4路紅外遙控器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第iii頁 4路紅外遙控器的設(shè)計(jì)摘要紅外線遙控是目前應(yīng)用最廣泛的一種通信和遙控手段。紅外遙控技術(shù)的出現(xiàn)，不僅大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了成本，而且減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)從而成為了當(dāng)今非常流行的一種控制方式。本設(shè)計(jì)主要采用單片機(jī)at89c51作為設(shè)計(jì)的核心元件，設(shè)計(jì)出一個(gè)紅外多路遙控發(fā)射/接收系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以紅外線作為傳遞信息的載體，可對4 個(gè)受控對象的工作狀態(tài)進(jìn)行短距離無線控制，可對處于工作狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行計(jì)數(shù)，并顯示出來。適用于遙控工業(yè)、醫(yī)療、家用電器等設(shè)備的開閉狀態(tài)。關(guān)鍵字：紅外遙控器，單片機(jī)，

2、信息，短距離控制 ，設(shè)備abstractinfrared remote control is a communication and control means, the most widely used. infrared remote control technology, not only greatly improve the labor productivity, reduces the cost, but also reduces the labor intensity, improve working conditions. infrared remote control dev

3、ice has the advantages of small volume, low power consumption, strong function, low cost and thus become a kind of control method of todays very popular.this design mainly adopts single-chip computer at89c51 as the core component design, the design of a multi-channel infrared remote control transmit

4、ting / receiving system. the design of the infrared transmission of information as a carrier, can be a short distance wireless control of 4 controlled object working state, can count on the equipment is in working state, and displayed. opening and closing state suitable for remote control of industr

5、ial, medical, home appliances and other equipment.keywords: infrared remote control, mcu, information, short distance control, equipment目錄第1章 緒論11.1選題的目的意義11.2紅外遙控簡介11.3紅外遙控研究現(xiàn)狀和成果2第2章 總體方案設(shè)計(jì)52.1設(shè)計(jì)方案52.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路7第3章 硬件電路設(shè)計(jì)83.1元器件選擇83.1.1主控芯片at89c51單片機(jī)的簡介83.1.2紅外一體化接收頭hs0038簡介113.2發(fā)射電路部分123.2.1按鍵控制電路12

6、3.2.2紅外發(fā)射電路123.3接收電路部分133.3.1電源電路133.3.2紅外接收電路143.3.3數(shù)碼管顯示電路143.3.4繼電器控制電路15第4章 控制軟件設(shè)計(jì)174.1紅外編碼原理174.2遙控發(fā)射主程序流程圖184.3遙控接收主程序流程圖19第5章 系統(tǒng)調(diào)試215.1硬件調(diào)試215.2軟件調(diào)試215.3軟、硬件整體調(diào)試22總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄26附錄a：電路原理圖及pcb圖26附錄b：程序29 煙臺南山學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第39頁第1章 緒論1.1選題的目的意義隨著科技的發(fā)展，人們生活的節(jié)奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也隨之不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定

7、程度上滿足了人們這個(gè)要求。而紅外遙控是20世紀(jì)70年代才開始發(fā)展起來的一種遠(yuǎn)程控制技術(shù)，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實(shí)現(xiàn)對控制對象的短距離控制。具體來講，就是由紅外發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，再由接收器接收下來并對信號進(jìn)行處理，最后實(shí)現(xiàn)對控制對象的各種功能的短程控制。紅外遙控具有獨(dú)立性、物理特性與可見光相似性、無穿透障礙物的能力及較強(qiáng)的隱蔽性等特點(diǎn)。隨著紅外遙控技術(shù)的開發(fā)和迅速發(fā)展，很多電器都應(yīng)用了紅外遙控。從單純的在家電面板上通過按鈕控制，到短距離的遙控，雖然改變不大，但其帶來的便利無疑是巨大的。而紅外遙控技術(shù)的成熟，也使得遙控家電變得設(shè)計(jì)簡單，價(jià)格低廉。市場的需求促使了紅外遙控的發(fā)展。

