紅外多功能遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)

1、天津工業(yè)大學(xué)XXXX屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文基于單片機(jī)的多功能紅外遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)The Design of the Infrared-controller Based on SCM學(xué) 生 姓 名張龍學(xué) 院 理學(xué)院專(zhuān) 業(yè) 光信息科學(xué)與技術(shù)指 導(dǎo) 教 師黃金棟職 稱(chēng) 講師2014年 6 月 - 0 -摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單一遙控器（即一個(gè)遙控器只能控制一種類(lèi)型的家電設(shè)備）已經(jīng)不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求和市場(chǎng)需求，且價(jià)格昂貴，并對(duì)材料造成了浪費(fèi)，而且操作起來(lái)比較麻煩。光電遙控多功能開(kāi)關(guān)控制設(shè)備的種類(lèi)多種多樣，應(yīng)用起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，而且輻射較小，不會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生較大危害，能與其他電器

2、各行其道。又因?yàn)榧t外線波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以不同的家用電器不會(huì)相互作用。它的電路也比較便易，只要連接沒(méi)有錯(cuò)誤，便可以進(jìn)行工作。解碼編碼相對(duì)于其他設(shè)備也比較簡(jiǎn)易。本次設(shè)計(jì)采用的是紅外線遙控，利用紅外線對(duì)不同的電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，采用把編碼格式進(jìn)行不同編碼，產(chǎn)生不同頻率脈沖，控制不同電器設(shè)備。故達(dá)到開(kāi)關(guān)控制的目的。硬件部分主要包括發(fā)射電路、接收電路、單片機(jī)。硬件部分主要包括發(fā)射電路程序編寫(xiě)、接收電路程序編寫(xiě)、實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)功能的程序編寫(xiě)。顯示部分用顯示器顯示不同數(shù)字代表不同的電器，按下遙控開(kāi)關(guān)不同數(shù)字產(chǎn)生不同頻率的編碼，通過(guò)電路，顯示器上會(huì)顯示不同的數(shù)字從而達(dá)到研究目的。關(guān)鍵字：光電技術(shù)；遙控電路；發(fā)射電路；接收

3、電路；單片機(jī)；顯示器Abstract With the development of science and technology, a single remote control has been unable to meet user requirements and market demand . And expensive , and the resulting waste materials , and operate more trouble. Photoelectric switches can control multifunction remote control

4、different types of devices, and easy to operate, and does not affect the surrounding environment , do not interfere with other electrical equipment. Because it can not penetrate walls , so the appliances can be used in different rooms of the universal remote control without causing mutual interferen

5、ce ; circuit debugging as simple as pressing a given circuit connections are correct , generally without any debugging can be put to work ; codec easy, multichannel remote control . This design uses an infrared remote control , using infrared for different electrical switch control , the use of remo

6、te control codes different encoding formats to produce pulses of different frequencies to achieve the principle of control of different appliances , so as to achieve the purpose of the switch control . The hardware includes transmitter, receiver circuit, micro-controller . The hardware includes a tr

7、ansmitting circuit programming, the receiver circuit programming, switching function of programming. The show is part display different numbers represent different appliances, remote control switch is pressed to generate different frequencies in different digital coding , through the circuit , will

8、be displayed on the display different figures so as to achieve the purpose of research .Keywords : Optical Technology ; remote control circuit ; transmitter circuit ; receiving circuit ; SCM ; monitor目 錄 第一章 緒 論11.1前言11.2紅外遙控技術(shù)的研究和成果21.3 多功能紅外遙控器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)31.4 本設(shè)計(jì)的方案和比較41.4.1 設(shè)計(jì)目的41.4.2遙控技術(shù)的種類(lèi)4第二章 紅

9、外遙控控制原理62.1 紅外遙控發(fā)射裝置原理62.2 紅外遙控接收裝置原理62.3 行列式鍵盤(pán)的工作原理72.4 編碼解碼原理8第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)93.1器件的介紹與選擇93.1.1顯示器的選擇93.1.2按鍵方式選擇93.1.3 單片機(jī)的選擇（AT89C51）93.2電路的設(shè)計(jì)103.2.1發(fā)射電路的設(shè)計(jì)103.2.2接收電路的設(shè)計(jì)12第四章 紅外遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)134.1 遙控發(fā)射部分134.2 遙控接收部分15第五章 設(shè)計(jì)調(diào)試175.1 調(diào)試前不加電源的檢查17 5.2 靜態(tài)檢測(cè)與調(diào)試17 5.3 動(dòng)態(tài)檢測(cè)與調(diào)試175.4 調(diào)試注意事項(xiàng)17第六章 結(jié)論18參考文獻(xiàn)20附

