红外遥控解码电路的的cpld设计

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1、保密类别 编 号 武汉大学珞珈学院毕 业 论 文 红外遥控解码电路的CPLD设计系 别 电子信息科学系 专 业 电子信息工程年 级 2008级学 号 20080506024姓 名 张宇 指导教师 曹 华 伟武汉大学珞珈学院2012年 5月20日摘要 该文在CPLD红外遥控原理的基础上,详细介绍了在MAX+PLUSII的可编程逻辑设计环境下,用AHDL语言设计与仿真CPLD红外遥控发射接收硬件电路的方法。文中给出了利用AHDL语言分别实现红外遥控发射模块的信号调制以及接收模块的信号解码或识别的程序设计,并对结果进行了仿真。通过仿真结果,可以看出利用CPLD器件完全可以实现红外遥控电路的发射与接收

2、功能。因此,CPLD器件在红外遥控系统中具有重要的实用价值。关键词:复杂可编程逻辑器件;红外遥控;调制;解码Infrared remote control decoding circuit design of CPLDABSTRACT This paper analyzes the theory of infrared remote control based on CPLD,the method is introduced in detail,which uses AHDL language to design and simulate hardware circuit of sending

3、 and receiving for infrared remote control based on CPLD .The program design that utilizes AHDL language to achieve modulating of sending module and decoding or identification of receiving module for infrared remotecontrol is given and the result is simulated.The result of simulation proves that CPL

4、D can achieve function of sending and receiving for infrared remotecontrol circuit totally.So CPLD has an important practical value in infrared remotecontrol system.Keywords: CPLD Infrared remotecontrol Modulating Decoding目 录第一章 绪论 1.1 课题研究的背景和意义1 1.2 本课题研究的热点及发展现状1第二章 总体设计方案 2.1 总体设计思路3 2.2 CPLD 红外

5、遥控原理3 2.3 硬件系统结构4 2.4 EPM3128ATC100-10复杂可编程逻辑器件芯片介绍4第三章 红外遥控器的硬件结构及设计 3.1 红外遥控电路的工作原理6 3.2 红外遥控器模块的原理图8 3.3 主控制板每个模块功能介绍9 3.4 一体化红外接收头11 3.5 红外遥控编码原理与设计12 3.6 红外遥控解码原理与设计16第四章 HDL语言实现与仿真结果 4.1 发射模块程序设计及仿真18 4.2 接收模块程序设计及仿真20结语与展望22参考文献23II武汉大学珞珈学院本科毕业论文第一章 绪论1.1 课题研究的背景和意义 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国

6、防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升，它己成为当今电子技术发展的前沿之一。EDA (Electronics Design Automation)即电子设计自动化技术，是指以计算机为基本工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而研制成的一整套软件工具，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计，电子电路设计，PCB设计。没有EDA技术的支持，想要完成一些超大规模集成电路的设计制造是不可想象的。大规模可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）是当今应用最广泛的两类可编程逻辑器

7、件之一，电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室设计出所自己所需要的专用芯片和专用产品，从而大大缩短了产品上市时间，降低了开发成本。此外，可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改，这样就极大的提高了电子系统设计的灵活性和通用性。 目前,红外遥控的发射与接收一般都是靠单片机来实现的,但它的有外围电路一般比较复杂、编程控制不方便和时序不精确等缺点。而基于CPLD的红外遥控发射接收设计,克服了一般的基于单片机的红外遥控发射接收系统的诸多缺点,具有结构简单、编程控制简易、可靠性强、时序逻辑精确、容易扩充新的功能等特点。1.2 本课题研究的热点

8、及发展现状 PLD生产厂商众多，有Xilinx、Altera、Actel、Lattic、Atmel等，其中以Xilinx和Altera的产品较有代表性，Xilinx的产品称为FPGA，Altera的产品称为CPLD，他们各有特点：1同样藉由EPROM和SRAM的结构。2Altera CPLD适合完成各类算法和组合逻辑，而Xilinx FPGA更适合于完成时序较多的逻辑电路。3对于SRAM结构的产品，Altera公司的PLD的输出电流可达25mA，而Xilinx的FPGA只有16mA。4Altera公司的PLD延时时间可预测，弥补了FPGA的缺点。5Altera公司的FLEX10K10E系列的产

