CN103264724B - 一种方向盘按键信号红外收发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方向盘按键信号红外收发装置，属于汽车配件技术领域。本发明包括用于发射方向盘按键红外信号的发射部分和用于接收发射部分发射的方向盘按键红外信号并完成其对应功能的执行的接收部分；发射部分包括：按键模块、编码调制模块、信号发射模块；所述接收部分包括：红外线接收模块、编码处理模块、复位模块、时序模块、报警模块、功能执行模块。本发明将车内外的一些辅助设备及功能的控制端集中在方向盘上，避免驾驶员因在中控台上控制设备而分心，提高行车安全性；采用红外线传输控制信号，减少连线的麻烦；采用微控制器识别，保密性强，解码准确、快速，程序可擦写，可一键复位，外观美观、升级、维修方便。

Description

一种方向盘按键信号红外收发装置

技术领域

本发明涉及一种方向盘按键信号红外收发装置，属于汽车配件技术领域。

背景技术

目前，汽车已入千万家，车上一些设备的电子控制给人类提供了很大的便利。如车窗和天窗的控制，空调，MP3播放器等功能。但是，这些设备的控制端往往都不在司机触手可及的范围内，如车窗就在车门上，空调和MP3播放器就在司机和副驾驶之间的中控台上，这样就使得司机在驾驶的同时操作这些功能不是很方便，而且容易分心产生交通隐患。虽然有的多功能方向盘添加了按键控制功能，但是那种还是传统的有线安装，在方向盘下绕着一根根线，作为信号传输用，这样会显得很乱而且维修不方便。如果方向盘上既有按键功能，又能摆脱有线的局限性，这样不仅可以在不离开方向盘的情况下控制其他设备，避免分神，更美观且维修方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方向盘按键信号红外收发装置。在方向盘上装有按键键盘，当按键被按下后会发出特定的遥控码，经红外发射管发射出去被红外信号接收头接收，经过微控制器解码并控制执行驱动电路控制相对应的设备。

本发明的技术方案是：一种方向盘按键信号红外收发装置，包括用于发射方向盘按键红外信号的发射部分和用于接收发射部分发射的方向盘按键红外信号并完成其对应功能的执行的接收部分；

所述发射部分包括：

-按键模块1，用于触发控制信号；

-编码调制模块2，用于信号的编码及调制；

-信号发射模块3，用于将调制好的编码信号发射出去；

所述接收部分包括：

-红外线接收模块6，用于接收信号发射模块3发射出来的编码信号；

-编码处理模块5，用于解析红外线接收模块6接收到的编码信号；

-复位模块，用于***复位；

-时序模块，用于提供微控制器正常工作的时序；

-报警模块7，用于***出错或恶意干扰时的报警；

-功能执行模块8，用于执行按键模块1对应的功能。

所述按键模块1安装在方向盘9上，编码调制模块2在按键模块1下并与其相连，信号发射模块3安装在方向盘9下、与编码调制模块2相连，且发光二极管D1向上、红外线发射管4向下全部露出。

所述接收部分安装在方向盘支柱末端，特别是红外线接收模块6中的一体化红外接收头RX1安装在最外端全部露出且与信号发射模块3中的红外线发射管4之间无障碍物遮挡。

所述编码调制模块2安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块相连，P1端口与按键模块1直接电气连接。

所述信号发射模块3包括发光二极管D1，三极管Q1，红外线发射管4，电阻R1,R2，电容C1；电阻R1与二极管D1、电阻R2三极管Q1相连，三极管Q1C极与红外线D2发射管相连、E极与R2相连、B极与微控制器P2.1相连，二极管D1与微控制器未占用P2.0引脚连接。

所述红外线接收模块6包括一体化红外线接收头RX1，其第一引脚与微控制器外部中断相连，第二引脚与GND相连，第三引脚与VCC相连。

所述编码处理模块5安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块、红外线接收模块6、功能执行模块8、报警模块7相连。

所述复位模块包括开关S1、电阻R3、R4、电容C2，开关S1一段先与电阻R3串联后与电容C2并联最后与微控制器复位引脚RST电气连接，另一端与***VCC相连，电阻R4一端与微控制器复位引脚相连，另一端与***GND相连。

