??摘要： 為解決教師在多媒體教學演示中要不斷地利用鼠標進行翻頁、跳轉等控制， 設計以低功耗MSP430F149 單片機為控制核心，接收紅外遙控發(fā)射的指令信息，并通過串口轉USB 接口和計算機通信，控制通過PowerPoint 演示軟件所制作的教學課件的運行、翻頁、關閉等，此遙控教鞭與傳統(tǒng)的鼠標控制相比使用更方便，功能更強大。 ??傳統(tǒng)教學中， 教師以黑板和粉筆為最主要的教學用具， 這種教學手段單一， 課堂效率低， 不能激起學生學習的興趣。多媒體輔助教學模式的興起， 彌補了傳統(tǒng)教學的不足， 在實際操作中教師在進行多媒體演示時， 要不時地進行鼠標操作， 使之不得不中斷與學生的互動。無線遙控教鞭是一個很好的解決方案。 ? ??1 系統(tǒng)框架 ? ??整個系統(tǒng)由發(fā)射電路、接收電路和計算機軟件三部分組成。發(fā)射部分， 即手持教鞭部分， 以日本NEC 的uPD6121G 為控制核心。首先， 當按下按鍵后， 掃描鍵盤得到遙控碼， 不同的鍵值對應不同的編碼信息， 此鍵值信息代表著向計算機中演示的軟件PowerPoint 發(fā)送的控制命令， 然后將此編碼信息經(jīng)調制后由紅外發(fā)光管向外發(fā)射。接收部分的控制核心為TI 公司推出的低功耗MSP430 單片機， 主要完成發(fā)射端傳送來的紅外調制信息的接收和解碼操作， 將解析出的控制命令信息經(jīng)串口轉USB 接口傳送至計算機， 此硬件模塊可直接插在計算機的USB 接口中， 直接由USB 接口供電； 計算機中的上位機軟件采用C# 編寫， 使用Microsoft Studio 2005 自帶的SerialPort 組件。SerialPort 對象接收到數(shù)據(jù)時， 將在輔助線程上引發(fā)DataReceived 事件。處理此事件， 得到從串口發(fā)送來的控制命令數(shù)據(jù)信息， 實現(xiàn)控制多媒體演示軟件PowerPoint 的目的。系統(tǒng)框架如圖1 所示。 ? ?? ? ??2 硬件系統(tǒng) ? ??2.1 紅外遙控發(fā)射模塊 ??通用紅外遙控發(fā)射電路由編/解碼專用芯片uPD6121G 進行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、LED 紅外發(fā)送器等部分。電路原理圖如圖2 所示。 ? ?? ? ??日本NEC 公司的uPD6121G 組成發(fā)射電路的編碼原理描述如下， 當發(fā)射器按鍵按下后， 即有遙控碼發(fā)出， 所按的鍵不同遙控編碼也不同， 具有以下特征： 采用脈寬調制的串行碼， 以脈寬為0.565 ms 、間隔0.56 ms 、周期為1.125 ms 的組合表示二進制的“0” ； 以脈寬為0.565 ms 、間隔1.685ms 、周期為2.25 ms 的組合表示二進制的“1”， 其波形如圖3 所示。 ? ?? ? ??上述“0” 和“1” 組成的32 bit 二進制碼， 經(jīng)38 kHz 的載頻進行二次調制以提高發(fā)射效率， 達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產生紅外線向空間發(fā)射， 如圖4 所示。 ? ?? ? ??由圖可知， 遙控編碼是連續(xù)的32 bit 二進制碼組， 其中前16 bit 為用戶地址和地址反碼， 防止不同機型互相干擾， 后16 bit 為用戶操作碼和操作反碼， 也可以稱為功能碼。本次設計就采用此種紅外遙控。 ??2.2 紅外遙控接收模塊 ??接收電路使用一體化紅外接收頭HS0038 ， 接收紅外信號頻率為38 kHz ， 接收距離可達35 m。它能將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身， 并且輸出可以讓單片機識別的TTL 信號， 這樣大大簡化了接收電路的復雜程度和電路的設計工作， 方便使用。其與單片機連接原理圖如圖5 所示， 由單片機采集紅外遙控命令并在內部完成解碼工作。 ? ?? ? ??2.3 基于PL2302 的串口轉USB 接口模塊 ??由于RS232 標準串行接口已逐漸在電腦主板中淘汰， 為了充分利用USB 接口即插即用的特點， 本設計采用了PL2303 芯片實現(xiàn)了RS232 與USB 接口的轉換， 省去了RS232 電平以TTL 電平的裝換。用PL2303 實現(xiàn)的USB 轉串口的電路如圖6 所示。 ? ?? ? ??3 軟件系統(tǒng) ? ??3.1 單片機系統(tǒng)軟件 ??單片機采用TI 的低功耗MSP430F149 為控制核心，其主要功能是解碼紅外遙控器發(fā)送來的信號和驅動液晶顯示。其中解碼紅外遙控信號是實現(xiàn)本設計的關鍵，紅外接收電路的信號輸出接到單片機的外部中斷0 上，當單片機接收到信號后進入中斷函數(shù)， 首先判斷是否為引導碼， 如果是則進入解碼程序， 否則丟棄。解碼程序通過精確的延時函數(shù)， 判斷每個發(fā)送過來的每一位為0 還是1， 并把數(shù)據(jù)保存到date 數(shù)組中， 其中date ［0］ 保存地址碼，date ［1］ 中保存地址反碼，date ［2］ 中保存數(shù)據(jù)碼，date［3］ 保存數(shù)據(jù)反碼。解碼的流程圖如圖7 所示。