3.1 遙控編碼脈沖的串并轉(zhuǎn)換
　　紅外遙控接收頭解調(diào)出的遙控編碼脈沖經(jīng)一非門(mén)反相后引入計(jì)數(shù)器4020的復(fù)位端(RST),，4020的腳10(CP)端引入1MHz計(jì)數(shù)脈沖。遙控信號(hào)(已反相)中每一正脈沖到來(lái)時(shí)其高電平對(duì)4020復(fù)位,，經(jīng)過(guò)0.6ms遙控信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑?020復(fù)位結(jié)束,，開(kāi)始以1MHz的頻率計(jì)數(shù)，直到下一個(gè)正脈沖到來(lái)時(shí)為止,。二進(jìn)制碼“0”每一脈沖周期低電平時(shí)間為0.6ms，二進(jìn)制碼“1”每一脈沖周期低電平時(shí)間為1.8ms,，4020的Q₁₁端即可以區(qū)分二進(jìn)制碼“0”或“1”,。每一遙控編碼正脈沖上升沿到來(lái)時(shí)，若Q₁₁端為“1”,，說(shuō)明前一位遙控碼為“1”,；若Q₁₁端為“0”，說(shuō)明前一位遙控碼為“0”,。
　　將4020的Q₁₁端作為74HC595的串行移位輸入端(SER),，便可在每一個(gè)遙控編碼脈沖上升沿到來(lái)時(shí)并在4020復(fù)位之前，將74HC595中的數(shù)據(jù)沿Q0到Q7方向依次移一位,，且4020的Q₁₁端數(shù)據(jù)移入74HC595的Q₀端,。對(duì)于一組遙控編碼脈沖，共有33次上升沿(包括起標(biāo)志),，而74HC595僅為8位移位寄存器,，所以移位的最終結(jié)果，只有遙控編碼脈沖的最后8位保留在74HC595中,。
　　當(dāng)一組遙控編碼脈沖(反相后)來(lái)到時(shí),，其起始標(biāo)志的上跳沿觸發(fā)了雙單穩(wěn)74HC123的1B，在1Q上產(chǎn)生了一個(gè)寬度為120ms的正脈沖,。1Q同時(shí)又觸發(fā)了74HC123的2B,，在2Q產(chǎn)生一個(gè)寬度為80ms的負(fù)脈沖，1Q和2Q相與后作為鎖存信號(hào)送至74HC595的RCLK端,，即一組遙控編碼脈沖到來(lái)80ms后,，產(chǎn)生一個(gè)鎖存信號(hào)。此時(shí)74HC595已經(jīng)移過(guò)了一組遙控碼,，芯片中保留的是最后8位遙控碼,，鎖存信號(hào)將這最后8位遙控碼鎖存。
3.2 基于EPROM的遙控解碼原理
　　經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換，我們得到了8位并行遙控碼,。為了讓CPU讀取這個(gè)并行遙控碼,，通常的方法是在轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生一個(gè)中斷，通知CPU來(lái)讀取遙控信息,。但這樣做要占用CPU一個(gè)外部中斷資源并需編寫(xiě)額外的中斷服務(wù)程序,，顯得比較煩瑣。尤其是當(dāng)儀器系統(tǒng)的軟件不是由自己開(kāi)發(fā)而又要加裝遙控時(shí)更是無(wú)能為力,。因此,，我們想尋求一種不占用儀器CPU的軟、硬件資源而實(shí)現(xiàn)遙控的方法,，使鍵盤(pán)輸入和遙控輸入統(tǒng)一起來(lái),，占用同一個(gè)端口、同一個(gè)中斷,、同一個(gè)中斷服務(wù)程序,。簡(jiǎn)言之，要做到對(duì)CPU是透明的,，似乎只有一個(gè)鍵盤(pán)輸入單元在工作,，只須訪問(wèn)它來(lái)進(jìn)行鍵盤(pán)掃描、鍵碼讀出操作,。但實(shí)際上卻有遙控器與鍵盤(pán)兩套鍵輸入硬件在同時(shí)而獨(dú)立地工作,。
　　考察一下智能儀器的鍵盤(pán)掃描輸入原理。在這種方式下,，CPU通過(guò)輸出指令使鍵盤(pán)矩陣的行掃描線依次為“0”(低電平),，同時(shí)監(jiān)測(cè)鍵盤(pán)矩陣的列掃描線。若無(wú)鍵按下,，則列掃描線輸出全“1”(高電平),；若有鍵按下，則此鍵所在列線輸出為“0”,，再結(jié)合行掃描線此時(shí)的狀態(tài),，就可具體定位按鍵。