所述时序模块包括晶振Y1、电容C3、C4，电容C3、C4一端通过晶振Y1的两脚与微控制器X1、X2引脚相连，另一端共地。

所述报警模块7包括电阻R5、蜂鸣器FM、发光二极管D3、三极管Q2，三极管Q2B极通过电阻R5与微控制器P2.3连接，C极接地，E极与蜂鸣器FM相连。

本发明的工作原理是：编码调制模块2安装有微控制器，与复位模块相连用于***复位，与时序模块相连，用于提供微控制器正常工作的时序，与按键模块1直接电气连接，利用程序控制扫描按键模块1，将按键信号编码并调制，与信号发射模块3电气连接，将调制好的信号经信号发射模块3发射；信号发射模块3包括发光二极管D1，三极管Q1，红外线发射管4，电阻R1,R2，电容C1。电阻R1与二极管D1、电阻R2三极管Q1相连用于限流，三极管Q1与红外线D2发射管相连用于信号放大作用，三极管Q1C极与红外线D2发射管相连、E极与R2相连、B极与微控制器P2.1相连，二极管D1与微控制器未占用P2.0引脚连接，二极管D1与调制电路连接用于发射成功反馈；红外线接收模块6包括一体化红外线接收头RX1，其第一引脚与微控制器外部中断相连，第二引脚与GND相连，第三引脚与VCC相连；编码处理模块5安装有微控制器，与复位模块相连用于***复位，与时序模块相连，用于提供微控制器正常工作的时序，与红外线接收模块6，用于将红外线信号解析、校验、执行操作，与功能执行模块8相连，用于执行按键模块1上按键相对应的功能，与报警模块7相连用于报警；复位模块包括开关S1、电阻R3、R4、电容C2，开关S1一段先与电阻R3串联后与电容C2并联最后与微控制器复位引脚RST电气连接，另一端与***VCC相连用于提供高电平复位，电阻R4一端与微控制器复位引脚相连，另一端与***GND相连，用于复位后恢复低电平；时序模块包括晶振Y1、电容C3、C4，电容C3、C4一端通过晶振Y1的两脚与微控制器X1、X2引脚相连，另一端共地，采用外部震荡方式为微控制器提供工作的***时序；报警模块7包括电阻R5、蜂鸣器FM、发光二极管D3、三极管Q2，三极管Q2B极通过电阻R5与微控制器P2.3连接，C极接地，E极与蜂鸣器FM相连，当有错误的红外线信号发出或者有人使用解码遥控器恶意破解本发明时，蜂鸣器将在程序的控制下发出警报；功能执行模块8包括一些功能的控制电路，与微控制器的其他未占用引脚相连，当正确的红外线遥控信号被解析出来之后，在***程序控制下，相对应的功能将被执行。

本发明的有益效果是：将车内外的一些辅助设备及功能的控制端集中在方向盘上，避免驾驶员因在中控台上控制设备而分心，提高行车安全性；采用红外线传输控制信号，减少连线的麻烦；采用微控制器识别，保密性强，解码准确、快速，程序可擦写，可一键复位，外观美观、升级、维修方便。

附图说明

图1是本发明机构示意图

图2是本发明发射部分的***框图

图3是本发明接收部分的***框图

图4是本发明按键模块原理图

图5是本发明编码调制模块模块框图

图6是本发明信号发射模块原理图

图7是本发明红外线接收模块原理图

图8是本发明编码处理模块模块框图

图9是本发明复位模块原理图

图10是本发明时序模块原理图

图11是本发明报警模块原理图

图12是本发明功能执行模块模块框图

图13是本发明发射部分程序框图

图14是本发明接收部分程序框图

图中各标号为：1-按键模块，2-编码调制模块，3-信号发射模块，4-红外线发射管，5-编码处理模块，6-红外线接收模块，7-报警模块，8-功能执行模块，9-方向盘，10-方向盘支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施方式一：如图所示，一种方向盘按键信号红外收发装置，包括用于发射方向盘按键红外信号的发射部分和用于接收发射部分发射的方向盘按键红外信号并完成其对应功能的执行的接收部分；