10、錄21謝辭39天津工業(yè)大學(xué)2014屆本科生畢業(yè)論文第一章 緒 論1.1前言眾所周知，當(dāng)今世界最具潛力、最具發(fā)展力而且又被人們廣泛應(yīng)用的技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)是光電技術(shù)。光電技術(shù)在這個(gè)技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)代為什么能占據(jù)一席之地、且有獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷的趨勢(shì)呢？這讓我們聯(lián)想到它所具有的優(yōu)點(diǎn)和特色。首先，在科學(xué)界里，它屬于新興技術(shù)類(lèi)別，有較強(qiáng)的發(fā)展空間、有較大的發(fā)展?jié)摿Α⒂休^高的發(fā)展領(lǐng)域；在生活圈里，它也有著獨(dú)特的魅力，如電燈、LED技術(shù)、顯示技術(shù)，正是由于它，人們的生活出現(xiàn)了光明，有了多姿多彩的生活。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，有光成像技術(shù)，還有可見(jiàn)光和紅外成像技術(shù)。他們已經(jīng)有了系統(tǒng)性的成就，無(wú)論在臨床應(yīng)用還是其他方面都得到了廣泛應(yīng)用。

11、其中許多利用光電子技術(shù)的診斷和醫(yī)療技術(shù)也正在開(kāi)發(fā)之中。這項(xiàng)技術(shù)將在醫(yī)療方面有越來(lái)越多的建樹(shù)，也能更好地造福人類(lèi)。在軍事應(yīng)用方面光 電技術(shù)也發(fā)揮了很大的作用，它可應(yīng)用于精密制導(dǎo)、毀滅性武器、瞄準(zhǔn)、跟蹤、監(jiān)測(cè)、頻譜分析等等，在國(guó)家安全方面做出了巨大貢獻(xiàn)。說(shuō)到安全防衛(wèi)更是不得不說(shuō)光電技術(shù)，電視監(jiān)控、紅外報(bào)警器、和激光報(bào)訊等，另外，用光電子技術(shù)對(duì)個(gè)人的指紋、眼球、手形和臉都可以進(jìn)行特征識(shí)別，也已經(jīng)應(yīng)用于了案件偵破當(dāng)中，為偵破案件提供了有力的證據(jù)。光電技術(shù)本身 就具有更好的發(fā)展趨勢(shì)，首先，光電子器件發(fā)展多樣化，有較好的發(fā)展趨勢(shì)。固態(tài)化、小型化、集成化、廉價(jià)化逐漸成為主流，他們的工作波段范圍 和響應(yīng)速度也

12、在逐漸加快，而相應(yīng)的器件也更加適應(yīng)惡劣的環(huán)境。而光電技術(shù)其產(chǎn)品在不 斷地更新?lián)Q代和推廣應(yīng)用，各種高新技術(shù)也結(jié)合開(kāi)拓新的技術(shù)和應(yīng)用，他更是促進(jìn)了新型武器裝備的出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，光電技術(shù)無(wú)論在生活領(lǐng)域、科技領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都發(fā)揮著不可替代的作用。本論文主要是通過(guò)結(jié)合自己所學(xué)過(guò)的光學(xué)、電學(xué)、單片機(jī)方面的知識(shí)來(lái)解決生活中開(kāi)關(guān)單一從而造成的使用不便，材料浪費(fèi)等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)、國(guó)外關(guān)于紅外線多功能遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)也逐漸成熟，一些文獻(xiàn)資料所采用的研究手段和方法也值得我們采用和借鑒，但也有一些不足我們應(yīng)加以思考進(jìn)行改善和研究，從而達(dá)到逐漸完善，逐漸發(fā)展的目的。1.2紅外遙控技術(shù)的研究和成果 紅外遙控系統(tǒng)一般主要由

13、紅外遙控發(fā)射器、紅外接收器、遙控微機(jī)等組成（如圖1.1）. 圖1.1 紅外發(fā)光二極管是紅外遙控發(fā)射裝置主要組成部分。它是眾多發(fā)光二極管中的一種，但與一般的發(fā)光二極管又有所區(qū)別。他們的區(qū)別在于：在適當(dāng)?shù)碾妷合?，它發(fā)射的是紅外線，普通種類(lèi)二極管則發(fā)射的是可見(jiàn)光。當(dāng)前的該類(lèi)二極管紅外波段使用的大約是940毫米，形狀和一般的二極管一樣，只是顏色有所區(qū)別。該類(lèi)二極管被制作成的顏色多種多樣，但基本原理相同。一個(gè)該類(lèi)二極管的好還也因此變得比較好判斷，即判斷出其正負(fù)極方向，再通電即可。當(dāng)然該類(lèi)二極管只有使用特殊的儀器才能精確地確定它的發(fā)光頻率，而在大多數(shù)的條件下，就只能大致確定了。 紅外接收器是由紅外接收電路

