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基于微机械加速度计的无键多功能电视遥控器

作者:时间:2018-09-12来源:网络收藏

1 引言
随着科技高速发展,人们日用品不断向易操作、易携带、智能化的方向发展。电视作为重要的生活用品,其遥控器易操作、无键化、智能化是目前发展趋势。随着技术的日趋成熟,其微小化、低功耗、高精度、智能化、低成本的特点使的应用得以实现。
此设计利用单片机体积小、功能丰富、精度高及在线仿真方便快捷的特性,实现对电视机的简单方便的控制。该设计采用完全无键化的设计模型,利用准确测定控制方向。此遥控器有二维4个方向,即4个功能键。经实践分析,4个键可满足对电视机的基本操作。在正常状态下,X轴方向作音量调节,Y轴方向作频道调节。系统采用电池组供电,采用电视遥控通用编码,实用方便,适用于社会不同人群的操作方式和习惯,其简易、低功耗的特点,是未来电视遥控发展的方向。该设计的创新点:实现控制系统的无键化,用的方向量及在各方向量上的大小实现遥控;电路设计独特,完全符合加速度计性能的设计特点;该产品体积小,电池供电,外观设计灵活性强,对其不同程度的改变,可适用于不同场合,不同人群;通过软件实现对加速度计的误差消除和算法测量。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/388965.htm

2 系统结构
整个系统主要包括信号的采集、处理、发送3部分。每个模块的设计都直接影响系统功能的实现。一般加速度计输出的模拟信号比较微弱。由于系统中内部和外部干扰的影响,被测信号参杂有干扰信号,当被测信号很微弱时,就会被干扰噪声“淹没”,导致很大的数据采集误差。因此必须在放大之前对信号进行滤波。把信号放大到适当的量程内,以获得尽可能高的分辨率。另外,该模块应尽可能靠近信号源,这样信号在受环境影响之前即被放大,使信噪比得以改善。这里选用LM358 滤波放大电路。再将经放大的模拟信号传到A/D转换器中,转换成数字信号,由于单片机内部带有A/D转换功能,因此整个转换过程是在单片机内部实现的,而无需添加额外的A/D转换器。同时利用单片机分析、处理信号;然后通过射频收发模块发射信号。系统框图如图1所示。

3 硬件电路设计
无键的硬件主要包括加速度计传感器单元,控制器单元及红外发射单元3部分。
3.1 加速度计传感器单元
加速度计传感器单元原理框图如图2所示,选用三轴的加速度计ADXL330,该器件可同时测量3个不同方向的重力加速度。该系统只采用2个输出信号,即X轴和Y轴方向。

3.2 控制器单元
图3为控制器单元原理框图,控制器的P30/AN00和P31/AN01引脚接收放大后的传感器采集信号。P60~P67和P00~P07引脚与发射器相连,发送发射码。MOD引脚外接跳线,在工作模式或下载烧写模式可选择相应电压。RST复位引脚外接按键用于系统复位。

3.3 红外发射单元
红外发射单元选用MC50462AP,其采用5 V(AVDD)供电,通过红外二极管口发射遥控编码。

4 软件设计
单片机上电复位后,首先判断输入端口是否有模拟信号输入,如果没有则重复检测、判断,如果有,则对端口信号进行循环采集。采集后在单片机中对采集的信号进行A/D转换,对转换后的数字信号进行大小标定。由于种种原因,输入的加速度信号不可能是单一方向的,因此,进行简化处理,假定输入信号始终是单一方向,若同时检测到多个方向有输入,则将比较各个输入,然后选择一个最大值作为其唯一输入。最后通过对输入进行分析,设计各个输入的处理子程序,设定其功能。

由于三轴加速度计能输出3个不同方向的加速度值,因此可以对不同的输入设定其不同的功能,每一种输入对应一种功能,并通过各自的子程序体现。图4为软件设计流程。


由于该系统使用电池供电,所以在无信号输入时,系统处于休眠状态,当有信号输入时才处于工作状态。开始或复位5 s后,若无信号输入,则进入休眠状态以减小电源消耗。
通过试验验证人为摆动遥控器的平均最小加速度为1 g,即系统所设定的标定值为1 g,加速度小于1 g,则认为是无效信号。在此系统中,不必特别地考虑对输入抖动的消除,完全可把抖动作为一次输入信号处理。信号发射完全采用通用电视机遥控的发射原理,微处理器芯片内部的振荡器与外部的振荡晶体组成高频振荡器,产生高频振荡信号。此信号送入定时信号发生器后产生正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号;定时脉冲信号送至指令编码器作为调制信号待发送,然后在调制器中调制后送到红外线发光二极管VD发射脉冲调制信号。

5 结束语
介绍一种基于加速度计的无键遥控器的设计。该产品可利用运动姿势控制电视,操作简单方便,尤其适合行动不方便的群体。同时具有很强的扩展功能,可控制玩具车、电动玩具的姿态及控制车间内生产机床。由于微加速度计体积小,低功耗以及低成本,类似的设备具有广泛的市场。



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