所述发射部分包括：

-按键模块1，用于触发控制信号；

-编码调制模块2，用于信号的编码及调制；

-信号发射模块3，用于将调制好的编码信号发射出去；

所述接收部分包括：

-红外线接收模块6，用于接收信号发射模块3发射出来的编码信号；

-编码处理模块5，用于解析红外线接收模块6接收到的编码信号；

-复位模块，用于***复位；

-时序模块，用于提供微控制器正常工作的时序；

-报警模块7，用于***出错或恶意干扰时的报警；

-功能执行模块8，用于执行按键模块1对应的功能。

所述按键模块1安装在方向盘9上，编码调制模块2在按键模块1下并与其相连，信号发射模块3安装在方向盘9下、与编码调制模块2相连，且发光二极管D1向上、红外线发射管4向下全部露出。

所述接收部分安装在方向盘支柱末端，特别是红外线接收模块6中的一体化红外接收头RX1安装在最外端全部露出且与信号发射模块3中的红外线发射管4之间无障碍物遮挡。

所述编码调制模块2安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块相连，P1端口与按键模块1直接电气连接。

所述信号发射模块3包括发光二极管D1，三极管Q1，红外线发射管4，电阻R1,R2，电容C1；电阻R1与二极管D1、电阻R2三极管Q1相连，三极管Q1C极与红外线D2发射管相连、E极与R2相连、B极与微控制器P2.1相连，二极管D1与微控制器未占用P2.0引脚连接。

所述红外线接收模块6包括一体化红外线接收头RX1，其第一引脚与微控制器外部中断相连，第二引脚与GND相连，第三引脚与VCC相连。

所述编码处理模块5安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块、红外线接收模块6、功能执行模块8、报警模块7相连。

所述复位模块包括开关S1、电阻R3、R4、电容C2，开关S1一段先与电阻R3串联后与电容C2并联最后与微控制器复位引脚RST电气连接，另一端与***VCC相连，电阻R4一端与微控制器复位引脚相连，另一端与***GND相连。

所述时序模块包括晶振Y1、电容C3、C4，电容C3、C4一端通过晶振Y1的两脚与微控制器X1、X2引脚相连，另一端共地。

所述报警模块7包括电阻R5、蜂鸣器FM、发光二极管D3、三极管Q2，三极管Q2B极通过电阻R5与微控制器P2.3连接，C极接地，E极与蜂鸣器FM相连。

实施方式二：如图所示，图2是本发明用于方向盘按键信号红外收发的发射部分的***框图。该发射部分由按键模块1、编码调制模块2和信号发射模块3构成。***上电之后，编码调制模块2会不断的刷新按键模块1处的电平信息，当按键模块1上有按键被按下，***的电平会被拉低，编码调制模块2检测到***有低电平出现，由程序控制检测到时哪个按键被按下，并从内部存储器中取出该按键对应的编码，同时编码调制模块2会产生38KHz的载波对编码进行二次调制以提高发射频率，降低电源功耗，此时编码调制结束。调制后的编码再通过信号发射模块3中的红外线发射管4发射出去。当信号成功发射出去之后，程序执行一个周期，信号发射模块3的发光二极管D1会闪一下作为反馈。由于按键模块1上的每个按键是是与微控制器的引脚单独连接的，所以当编码调制模块2采用逐行扫描的方式扫描时，不同的按键会产生不同的编码。

图3是本发明用于方向盘按键信号红外收发的接收部分的***框图。该接收部分由红外线接收模块6、编码处理模块5、功能执行模块8和报警模块7构成。***上电之后，编码处理模块5会不断刷新微控制器INT0引脚处的电平，INTO引脚与红外线接收模块6中的一体化红外线接收头RX1的OUT引脚相连。当一体化红外线接收头RX1接收到红外线信号时，会在其内部进行放大--增益--滤波--解调--整形后由OUT引脚输出低电平下降沿，此时，编码处理模块5检测的***出现低电平下降沿产生中断，微控制器处理中断调用编码处理程序，程序末端输出解析后的解码，调用编码比较程序识别是哪个按键信号被接收，经过校验、比较、识别后，执行信号传输给功能执行模块8，功能执行模块8是目标功能的驱动部分。如果红外线接收模块6接收的信号不被编码处理模块5识别，或解码失败，报警模块7中的蜂鸣器FM会在程序控制下连续响三下，发光二极管D3闪烁三下，作为警报，防止发射模块3工作出错，以及外来红外线信号的干扰和恶意解码的不合法操作。由于每个按键的编码不同，且编码处理部分7执行的程序中有严格解码对比校验过程，所以解决了乱码、误码和干扰码等问题，即使两个本发明同时使用也不会出现干扰问题。