8、隨著“智能化”的興起，家電的功能也越來越多，越來越貼進(jìn)人們生活。因此，對于紅外遙控的開發(fā)和設(shè)計(jì)依然有著較大的實(shí)用價(jià)值。而本設(shè)計(jì)就是以家電為對象，通過紅外遙控實(shí)現(xiàn)家電的短距離控制，相對于傳統(tǒng)的機(jī)械控制，體現(xiàn)出了更加方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。1.2紅外遙控簡介60年代初，一些發(fā)達(dá)國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。70年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速的進(jìn)步。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從高成本的有線到成本低廉控制方便的無線控制。無論采用何種方式，準(zhǔn)確無誤傳輸信號，最終達(dá)到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無線遙控裝置大多采用的是電磁波傳輸

9、信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受到外界干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，成為當(dāng)今時(shí)代的主流。由于紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，且安全。具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，

10、這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。紅外遙控技術(shù)在這十年來得到了迅猛發(fā)展，尤其在家電領(lǐng)域如彩電、dvd、空調(diào)、玩具等，也在其它電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著人們生活水平的提高，對產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向。 紅外線是波長在760nm至1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不到的光線。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在0.76um至3.0um之間。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用的近紅外線傳輸技術(shù)。但作為無線局域網(wǎng)的傳輸方式，紅外線方式的最大優(yōu)點(diǎn)是不受無線電干擾，且它的使用不受國家無線管理委員會(huì)的限制

11、。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（irda）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在850至900nm之內(nèi)。1.3紅外遙控研究現(xiàn)狀和成果紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊

12、的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940mm左右，外形與普通5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻檔量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣

13、才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（100mw左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用pc1373h、cx20106a等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（vdd）、電源負(fù)（gnd）和數(shù)據(jù)輸出（vo或out）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非

14、常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38khz這是由發(fā)射端所使用的455khz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455khz1237.9khz38khz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 khz、40 khz、56 khz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時(shí)

15、按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時(shí)，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自饋、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí)，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時(shí)，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時(shí)為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時(shí)為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有

16、效。“自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個(gè)鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時(shí)亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個(gè)輸出互相清除，在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)輸出有效。電視機(jī)的選臺就屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個(gè)輸出形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時(shí)地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機(jī)或微機(jī)接口。除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所

17、謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。本次設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的紅外遙控開關(guān)系統(tǒng)，它在我們的生產(chǎn)和生活中有著很廣泛的應(yīng)用前景。在我們所居住的場所，我們就可以通過紅外遙控技術(shù)來控制各種電器、儀表、機(jī)械等。這種系統(tǒng)具有很強(qiáng)的適用性、靈活性、先進(jìn)性。它的應(yīng)用將使我們的生活變的更加輕松，大大方便了人們的生活。第2章 總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案方案一：簡易紅外遙控電路在不需要多路控制的應(yīng)用場合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低。紅外發(fā)射部分：圖2

18、.1(a) 紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖考慮到本方案電路是簡單的單通道遙控器，可直接產(chǎn)生一個(gè)控制功能的震蕩頻率，再通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。紅外接收部分：圖2.1(b) 紅外接收部分結(jié)構(gòu)圖當(dāng)紅外接收頭接收到控制頻率時(shí)，由一個(gè)電路對其進(jìn)行解調(diào)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能。方案二：利用單片機(jī)紅外遙控紅外線發(fā)射/接收控制電路均采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，輸出控制方式可選擇，實(shí)用性強(qiáng)。 紅外發(fā)射電路：圖2.2(a) 紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。紅外接收電路：圖2.2(b) 紅外接收部分結(jié)構(gòu)圖當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單片機(jī)處理，判斷是否對受控電器進(jìn)行控制，再由顯