14、、紅外解碼電路、電源組成。紅外遙控接收裝置的主要功能是把遙控發(fā)射器發(fā)來(lái)的紅外光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再放大、限幅、檢波、整形，形成遙控指令脈沖，輸出至單片機(jī)。接收部分的主要組成部分是紅外接收管，它是眾多光敏二極管的一種。在現(xiàn)實(shí)中紅外接收二極管需要的是加反偏電壓，只有這樣它才能正常工作，另外，紅外發(fā)光二極管的形態(tài)一般情況下有圓形和方形。 由于該類(lèi)二極管的發(fā)射頻率都很小，所以它接收的脈沖或信號(hào)相對(duì)較弱，增加增益放大器就顯得很有必要了。幾年前用pc1373H ， CX20106A等特殊紅外線接收放大器IC。近年來(lái)，無(wú)論是正式的還是非正式的產(chǎn)品，很大一部分用的都是紅外接收二極管。正式的紅外接收包大致有兩種

15、：金屬屏蔽和塑料包裝。它們有三個(gè)引腳，提供電源正極（VDD） ，電源負(fù)極（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。紅外接收器的引腳排列有所不同，因?yàn)椴煌男吞?hào)，請(qǐng)參閱制造商的說(shuō)明。有的成品紅外接收器沒(méi)有繁瑣的調(diào)試和外殼屏蔽，非常方便。但使用紅外接收載波頻率時(shí)需要要注意。用于為455kHz的陶振，用于由發(fā)射機(jī)振蕩器來(lái)決定38kHz的載波頻率的紅外遙控器。在發(fā)送端需要對(duì)晶振進(jìn)行分頻，分頻因子通常取為12，所以為455kHz ÷12 37.9kHz電源 38kHz。也有使用36千赫， 40千赫， 56千赫等某些遠(yuǎn)程系統(tǒng)。 紅外線遙控，由于其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，不會(huì)對(duì)周?chē)募矣秒娖飨嗷プ饔迷斐筛蓴_。因?yàn)樗?/p>

16、不能穿透墻壁，所以設(shè)備可以用在不同房間的不同的家用電器，并且不會(huì)又相互作用的現(xiàn)象發(fā)生。普通情況下就可以投入到工作中;編解碼容易，多通道遠(yuǎn)程控制。 由于廠家生產(chǎn)了大量的紅外遙控專(zhuān)用芯片，你想要什么，都可以找到你所需要的芯片。因此，紅外遙控器現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電器，室內(nèi)近（小于10米）的遙控器等。 多路紅外發(fā)射裝置有很多的控制按鈕，它們都有不同的功效。當(dāng)一個(gè)鍵被按下發(fā)射時(shí)，接收機(jī)有輸出狀態(tài)將發(fā)生變化，使之與其對(duì)應(yīng)。輸出狀態(tài)一般被分為五種即脈沖，電平，自饋，互鎖，數(shù)據(jù)。 “脈沖”在按下發(fā)射按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出端出的“有效脈沖”，其寬度通常為約100毫秒。 “電平”是指在發(fā)送器按鈕的輸出被按下時(shí)， 接收端的

17、有效電平消失。其中，有效電平和有效脈沖可以為高也可以為低，這是由輸出引腳靜態(tài)時(shí)的狀態(tài)所決定的。如果靜態(tài)為高時(shí)，則低狀態(tài)有效，如果靜態(tài)為低時(shí)，則高狀態(tài)有效。“自鎖”，指的是發(fā)送端根據(jù)每一特定的關(guān)鍵輸出，接收到的輸出狀態(tài)變化，即相應(yīng)的，高到低，低到高。如果輸出端的狀態(tài)能夠用作電源開(kāi)關(guān)和靜音控制，那么這種輸出方式被稱(chēng)作反相。如果輸出端的狀態(tài)相互清零對(duì)方，在競(jìng)爭(zhēng)之下只有一個(gè)輸出狀態(tài)，則這種輸出方式叫做互鎖。在這樣的情況下進(jìn)行，如電視頻道選擇，其他如調(diào)光，速度，音頻輸入選擇。 “數(shù)據(jù)”是指發(fā)射輸出鍵的號(hào)碼被分配了一個(gè)號(hào)碼，使用多個(gè)輸出的接收端形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)，不同的二進(jìn)制數(shù)代表不同的鍵擊。一般來(lái)說(shuō)，除了

