红外遥控器

阳泉职业技术学院 毕业设计说明书 毕业生姓名 ： 专业 ： 电 气 自 动 化 学号 ： 070722046 指导教师 所属系（部） ： 信 息 系 二〇一〇年五月 阳泉职业技术学院 毕业设计评阅书 题目：红外线遥控系统的应用设计 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　 　信 息　系　 电 气 自 动 化 专业 姓名　 　　 设计时间：2010 年3月15日~2010 年5月16日 评阅意见： 成绩： 　　　　　　　　　　　　　　　 指导教师：　　　　　（签字） 　　　　　　　　　　　　　 职　　务：　　　　　 201 年　月　日 阳泉职业技术学院 毕业设计答辩记录卡 信 息 系　电气自动化　 专业 姓名　 　　　 答 辩 内 容 问 题 摘 要 评 议 情 况 　　　　　　　　　 记录员： （签名） 成 绩 评 定 指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩 注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。 专业答辩组组长：　　　　　（签名） 　　　　　　　　　 201 年　月　　日 摘 要 随着家电行业的不断发展，如今家电市场的竞争越来越激烈。作为家电的重要部件之一，遥控器的竞争也是可想而知的。红外遥控器是一种用户可以在几米甚至十几米外就能对各种电器进行操作控制的装置，在家电产品中有广泛应用，但各产品的遥控器不能相互兼容，使得生活中遥控器数目也越来越多，使用时常常混淆。另外若遥控器丢失，找到配套的遥控器也很困难。 具有学习功能的智能遥控器以普通的低成本单片机为核心，能解码与记忆遥控器编码，并模拟发射，使一个遥控器可以代替多个遥控器控制多个电器，是一种智能化的控制工具。目前市面上常见的智能遥控器大多只能对某几种产品进行控制，不是真正的“万能”。 本文介绍的多功能红外遥控器利用AT89C52单片机作为整个系统的主控部件，具有多功能自适应性, 两种工作状态：即学习状态和控制状态。即对不同的家用电器,如电视、空调、冰箱、VCD等都能实现遥控功能。 关键词：红外线遥控器；AT89C52单片机 Abstract With the continuous development of electronics industry, household electrical appliances now increasingly fierce competition in the market. As one of the important parts of home appliances, remote control of the competition can be imagined. Infrared remote control is a user can in a few meters or even 10 meters, will be able to operate the various electrical control devices, household electrical appliances have wide application, but the product of a remote control can not be compatible with each other, making life in the remote control Number of more and more often confused when used. Also if the remote control lost, supporting the remote control to find it is very difficult. With the smart learning function remote control to the ordinary low-cost microcontroller as the core, to decoding and encoding memory remote control, and analog transmission to a remote control can replace a number of remote control of a number of electrical appliances, is an intelligent Control tools. At present the common market are mostly intelligent remote control only on certain kinds of products to control, not the real "Almighty." The design,the fanctions and the working principles of the multifunctional remote-controller are described in this paper . Through two working states of studying and controlling, the controller can control different house device such as TV,air-condition, refrigerator, VCDect. Key