图5是本发明用于方向盘按键信号红外收发的发送模块1中的编码调制模块2的模块框图，本模块安装有微控制器，其RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块相连，P1端口与按键模块1直接电气连接。当有按键信号产生时，编码调制模块2中的微控制器会识别对应按键并提取按键编码，同时产生38KHz的载波调制，调制后经信号发射模块3发射出去。由于按键模块1上的每个按键是是与微控制器的引脚单独连接的，所以当编码调制模块2采用逐行扫描的方式扫描时，不同的按键会产生不同的编码。

图6是本发明用于方向盘按键信号红外收发的发送模块1中的信号发射模块3的电路原理，如图，包括发光二极管D1，三极管Q1，红外线发射管4，电阻R1,R2，电容C1。电阻R1与二极管D1、电阻R2三极管Q1相连，三极管Q1C极与红外线D2发射管相连、E极与R2相连、B极与微控制器P2.1相连，二极管D1与微控制器未占用P2.0引脚连接。当编码调制模块2的调制信号操作完成后，微控制器会控制红外线发射管4发射载有信息的红外线。当发射结束后，D1会闪一下作为发射成功的回馈。

图8是本发明用于方向盘按键信号红外收发的接收模块2的编码处理模块5的模块框图。本模块安装有微控制器，其RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块相连，与红外线接收模块6相连，与功能执行模块8相连，与报警模块11相连。当红外线接收模块6的一体化红外线接收头RX1接收到红外线后会产生一个低电平下降沿信息，会触发本模块产生中断，微控制器处理中断调用程序解码，控制器读取编码，校验，如校验码不符，则忽略此信号，不执行功能操作病发出警报，如校验码正确则继续解码，解码后调用比较程序进行校验，比较，识别出按键信息，并执行按键的目标功能。

图9是本发明用于方向盘按键信号红外收发的发送模块1和接收模块2都需要的复位模块。如图9，本模块包括开关S1、电阻R3、R4、电容C2，开关S1一段先与电阻R3串联后与电容C2并联最后与微控制器复位引脚RST电气连接，另一端与***VCC相连，电阻R4一端与微控制器复位引脚相连，另一端与***GND相连。开关S1为触点开关，按下后电路接通，松开后电路断开。当开关S1按下后，***获得高电平复位，开关S1松开后，***恢复低电平，程序重新执行，完成复位操作。

图10是本发明用于方向盘按键信号红外收发的发送模块1和接收模块2都需要的时序模块，如图10，本模块包括晶振Y1、电容C3、C4，电容C3、C4一端通过晶振Y1的两脚与微控制器X1、X2引脚相连，另一端共地。***上电之后，晶振Y1工作，为微控制器提供必需的操作时序。

2、图11是本发明用于方向盘按键信号红外收发的接收模块2的报警模块7的电路原理图，如图11，本模块包括电阻R5、蜂鸣器FM、发光二极管D3、三极管Q2，三极管Q2B极通过电阻R5与微控制器P2.3连接，C极接地，E极与蜂鸣器FM相连。当***需要报警时，微控制器上定义的FM引脚会产生一定频率的脉冲，蜂鸣器发声，同时程序会控制发光二极管D3闪烁三下，产生报警信息，提醒操作者注意并解决问题。