18、幾個(gè)輸出的接收終端，也有一個(gè)“有效數(shù)據(jù)”輸出數(shù)據(jù)后應(yīng)采取及時(shí)的數(shù)據(jù)輸入。輸出的格式通常是使用單片機(jī)或微處理器接口。除了上述的輸出格式，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是發(fā)送到每個(gè)發(fā)射器的信號(hào)，對(duì)應(yīng)于被“保存”，直到它們接收新的信號(hào)為止的接收器輸出; “暫存”輸出與上述的“水平”有類(lèi)似的輸出。1.3 多功能紅外遙控器國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 目前，國(guó)外（主要是歐洲和美國(guó)市場(chǎng)）幾乎總是一個(gè)遙控的多功能遙控器，可控制世界上包括大多數(shù)的視頻設(shè)備，甚至空調(diào)。遙控器一般由單片機(jī)控制，其價(jià)格一般都比較昂貴，高達(dá)數(shù)百美元。值得一提的是，目前，80 的世界的遙控器通過(guò)OEM貼牌在中國(guó)生產(chǎn)，但關(guān)鍵芯片

19、的技術(shù)卻無(wú)從得知。國(guó)外遠(yuǎn)程控制器主要是通過(guò)超市和其他銷(xiāo)售渠道銷(xiāo)售，消費(fèi)者可以根據(jù)自己的需要選擇，其發(fā)展趨勢(shì)需要有更多的功能和更人性化的設(shè)計(jì)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，遙控器絕大多數(shù)是單一類(lèi)型的遙控器，這是一個(gè)遠(yuǎn)程控制的視頻設(shè)備，這是中國(guó)的經(jīng)濟(jì)狀況和消費(fèi)習(xí)慣。多功能遙控器是很少的一類(lèi)型的遙控器，在一般情況下，沒(méi)有主流通道銷(xiāo)售多功能遙控器，很多消費(fèi)者不知道如何購(gòu)買(mǎi)或多功能遙控器，遙控如此多才多藝的控制是一個(gè)相對(duì)較小的體積。這也是由于品質(zhì)萬(wàn)能遙控器是不平衡的，最不方便的，或者叫多功能遙控裝置，但對(duì)許多人來(lái)說(shuō)是難以控制。但隨著西方，該國(guó)將因使用單一的多功能遙控器對(duì)準(zhǔn)遙控器的經(jīng)驗(yàn)，特別是在信息技術(shù)，多功能遙控器，具有

20、廣闊的發(fā)展空間需求的快速發(fā)展的情況。多功能那個(gè)遙控器在現(xiàn)在這個(gè)市場(chǎng)上很容易代替單一功能的遙控器，而且很容易銷(xiāo)售。1.4 本設(shè)計(jì)的方案和比較1.4.1 設(shè)計(jì)目的 目前市場(chǎng)上的集成電路是遙控編碼和解碼集成電路。這個(gè)程序很簡(jiǎn)單，方便，但功能鍵和功能的數(shù)量有一定的局限性，只適用于一種特殊的應(yīng)用。而單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)和使用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具有靈活的編程，操作碼的個(gè)數(shù)可任意設(shè)定等。1.4.2遙控技術(shù)的種類(lèi) 常見(jiàn)的遙控電路一般有如下幾種類(lèi)型：聲音、燈光控制、無(wú)線電遙控、紅外遙控等。1、 聲控方式 聲控是利用語(yǔ)音來(lái)控制目標(biāo)的行動(dòng)，一般的駐極體傳聲器或壓電陶瓷作為傳感元件來(lái)拾取聲音，經(jīng)過(guò)電路放大驅(qū)動(dòng)后級(jí)電子開(kāi)關(guān)工作。2

21、、 光控方式 簡(jiǎn)單的單通道光控制電路的電子開(kāi)關(guān)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，光電二極管，光電晶體管，光敏電阻器等傳感器也將發(fā)生相應(yīng)的變化。這可以是可見(jiàn)光，也能是紅外線等不可見(jiàn)光源，不同光敏元件的類(lèi)型具有不同的光譜。光控電路越復(fù)雜，越能夠完成多路模擬開(kāi)關(guān)或變更控制，應(yīng)用極為廣泛。上?，F(xiàn)在有很多居民樓樓道燈都采用光控和語(yǔ)音電路的組合，利用聲音或其他聲音的人路過(guò)發(fā)出的腳步聲，觸發(fā)燈語(yǔ)音電子開(kāi)關(guān)，光控電路使燈在白天自動(dòng)關(guān)閉停止響應(yīng)。3、 無(wú)線電遙控 無(wú)線電遙控電路比聲控光控電路復(fù)雜得多，但更遠(yuǎn)的距離控制是其主要特征，光控，聲控電路一般只有幾米到十幾米角色的距離，并根據(jù)無(wú)線電遙控器應(yīng)用程序可以是接近零米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了

