1. 引言
对于 工业控制微机 系统来说输入设备键盘几乎是必不可少的。在按键数目较少时,一般直接利用按键控制接口线的高低电平来表示,因此需要相应的接口支持,由于 单片 工业控制微机系统接口线数目有限,为了减少占用接口线常常采用一键定义多功能,但这又增加了软件的复杂性;在按键数目较多时,则大多采用动态扫描的方式构成键盘矩阵,这种键盘虽然结构原理简单,驱动程序易于设计,但是在具体实现时往往需要花很多的时间去设计印刷电路板、考虑面板布局,而且在硬件资源比较紧张时,还要考虑扩充I/ O 口,从而使得电路变得越来越复杂。
2. 系统简介
本文介绍一种 无线式键盘接口 ,该接口可以最大限度地减少对单片机系统的硬件资源要求,仅占用一根接口线,在系统的 面板上只需一个小的接收窗。整个接口由发射和接收两部分组成。对于单片工业控制微机系统所需的按键数目少于30 时,发射部分可以直接使用成品红外遥控发射器,如果自行设计发射部分,则可以支持60个键左右,其中有两键用于构成组合按键。接收部分的接口电路也非常简单,无需布线,只要将成品模块的输出直接接到单片工业控制微机系统的任一I/ O 接口线即可,同时驱动程序也易于设计。由于键盘采用无线方式,因此所构成的单片机可以方便地满足一些需要远距离控制的场合,以及一些特殊场合,例如:单片工业控制微机系统在一个密封的容器内,通过玻璃小窗进行参数输入或控制；单片工业控制微机周围环境不适宜用户近距离操作等。
2.1硬件设计与工作原理
整个键盘接口的原理框图如图一 所示,发射部分与接收部分之间采用红外线作为传播媒介。
图一 无线键盘接口原理框图
2.1.1 发射部分
我们选用由TCL2101AS型电视机红外遥控发射器, 图二 为其内部的电路原理图。微处理器TC9028 F--022 芯片为控制核心，24位键盘矩阵，三极管Q1501是驱动器，D1501（HIR305B）是红外线发射二极管。
微处理器TC9028 F--022 芯片的功能比较简单，一是键盘扫描，识别键位，二是键功能编码，向输出端口提供编码数据。当有键按下时，微处理器TC9028 F--022 扫描键盘，识别出是哪个按键后，进行功能编码，从19脚输出，经Q1501驱动，使D1501发出红外光，向外发射传输数据。
图二 红外遥控发射器电路
2.1.2 红外线遥控接收器与单片机的接口电路设计
TMFS—5380是红外线遥控接收器，当内部的光电二极管接收到红外光时，光电检测电路将光电流转换为电压信号，电压信号被放大后，被带通滤波器选出已调信号，经检波，取出编码脉冲，从1脚输出。红外线遥控接收器与单片机的接口电路，仍采用TMFS—5380，它与单片机的连接如图三所示。
图三 红外线遥控接收器与单片机的接口电路
2.2 软件设计
根据上述红外线遥控接收器与单片机的接口电路，软件设计有两种编程方法，一种方法可以采用中断触发方式；另一种方法可以采用启动定时器方式。
2.2.1 中断触发方式
遥控接收电路1脚输出的是串行脉冲信号，可以让此脉冲触发单片机的外部中断INT1，设置定时器T0工作于方式0，当中断到来时，给T0置初值0，然后启动T0，当下一次中断到来时，读出T0的值，根据值的大小就可以判断脉冲的宽度，即可判断出是“0”，还是“1”。程序方框图如下所示。
2.2.2启动定时器方式
把遥控接收电路1脚输出的串行脉冲信号到向后，从INT1脚送入，当信号由“0”变“1”时，T1开始计时/计数，在INT1引脚为高电平期间，始终接通脉冲源，T1不停地计时/计数，当INT1信号由“1”变“0”时，定时器停止计时/计数。此时读出T1的值，依据值的大小就可以判断此高电平的时间，亦即可判断出是“0”，还是“1”。主程序设计不再赘述，下面给出读取脉冲宽度的参考程序。
LOOP：JB P3.3,LOOP
MOV TL0,#00H
MOV TH0,#00H
SETB TR0
LOOP1: JNB P3.3,LOOP1
JB P3.3,$
CLR TR0
MOV 60H,TL0
MOV 61H,TH0
3 结束语
本文介绍了一种利用红外遥控器作为 单片 机输入键盘的接口原理和方法，构思巧妙，结构合理，成本低廉，我们已经 成功地利用该接口方式实现了单片机键盘的无线式操作。文中以TC9028 F--022 芯片作为发射部分,对于其他类型发射芯片,此接口原理仍然适用,只需相应修改中断服务程序即可。如果单片机系统有多余的外中断资源,可将接收到的信号输入至中断引脚,利用外中断与定时器结合,则可减少接收处理时对CPU 时间的占用。
遥控技术经历了有线遥控、无线电波遥控，现今的红外遥控,技术已相当成熟,功能越来越强,运行越来越稳定,应用越来越广泛。先进的遥控技术配合单片机运用到工业控制中去,那么,控制系统的操作将变得更容易、更快捷、更方便、更安全。
参考文献
[1] 陈明萤 8051单片机课程设计 清华大学出版社 2004
[2] 求是科技 单片机典型模块设计实例导航 人民邮电出版社 2004
[3] TCL王牌彩色电视机电路分析与检修 人民邮电出版社2000