words: infrared remote controller ; AT89C52 SCM 目 录 i摘 要 iiAbstract 1第一篇 绪 论 1第一章 课题背景 1第一节 单片机的发展及应用 5第二节 红外遥控简介 7第二章 设计应用前景 8第二篇 论证 9第三篇 系统硬件电路的设计 9第一章 AT89C52单片机 11第二章 遥控发射器的电路设计 13第一节 行列式操作键盘 13第二节 红外线发射电路 14第三章 遥控接收系统的电路设计 16第一节 电源电路 17第二节 50Hz交流电过零检测电路 17第三节 电灯开关及亮度控制电路 19第四篇 系统程序的设计 19第一章 系统功能的实现方法 19第一节 遥控码的编码格式 20第二节 遥控码的发射 20第三节 数据帧的接收处理 20第二章 遥控发射及接收控制程序设计流程图 23第五篇 调试及性能分析 23第一章 调试 23第一节 调试步骤 24第二节 调试注意事项 24第三节 调试结果 25第二章 性能指标 26结 论 27参 考 文 献 28致　谢 29附 录 第一篇 绪 论 电子计算机从其诞生之日起至今已历经四代，作为大规模集成电路技术发展产物的微型计算机，属于第四代计算机，而单片机是微型计算机发展的一个重要分支。本篇主要介绍单片机的发展概况、特点及其应用领域。 第一章 课题背景 1970年微处理器研制成功之后，随后就出现了单片机 (即单片的微型计算机)。1971年美国Intel公司生产的4位单片机4004和1972年生产的雏型8位单片机8008，特别是1976年9月Intel公司的MCS-48单片机问世以来，在短短的十几年间，经历了多次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之广已达到了惊人的地步。它已渗透到生产和生活的各个领域，可谓无孔不入。 第一节 单片机的发展及应用 下面列举单片机发展过程中的一些重要事件，对单片机的发展情况作概要说明。 1976年Intel公司首先推出能称为单片机的MCS-48系列单片微型计算机，它以体积小，功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础。成为单片机发展进程中的一个重要阶段。 在MCS-48成功的刺激下，许多半导体公司和计算机公司争相研制和发展自己的单片机系列。到目前为止，世界各地厂商己研制出大约50个系列，30多个品种的单片机产品，其中有Motorola公司的6801、6802,Zilog公司的Z-8系列，Rockwell公司的6501、6502等，此外日本的NEC公司，日立公司及EPSON公司等也都相继推出了各具特色的单片机品种。 尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当属Intel公司的MCS-51系列单片机系列。MCS-51是在MCS-48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。此外它还具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。因此应用非常广泛，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。直到现在，MCS-51仍占有 70%的市场份额，国内尤以MCS-51系列单片机应用最广。 由于8位单片机的高性能价格比(如Z8系列的Z8600、80C51系列的80C31每片仅1-1.5美元)，估计近几年内，8位单片机将仍是单片机中的主流机型。对工业控制、智能仪表等诸多较高层次的应用领域，8位单片机系列在性能、价格两方面有较好的兼顾。 在8位单片机之后，16位单片机也有很大发展，例如1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表。与MCS-51相比，MCS-96不但字长增加一倍，而且还具有4路或8路的lO位A/D转换功能，此外，在其它性能方面也有一定的提高。在高档智能仪表、彩色复印机、录像机等应用领域，16位单片机大有用武之地，目前Intel的MCS-96系列单片机在国内已得到较好的应用，它必将以高性能的特点在国内得到大规模推广。 纵观近三十年的发展过程，单片机正朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。预计其今后的发展趋势不外乎在以下几个方面： 1.微控制器的CPU核仍以CISC为主，但向RISC演化 在传统微控制器领域内还是以当初Intel确立的哈佛结构(程序和数据存储器相分立的体系)和复杂指令集系统(CISC)为主。只有少数厂家生产精简指令集计算机，但仍保留了哈佛的分立存储器结构，并没有采用冯·诺依曼的程序、数据相合并的存储结构。少数生产RISC的计算机厂家有Microchip的8位PICl2／16／17／18Fxxx微控制器、Atmel的8位AVR微控制器、SCENIX 的8位SXl8／20／28AC和SX48／52BD微控制器。这3个厂家都使用了快闪存储器(FLASH)存放程序。 而Vautomation Co．的VUSB芯片是在8位RISC MCU V8的基础上，增加了USB核，由其上的固件支撑USB的工作。V8 MCU和USB核共占用10000个门。USB核可用于主机端或设备端。USB命令可用C语言、API以及硬件描述语言VHDL进行修改。在不必改动硬件的条件下就可改变USB的包长和缓冲器长。