22、地球所能達(dá)到的空間！它包括一個(gè)發(fā)射電路和接收電路部分，當(dāng)接收器后的發(fā)射器接收由電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出的無(wú)線電波。因此，發(fā)射頻率和接收頻率必須相同。4、 紅外遙控方式 紅外線作為遙控模式是紅外遙控器的載體。因?yàn)殚L(zhǎng)波紅外線的波長(zhǎng)比無(wú)線電波較小，因此用紅外線遙控不會(huì)干擾到其他家用設(shè)備，更不會(huì)引起其他的無(wú)線電設(shè)備的正常工作。況且紅外遙控器有較低的額定電壓，有較小的功率損耗，電路簡(jiǎn)便。在現(xiàn)在或者未來(lái)它都會(huì)有較廣的發(fā)展前景。 通過(guò)比較，我們可以順其自然的得出使用紅外遙控的原因。無(wú)線遙控方式包括無(wú)線電波式、聲控式、超聲波式和紅外線式。因?yàn)闊o(wú)線電波式會(huì)對(duì)無(wú)線電通訊設(shè)備造成很大干擾，而且，系統(tǒng)自身的抗干擾性能也很

23、不好，錯(cuò)誤的可能性很大，所以不能普遍使用。超聲波式頻帶窄，容易受到噪聲的干擾，本身的抗干擾能力也很差，另外聲控式識(shí)別率低，難度大，不能大量采用。隨著單片機(jī)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了數(shù)字編碼方式的紅外遙控系統(tǒng)。紅外遙控彰顯出了它獨(dú)特的魅力。紅外線發(fā)射裝置的遙控發(fā)射器造型小且價(jià)格低；數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制不僅能夠完成多路信息的調(diào)控，增多遙控功能，抬高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動(dòng)作，而且功率消耗低；紅外線向室外泄露的可能性幾乎沒(méi)有，更不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_；它的反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠。所以現(xiàn)在許多遙控器都采用紅外遙控方式。5、總體設(shè)計(jì)方案 依據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，用單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)多功能遙控開(kāi)關(guān)，主要的方案如下

24、。方案:(利用紅外遙控開(kāi)關(guān)電路) 準(zhǔn)備用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控發(fā)射和接受的控制，可以選擇輸出的控制方式，例如LCD或LED，而且實(shí)用性也非常強(qiáng)。紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖，如圖1.2。 圖1.2 按下遙控按鈕，相對(duì)應(yīng)的控制脈沖就會(huì)由單片機(jī)產(chǎn)生，由發(fā)射器發(fā)射出去。發(fā)射器一般為發(fā)光二極管。紅外接收部分結(jié)構(gòu)圖，如圖1.3。 圖1.3 控制脈沖到達(dá)紅外接收器后，由單片機(jī)控制著顯示設(shè)備使之出現(xiàn)相應(yīng)的效果。顯示設(shè)備一般為L(zhǎng)CD或LED。 這種方案不僅能實(shí)現(xiàn)任務(wù)書(shū)要求的內(nèi)容，而且由單片機(jī)控制的發(fā)射和接收電路，電路構(gòu)造簡(jiǎn)單，比較實(shí)用。 第二章 紅外遙控控制原理 紅外遙控的最重要的部分主要有發(fā)送和接收兩部分。發(fā)送部分的主要

25、功能是將將發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成脈沖信號(hào)，然后再發(fā)射。經(jīng)由接收裝置對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并產(chǎn)生遙控編碼脈沖（如圖2.1）。遙控系統(tǒng)采用的是不同的發(fā)射頻率，確定不同的遙控功能。按下某鍵時(shí)，經(jīng)由單片機(jī)的識(shí)別，再由CPU發(fā)射相對(duì)應(yīng)的脈沖頻率，38Khz在載波頻率再與其進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)行放大，由紅外二極管將電能轉(zhuǎn)化為光能，發(fā)射出去。接收到信號(hào)后，單片機(jī)獲取發(fā)射頻率，由CPU確定發(fā)射頻率，進(jìn)行解碼，確定控制信號(hào)，完成整個(gè)遙控功能。 圖2.1 由于發(fā)射端的晶振是455kHz,所以紅外遙控常用的載波頻率為38kHz。具體原理如下，在發(fā)射部分進(jìn)行晶振整數(shù)分頻，可能會(huì)出現(xiàn)許多情況，但我們一般取12為分

