【基于单片机的智能移动机器人控制系统设计17000字（论文）】

第页共45页第三章轮式机器人硬件设计3.1微控制器AT89S523.1.1微控制器AT89S52简介本设计中选用的微控制器为ATMEL公司的AT89S52，AT89S52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8KB在线可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与传统的8051单片机产品指令和引脚完全兼容。AT89S52的引脚如图3.1所示。采用双列直插40脚封装形式。P0口：是一个8位漏极开路的双向I/O口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用总线。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用图3.1AT89S52引脚结构示意图3.1.2AT89S52在系统设计中的资源分配及使用情况介绍由于本系统没有在外部扩展程序存储器和数据存储器，因为使用红外遥控控制机器人的操作，所以也没有使用使用串行通信。因此，可供使用的口线非常多，进行系统设计时在口线的选择上就非常灵活方便。下面简单说明在本系统中P0~P3口的使用情况。如表3.2~表3.5所示。表3.2P0口口线使用情况表表3.3P1口口线使用情况表表3.4P2口口线使用情况表表3.5P3口口线使用情况表根据据设计的需要，在使用时把AT89S52的内部RAM单元分为五部分。第一部分，工作寄存器：地址为00H~1FH的32个单元，对应四组工作寄存器单元，主要用于在子程序调用时进行现场保护和恢复。第二部分，位寻址空间：仅用了字节地址为2EH的可位寻址单元，该字节的8位（位地址为70H~77H）定义为程序中的有关状态标志位，以控制程序的执行。LSJSTBbit78h;临时计数状态a,用于过路口时的延路标志LSJSTAbit77h;临时计数状态b,用于转弯时的延路标志PWMTZbit76h;PWM调整态,用于前进\后退时调整距壁SXJTbit75h;显示交替逻辑，控制时间和码盘计数脉冲的显SXZTbit74h;刷新状态逻辑，控制时间和码盘计数脉冲的显示YSZTbit73h;延时状态控制位FHCYbit72h;快速返回/快速穿越标志位MGTSbit71h;探索成功标志位第三部分，系统堆栈空间：从60H单元开始向上伸长，地址为80H及以后的单元也可作为系统堆栈使用。系统堆栈主要是用于子程序调用和其他信息的保护和恢复。第四部分，用户堆栈空间：定义在从地址为0A0H开始的内部RAM中的高128字节中。地址为80H以上的RAM单元的地址空间与特殊功能寄存器（SFR）的地址空间是重叠的，此时，若访问地址为80H以上的RAM单元，只能使用寄存器间接寻址（堆栈操作也属寄存器间接寻址），而访问SFR只能使用直接寻址。第五部分，数据存储区：该区域主要分布在地址为30H~5FH的RAM空间，主要用于存储程序运行过程有关的数据。3.1.3距离检测模块本文所设计的轮式机器码人主要用于迷宫路径的搜索，在探索迷宫的过程中，机器人要不断地检测车体与迷宫墙体之间的距离，以确定机器人在迷宫中的运动方式（前进、后退、左转或右转），从而避免车体与迷宫墙体之间的碰撞，相当于机器人的眼睛。由于迷宫的空间一般都不大，机器人与迷宫之间的距离也就比较小，对于这种近距离的检测，通常采用反射式红外线传感器进行检测。其工作原理如图3.7所示。反射式红外传感器处于工作状态时，不停的以大约30°的散角向外发射红外信号，当红外接收管处于反射区内，便能接收到障碍物（反射面）反射回来的红外信号，即认为此时有障碍，这种设计方法多用于前方障碍检测。检测范围：不同颜色对红外信号的反射能力不同，导致传感器对不同颜色的障碍物检测范围不同，如表3.6所示。图3.7反射式红外传感器工作原理示意图表3.6不同颜色的障碍对应的物检测范围在本文所设计的轮式机器人中，使用了四个反射式红外传感器，分别用于检测机器人与其前、后、左、右四个方向的迷宫墙体之间的距离。