19、示設(shè)備顯示出當(dāng)前受控電器的數(shù)量。方案比較：綜上所述通過比較兩套方案，方案一未采用單片機(jī)控制，功能過于單一，僅能對一路電器進(jìn)行簡單的遙控；方案二的紅外線發(fā)射/接收控制電路均采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，電路簡單，程序便于更改，實(shí)用性強(qiáng)，可控制多個(gè)電器，并能顯示出當(dāng)前受控電器的數(shù)量。所以本設(shè)計(jì)采用方案二作為設(shè)計(jì)藍(lán)本。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)at89c51作為本設(shè)計(jì)的核心元件，當(dāng)按一下遙控按鈕時(shí)，發(fā)射器產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。當(dāng)4路紅外遙控器接收器的紅外一體接收頭接收到遙控信號經(jīng)單片機(jī)處理后判斷是否對受控電器進(jìn)行控制，從而通過繼電器的開合控制電器的開關(guān)并由顯示設(shè)備顯示出當(dāng)前受控電

20、器的數(shù)量。整體框圖：圖2.3 整體框圖第3章 硬件電路設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)為一紅外遙控裝置,根據(jù)所選擇方案將其分為發(fā)射和接收兩大模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.1元器件選擇3.1.1主控芯片at89c51單片機(jī)的簡介at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合

21、在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器。主要特性： 與mcs-51 兼容 4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán) 全靜態(tài)工作：0hz-24mhz 1288位內(nèi)部ram 32可編程i/o線 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說明： vcc：供電電壓。 gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p0口的管腳寫“1”時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fias

22、h進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部電位必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地

23、址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 （外部中斷0）p3.3 （外部

24、中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。另外，該引腳被略微拉高。如果微處

25、理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。：當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間訪問外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此間訪問內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。at89c51一共有40個(gè)引腳，如圖3.1.1所示:圖3.1.1 at89c51引腳圖3.

26、1.2紅外一體化接收頭hs0038簡介紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機(jī)識別的ttl信號，這樣大大簡化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計(jì)工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭hs0038，外觀圖如圖3.1.2（a）所示。圖3.1.2(a) hs0038外觀圖hs0038為黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達(dá)35m。它能與ttl、coms電路兼容。hs0038為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號頻率為38khz,周期約26us,同時(shí)能對信號進(jìn)行

27、放大、檢波、整形，得到ttl電平的編碼信號。三個(gè)管腳分別是地、+5v電源、解調(diào)信號輸出端。紅外一體化接收頭的測試可以利用圖3.1.2(b)所示的電路進(jìn)行。 圖3.1.2(b) hs0038測試圖在hs0038的電源端與信號輸出端之間接上一只二極管及一只發(fā)光二極管后，再配上規(guī)定的工作電源（為+5v），當(dāng)手拿遙控器對著接收頭按任意鍵時(shí)，發(fā)光二極管會(huì)閃爍，說明紅外接收頭和遙控器工作都正常；如果發(fā)光二極管不閃爍發(fā)光，說明紅外接收頭和遙控器至少有一個(gè)損壞。只要確保遙控器工作正常，很容易判斷紅外接收頭的優(yōu)劣。3.2發(fā)射電路部分3.2.1按鍵控制電路發(fā)射端按鍵控制電路如圖3.2.1所示。由于本設(shè)計(jì)所控制的電

28、器數(shù)目較少，所以發(fā)射端采用獨(dú)立按鍵，直接使用單片機(jī)上的接口接5個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)即可。其中單片機(jī)端口p1.0至p1.4口接5個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)，通過i/o口讀入鍵狀態(tài)，當(dāng)有鍵被按下時(shí)i/o口變?yōu)榈碗娖?，而未被按下的鍵對應(yīng)為高電平，這樣通過讀電平狀態(tài)可判斷是否有鍵按下和哪個(gè)鍵被按下,進(jìn)而用來遙控電器電源開關(guān)。圖3.2.1 按鍵控制電路3.2.2紅外發(fā)射電路紅外發(fā)射電路如圖3.2.2所示。單片機(jī)p2.0口作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出38khz載波編碼，晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè)npn型的三級管9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級接法。因?yàn)閺膒2.0口出來的為

