創(chuàng)新實(shí)踐課程總結(jié)報(bào)告 報(bào)告名稱：基于Arduino的遙控PPT播放系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 物聯(lián)網(wǎng)工程 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2016年6月17日 l 題目：基于Arduino的遙控PPT播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)l 內(nèi)容：一、緒論1. Arduino簡介 Arduino是目前較為流行的電子互動(dòng)平臺，基于單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，具有使用簡單、功能多樣、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和互動(dòng)產(chǎn)品開發(fā)方面。 Arduino是2005年1月由米蘭交互設(shè)計(jì)學(xué)院的兩位教師David Cuartielles和Massimo Banzi聯(lián)合創(chuàng)建，是一塊基于開放原始代碼的Simple IO平臺，該平臺由兩部分組成：硬件(包括微處理器、電路板等)和軟件(編程接口和語言)。平臺的兩部分都是開源的，如果需要，可以下載Arduino的圖表、購買需要的所有獨(dú)立部件、切割電路板并制作一個(gè)電路板。Arduino具有類似java、C語言的開發(fā)環(huán)境?？梢钥焖偈褂肁rdu ino語言與Flash或Processing等軟件完成互動(dòng)作品。Arduino能夠使用開發(fā)完成的電子元件，如Switch、Sensors或其它控制器、LED、步進(jìn)電機(jī)或其它輸入輸出裝置，同時(shí)，Arduino也可以成為獨(dú)立與軟件溝通的平臺，如flash、Processing、MaxMSP或其它互動(dòng)軟件。 Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環(huán)境，通過控制燈光、馬達(dá)和其他的裝置來反饋、影響環(huán)境。板子上的微控制器可以通過Arduino的編程語言來編寫程序，編譯成二進(jìn)制文件，燒錄進(jìn)微控制器。對Arduino的編程是利用 Arduino編程語言 (基于 Wiring)和Arduino開發(fā)環(huán)境(基于 Processing)來實(shí)現(xiàn)的?；贏rduino的項(xiàng)目，可以只包含Arduino，也可以包含Arduino和其他一些在PC上運(yùn)行的軟件，他們之間進(jìn)行通信 (比如 Flash, Processing, MaxMSP)來實(shí)現(xiàn)。Ardunio平臺特點(diǎn)：    Arduino在開發(fā)之初，就明確了其應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)了開源開放的平臺，便于對其進(jìn)行二次開發(fā)。Arduino的主要功能特點(diǎn)如下：    1)開放源代碼的電路圖設(shè)計(jì)。程序開發(fā)接口免費(fèi)下載，也可依需求自己修改。    2)使用低價(jià)格的微處理控制器(ATmega8或ATmega128)?？梢圆捎肬SB接口供電，不需外接電源，也可以使用外部9VDC輸入。    3)支持ISP線上燒入器，將Bootloader固件燒入芯片。Arduino控制器內(nèi)帶Bootloader程序，是系統(tǒng)上電后運(yùn)行的第一段代碼，就好比PC機(jī)BIOS中的程序，啟動(dòng)就進(jìn)行自檢，配置端口等等，當(dāng)然，單片機(jī)是靠燒寫熔絲位來設(shè)定上電從boot區(qū)啟動(dòng)的，使用這個(gè)程序就可以直接把從串口發(fā)來的程序存放到flash區(qū)中。所以，使用Arduino編譯環(huán)境下載程序時(shí)，就先讓單片機(jī)復(fù)位，啟動(dòng)Boodoader程序引導(dǎo)串口發(fā)過來的程序順利寫入flash區(qū)中，flash可以重復(fù)燒寫，因此想更新軟件非常方便。有了Bootloader之后，可以通過串口或者USB to RS232線更新固件。    4)可依據(jù)官方提供的PCB和SCH電路圖，簡化Arduino模組，完成獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制。    5)可簡單地與傳感器，各式各樣的電子元件連接，如紅外線、超音波、熱敏電阻、光敏電阻、伺服馬達(dá)等。    