若要改动硬件，只需联系Vautomation厂家，便可通过Internet提供实现代码。 2.提升指令执行速度 提高8位的振荡器频率或减少每机器周期包含的振荡器周期数都可以提高指令的执行速度。如Philips公司把12MHz的80C51从每机器周期所含振荡器周期数由12改为6，获得2倍速，Winband公司由12改为3，获得4倍速。目前，8位微控制器的频率一般可以高至33MHz～40MHz，所以，可以比较容易地从原来的1MIPS提高到10MIPS。但是，目前指令执行速度提高到50MIPS～100MIPS的都是RISC指令的8位微控制器。 提升8位微控制器工作频率已经受到普遍的重视。Hitachi半导体厂，1988年设计其8位H8微控制器时，设定的目标是要集成更多的外设和支持C语言，追求高性能而不以廉价为目的。片上提供0.5MB的FLASH存储器。最近还增加了USB和Bluetooth通信接口，也考虑生产带有Ethernet接口的芯片，还将通常32位机上的应用(如TCP/IP、语音识别和合成)技术下移到H8。但是，便携型设备的屏蔽措施较少，又是塑料外壳，噪声成为问题。将其频率提高到33MHz，可得20MIPS的性能，但很难通过家用电器B类FCC的条款规定，几经改进设计方法，最后才把内部噪声降下来且很好地抑制了外部噪声。 3.集成大容量片上FLASH存储器，实现ISP、IAP 近几年，8位微控制器竞相采用FLASH存储器，这已成趋势。因为它集成密度高、价格便宜、技术先进，可以取代PROM、EPROM、OTP和EEPROM 等。Silicon Storage Technology公司用SuperFlash技术生产了兼容于805l的Flash Flex51系列芯片。其中，SST89C54／58芯片内分别具有20KB和36KB的FLASH，并利用FLASH可高速读／写的特点实现在系统烧录程序(ISP)和在应用中烧录程序(IAP)。 ISP技术是在焊接成板级系统上，直接对微控制器进行擦除和程序烧录的先进技术。SST的IAP技术，是从结构上将FLASH存储器映像为两个存储体，当运行在一个存储体上的用户程序时，在后台对另一个存储体实时烧录更新的程序，之后再将控制转向更新的程序上执行。 Philips兼容于8051的P89C51RC2／RD2是具有32KB／64KB FLASH的芯片。由于片上集成了1KB的引导和擦除／烧录用ROM固件，所以能够更好地支持ISP和IAP。顺便指出，P89C51RC2／RD2还增加了片上RAM，最多到8KB。 4.普遍使用混合信号(数字-模拟相混合)集成技术 用CMOS工艺将数字和模拟电路集成于同一个片上的技术已经成熟，有力地削减了片外的附加器件，提高了性能和缩短了产品上市时间。如片上集成12位A／D、上电复位/掉电检测、捕捉/比较/PWM、锁相环、8×8硬件乘，以及USB、CAN总线接口等。 5.增加可联网的外设接口 要求将内嵌8位微控制器的设备接入Internet的呼声渐高。虽然联网的主流应用多是使用32位的高档微处理器，但是，如果能生产高速率的8位微控制器实现某些针对性的专用设备上网，未尝不是一条蹊径。目前使用MCS-5l系列的83C51KB生产独立键盘、小型硬驱和掌上电脑的不少。但是，83C51KB缺少与Internet的连接部分。许多厂家已经看到给8位微控制器配上Bluetooth、Ethernet和Internet网络接口的需要，众多方案正在涌现。 6.追求低电压、低功耗、低价位、LPG(少腿芯片) 降低工作电压无疑可以成平方地降低功耗。所以开始出现多电压供电的微控制器，CPU部分工作于1.5V～2.5V，而I/O口工作于3.3V～5V。为实现低功耗，应尽可能多地将片外器件集成于同一个片上，这样便于一同暂停、一同休眠或部分运行。如NEC设计了可配置成部分全速运行、部分暂停，使用户对功率的管理更加方便灵活、有效。瑞典Xemic公司为它的8位低功耗XE8000系列微控制器中增加了通用型高速低电压芯片XE8301，它的工作电压十分宽广，为1.2V～5.5V。指令速度为1 MIPS时电流仅为200 μA，在待机模式下，维持实时钟的运行仅用lμA电流。XE8000系列微控制器的内核用的是该公司8位CoolRISCMCU，指令位宽22位。 现在单片机的应用日益广泛深入，诸如在智能仪器仪表、家用电器和军事设备的智能化以及实时过程控制等方面，单片机都扮演着越来越重要的角色,具有广阔的应用前景。以下大致介绍一些典型的应用领域和应用特点。 1.家用电器领域 目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路，而做成 单片机控制系统。例如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录像机、手机、摄象机及其它视频音像设备的控制器。还有儿童玩具以及机器人控制等。 2.办公自动化领域 现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机，如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、传真机、考勤机等。 3.商业营销领域 由于在商业营销系统已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保鲜系统等中，目前已纷纷采用单片机构成专用系统，主要由于这种系统有明显的抗病菌侵害、抗电磁干扰等高可靠性能的保证。 4.工业自动化 如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等，这些系统除 一些小型工控机之外，许多都是由单片机为核心的单机或多机网络系统。