3.1 遙控編碼脈沖的串并轉(zhuǎn)換
　　紅外遙控接收頭解調(diào)出的遙控編碼脈沖經(jīng)一非門反相后引入計數(shù)器4020的復(fù)位端(RST)，4020的腳10(CP)端引入1MHz計數(shù)脈沖。遙控信號(已反相)中每一正脈沖到來時其高電平對4020復(fù)位，經(jīng)過0.6ms遙控信號變?yōu)榈碗娖剑?020復(fù)位結(jié)束，開始以1MHz的頻率計數(shù)，直到下一個正脈沖到來時為止。二進(jìn)制碼“0”每一脈沖周期低電平時間為0.6ms，二進(jìn)制碼“1”每一脈沖周期低電平時間為1.8ms，4020的Q₁₁端即可以區(qū)分二進(jìn)制碼“0”或“1”。每一遙控編碼正脈沖上升沿到來時，若Q₁₁端為“1”，說明前一位遙控碼為“1”；若Q₁₁端為“0”，說明前一位遙控碼為“0”。
　　將4020的Q₁₁端作為74HC595的串行移位輸入端(SER)，便可在每一個遙控編碼脈沖上升沿到來時并在4020復(fù)位之前，將74HC595中的數(shù)據(jù)沿Q0到Q7方向依次移一位，且4020的Q₁₁端數(shù)據(jù)移入74HC595的Q₀端。對于一組遙控編碼脈沖，共有33次上升沿(包括起標(biāo)志)，而74HC595僅為8位移位寄存器，所以移位的最終結(jié)果，只有遙控編碼脈沖的最后8位保留在74HC595中。
　　當(dāng)一組遙控編碼脈沖(反相后)來到時，其起始標(biāo)志的上跳沿觸發(fā)了雙單穩(wěn)74HC123的1B，在1Q上產(chǎn)生了一個寬度為120ms的正脈沖。1Q同時又觸發(fā)了74HC123的2B，在2Q產(chǎn)生一個寬度為80ms的負(fù)脈沖，1Q和2Q相與后作為鎖存信號送至74HC595的RCLK端，即一組遙控編碼脈沖到來80ms后，產(chǎn)生一個鎖存信號。此時74HC595已經(jīng)移過了一組遙控碼，芯片中保留的是最后8位遙控碼，鎖存信號將這最后8位遙控碼鎖存。
3.2 基于EPROM的遙控解碼原理
　　經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換，我們得到了8位并行遙控碼。為了讓CPU讀取這個并行遙控碼，通常的方法是在轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生一個中斷，通知CPU來讀取遙控信息。但這樣做要占用CPU一個外部中斷資源并需編寫額外的中斷服務(wù)程序，顯得比較煩瑣。尤其是當(dāng)儀器系統(tǒng)的軟件不是由自己開發(fā)而又要加裝遙控時更是無能為力。因此，我們想尋求一種不占用儀器CPU的軟、硬件資源而實現(xiàn)遙控的方法，使鍵盤輸入和遙控輸入統(tǒng)一起來，占用同一個端口、同一個中斷、同一個中斷服務(wù)程序。簡言之，要做到對CPU是透明的，似乎只有一個鍵盤輸入單元在工作，只須訪問它來進(jìn)行鍵盤掃描、鍵碼讀出操作。但實際上卻有遙控器與鍵盤兩套鍵輸入硬件在同時而獨立地工作。
　　考察一下智能儀器的鍵盤掃描輸入原理。在這種方式下，CPU通過輸出指令使鍵盤矩陣的行掃描線依次為“0”(低電平)，同時監(jiān)測鍵盤矩陣的列掃描線。若無鍵按下，則列掃描線輸出全“1”(高電平)；若有鍵按下，則此鍵所在列線輸出為“0”，再結(jié)合行掃描線此時的狀態(tài)，就可具體定位按鍵。
　　我們設(shè)想，可否將遙控接收頭輸出的含有按鍵信息的8位遙控碼通過某種轉(zhuǎn)換，并入鍵盤矩陣電路，當(dāng)遙控器有鍵按下時，就會在機上鍵盤對應(yīng)鍵處產(chǎn)生一個“模擬”按鍵動作，產(chǎn)生一個鍵碼可供CPU讀取。所謂“模擬”是指并沒有機械按鍵動作，但對于鍵盤矩陣電路而言卻產(chǎn)生一個低電平，效果和機械按鍵動作完全一樣。這樣就將遙控鍵盤和本機鍵盤統(tǒng)一起來，二者的鍵數(shù)和鍵功能定義都一樣，一個相同的鍵在遙控器上按下和在本機鍵盤上按下對CPU而言沒有任何區(qū)別，只不過對鍵盤矩陣來說前者是軟接觸，后者是硬接觸。
　　根據(jù)遙控器上按鍵與本機鍵盤按鍵的一一對應(yīng)方案，我們可以導(dǎo)出實現(xiàn)“模擬”按鍵的邏輯真值表(其中C0～C4為列掃描線)，見表2。
　　這是一個12變量輸入5變量輸出的組合邏輯函數(shù)，最小項總數(shù)為16×20＝320個。若用普通邏輯門電路來實現(xiàn)這樣的功能將是十分麻煩的，用PLD(可編程邏輯器件)來做就要簡單得多。EPROM就是一種與陣列固定、或陣列可編程的邏輯器件。如果把EPROM的輸入地址A0，A1，……AN視為輸入邏輯變量，同時把輸出數(shù)據(jù)D0，D1，……DM視為一組多輸出邏輯變量，那么輸出與輸入之間也就是一組多輸出的組合邏輯函數(shù)。而且，EPROM地址譯碼器的輸出包含了全部輸入變量的最小項，每一位數(shù)據(jù)輸出又都是這些最小項之和，因而任何形式的組合邏輯函數(shù)均能通過向EPROM中寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。不難推想，具有N位輸入地址和M位數(shù)據(jù)輸出的EPROM可以獲得一組(最多為M個)任何形式的N變量組合邏輯函數(shù)。