下面以前方红外检测电路为例加以分析，如图3.8所示。在机器在迷宫中运行时，由于运行速度较慢（一般约每秒20~30cm），所以不需要连续进行距离检测，而是每隔一定时间检测一次。当机器人需要进行距离检测时，通过AT89S52的P0.0输出一高电平使三极管Q41导通，于是反射式传感器的发射管发出红外信号，根据前方障碍物的远近，反射式传感器的接收将收到不同强度的红外信号，在接收管的输出端产生不同大小的电流，从而在电阻R413上产生一定的电压信号，该电压经过运算放器LM324进行阻抗变换，然后送住A/D转换器TLC1543转换为数字信号，该数字信号送到AT89S52后便作为判断相应方向障碍物的远近或有无的依据。其中的电容C411的作用为滤除交流干扰信号，电阻R411和R422为限流电阻。图3.8反射式红外传感器测距电路3.2速度检测模块为了保证机器人在迷宫中“行走”时尽可能地“走直线”（当然，不可能让机器人绝对走直线的），设计中采用了速度检测机制，定时检查左右轮的转速是否一致，若不一致，便要通过脉宽调制（PWM）技术对两电机的速度进行调节，使两电机的速度尽可能一致。另外，由于迷宫是一些大小差不多的方格，在转弯时要么是转90度，那么是转180度，如果转弯的角度不够或超过了，就会影响到转弯后的“行走”方向。为了使机器人的转弯角度可控，也需要对其左右轮胎的转速进行检测和控制。为了有效地对机器人的行驶速度进行检测，在选择车轮时便选择了带有码盘的车轮，这种车轮的轮毂内沿上均匀地分布有50个方齿，在适当位置安装一对射式红外传感器。带码盘的车轮如图3.9所示。图3.10为码盘采样电路。图3.9带码盘的车轮图3.10码盘检测电路为了使在转弯时尽可能转90度或180度，可事先根据车体的转弯半径计算出转90度（180度）时所需的脉冲数，在转变前根据要转的角度设置好相应的脉冲数，当达到指定的脉冲数时便可认为已经转过了相应的度数。转弯时，可以是一车轮停止，另一车轮转动，此时的转弯半径为两车轮之间的距离。也可两车轮均转动，此的两车轮之间的距离为转弯直径。3.3A/D转换模块在选择A/D转换芯片时，以节约AT89S52口线资源，选择了TEXASINSTRUMENT公司的TLC1543开关电容结构的逐次逼近式A/D转换器TLC1543片内提供转换时钟，分辨率为10位，总不可调最大误差为±1LSB，可采集11路模拟输入电压以及3路内部自测试电压，通过对该芯片内部数据输入寄存器的编程，控制片内多路开关，选通模拟输入电压并采样与保持。在本芯片工作温度(-40℃~+125℃)范围内，A/D转换时间≤21μs，还具有单一+5V电源工作的优点。输出的二进制数在I/OCLOCK脉冲的作用下,以最高有效位(MSB)前导的方式串行输出。图3.11TLC1543引脚图TLC1543的引脚封装如图3.11所示。A0~A10：11个模拟电压输入端。推荐值：0V~5V，驱动源内阻应该≤1kΩ；ADDRESS：串行数据输入端。以最高有效位为前导，在前4个I/OCLOCK的上升沿，通过ADDRESS串行输入4位二进制数，作为模拟通道的选择地址；DATAOUT：用于串行输出A/D转换的数据。三态输出，在/CS为高电平时呈现高阻状态，反之，可以输出数据；/CS：片选端。/CS的下降沿复位内部计数器，并控制和使用DATAOUT、ADDRESS和I/OCLOCK。/CS的上升沿将禁止ADDRESS和I/OCLOCK；EOC：转换结束端。在第10个I/OCLOCK的下降沿之后，EOC变为低电平，启动一次A/D转换；I/OCLOCK：输入/输出时钟端。由微处理器向TLC1543输入的时钟脉冲，此输入脉冲实现对TLC1543的写/读操作，故称为I/OCLOCK，最高工作频率2.1MHz；REF-：负基准电压，通常接地；REF+：正基准电压，通常接VCC；VCC：正电源电压，+5V。本系统中的A/D转换电路如图3.12所示。其中，前、左、右、后分别是来自机器人四个方向的距离传感器输出的电压信号，底盘为安装在车体底部的黑带检测电压信号，黑带检测用于判断机器人是否已经到达迷宫出口。