6)支持多樣的互動(dòng)程序，如Flash，MaxMSP，VVVV，PureData，C，Processin等。使用低價(jià)格的微處理控制器。    7)應(yīng)用方面，利用hrduino，突破以往只能使用鼠標(biāo)、鍵盤、CCD等輸入的裝置的互動(dòng)內(nèi)容，可以更簡單地達(dá)成單人或多人游戲互動(dòng)。Ard uino的功能特點(diǎn)，使其得到了越來越廣泛的應(yīng)用。2. 本次實(shí)踐所選項(xiàng)目要完成的工作 1) 根據(jù)接線圖連接好板子、紅外接收模塊、響應(yīng)模塊； 2）編輯代碼，對原紅外遙控代碼做出相關(guān)系統(tǒng)功能的更改； 3）編譯代碼，將板子和電腦連接上，下載程序進(jìn)板子； 4）使用紅外遙控器進(jìn)行遙控，調(diào)試相應(yīng)功能； 5）調(diào)試之后對代碼進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，最后完成系統(tǒng)； 6）理解整個(gè)系統(tǒng)的所有代碼。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析1.硬件基本組成控制器：ardunio開發(fā)板輸入、輸出：紅外遙控模塊（VS1838B紅外接收頭、CARmp3遙控器、面包板、線、開發(fā)板）、響應(yīng)模塊（蜂鳴器、LED燈、電阻、PC） VS1838B紅外接收頭：VS1838B內(nèi)含高速高靈敏度PIN光電二極管和低功耗、高增益前置放大IC,采用環(huán)氧樹脂封裝外加外屏蔽抗干撓設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品已經(jīng)通過REACH和SGS認(rèn)證屬于環(huán)保產(chǎn)品，在紅外遙控系統(tǒng)中作為接收器使用。結(jié)構(gòu)圖：原理圖：CARmp3遙控器：遙控器由紅外接收及發(fā)射電路、信號調(diào)理電路、中央控制器8031.程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤及狀態(tài)指示電路組成2. 硬件連線圖或硬件結(jié)構(gòu)框圖三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.基本功能 通過紅外遙控模塊和響應(yīng)模塊對鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)遙控器控制鼠標(biāo)移動(dòng)至一PPT文件處并點(diǎn)擊它，進(jìn)入WPS，再控制鼠標(biāo)移動(dòng)至播放按鈕處，點(diǎn)擊開始播放，PPT全屏后，再通過遙控器控制PPT的翻頁，實(shí)現(xiàn)PPT的播放功能，同時(shí)串口監(jiān)視器顯示相應(yīng)的按鍵信息（用戶碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼）。 由于系統(tǒng)的可靠性不是特別高，遙控器經(jīng)常需要按好幾次才能成功接收到信號，所以增加接收成功反饋功能，即只有在一次按鍵后系統(tǒng)成功運(yùn)行后會(huì)有LED燈閃一下和蜂鳴器響一下。2.模塊設(shè)計(jì)2.1紅外遙控模塊：（VS1838B紅外接收頭、CARmp3遙控器、面包板、線、開發(fā)板）2.11實(shí)現(xiàn)原理使用者每按下一個(gè)控制鍵，CPU從指定的存儲(chǔ)單元中讀取一系列的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，串行輸出給信號保持電路，同時(shí)由調(diào)制電路將信號調(diào)制在一個(gè)特定的載波平率上，將調(diào)制信號經(jīng)放大后，由紅外線發(fā)射二極管進(jìn)行發(fā)射，紅外接收裝置濾掉其他雜波只接受該特定載波頻率上的信號并將其還原成脈沖碼。此時(shí)開發(fā)板端由定時(shí)器提供一個(gè)時(shí)鐘頻率對脈沖進(jìn)行檢測、解碼，這里就需要了解遙控器的編碼方式以及數(shù)據(jù)格式，編碼方式：NEC協(xié)議遙控器發(fā)出的二進(jìn)制脈沖碼載波頻率是38kHz，采用脈沖寬度調(diào)制，每一位的時(shí)間為1.125ms或2.25ms ，邏輯1和邏輯0；一個(gè)消息是由一個(gè)9ms的高電平開始，隨后有一個(gè)4.5ms的低電平,之后就是信息碼了.數(shù)據(jù)格式：包括用戶碼、數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼共占32位。