29、高電壓，而三級管9013不能承受此電壓，所以采用了一個(gè)阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管上的電壓。圖3.2.2 紅外發(fā)射電路3.3接收電路部分3.3.1電源電路單片機(jī)正常工作電壓為+5v，因此本設(shè)計(jì)的電源電路主要是提供給單片機(jī)工作電壓。圖3.3.1(a)是為單片機(jī)提供電壓的電源電路。在這個(gè)電路中采用了三端集成穩(wěn)壓器lm7805，可以輸出+5v的直流電壓以供給單片機(jī)。圖3.3.1(a) 電源電路三端集成穩(wěn)壓器lm7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用lm78lm79系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來

30、可靠、方便。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.3.1(b)所示。圖3.3.1(b) lm7805內(nèi)部示意圖3.3.2紅外接收電路紅外接收電路如圖3.3.2所示。本設(shè)計(jì)接收器件采用的是hs0038通用一體化紅外接收頭。hs0038與單片機(jī)的p3.0口相連，它的作用是將收接收的紅外光轉(zhuǎn)化為電信號。圖3.3.2 紅外接收電路圖3.3.3數(shù)碼管顯示電路數(shù)碼管顯示電路如圖3.3.3所示。數(shù)碼管采用共陰極數(shù)碼管，與單片機(jī)的p1.0至p1.6口相接。數(shù)碼管用來顯示繼電器接通的個(gè)數(shù)，系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)，數(shù)碼管顯示為0。數(shù)碼管最大顯示數(shù)字為4。圖3.3.3 數(shù)碼管顯示電路3.3.4繼電器控制電路繼電器的控制電路如圖3.3.4所示。

31、由圖可知單片機(jī)的p2.3端口控制一個(gè)單刀單擲繼電器，繼電器的常開觸點(diǎn)外接用電器上。與繼電器內(nèi)部線圈相連接的兩個(gè)端子，一端直接與5v電源的正極相連，另一端接至三極管的射極。當(dāng)單片機(jī)控制端給三極管基極一個(gè)低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，線圈有電流流過，繼電器吸合；當(dāng)單片機(jī)控制端給三極管基極一個(gè)高電平時(shí)，三極管截止，線圈無電流流過，繼電器斷開。圖3.3.4 繼電器控制電路在應(yīng)用該電路時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：1.圖中l(wèi)ed發(fā)光二極管用來指示繼電器工作情況，繼電器吸合時(shí)指示燈亮。但是與發(fā)光二極管相連的限流電阻和與單片機(jī)相連的限流電阻的比值一定要大于10倍，即(r4/r3)10。否則由于加在繼電器兩端的電壓過低而不能使

32、繼電器吸合。2.在繼電器線圈兩端反接一個(gè)二極管。這個(gè)二極管非常重要，當(dāng)使用電磁繼電器時(shí)必須連接。原因：線圈通電正常工作時(shí)，二極管對電路不起作用。當(dāng)繼電器線圈在斷電的一瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的反向電動(dòng)勢，在繼電器線圈兩端反向并聯(lián)的二極管就是用來消耗這個(gè)反向電動(dòng)勢的，通常這個(gè)二極管叫做消耗二極管，如果不加這個(gè)消耗二極管，反向電動(dòng)勢會(huì)直接作用在驅(qū)動(dòng)三極管上，很容易將三極管損壞。 第4章 控制軟件設(shè)計(jì)紅外遙控軟件的設(shè)計(jì)分為兩大部份：紅外編碼發(fā)射的設(shè)計(jì)和紅外接收解碼的設(shè)計(jì)。4.1紅外編碼原理紅外編碼方案:紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種實(shí)現(xiàn)方案：方案一：脈寬調(diào)制的串行碼。這種遙控碼具有以下特征： 以脈寬為