图3.12A/D转换电路3.4电机驱动模块本文所研究的轮式机器人的两个驱动电机采用的是YFF-N20PA-10160仪表电机，其最大效率电流为0.181A，最大效率力矩为3.6g.cm，堵转电流为0.747A，堵转转矩为8.2g.cm，电压范围为2.0~5V，额定电压为4.5V,最大效率转速可达13438转/分。表3.13为在脉冲频率为125Hz情况下，不同PWM值所对应的机器人行驶的距离和速度。其中，PWM值250为100%；因为两电机的转速不同，为了保证左右电机的转速基本一致，所以左右两电机的PWM值不同。表3.13不同PWM值所对应的行驶的距离和速度（脉冲频率125Hz）为了简单可靠地控制电机的转停和方向，在小型机器人中，H桥电机驱动器是比较理想的选择。图3.14所示为一个典型H桥驱动电路示意图，如图3.15所示，H桥式电机驱动电路包括4个三极管和一个电机。要使电机运转，必须导通对角线上的一对三极管。根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机的转向。要使电机运转，必须使对角线上的一对三极管导通。当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。此时将驱动电机顺时针转动。当另一对三极管Q2和Q3导通的情况，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动。图3.14H桥驱动电路示意图图3.15具有使能控制和方向逻辑的H桥驱动电路示意图在设计中选用了已封装好的H桥集成电路L293D。如图3.16为L293D的引脚图，L293D是16引脚塑料封装，中间的4个引脚是短路的（为了散热）。最高工作电压为36V，最低工作电压为7V。L293D能同时控制两路电机，电机接到L293D的缓冲器输出端（3、6、11、14脚）,用引脚2、7、10、15来控制缓冲器的输出。引脚1、9为使能控制。也可通过输入PWM脉冲信号经过L293D来控制电机的转速。图3.17为L293D的功能结构图。图3.16L293D引脚图图3.17L293D功能结构图图3.18L293D电机驱动电路图本设计中的电机驱动电路如图3.18所示。A89S52的P3.5和P3.7为L293D的PWM脉冲输入端，P2.0和P2.1控制电机的转动方向，当P2.0和P2.1均为低电平时，两电机正转；当P2.0和P2.1均为高电平时，两电机反转；当P2.0为高电平，P2.1低电平时，左电机反转，右电机正转；当P2.0为低电平，P2.1高电平时，左电机正转，右电机反转。3.5信息显示模块为了及时了解机器人运行过程中的有关状态和信息，显示功能必不可少。系统设计中采用6位LED数码管来显示系统运行时间、前后左右反射式传感器距离信息（A/D转换后的电压值）和左右码盘的脉冲数等信息。为了节约AT89S52的口线资源，本设计没有采用传统的LED数码管驱动电路，而是选用了MAXIM公司生产的串行输入/输出共阴极数码管显示驱动芯片MAX7219，这样可大大节约AT89S52的口线资源。一片MAX7219可驱动8个7段（包括小数点共8段）数字LED、LED条线图形显示器、或64个分立的LED发光二级管。该芯片具有10MHz传输率的三线串行接口可与任何微处理器相连，只需一个外接电阻即可设置所有LED的段电流。它的操作很简单，AT89S52只需通过模拟SPI三线接口就可以将相关的指令写入MAX7219的内部指令和数据寄存器，同时它还允许用户选择多种译码方式和译码位。此外它还支持多片7219串联方式，这样AT89S52就可以通过3根线（即串行数据线、串行时钟线和芯片选通线）控制更多的数码管显示。图3.19MAX7219的外部引脚MAX7219的外部引脚分配如图3.19所示，MAX7219采用24脚双列直插式封装。SEGA～SEGG和DP分别为LED七段驱动线和小数点驱动线；DIG0～DIG7为位驱动线，输出位选信号，从每位LED的公共阴极端吸入电流。DIN是串行数据输入端。本设计中的显示模块电路如图3.20所示。