　　我們?cè)O(shè)想,，可否將遙控接收頭輸出的含有按鍵信息的8位遙控碼通過(guò)某種轉(zhuǎn)換,，并入鍵盤(pán)矩陣電路，當(dāng)遙控器有鍵按下時(shí),，就會(huì)在機(jī)上鍵盤(pán)對(duì)應(yīng)鍵處產(chǎn)生一個(gè)“模擬”按鍵動(dòng)作,，產(chǎn)生一個(gè)鍵碼可供CPU讀取。所謂“模擬”是指并沒(méi)有機(jī)械按鍵動(dòng)作,，但對(duì)于鍵盤(pán)矩陣電路而言卻產(chǎn)生一個(gè)低電平,，效果和機(jī)械按鍵動(dòng)作完全一樣,。這樣就將遙控鍵盤(pán)和本機(jī)鍵盤(pán)統(tǒng)一起來(lái)，二者的鍵數(shù)和鍵功能定義都一樣,，一個(gè)相同的鍵在遙控器上按下和在本機(jī)鍵盤(pán)上按下對(duì)CPU而言沒(méi)有任何區(qū)別,，只不過(guò)對(duì)鍵盤(pán)矩陣來(lái)說(shuō)前者是軟接觸，后者是硬接觸,。
　　根據(jù)遙控器上按鍵與本機(jī)鍵盤(pán)按鍵的一一對(duì)應(yīng)方案,，我們可以導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)“模擬”按鍵的邏輯真值表(其中C0～C4為列掃描線)，見(jiàn)表2,。
　　這是一個(gè)12變量輸入5變量輸出的組合邏輯函數(shù),，最小項(xiàng)總數(shù)為16×20＝320個(gè)。若用普通邏輯門(mén)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的功能將是十分麻煩的,，用PLD(可編程邏輯器件)來(lái)做就要簡(jiǎn)單得多,。EPROM就是一種與陣列固定、或陣列可編程的邏輯器件,。如果把EPROM的輸入地址A0,，A1，……AN視為輸入邏輯變量,，同時(shí)把輸出數(shù)據(jù)D0，D1,，……DM視為一組多輸出邏輯變量,，那么輸出與輸入之間也就是一組多輸出的組合邏輯函數(shù)。而且,，EPROM地址譯碼器的輸出包含了全部輸入變量的最小項(xiàng),，每一位數(shù)據(jù)輸出又都是這些最小項(xiàng)之和，因而任何形式的組合邏輯函數(shù)均能通過(guò)向EPROM中寫(xiě)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn),。不難推想,，具有N位輸入地址和M位數(shù)據(jù)輸出的EPROM可以獲得一組(最多為M個(gè))任何形式的N變量組合邏輯函數(shù)。
　　根據(jù)這個(gè)原理,，選用4K×8 EPROM 2732,，可以實(shí)現(xiàn)任意12變量輸入、8變量輸出的組合邏輯函數(shù),。在本機(jī)遙控系統(tǒng)中,，利用了EPROM的D0～D4五根數(shù)據(jù)線和全部12根地址線，通過(guò)向2732中固化上表所示的邏輯真值表,，從而實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵的遙控解碼,，使遙控器上按鍵與本機(jī)鍵盤(pán)按鍵一一對(duì)應(yīng)起來(lái)。需要指出的是,，EPROM的地址譯碼是全譯碼,，而在本方案中占據(jù)地址線A0～A7的8位遙控碼只有20種有效碼值(20個(gè)鍵),，即一頁(yè)(256字節(jié))中只有20個(gè)有效數(shù)據(jù)，則應(yīng)將剩余空間填入0FFH,。
　　由解碼電路圖3可見(jiàn),，EPROM 2732的地址線A0～A7接至8位輸出鎖存移位寄存器74HC595的輸出(即8位遙控碼)，A8～A11接至鍵盤(pán)矩陣的行掃描線R0～R3,；2732的8根數(shù)據(jù)線使用了其中的5根D0～D4,，接至鍵盤(pán)矩陣的列掃描線C0～C4，2732的CS(片選端)接地,，OE(讀信號(hào))接至施密特與非門(mén)4093的3腳輸出,，此輸出為雙單穩(wěn)74HC123的1Q、2Q與非的結(jié)果,。
　　當(dāng)遙控器上沒(méi)有按鍵按下時(shí),，EPROM 2732的OE端為“1”，使得2732的數(shù)據(jù)線D0～D4為高阻態(tài)與鍵盤(pán)矩陣線脫離,，而本機(jī)鍵盤(pán)的掃描與讀出照常進(jìn)行不受影響,，若遙控器上有鍵按下時(shí)，經(jīng)紅外發(fā)射,、接收對(duì)應(yīng)的8位遙控碼出現(xiàn)在74HC595的輸出端,，并作為EPROM 2732的A0～A7輸入，此時(shí)的行掃描碼(CPU發(fā)出)作為A8～A11輸入,，2732的OE端為低電平,，讀出A0～A11指定單元的數(shù)據(jù)，將其中D0～D4放在鍵盤(pán)矩陣列線上,。D0～D4中只有一位為“0”,，指示著哪一列有鍵按下，這樣就由遙控接收,、解碼電路模擬了一次“按鍵”動(dòng)作,。接下來(lái)CPU對(duì)這個(gè)“按鍵”動(dòng)作的響應(yīng)、處理就和本機(jī)鍵盤(pán)完全一樣了,。