26、頻系數(shù)，由于晶振是455Khz，除以12后約為38Khz，所以載波頻率為38Khz，當(dāng)然也有其他頻率的遙控系統(tǒng)。2.1 紅外遙控發(fā)射裝置原理 遙控發(fā)射部分的主要組成包括單片機(jī)、發(fā)射電路、電源、復(fù)位、震蕩子電路9。按下某鍵后，外部中斷就會(huì)產(chǎn)生，令單片機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)，查詢(xún)按鍵數(shù)，確定后，使軟件啟動(dòng)定時(shí)器。T0為發(fā)射部分的頻率控制器，當(dāng)T0溢出時(shí)，中斷程序就會(huì)使紅外管接口改變電平的相應(yīng)狀態(tài)。定時(shí)器里寫(xiě)入不同的初始值，就會(huì)有不同的發(fā)射頻率在輸出端口輸出。T1口溢出時(shí)，程序關(guān)閉T0口，停止發(fā)射信號(hào)。原理圖如下（如圖2.2）。 圖2.2單片機(jī)紅外遙控發(fā)射裝置原理圖2.2 紅外遙控接收裝置原理 接收部分

27、主要包括單片機(jī)、接收電路等（如圖2.3）。T0作為接收部分的計(jì)數(shù)器，T1作為接受部分的計(jì)數(shù)時(shí)間控制器。接收器控制第一個(gè)脈沖時(shí)，就會(huì)啟動(dòng)外部中斷觸發(fā)T0和T1。當(dāng)T1溢出時(shí)，T0就會(huì)關(guān)閉。讀取T0中的數(shù)值，進(jìn)行判斷，確定下步操作。 圖2.3紅外遙控接收裝置原理圖2.3 行列式鍵盤(pán)的工作原理 常用的鍵盤(pán)界面有兩種，分別為獨(dú)立式和行列式鍵盤(pán)。獨(dú)立式鍵盤(pán)的按鍵不適合高運(yùn)行速度或場(chǎng)合。行列式鍵盤(pán)常被用于需要按鍵數(shù)較多的場(chǎng)合，它由行和列線組成，按鍵位于行，列的交點(diǎn)。此種鍵盤(pán)接口設(shè)計(jì)就是用在本次設(shè)計(jì)。鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)的行列如圖2.4所示。 圖2.4行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu) 按鈕設(shè)置的行，列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線通過(guò)

28、上拉電阻連接到+5 V電源上。沒(méi)有按鍵按下，行線在高狀態(tài)，當(dāng)按鈕被按下，行線電平狀態(tài)水平將由此確定連接到列線的排線。如果列線電平為低電平時(shí)，行線的電平為低;如果列線為高，行線也為高。這是鍵盤(pán)按鍵是否找出關(guān)鍵因素。由于行列式鍵盤(pán)中行，多列線是共享的密鑰，影響鍵的行和列的水平每個(gè)鍵。因此，每個(gè)鍵將互相影響時(shí)，它必須是行，列，和由用適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理，以確定該鍵的閉合位置。2.4 編碼解碼原理 二進(jìn)制信號(hào)將會(huì)有單片機(jī)進(jìn)行調(diào)制，經(jīng)過(guò)單片機(jī)后，編碼的二進(jìn)制信號(hào)變成間斷脈沖串，然后發(fā)射出去。過(guò)程如圖2.5所示。 圖2.5二進(jìn)制碼的調(diào)制 紅外接收過(guò)程需先進(jìn)行解調(diào)。其工作過(guò)程為沒(méi)有接收到調(diào)制的信號(hào)后，低電平輸出，

29、當(dāng)有調(diào)制信號(hào)時(shí)，高電平輸出。過(guò)程如下(圖2.6)。10第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1器件的介紹與選擇3.1.1顯示器的選擇 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器常常是LED（發(fā)光二極管）、LCD（液晶顯示器）。因?yàn)樗麄冇衅渌娘@示特性。兩種顯示器，成本低，配置靈活，方便和芯片的接觸。LED具有功率小、低功耗、啟動(dòng)快、亮度高、壽命長(zhǎng)、不易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞、無(wú)閃頻等一系列優(yōu)點(diǎn)。而且相比于白熾燈、熒光燈，它是一種節(jié)能，綠色光源，另外，他不需要特定的驅(qū)動(dòng)程序。LCD顯示的數(shù)字比較豐富且清晰，盡管接口復(fù)雜但它具有無(wú)電磁輻射、可視面積大、應(yīng)用范圍廣、畫(huà)面效果好、勻稱(chēng)小巧、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，在配置指示燈的前提下