图3.20显示模块电路图第四章轮式机器人软件设计4.1初始化模块设计初始信息显示模块主要是在机器探索迷宫前根据遥控命令显示小车的有关状态信息，包括时间、前后左右距离传感器输出的与距离有关的电压值、左右码盘传感器对左右车轮转动产生的脉冲数量，显示这些信息的目的是帮助检查调试有关参数的设置是否正确，同时也是为了能更准确地控制机器人的状态。在初始化信息显示模块中，定义了5种显示方式：方式0-显示时间，显示格式为XX.XX.XX（时.分.秒）方式1-显示前方、左方距离传感器电压值，显示格式为00XX.XX(前.左)方式2-显示后方、右方距离传感器电压值，显示格式为00XX.XX(后.右)方式3-显示底盘黑带检测电压值，显示格式为00XX.XX(左.右)方式4-显示左、右车轮脉冲计数值，显示格式为00XX.XX(左.右)显示方式的选择由遥控命令完成。4.2控制与检测模块设计4.2.1运动控制模块设计运动控制模块主要实现控制电机停止、前进、后退、左转、右转等功能。驱动左右两直流电机的信号为AT89S52的P2.0和P2.1及P3.5和P3.7，其中P2.0和P2.1分别控制左右电机的运转方向，如P2.0为1，左电机正转，为0反转，从而控制机器人的前进、后退和转弯；P3.5和P3.7分别为左右两电机提供电源脉冲（PWM调速脉冲），加到P3.5和P3.7的PWM脉冲的占空比越大，电机转速越快，反之则越慢，从而可以对电机的速度进行调节，当P3.5或P3.7为0时，左电机或右电机就会停止转动。以下是实现停止、前进、后退、左转、右转几个功能的子程序代码。1)停止子程序要让机器人停止，只需让P3.5和P3.7输出低电平0即可。TZ：CLRP3.5;左电机失电CLRP3.7;左电机失电RET2)前进子程序前进是让机器人两电机以相同的速度向前运行，要保证两电机的运行速度基本相同，可通过测量两电机的转速后在P3.5和P3.7上分别输出不同PWM值的脉冲来控制两电机的转速，设定P3.5和P3.7上输出信号的占空比是在定时/计数器T1的中断服务程序根据两变量ntwkz(左电机PWM值)和ntwky(右电机PWM值)来实现的。因此该子程序只需让P3.5和P3.7输出高电平即可。XCQJ：SETBP3.5;左电机加电SETBP3.7;右电机加电SETBP2.0;左电机正转SETBP2.1;右电机正转RET3)后退子程序要实现后退，只需让左右两电机反转即可。当然，在反转时同样要保证两电机的速度基本一致，调节左右两电机的速度的方法与前进时相同。HT：SETBP3.5;左电机加电SETBP3.7;右电机加电CLRP2.0;左电机反转CLRP2.1;右电机反转RET4.2.2距离检测模块设计本系统是研究基于传感器信息的迷宫轮式机器人，所以机器人在迷宫中是通过传感器信息来感知它的位置的。设计中使用了四个反射式红外传感器，它们分别安装在机器人的前方、左方、后方和右方，通过它们，可感知机器人与迷宫墙体之间的距离以及墙体的有无，以此来控制机器人的行为：是停止、后退、左转、右转，同时通过安装在左右两个方向的反射式红外传感器也可用于调整机器人在迷宫通道中的位置以使机器人尽量在迷宫通道的中央。为了在测试和调试时直观地了解不同距离情况下距离传感器输出的电压值，需要将A/D转换后的数字量转换为相应的电压值。为了方便地将A/D转换后的数字量转换为相应的电压值（BCD码表示），在经过大量实验测量后建立了一张数字-电压表（如表4.1所示），在A/D转换完成后直接查表即可。在启动下一通道A/D转换子程序中，首先让将被转换的通道所对应的反射式红外传感器中的发射管发射红外信号，然后再使TLC1543的/CS有效，从而启动一个访问周期，该周期将向TLC1543的I/OCLOCK发送10个脉冲，其中在前四个脉冲将向TLC1543发送四位通道选择地址，后6个脉冲是为模拟输入采样提供控制时序，10个脉冲发送完后再拉高/CS，从而结束该访问周期。表4.1数字量与电压值对照表4.2.3速度检测与控制模块设计机器人在迷宫的探索过程中，速度是至关重要的，尤其是左右两电机的速度匹配问题，所以在机器人运行过程中要随时检测左右两电机的运转速度，并根据需要通过PWM值来调节，以控制机器人转弯和使机器人尽量保持在迷宫通道的中央或路口的中央而不与墙体发生碰撞。