9、品具有更大的集成度。 CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。 基于PLD的设计，有一下几种较为成熟的设计方法：1原理图设计2程序设计方3状态机设计4功能模块输入法5IP模块使用6基于平台的设计方法其中，最为广泛普遍应用的为程序设计方法。程序设计是使用硬件描述语言（简称HDL），在EDA软件提供的设计向导或语言助手的支持之下进行设计。HDL设计是目前工程设计最重要的设计方法。程序设计的语言种类较多，近年来广泛使用的有AHDL、VHDL和VerilogHDL语言。本次设计，主要采用AHDL语言设计。AHDL语言是随着集成电路系统化和高集成化发展起

10、来的，是一种用于数字系统的设计和测试方法的描述语言。 CPLD/FPGA的发展已经非常普及，在各个行业及领域都有广泛的应用，包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。2008年6月24日，北京Altrea公司宣布，深圳华禹高科技有限公司在其新的携式手持机中选用了MAXIIZ CPLD。之所以选用Altera MAX IIZ CPLD，是因为它不但可以迅速安全地实现新特性和功能，而且还具有最低的功耗和最小的电路板面积。另外，EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。 第二章 总体设计方案2.1 总体设计思路 主要研究

11、基于CPLD的红外遥控解码电路设计，解码电路采用AHDL语言编程设计来描述和实现，通过综合验证来讨论红外遥控通过CPLD来实现的精确性、简易性与先进性等。主要内容工作内容是对红外遥控解码电路的深入研究，包括采用可编程逻辑器件的开发语言AHDL语言设计红外遥控解码器并实现在CPLD芯片上的硬件测试。论文还在CPLD红外遥控原理的基础上,介绍了用AHDL语言设计与仿真CPLD红外遥控发射接收硬件电路的方法，并进行了仿真。通过仿真结果,分析基于CPLD的红外遥控发射接收设计的优劣性。2.2 CPLD 红外遥控原理 CPLD是新型的复杂可编程逻辑器件,由于它集成度高、工作速度快,加上编程方便、可靠性强

12、、价格较低,因而在工程设计中得到了广泛的应用。红外遥控有发射和接收两个组成部分。红外发射部分采用CPLD器件将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。红外接收部分采用价格便宜,性能可靠的一体化红外接收头SM0038接收和解调发射脉冲调制信号,再送给接收部分CPLD,经解码或识别后去控制相关对象,如图2.1所示。 图2.1 CPLD红外遥控过程发射部分CPLD芯片可以实现以不同的脉宽宽度进行二进制信号的编码、调制,它把编码后的二进制信号调制成频率为38 KHz的间断脉冲串,即相当于用二进制信号的码乘以频率为38 KHz的脉冲信号得到的间断脉冲串,用于红外发射二

13、极管D的发送信号。一体化红外接收头SM0038完成对红外信号的接收以及对所接收调制脉冲信号的解调。它对接收到的信号进行放大、检波、整形,得到TTL电平的编码信号,经处理后可将信号解调复原,它接收信号频率为38KHz,周期约26us。SM0038的解调过程简单的可理解为:在输入有脉冲串时,输出端输出低电平,否则输出高电平。接收部分CPLD芯片完成对二进制信号的解码或识别,它把红外接收头送来的二进制编码波形通过解码还原出发送端发送的数据,或者是通过软件方法来识别不同的编码信号。2.3 硬件系统结构 在硬件电路设计中,CPLD器件选用EPM3128ATC100-10,它是一颗可擦写的可编程逻辑器件,

14、属于Altera公司的MAX3000A系列器件,它有2500个可用门,包括128个宏单元和8个逻辑阵列块,最大用户I/O可达100个。选用的晶振频率为2MHz。CPLD红外遥控发射接收硬件电路如图2.2所示。 图2.2 CPLD红外遥控发射接收硬件电路图在图2.2(a)中,可通过两个开关电路控制K0,K1来选择不同脉宽宽度的编码信号进行调制,当开关断开时,K0、K1端口的输入为1,闭合时输入为0;SE303是红外发射二极管,当端口OUT有编码调制脉冲输出时,SE303通电发射红外线,实际上发射的是频率为38KHz的脉冲串;图2.2(b)中,一体化红外接收头SM0038的圆形面为红外接收面,它与SE303红外发射管的有效收发直射距离可达35米,在接收电路的输出端连有两只发光二极管LED1和LED2,以便于直观的识别开关电路所选择的不同脉宽的调制脉冲。2.4 EPM3128ATC100-10复杂可编程逻辑器件芯片介绍EPM3128ATC100-10是ALTERA公司MAX3000A CPLD系列中的一种。MAX3000A系列的CPLD采用成本优化的0.3um，四层金属生产工艺，提供32到512个宏单元。3.3V的MAX3000A CPLD系列提供商业级和工业级常用