33、0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。 其相關(guān)的波形圖如圖4.1(a)所示: 圖4.1(a) 串行碼編碼方案二：碼分制。采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的被控對象，最小為2個(gè)脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms，如圖4.1(b)所示。圖4.1(b) 碼分制編碼波形圖本設(shè)計(jì)采用方案一。紅外編碼發(fā)射:當(dāng)某個(gè)操作按鍵被按下時(shí)，單片機(jī)先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值編碼，再調(diào)制成38khz方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。通常，紅外

34、遙控是將遙控信號調(diào)制在38khz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去的。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38khz（周期為26us）的載波信號進(jìn)行脈寬調(diào)制（pwm），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。4.2遙控發(fā)射主程序流程圖發(fā)射控制程序由主程序和鍵盤掃描程序、編碼發(fā)送程序組成。在主程序中，采用鍵盤掃描子程序完成各個(gè)按鍵的功能。遙控發(fā)射主程序流程圖如圖4.2（a）所示：圖4.2(a) 遙控發(fā)射主程序流程圖上圖是遙控發(fā)射的主程序流程圖：先調(diào)用初始化程序，然后調(diào)用鍵盤掃描程序判斷是否有控制鍵按下，若有控制鍵按下則按鍵號執(zhí)行發(fā)

35、射程序。紅外線發(fā)射流程圖如圖4.2(b)所示：圖4.2(b) 紅外線發(fā)射流程圖紅外信號發(fā)射過程：首先是發(fā)射9ms的引導(dǎo)碼（4.5ms高電平和4.5ms低電平），接著發(fā)送8位用戶碼和八位用戶反碼，發(fā)完后發(fā)送8位數(shù)據(jù)碼和8位數(shù)據(jù)反碼。在實(shí)踐中,采用紅外線遙控方式時(shí),由于受遙控距離,角度等影響,使用效果不是很好,如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼,可提高遙控距離,并且沒有角度影響。4.3遙控接收主程序流程圖遙控接收主程序流程圖如圖4.3所示：圖4.3遙控接收主程序流程圖上圖是遙控接收主程序流程圖：首先初始化，接著調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序，然后判斷是否接收到紅外信號，若是則通過紅外解碼接收相應(yīng)的脈沖，使單片機(jī)控制

36、繼電器動(dòng)作并使數(shù)碼管顯示；如不是則返回。第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試在單片機(jī)開發(fā)過程中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)都需要做到準(zhǔn)確無誤?？梢娬{(diào)試的工作量比較大。調(diào)試部分是單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分。調(diào)試的成功與否直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的可行性。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進(jìn)一步排除故障?？梢娪布恼{(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過，軟件設(shè)計(jì)則是無從做起。硬件電路安裝完成后，首先進(jìn)行檢查，即確認(rèn)電路無虛焊、無短路、無斷路、集成元件安裝是否正確。之后進(jìn)行電路功能模塊的分級調(diào)試。本系統(tǒng)電路較復(fù)雜

37、，在焊接電路板時(shí)一定要細(xì)心。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試主要采用keil軟件調(diào)試編譯單片機(jī)程序。這個(gè)調(diào)試過程采用仿真軟件來實(shí)現(xiàn)，將通過keil軟件編寫的單片機(jī)c語言程序生成“.hex”文件，然后在軟件proteus中調(diào)用hex文件即可實(shí)現(xiàn)仿真，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件仿真調(diào)試。圖5.2（a）keil軟件編程圖5.2（b）proteus軟件仿真5.3軟、硬件整體調(diào)試軟、硬件聯(lián)調(diào)是將已經(jīng)調(diào)試通過的軟件和硬件結(jié)合起來一起進(jìn)行調(diào)試。這部分是單片機(jī)制作過程中最重要的調(diào)試部分。單一的軟件或是硬件的調(diào)試通過了并不能驗(yàn)證總的方案的可行性。只有將整個(gè)系統(tǒng)的軟件、硬件相結(jié)合連接起來進(jìn)行調(diào)試，也就是綜合調(diào)試。如果調(diào)試成功了才能

