基于微机械加速度计的无键多功能电视遥控器

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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。随着微机械加速度计技术的日趋成熟，其微小化、低功耗、高精度、智能化、低成本的特点使电视遥控器的应用得以实现。    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，利用加速度计准确测定控制方向。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，用微机械加速度计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。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    无键多功能电视遥控器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    介绍一种基于微机械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。