速度检测是通过左右两车轮轮毂上的码盘和安装在其上的对射式红外传感器（简称红外对管）来实现的，车轮转动时，码盘便在红外对管的发射管和接收管之间通过，当码盘上的方齿通过收发管之间时，接收管不能收到发射发出的红外红外信号，当码盘上的缺口通过收发管之间时，接收管便能接发射管发出的红外信号，这样红外对管的输出信号经过一电压比较器后，便可在电压比较器的输出端得到一系列的方波信号。为了测得车轮转动的速度，我们只需测得单位时间内产生的脉冲数就可以了，若在单位时间内两码盘采样器产生的脉冲数相同，就说明两车轮速度一致，否则就需要调整。速度的调节是通过向电机的驱动电路输出占空比不同的方波信号来驱动电机实现的，当某一电机速度慢了，可通过增大程序中的NTWKZ（左电机PWM值）或NTWKY（右电机PWM值）来使其加速，否则减小。4.3其他模块设计4.3.1迷宫模块设计探索迷宫是为了在迷宫中从迷宫入口出发，按照一定的算法找到一条从入口到到达出口的路径，为快速返回或穿越迷宫打好基础。该模块的设计思路如下：1)当机器人在迷宫入口处获得启动的遥控命令后，初始化自定义的一堆栈指针，运动方向设定为向前，然后开始向前行进。2)连续5次调用A/D转换子程序对机器人前后左右距离传感器的输出电压、底盘黑带检测传感器的输出电压转换为与之对应BCD码值并相应的RAM单元。3)判断是否检测到黑带，若已检测到黑带，则说明已找到迷宫出口，便原地转180度后待命。若没检测到黑带，便读取左方、前方、右方和后方距离传感器的电压值，若电压值大于设定的电压值，便表示该方向不通，否则，表示该方向可通。这样对其分析后，便可得到机器人当前位置的方向信息。4)若当前位置只有后方可通，则将运动方向设为向后，然后返回第2步5)若当前位置只有前后可通，则根据左右两距离传感器的电压值调整机器人车体与左右迷宫墙体之间距离，以使机器人处于迷宫通道的中央，然后继续保持原运动方向（前进或后退），返回第2步。6)若除了后方可通外，左方或方向可通，则判断当前运动方向，若是前进，则转第7步，若是后退，则转第10步。7)若只有右方可通，则右转，同时设定延路脉冲数（通过车轮运动产生的脉冲数来控制机器人的行进的距离，用于控制机器人在转弯后前进或后退一定距离，以使车体越过路口，所以称为延路）后再前进，并根据方向信息和转向情况设定节点信息（参见4.2.3探索迷宫时机器人在节点处的行为及节点信息的动态变化）并入栈，然后转第2步。8)若前方和右方可通，选择前进，并设定延路脉冲数，根据方向信息和转向情况设定节点信息并入栈，然后转第2步。9)若只有左方可通或者左方和右方均可通或者左方和前方均可通或者左方、前方和右方均可通，则选择左转，同时设定延路脉冲数后再前进，并根据方向信息和转向情况设定节点信息并入栈，然后转第2步。图4.1探索迷宫流程图10)从堆栈中取该路口的节点信息。11)若节点信息为00010000，则表示刚才离开该节点时是右转，且该节点已无路可走，所以从堆栈中删除该节点信息，左转并设定延路脉冲数继续后退，然后返回第2步。12)若节点信息为01000001，则表示刚才离开该节点时是左转，且该节点的右方是可通并未走，所以退至该节点后原地转180度，修改节点信息并入栈，设定运动方向为前进并设定延路脉冲数，然后转第2步。13)若节点信息为00100001，则表示刚才离开该节点时是前进，且该节点的右方是可通并未走，所以退至该节点后右转，修改节点信息并入栈，设定运动方向为前进并设定延路脉冲数，然后转第2步。14)若节点信息为01000000，则表示刚才离开该节点是是左转，且该节点已无路可走，所以从堆栈中删除该节点信息，右转并设定延路脉冲数继续后退，然后返回第2步。15)若节点信息为01000010或01000011，则表示刚才离开该节点时是左转且该节点的前方可通且未走，所以退至该节点后右转，修改节点信息并入栈，设定运动方向为前进并设定延路脉冲数，然后转第2步。探索迷宫程序流程图如图4.1所示。