2.3 基于GAL的遙控解碼原理
　　我們還可以考慮用GAL器件來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼功能,。GAL(通用陣列邏輯)也是一種PLD器件，它的與陣列可編程而或陣列固定,。根據(jù)遙控解碼的真值表,，我們要實(shí)現(xiàn)一個(gè)12變量輸入、5變量輸出的組合邏輯函數(shù),，其全部最小項(xiàng)有16×20＝320個(gè),。而GAL20V8的輸出最多可有8個(gè)，每個(gè)輸出由8個(gè)乘積項(xiàng)相或而得,，總共可包含8×8＝64個(gè)乘積項(xiàng),，似乎不夠用于實(shí)現(xiàn)解碼邏輯,。但是注意到320個(gè)最小項(xiàng)并不是互不相關(guān)的，通過(guò)化簡(jiǎn)可將它們化成5個(gè)最簡(jiǎn)與或式,，分別對(duì)應(yīng)著5個(gè)輸出變量,，每個(gè)輸出變量由4個(gè)乘積項(xiàng)相或而得，這樣就可以用GAL20V8來(lái)實(shí)現(xiàn)解碼邏輯了,。據(jù)此可設(shè)計(jì)出GAL邏輯方程如下：
　　/** Inputs **/
　　Pin[1..8]＝[A7..A0]? ,；定義并行遙控碼的輸入引腳
　　Pin[9..11，14]＝[R0..R3],；定義鍵盤(pán)行掃描線的輸入引腳
　　Pin^[13]＝[out_enable]? ,；定義輸出使能引腳
　　/** Outputs **/
　　Pin[15..19]＝[C0..C4]；定義鍵盤(pán)列線的輸出引腳
　　/** Declarations and Intermidiate Variables **/
　　Field remote＝[A7..A0],；
　　＄define m0＇b＇11000111,；將20個(gè)鍵的鍵值用
　　＄define ml＇b＇00010111 ；″m0″,、″m1″…″m19″來(lái)表示
　　……
　　＄define m19＇b＇00011111
　　/** Logic Equations **/
　　!C0＝!R0&remote:m0? ,；第0條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m5
　　#!R2&remote:m10
　　#!R3&remote:m15;
　　!C1＝!R0&remote:m1? ；第1條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m6
　　#!R2&remote:m11
　　#!R3&remote:m16;
　　!C2＝!R0&remote:m2? ,；第2條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m7
　　#!R2&remote:m12
　　#!R3&remote:m17;
　　!C3＝!R0&remote:m3,；第3條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m8
　　#!R2&remote:m13
　　#!R3&remote:m18;
　　!C4＝!R0&remote:m4；第4條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m9
　　#!R2&remote:m14
　　#!R3&remote:m19;
　　[C0..C4].oe＝!out_enable,；所有列線輸出均帶使能
　　采用EPROM和GAL器件進(jìn)行紅外遙控解碼的方案都已在實(shí)際電路中得到驗(yàn)證,，工作穩(wěn)定可靠。而GAL較之EPROM更具有體積小,、功耗低、可加密等優(yōu)點(diǎn),。本文提出的解碼方案基于純硬件原理,，不占用CPU軟、硬件資源,，直接并在鍵盤(pán)掃描矩陣上,，對(duì)CPU是透明的。本方案適用于鍵盤(pán)掃描輸入的智能儀器系統(tǒng)的紅外遙控,，對(duì)其它紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用亦具有借鑒意義,。
參考文獻(xiàn)
1 閻 石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1989
2 蔡 軼.通用搖控解碼電路.電子技術(shù),，1995(1)