數(shù)據(jù)反碼可用于對數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)。根據(jù)編碼原理，系統(tǒng)通過remote_decode(void)譯碼函數(shù)根據(jù)特定時(shí)間間隔的高低電平信號（9ms、4.5ms已在代碼中標(biāo)出）調(diào)用void pulse_deal()接收地址碼和命令碼脈沖函數(shù)進(jìn)行解碼；而pulse_deal()函數(shù)先是調(diào)用logic_value()判斷邏輯值0和1子函數(shù)得到脈沖的二進(jìn)制值，再將二進(jìn)制數(shù)存入之前定義好的變量中；logic_value()函數(shù)則又是通過特定的高低電平時(shí)間間隔(560us、560us已在代碼中標(biāo)出)識別出邏輯0和1傳給pulse_deal()函數(shù)。系統(tǒng)通過以上三個(gè)函數(shù)將系統(tǒng)接收到的脈沖信號進(jìn)行解碼得到adrL_code 、adrH_code 、ir_code 三個(gè)變量分別為用戶碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼，再將變量傳給響應(yīng)模塊，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。2.12、關(guān)鍵代碼void timer1_init(void)/定時(shí)器初始化函數(shù) TCCR1A = 0X00; TCCR1B = 0X05;/給定時(shí)器時(shí)鐘源/64us進(jìn)行一次計(jì)數(shù)器累加TCCR1C = 0X00; TCNT1 = 0X00; TIMSK1 = 0X00; /禁止定時(shí)器溢出中斷 char logic_value()/判斷邏輯值“0”和“1”子函數(shù) TCNT1 = 0X00; while(!(digitalRead(IR_IN); /低等待Pulse_Width=TCNT1; TCNT1=0; if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)/低電平560us while(digitalRead(IR_IN);/是高就等待Pulse_Width=TCNT1; TCNT1=0; if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)/接著高電平560us return 0; else if(Pulse_Width>=25&&Pulse_Width<=27) /接著高電平1.7ms return 1; return -1; void pulse_deal()/接收地址碼和命令碼脈沖函數(shù) int i; int j; ir_code=0x00;/ 清零adrL_code=0x00;/ 清零adrH_code=0x00;/ 清零/解析遙控器編碼中的用戶編碼值for(i = 0 ; i < 16; i+) if(logic_value() = 1) /是1 ir_code |= (1<<i);/保存鍵值 /解析遙控器編碼中的命令碼for(i = 0 ; i < 8; i+) if(logic_value() = 1) /是1 adrL_code |= (1<<i);/保存鍵值 /解析遙控器編碼中的命令碼反碼for(j = 0 ; j < 8; j+) if(logic_value() = 1) /是1 adrH_code |= (1<<j);/保存鍵值 remote_deal(); void remote_decode(void)/譯碼函數(shù) TCNT1=0X00; while(digitalRead(IR_IN)/是高就等待TCNT1=0X00; while(!(digitalRead(IR_IN); /低等待Pulse_Width=TCNT1; TCNT1=0; if(Pulse_Width>=140&&Pulse_Width<=141)/9ms while(digitalRead(IR_IN);/是高就等待Pulse_Width=TCNT1; TCNT1=0; if(Pulse_Width>=68&&Pulse_Width<=72)/4.5ms 此時(shí)判定為目標(biāo)脈沖信號 pulse_deal(); return; else if(Pulse_Width>=34&&Pulse_Width<=36)/2.25ms while(!