38、說明此系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)成功。采用keil軟件和硬件電路板進(jìn)行軟硬件聯(lián)合仿真，首先編譯單片機(jī)程序，然后運(yùn)行編譯的程序，程序檢查成功后，再把程序燒入硬件之中。對調(diào)試過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤要仔細(xì)分析，然后不斷更正錯(cuò)誤，直至達(dá)到理想效果為止?？偨Y(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)是對即將完成學(xué)業(yè)步入社會(huì)工作的學(xué)生最后一次檢驗(yàn)，是對學(xué)校所學(xué)專業(yè)知識的一次全面考核，所以在選題時(shí)我格外慎重。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我選擇了我感興趣又稍有難度的課題4路紅外遙控器的設(shè)計(jì)。本文首先對整個(gè)系統(tǒng)的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了簡單的介紹，給出了系統(tǒng)工作的整體框圖。在此基礎(chǔ)上，介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)用到的各個(gè)模塊的功能特性，并進(jìn)行了方案比較，選擇出了最優(yōu)越的方案。

39、在理論上對整個(gè)系統(tǒng)有一定了解的情況下，進(jìn)行了系統(tǒng)模塊的電路設(shè)計(jì)，充分利用各方面的資料，發(fā)揮我所學(xué)的特長。本次設(shè)計(jì)的整個(gè)研究與設(shè)計(jì)過程包括選題、設(shè)計(jì)以及完善等。首先，在選題方面查閱了很多與題目有關(guān)的資料和課題并且制定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃，然后將這些方案落實(shí)到設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。其次，在制定的方案基礎(chǔ)上運(yùn)用所學(xué)的知識對硬件以及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后，對設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)一步修繕，以求達(dá)到最佳設(shè)計(jì)結(jié)果。雖然設(shè)計(jì)內(nèi)容完成了基本的功能，但是其中還是存在一定欠缺，比如在設(shè)計(jì)中沒有考慮到紅外遙控器的短路保護(hù)和故障告警等。此次設(shè)計(jì)過程中，在完成設(shè)計(jì)任務(wù)之外也讓我系統(tǒng)性地認(rèn)識和全面地掌握了單片機(jī)和紅外遙控的相關(guān)技術(shù)，從本次

40、設(shè)計(jì)中我更加深刻地認(rèn)識到理念來源于實(shí)際的含義。在和同學(xué)以及老師就相關(guān)問題的互相討論交流中，我認(rèn)識到自己的很多不足，但在這些不足中我又學(xué)到了很多知識，使我的綜合應(yīng)用能力有了很大提高。 致謝本課題的學(xué)位論文是在賈杰教授的悉心關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到最后完成，我不僅學(xué)到了寬廣、扎實(shí)的專業(yè)知識以及查閱資料和動(dòng)手的能力，也學(xué)到了許多做人的道理。我的課題開展的過程中傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和心血。老師的為人師表、淵博的知識、寬廣的胸懷讓我倍受教益，在此謹(jǐn)向?qū)焸冎乱哉\摯的謝意！我能順利地完成學(xué)業(yè)，與父母多年來一如既往的支

41、持和關(guān)懷是分不開的，在此，向任勞任怨、含辛茹苦的父母致以衷心的感謝！衷心感謝在我成長道路上指點(diǎn)和幫助我的老師，前輩和朋友們！衷心感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授。參考文獻(xiàn) 1 李群芳、肖看. 單片機(jī)原理、接口及應(yīng)用. 清華大學(xué) 2 童詩白、華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 高等教育出版社 3 姜威. 實(shí)用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京理工大學(xué)出版社 4 邱關(guān)源. 電路. 高等教育出版社 5 陳宏威等. 實(shí)用語言電路制作99例. 人民郵電出版社 6 裴彥純. 基于單片機(jī)系統(tǒng)的紅外遙控器應(yīng)用.現(xiàn)代電子技術(shù).2007.7 陳永甫. 紅外探測與控制電路.人民郵電出版社.2004. 8 李建華.

