸出為0；當(dāng)有鍵(行列交叉點(diǎn))按下時(shí)，此鍵所在行線(xiàn)即出現(xiàn)下降沿；進(jìn)入中斷處理后，依次令每根列線(xiàn)輸出為0，其余為1，掃描行線(xiàn)看哪根行線(xiàn)輸入為0，從而得到按鍵的位置。

3．3．2 SPI驅(qū)動(dòng)

PIC單片機(jī)有兩個(gè)主控同步串行端口模塊，它們都可以用軟件配置為SPI方式，使用非常方便．?dāng)?shù)據(jù)讀寫(xiě)只需讀寫(xiě)其緩存即可，不需要像51單片機(jī)那樣模擬時(shí)序。本設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)SPI接口器件：LCD和FLASH字庫(kù)，他們是從設(shè)備，單片機(jī)是主設(shè)備。在配置好與SPI時(shí)鐘頻率等有關(guān)的寄存器后，主從設(shè)備就可以通信了。當(dāng)主設(shè)備從從設(shè)備讀數(shù)據(jù)時(shí)，SSPxlF(x=1，2)標(biāo)志寄存器為0說(shuō)明正在接收數(shù)據(jù)，為1時(shí)說(shuō)明已收到一個(gè)字節(jié)；當(dāng)主設(shè)備往從設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，SSPxlF為1說(shuō)明已發(fā)完—個(gè)字節(jié)。

3．3．3PWM驅(qū)動(dòng)

發(fā)射用的紅外載波口’用標(biāo)準(zhǔn)脈寬捌制模塊(PWM)來(lái)實(shí)現(xiàn)，載波頻率是38KHz，因此PWM的周期就是1/38KHz，PWM周期的計(jì)算公式是：

PWM周期=[(_PR2)+1]．4．TOSC(TMR2預(yù)分頻值)．

本設(shè)計(jì)中晶振是12MHz．即TOSC=1/12MHz，經(jīng)過(guò)計(jì)算，PR2寄存器設(shè)置為78。TMR2預(yù)分頻值為1可得到頻率為38Km的方波。