如工业机器人的控制系统是由中央控制器、感觉系统、行走系统、擒拿系统等节点构成的多机网络系统。 5.智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路 目前各种变送器、电气测量仪表普遍采用单片机应用系统替代传统的测量系统， 使测量系统具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和语音功能等。 将单片机与传感器相结合可以构成新一代的智能传感器，它将传感器初级变换后的电量作进一步的变换、处理，输出能满足远距离传送、能与微机接口的数字信号。例如，将压力传感器与单片机集成在一起的微小型压力传感器可随钻机送至井下，以井底的压力状况。 6.汽车电子与航空航天电子系统 通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驭系统、通 信系统以及运行监视器（黑匣子）等都要构成冗余的网络系统。 从上述可以看出，单片机应用的意义绝不限于它的功能，以及所带来的经济效益上。更重要的意义在于，单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能，现在已能使用单片机通过软件方法实现了，这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术，称之为微控制技术。这标志着一种全新概念的建立。随者单片机应用技术的推广普及，微控制技术必将不断发展，日益完善，更加充实。 第二节 红外遥控简介 一、红外遥控的功能:  红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它是把红外线作为载体的遥控方式。由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用 红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备红外遥控是利用波长为0.76μm-1.5μm之间的近红外线来传递控制信号的。 它具有以下特点： 1．由于为不可见光，因此，对环境影响很小。红外线的波长远小于无线电波的波长，所以，红外遥控不会干扰其它家用电器，也不会影响近邻的无线电设备。 2．红外线为不可见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒等安全保卫装置中也得到了广泛的应用。 3. 红外线遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远一点。 4．红外线遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一系列优点，特别是室内遥控的优先遥控方式。同时，由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。  它在技术上的主要优点是： 1.无需专门申请特定频率的使用执照； 2．具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点； 3．传输速率适合于家庭和办公室使用的网络； 4．信号无干扰，传输准确度高；  它的缺点是： 由于它是一种视距传输技术，采用点到点的连接具有方向性，两个设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物;而且通讯距离较短，此外红外LED不是一种十分耐用的器件。 常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通φ5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。 第二章 设计应用前景 随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。 随着家电行业的不断发展，如今家电市场的竞争越来越激烈。作为家电的重要部件之一，遥控器的竞争也是可想而知的。红外遥控器是一种用户可以在几米甚至十几米外就能对各种电器进行操作控制的装置，在家电产品中有广泛应用，但各产品的遥控器不能相互兼容，使得生活中遥控器数目也越来越多，使用时常常混淆。另外若遥控器丢失，找到配套的遥控器也很困难。具有学习功能的智能遥控器以普通的低成本单片机为核心，能解码与记忆遥控器编码，并模拟发射，使一个遥控器可以代替多个遥控器控制多个电器，是一种智能化的控制工具。目前市面上常见的智能遥控器大多只能对某几种产品进行控制，不是真正的“万能”。 本次设计是基于单片机的红外遥控开关系统，它在我们的生产和生活中有着很广泛地应用前景。在我们所居住的场所，我们就可以通过红外遥控技术来控制各种电器、仪表、机械等。这种系统具有很强的应用性、灵活性、先进性。它的应用将使得我们的生活变得更加轻松。大大方便了人们的生活。 随着信息技术的不断向前发展，一些功能更强的应用系统讲出现在我们的各个方面，这将体现着高科技带给人们的无穷魅力。 第二篇 方案论证 目前,市场上一般设备系统均采用专用的遥控器编码及解码集成电路,具有制作简单、间隔低廉等特点,但由功能键数及功能受到特定的限制,只适合于某一专用电器产品的应用,应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用系统采用红外线脉冲个数编码，单片机软件解码，实现了对15路灯的开关控制，其中一路还可以进行亮度的遥控。