　　根據(jù)這個原理，選用4K×8 EPROM 2732，可以實現(xiàn)任意12變量輸入、8變量輸出的組合邏輯函數(shù)。在本機遙控系統(tǒng)中，利用了EPROM的D0～D4五根數(shù)據(jù)線和全部12根地址線，通過向2732中固化上表所示的邏輯真值表，從而實現(xiàn)了關(guān)鍵的遙控解碼，使遙控器上按鍵與本機鍵盤按鍵一一對應(yīng)起來。需要指出的是，EPROM的地址譯碼是全譯碼，而在本方案中占據(jù)地址線A0～A7的8位遙控碼只有20種有效碼值(20個鍵)，即一頁(256字節(jié))中只有20個有效數(shù)據(jù)，則應(yīng)將剩余空間填入0FFH。
　　由解碼電路圖3可見，EPROM 2732的地址線A0～A7接至8位輸出鎖存移位寄存器74HC595的輸出(即8位遙控碼)，A8～A11接至鍵盤矩陣的行掃描線R0～R3；2732的8根數(shù)據(jù)線使用了其中的5根D0～D4，接至鍵盤矩陣的列掃描線C0～C4，2732的CS(片選端)接地，OE(讀信號)接至施密特與非門4093的3腳輸出，此輸出為雙單穩(wěn)74HC123的1Q、2Q與非的結(jié)果。
　　當(dāng)遙控器上沒有按鍵按下時，EPROM 2732的OE端為“1”，使得2732的數(shù)據(jù)線D0～D4為高阻態(tài)與鍵盤矩陣線脫離，而本機鍵盤的掃描與讀出照常進(jìn)行不受影響，若遙控器上有鍵按下時，經(jīng)紅外發(fā)射、接收對應(yīng)的8位遙控碼出現(xiàn)在74HC595的輸出端，并作為EPROM 2732的A0～A7輸入，此時的行掃描碼(CPU發(fā)出)作為A8～A11輸入，2732的OE端為低電平，讀出A0～A11指定單元的數(shù)據(jù)，將其中D0～D4放在鍵盤矩陣列線上。D0～D4中只有一位為“0”，指示著哪一列有鍵按下，這樣就由遙控接收、解碼電路模擬了一次“按鍵”動作。接下來CPU對這個“按鍵”動作的響應(yīng)、處理就和本機鍵盤完全一樣了。
2.3 基于GAL的遙控解碼原理
　　我們還可以考慮用GAL器件來實現(xiàn)解碼功能。GAL(通用陣列邏輯)也是一種PLD器件，它的與陣列可編程而或陣列固定。根據(jù)遙控解碼的真值表，我們要實現(xiàn)一個12變量輸入、5變量輸出的組合邏輯函數(shù)，其全部最小項有16×20＝320個。而GAL20V8的輸出最多可有8個，每個輸出由8個乘積項相或而得，總共可包含8×8＝64個乘積項，似乎不夠用于實現(xiàn)解碼邏輯。但是注意到320個最小項并不是互不相關(guān)的，通過化簡可將它們化成5個最簡與或式，分別對應(yīng)著5個輸出變量，每個輸出變量由4個乘積項相或而得，這樣就可以用GAL20V8來實現(xiàn)解碼邏輯了。據(jù)此可設(shè)計出GAL邏輯方程如下：
　　/** Inputs **/
　　Pin[1..8]＝[A7..A0]? ；定義并行遙控碼的輸入引腳
　　Pin[9..11，14]＝[R0..R3]；定義鍵盤行掃描線的輸入引腳
　　Pin^[13]＝[out_enable]? ；定義輸出使能引腳
　　/** Outputs **/
　　Pin[15..19]＝[C0..C4]；定義鍵盤列線的輸出引腳
　　/** Declarations and Intermidiate Variables **/
　　Field remote＝[A7..A0]；
　　＄define m0＇b＇11000111；將20個鍵的鍵值用
　　＄define ml＇b＇00010111 ；″m0″、″m1″…″m19″來表示
　　……
　　＄define m19＇b＇00011111
　　/** Logic Equations **/
　　!C0＝!R0&remote:m0? ；第0條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m5
　　#!R2&remote:m10
　　#!R3&remote:m15;
　　!C1＝!R0&remote:m1? ；第1條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m6
　　#!R2&remote:m11
　　#!R3&remote:m16;
　　!C2＝!R0&remote:m2? ；第2條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m7
　　#!R2&remote:m12
　　#!R3&remote:m17;
　　!C3＝!R0&remote:m3；第3條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m8
　　#!R2&remote:m13
　　#!R3&remote:m18;
　　!C4＝!R0&remote:m4；第4條列線的輸出方程
　　#!R1&remote:m9
　　#!R2&remote:m14
　　#!R3&remote:m19;
　　[C0..C4].oe＝!out_enable；所有列線輸出均帶使能
　　采用EPROM和GAL器件進(jìn)行紅外遙控解碼的方案都已在實際電路中得到驗證，工作穩(wěn)定可靠。而GAL較之EPROM更具有體積小、功耗低、可加密等優(yōu)點。本文提出的解碼方案基于純硬件原理，不占用CPU軟、硬件資源，直接并在鍵盤掃描矩陣上，對CPU是透明的。本方案適用于鍵盤掃描輸入的智能儀器系統(tǒng)的紅外遙控，對其它紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用亦具有借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
1 閻 石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1989
2 蔡 軼.通用搖控解碼電路.電子技術(shù)，1995(1)