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引言 目前，針對單片機應用的專(zhuān)用鍵盤(pán)接口芯片可謂種類(lèi)繁多，但大多數都應用于對功耗沒(méi)有嚴格要求的場(chǎng)合，滿(mǎn)足不了一些小巧的便攜式設備(例如遙控器的低功耗、低成本要求)。TC9148是一款應用廣泛的紅外發(fā)碼專(zhuān)用芯片，一般與紅外接收芯片TC9149配合使用來(lái)構成一套完整的遙控發(fā)射、接收系統。而由于TC9148具有功耗極低且價(jià)格低廉的特點(diǎn)，兇而在許多要求有鍵盤(pán)控制的低功耗、低成本應用中可將其作為鍵盤(pán)接口芯片使用，并直接與微處理器連接實(shí)現復雜的鍵盤(pán)處理。本文采用TC9148作為鍵盤(pán)接口芯片，給出了基于Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73實(shí)現的低功耗鍵盤(pán)接口設計方法。 1 TC9148傳送波形分析 TC9148是一款功耗極低且價(jià)格低廉的紅外發(fā)碼專(zhuān)用芯片。用TC9148設計鍵盤(pán)接口電路的關(guān)鍵是對TC9148的輸出信號進(jìn)行解碼。下面就詳細地討論一下TC9148的傳送波形。 1.1 基本傳送波形 TC9148的振蕩頻率fosc為455 kHz，傳送的基本波彤是圖1所示的12位串行碼。其中C1～C3為用戶(hù)碼標識，H、S1和S2為連續／單發(fā)碼標識，K1～K6為鍵輸人標識。根據TC9148數據手冊介紹，這里：a=(1／fosc)×192≈420μs。然而，通過(guò)示波器觀(guān)察及后續的程序調試發(fā)現，每位碼的實(shí)際位寬約為420μs，即圖1中的4a才等于420μs。 1.2 載波 為了增加紅外信號的發(fā)送和接收距離，一般需要50～100 mA的電流通過(guò)紅外發(fā)射二極管，所以，從減少電池消耗考慮，需盡可能的減少紅外發(fā)光管的導通時(shí)間。TC9148的發(fā)碼信號采川占空比為1：3的載波調制波形，其載波頻率為38 Hz。 圖2和圖3所示為用示波器觀(guān)察所得的脈沖凋制后的傳送波形。圖2是位碼“0”和“1”的波形表示。圖3則是發(fā)射一個(gè)完整碼的實(shí)際波形。 由于應用了載波調制，TC9148的發(fā)射碼波形相對比較復雜，采用常用的定時(shí)讀取高低電平的方式解碼有一定的難度，且誤碼率也比較高。本設計考慮到載波調制部分具有電平變化的特點(diǎn)，因而采用PIC16F73單片機的RB端口電平變化中斷來(lái)作為輔助判斷。 2 鍵盤(pán)接口電路 本設計將TC9148作為鍵盤(pán)接口芯片使用，其硬件電路的設計相對比較簡(jiǎn)單，其電路如圖4所示。圖4中，TC9148的串行輸出端TxOUT接PIC16F73的RB4腳，其它外圍電路采用其典型連接方法，鍵盤(pán)則應根據需要做一定裁減。另外，電路調試中，有時(shí)TC9148會(huì )起振困難，因此應注意合理設置晶振電路中的電容C9和C8的值，一般的經(jīng)驗是：C8略小于C9。 
可見(jiàn)，鍵盤(pán)接口設計的關(guān)鍵就是實(shí)現PIC16F73對TC9148傳送碼的正確解碼�？紤]到TC9148傳送波形的復雜性，PIC16F73的接入引腳采用的是RB口的RB4，即加入了RB端口電平變化中斷作為輔助判斷。 3 解碼算法的設計 3.1 TC9148發(fā)碼起始的判斷 根據TC9148的傳送波形，無(wú)論“0”或“1”，起始處均為載波調制波形，這一點(diǎn)具有電平變化的特點(diǎn)，因此，開(kāi)RB電平變化中斷后，一旦進(jìn)入該中斷程序即認為開(kāi)始發(fā)碼。 3.2 傳送波形中“0”和“1”的判斷 事實(shí)上，本設計中解碼的難點(diǎn)是對傳送波形中“0”和“1”的判斷。最初在考慮解碼時(shí)，也曾嘗試過(guò)通過(guò)精確的延時(shí)、定時(shí)程序并按照時(shí)序來(lái)讀取波形，但通過(guò)大量的測試發(fā)現：TC9148數據手冊上提供的波形與實(shí)際示波器上觀(guān)察的波形略有出入，致使設計時(shí)無(wú)法得到精確的延時(shí)數值；另外，由于加入了載波，但載波調制部分的低電平保持時(shí)間較短，硬件無(wú)法靈敏反應，致使誤碼率很高。故而只能再做其它的打算。 仔細對位“0”和位“1”的波形進(jìn)行分析和比較后發(fā)現：由于加入載波，在前半周期內，位“0”和位“1”的波形均會(huì )發(fā)生電平變化；而在后半周期內，只有位“1”的波形會(huì )產(chǎn)生電平變化，而位“0”的波形則保持高電平不變，具體波形變化如圖5所示。 因此，通過(guò)適當的延時(shí)和電平變化的判斷，就可以很準確的判斷出位“0”和位“1”，問(wèn)題也就迎刃而解了。 3.3 基本傳送波形的解碼 TC9148的鍵盤(pán)輸入可以實(shí)現單鍵和多重按鍵，與之對應的有兩種發(fā)射碼的波形：一種是單發(fā)碼波形，另一種是連續碼波形。這兩種波形都是基于傳送的基本波形，只是加入了一定的延時(shí)和校驗部分，并且單發(fā)碼波形只傳送一次，而連續碼波形是要重復傳送的，具體波形圖可參考TC9148的數據手冊。 這里，由于設計中的算法并不是基于波形的讀取，而是直接對位“0”和位“1”波形進(jìn)行判斷，因此，不論是單發(fā)碼波形或連續碼波形，都可只讀其中的基本傳送波形部分即以得到正確的解碼，這在很大程度上避免了干擾的影響。 圖6所示是一個(gè)基本傳送波形的解碼判斷過(guò)程圖，其重復部分可以采用循環(huán)來(lái)實(shí)現。 4 程序代碼 下面給出基于PIC16F73單片機的解碼部分的程序代碼和詳細注釋?zhuān)?br /> 5 結束語(yǔ) 本文針對低功耗應用場(chǎng)合，采用Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73和紅外發(fā)碼芯片TC9148完成了鍵盤(pán)接口設計，并在設計過(guò)程中實(shí)現了PIC單片機對紅外發(fā)碼芯片TC9148的直接解碼，從而拓展TC9148芯片的應用領(lǐng)域，提升了產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，具有一定的創(chuàng )新意義。 |