图2-1和图2-2所示分别为该应用系统的遥控器设计原理框图及接收控制系统设计原理框图。 图2-1 单片机遥控器设计原理框图 图2-2 接收控制系统设计原理框图 第三篇 系统硬件电路的设计 单片机遥控应用系统电路分遥控发射器电路和遥控接收系统电路两部分。单片机应用系统要求用单片机作为控制芯片制作一个遥控器，另一个单片机控制系统能被遥控操作。 第一章 AT89C52单片机 遥控电路的主芯片采用美国ATMEL公司的AT89C52 Flash单片机。它具有 8位可重编程Flash存储器，使用+5V电源电压，256×8位的内部RAM，3个16位定时/计数器，7个中断源以及空闲和掉电保护模式等功能。若遥控器采用AT89C52中的LV低电压系列，则可用两节1.5V电池供电。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线。AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 图3-1AT89C52单片机引脚图 主要功能特性： · 兼容MCS-51指令系统 · 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM ● 32个双向I/O口 ● 256×8bit内部RAM ● 3个16位可编程定时/计数器中断 ● 时钟频率0-24MHz ● 2个串行中断 ● 可编程UART串行通道 ● 2个外部中断源 ● 共6个中断源 ● 2个读写中断口线 ● 3级加密位 ● 低功耗空闲和掉电模式 ● 软件设置睡眠和唤醒功能 第二章 遥控发射器的电路设计 图3-2所示为该系统遥控发射器的电路原理图。其中：P1口和P0口作键扫描端口，具有32个功能操作键；第9脚为单片机的复位脚，采用简单的RC上电复位电路；第15脚作为红外线遥控码的输出口，用于输出40kHz载波编码；第18、19脚接12MHz晶振。P0口需接上拉电阻。 图3-2 遥控发射器电路原理图 第一节 行列式操作键盘 行列式操作键盘又称为矩阵式键盘，用I/O线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上，行列线分别连接到按键开关的两端。键盘中有无按键按下是由行线送入扫描字及列线读入列线状态字来判断的，有键按下时通过查键并执行键功能程序。 第二节 红外线发射电路 遥控器信息码由AT89C52单片机的定时器1中断产生40kHz红外线方波信号，由P3.5口输出，经过三极管9013放大，由红外线发送管发送。改变电阻R3的大小可以改变发射距离。 9013的工作特性如下表3-1，表3-2所示 表3-1：极限值(Ta=25℃)表 参数名称 符号 额定值 单位 最高集电极-发射极电压 VCEO 20 V 最高集电极-基极电压 VCBO 40 V 最高发射极-基极电压 VEBO 5 V 最大集电极电流 Ic 500 mA 耗散功率 Pc 625 mW 最高结温 Tj 150 ℃ 贮存温度 Tstg -55~150 ℃ 表3-2：电特性(Ta=25℃) 参数名称 符号 测试条件 最小值 最大值 单位 集电极-基极截止电流 ICBO VCB=40V，IE=0 － 150 nA 发射极-基极截止电流 IEBO VEB=5V，Ic=0 － 150 nA 共发射极正向电流 传输比的静态值 HFE VCE=1V，Ic=50mA 64 300 集电极-发射极饱和电压 VCESat Ic=500mA，IB=50mA － 0.6 V 基极-发射极饱和电压 VBEsat Ic=500mA，IB=50mA － 1.2 V 第三章 遥控接收系统的电路设计 图3-3所示为该遥控接收系统电路原理图，其控制系统主要由AT89C52单片机、+5V电源电路、红外线接收电路、50Hz交流电过零检测电路和电灯亮灭及调光控制电路等组成。遥控器发射的红外信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码对15个端口进行控制操作。其中P1.0~P1.2作为数码管的二进制数据输出，显示数字为0~7，7代表最亮，0代表最暗。 在单片机应用系统中,使用的显示器主要有LED(发光二极管)和LCD(夜晶显示器)。这两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机接口方便。但是他们也是各有特点的：LED接口非常简单，不需要专用的驱动程序，在设计程序时也非常的简单；LCD显示的字比较丰富，也比较清楚，给人的感觉很好，但是他接口复杂，且要自己造字库，难度不小。对于万用表来说，在配置一些指示灯的前提下，只显示数字就够了，故没必要采用LCD，用LED就够了。 图3-3 遥控接收系统电路原理图 这里采用4511集成块硬件译码显示数值。4511应用特点：具有灯测试，消除和锁存控制功能。能提供较大的上拉电流。可直接驱动LED显示器。P0.0~P0.7以及P2.0~P2.6 作为15个电器的电源控制输出，接口可以用继电器或可控硅。 在本电路中，P2.0口控制的电灯可调亮度，P2.7为可控硅调光灯的调光脉冲输出，第10脚P3.0口为50Hz交流电相位基准输入，第12脚为中断输入口，P3.1 用于接收红外遥控码输入信号。 电源电路由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。交流电经 过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源。