(digitalRead(IR_IN);/低等待Pulse_Width=TCNT1; TCNT1=0; if(Pulse_Width>=7&&Pulse_Width<=10)/560us return; 2.2、響應(yīng)模塊（蜂鳴器、LED燈、PC）2.21、遙控器按鍵對應(yīng)響應(yīng)功能3121：上一頁3：下一頁6542：鼠標(biāo)上移 8：鼠標(biāo)下移4：鼠標(biāo)左移86：鼠標(biāo)右移5：確定2.22、響應(yīng)原理通過紅外遙控模塊傳遞的變量adrL_code使Deal_Print()函數(shù)作出響應(yīng)，響應(yīng)分為三部分： 1.鼠標(biāo)和鍵盤的響應(yīng)： Mouse.move(); Keyboard.press(); 2.蜂鳴器和LED燈：BuzzerDi();digitalWrite(LED,HIGH); 3.串口顯示按鍵相關(guān)信息：remote_deal() （該函數(shù)在InfraredRemote.h中）。2.2.3、關(guān)鍵代碼#include "InfraredRemote.h"#include <CCEventKeyboard.h>#define Buzzer 3#define LED 13void setup() Serial.begin(9600); pinMode(IR_IN,INPUT_PULLUP);/設(shè)置紅外接收引腳為輸入Serial.flush();/清除串口緩沖器內(nèi)容函數(shù)。 timer1_init();/定時(shí)器初始化 Keyboard.begin(); Mouse.begin(); pinMode(Buzzer,OUTPUT);/蜂鳴器為IO輸出 digitalWrite(Buzzer,LOW); pinMode(LED,OUTPUT);/LED為IO輸出 digitalWrite(LED,LOW); void loop() remote_decode(); /譯碼Deal_Print(); void Deal_Print() /響應(yīng) if(adrL_code !=0x00) BuzzerDi(); digitalWrite(LED,HIGH); delay(200); digitalWrite(LED,LOW); if( adrL_code = 0x0c)Serial.println("The previous one"); Keyboard.press(KEY_LEFT_ARROW);/向電腦發(fā)送向左按鍵按下的指令 delay(50); Keyboard.releaseAll();else if( adrL_code = 0x18 )Serial.println("Up"); Mouse.move(0,-20);else if( adrL_code = 0x5e )Serial.println("The next one"); Keyboard.press(KEY_RIGHT_ARROW);/向電腦發(fā)送向right按鍵按下的指令 delay(50); Keyboard.releaseAll();else if(adrL_code = 0x08 )Serial.println("Left"); Mouse.move(-20, 0);else if( adrL_code = 0x1c )Serial.println("Confirm"); /雙擊 Mouse.click(MOUSE_LEFT); delay(300); Mouse.click(MOUSE_LEFT); else if( adrL_code = 0x5a )Serial.println("Right"); Mouse.move(20, 0); else if( adrL_code = 0x52)Serial.println("Down"); Mouse.move(0,20); adrL_code = 0x00;/變量重新賦初值 adrH_code = 0x00; ir_code = 0x00;void BuzzerDi() digitalWrite(Buzzer,HIGH);/蜂鳴器響 delay(50); digitalWrite(Buzzer,LOW);/蜂鳴器關(guān)閉四、成果1. 結(jié)論以上設(shè)計(jì)在實(shí)際操作后可以實(shí)現(xiàn)，支持設(shè)計(jì)的功能。2. 系統(tǒng)運(yùn)行情況（文字描述、截圖）接好線：以下圖片為之前測試時(shí)的照片，還未加上蜂鳴器和LED燈?？刂埔苿?dòng)鼠標(biāo)至PPT文件處：控制鼠標(biāo)雙擊打開文件：打開文件后控制鼠標(biāo)移至播放按鈕：控制鍵盤的right鍵，實(shí)現(xiàn)下一頁：得到下一頁面：控制鍵盤的left鍵，得到上一頁：最后安裝上蜂鳴器和LED后測試，按下并成功接收到時(shí)LED燈變亮。串口助手?jǐn)?shù)據(jù)：以下為按下各個(gè)按鍵后的結(jié)果5、 總結(jié)與體會(huì)