30、，它一般用于顯示數(shù)字。所以采用LCD是沒(méi)有必要的，因?yàn)長(zhǎng)ED已經(jīng)夠用了。3.1.2按鍵方式選擇 由于控制的電器較多，故采用外擴(kuò)充鍵盤(pán)，本次設(shè)計(jì)采用行列式鍵盤(pán)。3.1.3 單片機(jī)的選擇（AT89C51）40個(gè)引腳按功能來(lái)分，可以分為如下幾類(lèi)： 1）I/O口引腳：P0，P1，P2，P3,為四個(gè)八位I/O的外部引腳。 2）電源及時(shí)鐘引腳：V,V,XTAL1，XTAL2。 3）控制引腳：/PSEN,ALE,/EA,RESET(RST)。單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) AT89C51芯片具有硬件資源：一個(gè)全雙工串行端口，二一六位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4KB的閃存，五源的兩個(gè)終端的解構(gòu)，128字節(jié)的RAM，片上振蕩器和時(shí)鐘電

31、路，32個(gè)I / O線。1） 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器（RAM）：該件128b，芯片擴(kuò)展，最高可達(dá)64Kb的。 128bRAM片內(nèi)RAM可以在一個(gè)集成的單芯片微控制器的形式告知可以加快速度，而這RAM可以降低功耗。2） 中斷系統(tǒng)：有5個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。3） 程序儲(chǔ)存器（ROM）：用于存儲(chǔ)程序，芯片可以擴(kuò)展到64KB。 4）串行端口全雙工串行端口，有4種操作模式。可用于串口通信，并行I/O口，甚至與多個(gè)單芯片多處理器系統(tǒng)，它允許控制器功能更多，更廣泛的應(yīng)用。 5)四個(gè)八位并行I/O口 6)微處理器（CPU）：該CPU是八位，CPU與通常的是基本相同的，同樣的操作也包括兩部分，一個(gè)用于控制來(lái)增加功能，不

32、僅可以處理一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)也可以進(jìn)行處理的變量的唯一途徑。 7)兩個(gè)十六位計(jì)時(shí)或計(jì)數(shù)。 8）特殊功能寄存器（SFR）：共有21個(gè)，每個(gè)CPU芯片的功能使用來(lái)管理，控制和監(jiān)視。 AT89C51是一種低功耗，高性能，嵌入式4KB快閃記憶體（閃存）的CMOS8位控制器。片上閃存程序代碼或數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)上寫(xiě)，也可由傳統(tǒng)的程序員。 正是由于這些優(yōu)勢(shì)，所以我選擇了它作為選擇的系統(tǒng)微控制器的硬件類(lèi)型。3.2電路的設(shè)計(jì) 把單片機(jī)制作核心器件設(shè)計(jì)一個(gè)多功能遙控開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)控制多個(gè)家用電器的功能。3.2.1發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 本發(fā)射電路主要包括四部分：紅外發(fā)射部分、復(fù)位電路部分、晶體振蕩電路部分、行列式鍵盤(pán)電路部分，控制核

33、心為AT89C52，掃描口為P0口，九個(gè)掃描鍵，分別代表九種不同的脈沖，如圖3.2所示。9腳是復(fù)位腳，14腳為輸出腳，第18、19腳接晶振。但P0口必須接上拉電阻，否則無(wú)法正常工作。 圖3.2紅外發(fā)射部分電路3.2.2接收電路的設(shè)計(jì) 本接收電路主要包括四部分：紅外接收部分、復(fù)位電路部分、晶體振蕩電路部分、顯示電路部分。數(shù)碼管的二進(jìn)制編碼輸出口為P1口，與此同時(shí)P0口連接的二極管就會(huì)顯示燈亮。調(diào)解后的紅外遙控信號(hào)的接收口為P3.0和P3.3。但需注意： 開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)，燈應(yīng)處于全滅狀態(tài) P1口和P2口上電初始化后保持高電平知道接收發(fā)射信號(hào)后，狀態(tài)才會(huì)發(fā) 生變化 紅外接收頭采用HRM5700B，它的解調(diào)