用一个发光二极管指示灯指示电源状态。图3-4所示为电源电路图。 图3-4 控制器电源电路图 第一节 电源电路 电源电路由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。交流电经 过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源。用一个发光二极管指示灯指示电源状态。图3-5所示为电源电路图。 图3-5 控制器电源电路图 第二节 50Hz交流电过零检测电路 交流电过零检测电路如图3-6所示。 图3-6 交流电过零检测电路图 过零检测电路由桥式整流电路和两个9031三极管组成。当UA=UBE>=0.7V时，T1三极管导通，T2三极管截止，B点为低电平，C点（P3.0）为高电平；当UA=UBE<=0.7V时，T1三极管截止，T2三极管导通，B点变高电平，C点（P3.0）为低电平。 第三节 电灯开关及亮度控制电路 图3-7所示为可控硅光亮控制电路设计原理图。电灯的开关受P2.0口控制也可由可控硅的导通角控制。AT89C52产生可控硅控制的移相脉冲，移相角的改变实现导通角的改变，即当移相角较大时，可控硅的导通角较小，输出电压较低，电灯较暗；当移相角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电灯较亮。当AT89C52的P2.7为低电平时，9012三极管导通，三极管集电极电流驱动光电耦合器导通，使可控硅的G极产生导通电流，触发可控硅导通；当AT89C52的P2.7为高电平时，9012三极管 、光电耦合器、可控硅都处于截止状态。 因为本设计所用到的调光功能仅仅是调节电灯的亮暗，所以无需使用复杂的调光控制系统，可直接使用一个光电藕合器，来实现此功能。光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强。无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，因而在各种电子设备上得到广泛的应用。光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中。 光电耦合器的种类较多,但在家电电路中,常见的只有4种结构: 1.第一类,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器,结构为双列直插4引脚塑封,内部电路见表一,主要用于开关电源电路中。 2.第二类,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器,主要区别引脚结构不同,结构为双列直插6引脚塑封,内部电路见表一,也用于开关电源电路中。 3.第三类,为发光二极管与光电晶体管(附基极端子)封装的光电耦合器,结构为双列直插6引脚塑封,内部电路见表一,主要用于AV转换音频电路中。 4.第四类,为发光二极管与光电二极管加晶体管(附基极端子)封装的光电耦合器,结构为双列直插6引脚塑封,内部电路见表一,主要用于AV转换视频电路中。 图3-7 可控硅光亮控制电路图 第四篇 系统程序的设计 第一章 系统功能的实现方法 遥控码采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲，最大为17个脉冲。 第一节 遥控码的编码格式 为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms。其编码波形如图4-1所示。 图4-1 P3.0端口输出编码波形图 第二节 遥控码的发射 当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉 冲个数，再 调制成40kHz方波由红外线发光管发射出去。 第三节 数据帧的接收处理 当某个被控电器的电源开关被按下时,单片机先读出键值,然后根据键值设定 遥控码的脉冲个数,再调制成40kHz方波由红外线发光管发身出去。 当红外线接受器输出脉沖帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实 时接收数据帧。在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证，若第一位低电平码的脉宽小于2ms, 将作为错误码处理, 当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。 图4-2所示为红外线接收器输出的一帧遥控码波形。 图4-2 红外线接收器输出的一帧遥控码波形 第二章 遥控发射及接收控制程序设计流程图 遥控发射器主程序、键扫描程序、遥控码发射程序流程图如图4-3所示，遥控接收主器主程序、中断程序流程图如图4-4所示。 遥控发射的主程序，首先初始化程序,然后调用键扫描处理子程序。扫键过程:首先判断控制键是否按下,若有控制键按下则进行逐行扫描,按照P口值查找键号.最后按照键号转至相应的发射程序. 红外信号发射过程:首先装入发射脉冲个数(发射时为3ms脉冲,停发时为1ms脉冲),此时若发射脉冲个数为1则返回主程序,若不为1则发1ms脉冲,然后停发1ms脉冲,这样便结束整个发射过程。 扫键过程:首先判断控制键是否按下,若有控制键按下则进行逐行扫描,按照P口值查找键号.最后按照键号转至相应的发射程序如下所示. 在实践中,采用红外线遥控方式时,由于受遥控距离,角度等影响,使用效果不是很好,如采用调频或调幅发射接收码,可提高遥控距离,并且没有角度影响。 遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程:首先初始化,然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值,看P3.0口的脉冲是否为0,若不为0则调入延时程序,此时P2.7口输出调光脉冲然后返回；若为0则直接返回。 中断过程:首先判断低电平脉宽度是否大于2ms,若脉宽不到2ms,则中断返回；若低电平大于2ms,则接收并地低电平脉冲计数,接下来看判断高电平脉宽度冲是否大于3ms,若脉宽不到3ms,则返回上一接收计数过程;若高电平脉宽大于3ms,则按照脉冲个数至对应功能程序.此时中断返回。 图4-3 遥控发射器主程序、键扫描程序、遥控码发射程序流程图 图4-4 遥控接收器主程序、中断程序流程图 第五篇 调试及性能分析 第一章 调试 控制电路板的安装与调试在整个电路的设计中占有重要位置，它是把理论付诸实践的过程，也是把纸面设计转变位实际产品的必经阶段。对试验阶段的电路板的安装一般有两种方式即焊接方式和面包板插接方式。使用面包板焊接更加方便，容易更换线路和器件，而且可以多次使用。 本设计常用的调试仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。 第一节 调试步骤 一、调试前不加电源的检查 对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接、少接、多接等；用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。 经过上述检查，我们发现我们所设计的电路存在错接和连接处不良接触的问题，经过细心的检查后，解决了上述的一些电路上的问题。 二、静态检测与调试 断开信号源，把经过准确测量的电源接入电路，用万用表电压档监测电源电压，观察有无异常现象：如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等，如发现异常情况，立即切断电源，排除故障； 我们的电路在此项测试中如无异常情况，接着我们又分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，结果有个别电路不符，经过调整电路元器件参数、更换元器件，使电路最终工作在合适的工作状态； 对于放大电路我们还用示波器观察是否有自激发生。结果一切正常。 三、动态检测与调试 动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方法地在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如必要，要对电路参数作进一步调整。发现问题，要设法找出原因，排除故障，继续进行。 我们所设计的遥控器电路是采用码分制遥控方式，我们用示波器对发射电路输出端及接收电路输入端的信号波型的进行了检查，发现当按下不同的开关按钮时所显示的波型是不同的。这说明了此电路是工作在正常状态的。 第二节 调试注意事项 经过我们自己动手调试电路。我们从问题之中总结出来一些常用电路调试的注意事项。 （1）正确使用测量仪器的接地端，仪器的接地端与电路的接地端要可靠连接； （2）在信号较弱的输入端，尽可能使用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上，在频率较高时要设法隔离连接线分布电容的影响，例如用示波器测量时应该使用示波器探头连接，以减少分布电容的影响。 （3）测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。 （4）测量仪器的带宽必须大于被测量电路的带宽。 （5）正确选择测量点和测量 （6）认真观察记录实验过程，包括条件、现象、数据、波形、相位等。 （7）出现故障时要认真查找原因。 第三节 调试结果 在完成系统硬件的检查后主要进行软件的调试，对遥控器的调试主要是用示波器观察能否在遥控接收器中输出如图9.11所示的波形。另外，调整发射电阻的大小可以改变红外线发射的作用距离。电灯亮度控制系统的调试主要是对可控硅延时时间的调整，电灯按0～7共8档进行亮度的调整,控制延时经调试后确定如下: · 最最暗时的移相角控制延时时:256µs×26H=9728µs; · 最暗移相角控制延时: 256µs×1CH=7168µs; · 次暗移相角控制延时: 256µs×19H=6400µs; · 中间亮移相角控制延时: 256µs×16H=5632µs; · 次亮移相角控制延时: 256µs×12H=4608µs; · 最亮移相角控制延时: 256µs×0EH=3584µs; 遥控接收头在安装时应注意尽量靠表面,以扩大接收的角度。不同厂家的遥 控接收头的灵敏度也不一致，应选择确定。 第二章 性能指标 调试后系统性能指标测试如下： · 最大遥控距离：10m; · 发射接受角：水平最大90º； · 遥控器发射时工作电流：20mA； · 电灯最亮电压：交流200V； · 电灯最暗电压：交流10V。 当采用红外线遥控方式时，距离、角度等使用效果将受到一定的限制；当采用调频或调幅发射接收时，发射距离会更远，接收将不受角度的影响。本单片机遥控编码及解码方案适合一切需要应用到遥控的电器系统，是自行设计带遥控功能的单片机控制系统首选理想方案。 结 论 本次毕业设计设计了基于红外遥控和AT89C52单片机控制的多路红外遥控开关，给出了系统的硬件组成和硬件设计方法。