42、實(shí)用遙控器原理與制作.人民郵電出版社.1996附錄附錄a：電路原理圖及pcb圖紅外發(fā)射部分電路圖：圖a1 紅外發(fā)射部分電路原理圖紅外發(fā)射部分pcb圖圖a2 紅外發(fā)射部分電路印制板圖紅外接收部分： 圖a3 紅外接收部分電路原理圖紅外接收部分pcb圖：圖a4 紅外接收部分電路印制板圖附錄b：程序遙控器發(fā)射程序：#includesbit ir=p20; /紅外發(fā)射管控制腳sbit s1=p10;sbit s2=p11;sbit s3=p12;sbit s4=p13;sbit s5=p14;unsigned int count, set_count; /中斷計(jì)數(shù)，設(shè)定中斷次數(shù)bit irflag,ke

43、yflag; /紅外發(fā)送標(biāo)志位，按鍵標(biāo)志位 unsigned char irsys=0x00,0xff; /16位用戶碼unsigned char irdata,ircode; /發(fā)送的紅外數(shù)據(jù)void delay(unsigned int a) unsigned char i;while(-a!=0)for(i=125;i0;i-); void keyscan()/按鍵掃描if(s1=0)delay(10);if(s1=0)keyflag=1;while(!s1); irdata=0x01; if(s2=0)delay(10);if(s2=0)keyflag=1;while(!s2); ir

44、data=0x02; if(s3=0)delay(10);if(s3=0)keyflag=1;while(!s3); irdata=0x03; if(s4=0)delay(10);if(s4=0)keyflag=1;while(!s4); irdata=0x04; if(s5=0)delay(10);if(s5=0)keyflag=1;while(!s5); irdata=0x05; void ir_sendbyte() /紅外發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) unsigned char i; for(i=0;i8;i+) /發(fā)送8位數(shù)據(jù) set_count=35; /發(fā)送編碼中的0.56ms高電平 irfl

45、ag=1; / 啟動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射 count=0; /中斷計(jì)數(shù)先清零 tr0=1; /開啟定時(shí)器0 while(countset_count); /等待發(fā)送完 tr0=0; /關(guān)閉定時(shí)器0 if(ircode&0x01) set_count=130; /判斷最低位,若為1則1.69ms的低電平 else set_count=35; /為0則0.565ms的低電平 irflag=0; /低電平則不發(fā)射 count=0; /中斷計(jì)數(shù)清零 tr0=1; /開啟定時(shí)器0 while(count1; /將數(shù)據(jù)右移，即從低位到高位發(fā)送 void ir_send() set_count=672; /發(fā)

46、送編碼中的引導(dǎo)碼(9ms高電平+4.5ms低電平) irflag=1; /啟動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射count=0; /中斷計(jì)數(shù)清零tr0=1; while(countset_count); tr0=0; set_count=336; /發(fā)送編碼中的4.5ms低電平irflag=0; count=0; tr0=1; while(countset_count); /等待發(fā)送完tr0=0; ircode=irsys0; /發(fā)送16位用戶碼的前8位ir_sendbyte(); ircode=irsys1; /發(fā)送16位用戶碼的后8位ir_sendbyte(); ircode=irdata; /發(fā)送8位數(shù)

47、據(jù)碼 ir_sendbyte(); ircode=irdata; /發(fā)送8位數(shù)據(jù)反碼 ir_sendbyte();set_count=35; /發(fā)送編碼中的0.56ms高電平 irflag=1; count=0; tr0=1; while(countset_count); tr0=0; irflag=0; delay(23); /延時(shí)23ms（編碼中的23ms低電平） set_count=670; /發(fā)送編碼中的引導(dǎo)碼(9ms高電平+4.5ms低電平) irflag=1; count=0; tr0=1; while(countset_count); tr0=0; set_count=336; /發(fā)送編碼中的4.5ms低電平irflag=0; count=0; tr0=1; while(countset_count); tr0=0;set_count=35; /發(fā)送編碼中的0.56ms高電平 irflag=1;