图12本发明用于方向盘按键信号红外收发的接收模块2的功能执行模块8的模块框图。当编码处理模块5的功能执行信号产生后，会控制本模块执行对应功能。

当按键模块1上有按键被按下时，会产生一串特定的遥控码，遥控码通过编码调制模块2经过某频率的载频进行二次调制以提高发射频率，降低电源功耗，由红外发射模块5中的红外线发射管4向空中发射，红外线接收模块6中的一体化红外接收头RX1接收到红外线光信号，转换为微安级电信号后经过放大--增益--滤波--解调--整形后，传输给编码处理模块5还原遥控码，微控制器进行代码识别，微控制器区分是哪个按键被按下，启动功能执行模块10控制相应设备或实现相应功能，执行此过程时，发射部分中的时序模块、接收部分中的时序模块一直在工作，为微控制器提供正常工作的时序。由于每个按键有不同的遥控码且需要经过一系列的配对认证，所以一个按建控制一个功能，且不会被干扰。由于按键对应固定的编码，编码中有校验部分，所以解决了乱码、误码、干扰码等安全问题。

当接受部分2的红外线接收模块6感应到红外信号时，会产生一个下降沿信号提醒微控制器处理外部中断，微控制器读取编码，校验，如校验码不符，则忽略此信号，不执行功能操作病发出警报。如校验通过，则继续解码，比较功能码并执行对应操作，完成一次信号传输控制。当按键被按下超过108us，发送连发码，接收***判定为连续执行操作直至按键信号停止发送，也就是按键被松开。

在本实施方式中，默认***已经上电，且，当报警模块7工作时，需进行复位操作才能重新实施。

上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (7)

1.一种方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：包括用于发射方向盘按键红外信号的发射部分和用于接收发射部分发射的方向盘按键红外信号并完成其对应功能的执行的接收部分；

所述发射部分包括：

-按键模块（1），用于触发控制信号；

-编码调制模块（2），用于信号的编码及调制；

-信号发射模块（3），用于将调制好的编码信号发射出去；

所述接收部分包括：

-红外线接收模块（6），用于接收信号发射模块（3）发射出来的编码信号；

-编码处理模块（5），用于解析红外线接收模块（6）接收到的编码信号；

-复位模块，用于***复位；

-时序模块，用于提供微控制器正常工作的时序；

-报警模块（7），用于***出错或恶意干扰时的报警；

-功能执行模块（8），用于执行按键模块（1）对应的功能；

所述按键模块（1）安装在方向盘（9）上，编码调制模块（2）在按键模块（1）下并与其相连，信号发射模块（3）安装在方向盘（9）下、与编码调制模块（2）相连，且发光二极管（D1）向上、红外线发射管（4）向下全部露出；

所述接收部分安装在方向盘支柱末端，红外线接收模块（6）中的一体化红外接收头RX1安装在最外端全部露出且与信号发射模块（3）中的红外线发射管（4）之间无障碍物遮挡；

所述编码调制模块（2）安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块相连，P1端口与按键模块（1）直接电气连接。

2.根据权利要求1所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述信号发射模块（3）包括发光二极管D1，三极管Q1，红外线发射管（4），电阻R1，电阻R2，电容C1；电阻R1与二极管D1相连、电阻R2与三极管Q1相连，三极管Q1C极与红外线D2发射管相连、E极与R2相连、B极与微控制器P2.1相连，二极管D1与微控制器未占用P2.0引脚连接。

3.根据权利要求1所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述红外线接收模块（6）包括一体化红外线接收头RX1，其第一引脚与微控制器外部相连，第二引脚与GND相连，第三引脚与VCC相连。

4.根据权利要求1或3所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述编码处理模块（5）安装有微控制器，RST引脚与复位模块相连，X1、X2引脚与时序模块、红外线接收模块（6）、功能执行模块（8）、报警模块（7）相连。

5.根据权利要求1所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述复位模块包括开关S1、电阻R3、电阻R4、电容C2，开关S1一端先与电阻R3串联后与电容C2并联最后与微控制器复位引脚RST电气连接，另一端与***VCC相连，电阻R4一端与微控制器复位引脚相连，另一端与***GND相连。

6.根据权利要求1所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述时序模块包括晶振Y1、电容C3、电容C4，电容C3、电容C4一端通过晶振Y1的两脚与微控制器X1、X2引脚相连，另一端共地。

7.根据权利要求1所述的方向盘按键信号红外收发装置，其特征在于：所述报警模块7包括电阻R5、蜂鸣器FM、发光二极管D3、三极管Q2，三极管Q2B极通过电阻R5与微控制器P2.3连接，C极接地，E极与蜂鸣器FM相连。