基于FPGA的红外遥控设计_基于fpga的示波器设计

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题目：红外遥控

学

院：电子工程学院 专

业：电子信息工程 学 号：200812601680 姓

名：**** 指导教师：****

2011 年 5月 23日 第一部分

设计题目及要求

本次课程设计的题目及要求如下：

一、设计题目

红外线遥控

二、设计步骤

1、EDA实验板

熟悉的EDA实验板电路原理图、PCB图。能够熟练地使用EDA开发板。

2、红外遥控系统的设计（1）发射编码部分

发射编码用Verilog语言编写程序，在EDA实验板上实现编码。（2）接收解码部分

接收解码用Verilog语言编写程序，在EDA实验板上实现解码。

二、功能要求

1、将一体化红外接收解调器的输出信号解码，在EDA实验板上用八段数码管显示出来。

2、当按下遥控器0—15号键时，在EDA实验板上用八段数码管显示出来，并通过发射电路发射出去。

第二部分

设计分析

本次课程设计包括两大部分，一是电路设计及电路焊接，二是程序的设计及编写。

电路部分，根据题目要求，要做到红外发送，显然整个电路系统要分为红外发射和红外接收两个电路，分别做到红外的编码发射和译码接受，再在接收板上显示接受到的红外信号。

一、红外发射电路本次课程设计的红外遥控器由红外遥控发射头（LED）、三极管、电阻焊接而成。

红外遥控发射电路如下图所示

二、红外接受部分

本次课程设计的红外接受部分采用FPGA实验板，FPGA实验板接受部分的原理图图如下：

.FPGA实验板原理图：第三部分

系统模块的划分以及各模块的功能描述

在这一部分，我将对系统功能进行模块化划分，对各模块功能作详细阐述。

一、发射板部分

发射板主要由红外线发射LED、三极管和FPGA实验板构成红外编码这个模块。

实物图图如下图所示：

发送的编码规则如下：

发送的载波频率为38kHz，共发射8个脉冲，两个脉冲之间延时2ms。1ms的脉冲表示二进制的0，3ms的脉冲表示二进制的1。前四位是序列检测码1011。

二、接收部分

接收部分电路主要可分为红外接受模块，译码电路模块（程序），小键盘模块和数码管显示模块几个部分，红外信号的编码从发射板发射到接收板上的红外信号接收头后，译码电路把红外编码翻译后送到数码管显示，小键盘输入的代码也经译码电路在数码管上显示对应的按键信息。

（一）.红外信号接收

本课程设计采用的红外接收头，如下图：

其引脚图如下：

它的原理图如下图：。

（二）红外编码译码

红外接收头接收负责接收38k载波的红外光，解调得到脉冲，输出至实验板，有FPGA来处理。接收头接收到的脉冲如下图：

按键编码格式:

（三）显示电路如下图

对应的LED数码显示管显示译码程序如下：

always@(shu)begin

end case(shu)

4'd0: dm

（四）小键盘电路

制作的4*4 的按键矩阵，当按键被按下时，其输出引脚为低电平，而其余时间内均为高电平。由于FPGA内无上拉电阻，矩阵按键输出要接上拉电阻。

这部分电路如下图所示：

对应的按键译码程序为： always

begin

if(key_flag==1)

begin

case({col_reg,row_reg})//按键译码

8'b0111_0111:key_value

end

8'b1011_1110:key_value

endcase

end

Verilog顶层原理图：

第四部分

设计体会及心得

一、设计过程中遇到的问题及解决方法1、4*4矩阵键盘及键盘扫描程序一开始在万用板上焊接按键时，不知道按键长的两脚是连在一起的 导致在单片机上用程序验证是老是不正确。参考了别人的电路图后，才 发现这个问题。辛亏自己用的是万用板，不然这块板就废了。改好后，在单片机上运行没问题后，就在FPGA板上用程序运行，发现不行。自己纠结了好久也没弄明白。后来咨询了老师才知道，单片机的I/O有上拉电阻，而FPGA没有。本人又对键盘进行了改造，加上上拉电阻后程序又正常了。

2、发射板部分

我用的发射板使用电阻、三极管和LED红外发射管搭建而成的。由于自己没有去熟悉各种三极管。错把PNP的三极管当做NPN的三极管来用，结果可想而知。于是对其进行了修改后，发现程序运行不正常，拿别人的发射板又没问题。出现这样的问题后，我怀疑是不是串联的电阻太大了，并联了两个电阻后问题解决。

二、心得体会

我的发射部分是先在单片机上运行，然后再移植到FPGA实验板上。其间遇到了很多问题，也学到了很多。这使得自己更加了解单片机与FPGA板的不同，写程序的方式方法用很大的不同。同时，这启发我以后在做硬件的时候，要考虑全面一点，在了解单片机与FPGA不同的基础上做出可以通用的硬件。

还有在程序的移植上，要知道FPGA是并行执行的，与单片机的单步执行有很大的不同。这也是FPGA的优势所在。为了模拟单片机的运行程序的方式，我用状态机的状态变化来实现。

通过对这个课题的完成，我发现我对单片机和FPGA的了解进一步加深。学会了如何把单片机上的C程序移植到FPGA上，这也促进我更好地学习FPGA。