为了控制的方便，本程序在设计时使用遥控命令来控制机器人在返回后是否再次快速穿越迷宫。当从出口快速返回入口后，若要再次快速穿越迷宫，只需将自定义的堆栈指图4.2快速返回流程图针当做一个普通指针来使用，先对该指针加1让其指向原来的栈底元素即首节点位置。当接收到快速穿越迷宫指令时，机器人首先前进，仍然需要通过传感器获取当前位置的方向信息和黑带检测传感器的电压值，若已检测到黑带，说明已到达迷宫出口，转180度待命，否则根据方向信息进行判断，若左方或右方或两方同时可通时，则根据指针取出节点信息，按照D6D5D4三位的值确定在该路口时的走向，D6为1则左转，D5为1则直接前进，D4为1则右转，其余的控制过程与返回时几乎是一样的，在此便不再赘述。4.3.2显示模块设计显示模块是为了显示在轮式机器人运行过程的时间、前后左右的距离传感器电压、左右码盘传感器的脉冲读数值以及底盘下的黑带检测的电压值，以便观察机器人的运行状态和调试。初始化子程序（CS7219）中要用到的几个变量说明：a7219（30H）存储要访问的MAX7219内部寄存器的地址；d7219（31H）存储要写往MAX7219LED寄存器的数据（代码）；n7219（32H）存储每次要向MAX7219输出的数据的位数。软件中，将MAX7219初始化为正常工作、BCD译码、扫描范围为6位。在初始化MAX7219及在显示信息时，还要调用向MAX7219发送数据的子程序（F7219），以将要访问的MAX7219的寄存器地址及送往寄存器的数据以串行的方式发送给MAX7219，也就是说，无论是向MAX7219写入控制信息还是写入数据信息，均要先以SPI（串行外围接口）方式向其发送8位地址码，然后再发送8位控制信息或数据信息。SPI，是SerialPeripheralinterface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。不过，本系统所选用的微控制器AT89S52并未集成SPI接口，所以，采用了AT89S52的P1.0、P1.1、P1.2三位口线来模拟SPI接口，便可对MAX7219进行编程了。向MAX7219发送数据子程序的流程图如图3.6所示。有了MAX7219发送数据子程序后，要显示信息就可以直接调用该子程序。系统中信息的显示分为初始化信息显示和运行过程中的信息显示，分别由不同的子程序来实现。初始信息显示参见3.4.1初始化模块设计。运行过程中信息的显示主要包括运行时间和左右车轮脉冲计数值的显示，这两种信息交替显示，每种信息显示两秒。这两显示子程序均共用统一的显示缓冲区XCQ，所占用的地址空间为片内RAM51H~56H六个单元，在显示某种信息前，均要将相关信息转换为BCD码（非压缩型），然后填入显示缓冲区中的相应单元，如果需要显示小数点，还需将该BCD码字节的最高位置1。图4.3向MAX7219发送数据流程图4.3.3遥控模块设计为了机器人控制的方便，在设计时采用了红外遥控的控制方式。采用红外遥控，不仅硬件设计简单，易于编程实现，而且控制方便，尤其是机器人在迷宫中运行时出现意外，可通过遥控方式使其恢复工作或返回入口。要通过遥控方式，首先需要一个红外接收头，设计时选用的是较为常用的IRM-0038A一体化红外遥控接收头，非常简单好用，只有三个引脚：+5V，地，信信号输出。其输出的信号已经是经过解调滤波还原了的数字信号，直接用数字存储示波器观察信号波形。遥控器选择的是一个旧电视机的遥控器，因此没有其相关资料和说明，为了搞清此遥控器信号的编码格式，必须通过实验方法测试、分析它的各种信号。实验方法为将接收头的信号端接到数字存储示波器上，然后将遥控器对准接收发射遥控信号，然后将接收头输出的波形加以存储。经观察发现，该款遥控器的一帧信号波形可分为四部分：引导码，用户识别码、键数据码和键数据反码，无信号（即空闲时）为高电平。图4.4为按下数字3键所对应的一帧信号的波形组成格式。图4.4红外遥控信号经解调后的帧格式（数字键“3”）其中：引导码为4.5ms宽的低电平和4.5ms宽的高电平。用户识别码为8位二进制数据，以正脉冲的宽度区别“0”和“1”，窄脉冲为