基于红外PS2键盘的设计和实现.doc

基于红外PS/2键盘的设计与实现 PAGE PAGE 15 【摘要】： 本文介绍了利用红外遥控器作为键盘从而对PC机进行操作的原理和方法。设计采用AT89S52单片机作为系统的核心控制部分，根据PS/2协议采用红外遥控器作为键盘接口向PC机发送扫描码从而实现与PC机通信。该接口方式既可以节省单片机的硬件资源又能够在距PC机一定距离内通过无线控制方式对PC机进行操作,因此可以在工控以及多媒体教学领域方面被广泛运用。 1 前言 1.1系统开发背景 随着电子科技的飞速发展，电子技术正在逐渐改善着人们的学习、生活、工作,因此开发本系统希望能够方便和改善人们的日常生活。 本次设计的这个产品具有一些独到的特点，目前市面上的自制PS/2键盘设备都是一些通过有线近距离式对PC机实现控制，而且在红外线遥控技术方面目前并没有太多地与PS/2设备进行绑定。因此可以说本设计结合了红外线遥控技术与PS/2技术两方面的技术特点，而且无论从新颖性还是从技术性上分析，都是有很大突破的，下面从本设计将会运用到的一些领域进行分析： 在多媒体教学领域，以往教师在进行多媒体授课时往往需要板书然后回过头来到标准PC机键盘再进行操作，然而本系统可以使教师在正常板书教学的同时无需再次接近距离黑板较远的键盘进行操作，直接就可以在远距离通过红外遥控器对PC机进行控制，从而方便了教师在教学并大大提高了讲课效率。 在工业控制领域，由于在一些临近现场操作将会受到电网或粉尘的干扰，导致如果近距离直接操作会产生一定的危险性，鉴于上述这些原因，本系统可以在距操作现场一定距离就达到控制目的，从而在方便操作的同时又保证了工作人员的安全。 1.2 系统开发意义 以键盘接口作为单片机应用系统与PC机的通信接口，具有以下优点： ①键盘接口的电气标准能满足TTL电平的传送要求，不需电平转换； ②PC机的操作系统内核能够解释单片机应用系统通过键盘接口传送来的数据，免除了编写串行数据接收程序的工作； ③PC机能够提供+5V电源。 1.3 设计目标 由于本设计主要用于人们日常教学或工业控制领域，因此在电路设计上必须简易并且在恶劣的环境仍旧能正常地工作。其次，在这次设计可行性上进行分析如下： 1、经济可行性： 所谓经济可行性，即在这次设计上需要投入资金的多少，由于毕业设计是没有项目资金，没有开发经费，因此在经济上必须能够承受，比较理想化的项目对于我们毕业设计来说是不可行的。通过分析后，无论是在器件价格或是常见度上均是可行的。 2、技术可行性： 技术可行性主要是分析技术条件上是否能够顺利开展并完成开发工作，硬件、软件能否满足设计者的需要等。通过分析各种软件环境，硬件仿真环境等均已经具备。 综上所述，本系统设计目标已经明确,在经济与技术上均可行，因此本系统的开发是完全可行的。 2 方案论证 2.1 控制模块选择方案 方案一：选用一般数字电路组合而成，理论上是可以实现，但从成本以及本设计所要达到的功能上考虑是根本不可行的，它所需的控制器件的的逻辑很复杂，显然会提高成本和降低可靠性。 方案二： 若采用AT89C51单片机进行控制,由于AT89C51不具备ISP功能，因此Atmel公司已经停产在市面上已经不常见，况且其ROM只有4K在系统将来升级方面没有潜力。 方案三：AT89S52单片机，其性价比高，完全满足了本作品智能化的要求，它的内部程序存储空间达到8K，使软件设计有足够的内部使用空间并且方便日后系统升级，使用方便，抗干扰性能提高。 鉴于上述对比与分析，本设计采用方案三 2.2键盘模块选择方案 方案一：自制一个矩阵键盘，此方案理论上虽可自定义任意多个按键，但事实上需要占用较多的单片机的I/O口，这样不仅浪费单片机I/O口资料，而且从整个电路设计上考虑,使整个设计笨拙，而且性价比更高在软、硬件上都不占优势。 方案二：采用电视遥控器作为键盘模块，从占用单片机端口考虑，它只需一个单片机端口，因此极大地节省了硬件资源，并且按键资源对于应用于特定领域来说已经足够。 鉴于上述对比与分析，本设计采用方案二 系统硬件设计及说明 3.1 红外遥控系统设计及编码： 通用红外遥控系统主要由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如下图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。 图1 红外遥控系统框图【11】 本次系统设计中,红外线遥控信号发射电路中核心控制器采用TC9012F，TC9012F是一种通用型红外遥控信号发送用CMOS大规模集成电路并且是4位专用微控制器，其内部振