为达到准确控制，将发射脉冲分为连接段，控制段和结束段等3部分，并在接收段进行校验。 遥控技术根据遥控方式的不同一般分为红外遥控，声控和无线遥控，俗称三控。红外遥控是目前应用最广泛地一种通信和遥控手段。由于红外遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。因此彩电、录像机、音响设备、空调、玩具以及遥控汽车路牌等其他小型装置上也纷纷采用红外遥控。 红外遥控技术的出现，不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。而微机机技术的出现，则使现代科技学研究得到了质的飞跃，给现代工业测控领域带来更美好的明天。这次毕业设计，我总结了自己大学的专业所学和多次实践经验；并结合红外遥控技术和单片机技术，比较系统的介绍了单片机技术在红外遥控系统中的应用，可以说是对红外遥控技术和单片机技术的一次总结和升华。正是鉴于红外技术在民用中有如此普及及重大的意义，本人在毕业设计选择了家用电器的红外遥控器设计，在毕业设计过程中，本人对红外通信技术以及单片机技术进行了长期、全面地了解和学习，并对很多前辈们的研究成果进行了研究，以求尝试在学习前人经验的基础上取得新的突破。 经过几个月的努力，我们在老师的耐心帮助和自己的努力下终于完成了此次设计，并按设计要求实现了遥控器的各项功能。通过这次设计使我们从中学到到了很多课本上学不到的知识，了解了红外遥控器的现状和发展趋势，并学会了用单片机开发产品的完整的过程。通过自己亲自去动手和调试我明白的实践的重要性，明白了理论结合实践的含义，同时也大大的提高了自己的动手能力和团队合作能力，这在我以后的工作中都是非常有用的。 在这次设计中，老师不厌其烦的给我讲解问题和修正错误，在此表示衷心的感谢！！ 参 考 文 献 [1] 卢飞跃 红外遥控多路抢答器的设计.番禺职业技术学院学报,2003,2(2):25～29 [2] 楼然苗 李光飞.51系列单片机设计设计实例.北京:北京航空航天大学出版社,2003.103～120 [3] 李必红 基于单片机控制的机床数控改造.陕西工学学院学报,2004.20(1): 70～79 [4] 裴彦纯 基于单片机系统的红外遥控器应用.现代电子技术,2007 [5] 梁延贵 遥控电路可控硅触发电路语音电路分册.北京: 科学技术文献出版社,2002 [6] 李 华 MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京: 航天航空大学出版社,1999 [7] 张 伟 王力.电路设计与制版.北京人民邮电出版社,2006 [8] 谭浩强 C程序设计(第二版).清华大学出版社,1999.12 [9] 李朝青 单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993. [10]李迟生 智能遥控器的设计[J].电子技术应用,1997,(3):38-40. [11]王 琼 单片机原理及应用实验教程.合肥：合肥工业大学出版社，2005. [12]李朝青 单片机&DSP外围数字IC技术手册.北京：北京航空航天大学出版社，2005. [13]谢象左 单片机课程设计指导.北京：北京航空航天大学出版社，2004 [14]丁元杰 单片微机原理及应用.北京：机械工业出版社，1999 [15]王 琼 单片机原理及应用实验教程.合肥：合肥工业大学出版社，2005 [16]张克芳 基于EM78P468单片机的红外遥控器的编程与开发[J].红外技术,2004,26(3). [17]郝建国 家用电器遥控系统集成电路大全[M].北京:人民邮电出版社,1996年. [18]李迟生 智能遥控器的设计[J].电子技术应用,1997,(3):38-40. [19]严后选 孙健国 等.无线红外智能遥控器的设计[J].测控技术. 致　谢 本设计的完成是在我们的指导老师李晓玲老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个。过程中，花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！ 还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意！ 附 录 控制源程序清单 单片机控制汇编源程序清单 以下是遥控器及接收系统单片机控制汇编源程序清单: ；********************************* ；* (SEND.ASM) * ；* 15路遥控发射控制器 * ；********************************* ；* ；* KEYY0 P1.0 1 40 VCC * ；* KEYX1 P1.1 2 39 P0.0 KEYY0 * ；* KEYX2 P1.2 3 38 P0.1 KEYY1 * ；* KEYX3 P1.3 4 37 P0.2 KEYY2 * ；* P1.4 5 36 P0.3 KEYY3 * ；* P1.5 6 35 P0.4 KEYY4 * ；* P1.6 7 34 P0.5 KEYY5 * ；* P1.7 8 33 P0.6 KEYY6 * ；* RST 9 32 P0.7 KEYY7 * ；* P3.0 10 MCS-51 31 EA VDD * ；* P3.1 11 30 ALE * ；* P3.2 12 29 PSEN * ；* P3.3 13 28 P2.7 * ；* P3.4 14 27 P2.6 * ；* REMOTEEOUT T1 P3.5 15 26 P2.5