34、頻率為38KHz。當(dāng)它接收到38KHz的紅外脈沖信號(hào)時(shí)輸出為低電平，反之輸出高電平。 圖3.3紅外接收部分電路11 第四章 紅外遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 遙控發(fā)射部分開(kāi)始 初始化 調(diào)用鍵掃描處理子程序 圖4.1遙控發(fā)射主程序掃鍵開(kāi)始鍵按下？返回按鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序逐行掃描，按P口值查鍵號(hào)NY 圖4.2掃鍵過(guò)程流程圖先判斷是否按下控制鍵，若按下，則進(jìn)行逐行掃描，再對(duì)應(yīng)P口值查鍵號(hào)，然后再發(fā)送到發(fā)射程序（如圖4.2）。發(fā) 射 開(kāi) 始停發(fā)1ms發(fā)1ms 脈沖(R1)-1=0?停發(fā)1ms發(fā)3ms脈沖返回置入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)（R1）YN圖4.3紅外信號(hào)發(fā)射程序 它的發(fā)射過(guò)程：先設(shè)置好脈沖的發(fā)射個(gè)數(shù)，若

35、是1，則回到主程序；若不是1，則把1ms脈沖送入，然后停發(fā)1ms脈沖，具體如圖4.3。開(kāi)始4.2 遙控接收部分P2.0值P2.4口輸出控制脈沖調(diào)延時(shí)程序P3.0=0？按顯示數(shù)據(jù)設(shè)置控制脈沖延時(shí)值初始化NY 圖4.4遙控接收部分主程序它的工作過(guò)程：初始化后把控制脈沖的延時(shí)值設(shè)置好，觀察P3.1的脈沖是不是0，若是0，則直接返回；若不是0，則轉(zhuǎn)到延時(shí)程序，這時(shí)控制脈沖將會(huì)在P2.7輸出。中斷開(kāi)始中斷返回按脈沖個(gè)數(shù)至對(duì)應(yīng)的功能程序高電平脈寬>3ms？接收并對(duì)低電平脈沖計(jì)數(shù)低電平脈寬>2msNYNY圖4.5中斷過(guò)程程序 中斷過(guò)程：中斷開(kāi)始后，需要判斷2ms與低電平買(mǎi)寬度的大小。若比2ms大

36、，則計(jì)算低電平脈沖數(shù)；若比2ms小，則返回中斷。接著比較3ms與高電平脈寬度的大小。若比3ms大，則實(shí)行對(duì)應(yīng)這時(shí)脈沖個(gè)數(shù)的功能程序；若比3ms小，則返回上一步的計(jì)數(shù)程序。第5章 設(shè)計(jì)調(diào)試 調(diào)試環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)中的中的不可或缺的部分，它是把設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的必經(jīng)的階段。而焊接和面包板插接則是實(shí)現(xiàn)實(shí)物的兩種重要辦法。5.1 調(diào)試前不加電源的檢查 檢查是電路圖和實(shí)物圖是否對(duì)應(yīng)，其中包括少接，錯(cuò)誤地，多接入的情況下等。用萬(wàn)用表檢查電阻焊接和插接的是否是好的;元件引腳之間短路，接觸不良或不結(jié)二極管，晶體管，集成電路和錯(cuò)誤電解電容的極性。 經(jīng)過(guò)檢查，若是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需要認(rèn)真確定。若真實(shí)存在，則需認(rèn)真思考，解決問(wèn)題。

37、5.2 靜態(tài)檢測(cè)與調(diào)試 靜態(tài)檢查則不需要信號(hào)源，這時(shí)電源需要精確地電路來(lái)進(jìn)行測(cè)量，看這時(shí)的電源是不是發(fā)生了與眾不同的現(xiàn)象，如氣味，觸摸熱元件，電源電路，如不正常的情況下，如發(fā)現(xiàn)異常的情況下，請(qǐng)立即關(guān)閉電源，排除故障。我們?cè)谶@一測(cè)試電路，如果沒(méi)有異常情況，然后我們用來(lái)測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)，如靜態(tài)工作點(diǎn)的直流電壓，放大器的輸入和輸出的直流電壓處于正常工作狀態(tài)，導(dǎo)致與單獨(dú)不一致等情況。5.3 動(dòng)態(tài)檢測(cè)與調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試調(diào)試基于在所要求的輸入信號(hào)源電路連接的靜態(tài)調(diào)試的方法，并遵循一步一步進(jìn)測(cè)試信號(hào)的波形，若均符合要求，我們可以適當(dāng)?shù)奶岣呋蚪档筒煌臉?biāo)準(zhǔn)，對(duì)電路進(jìn)一步優(yōu)化，找出最合適的設(shè)置。要是有問(wèn)題，則需找出問(wèn)題

38、，進(jìn)行解決。 此遙控電路運(yùn)用的是遠(yuǎn)程碼分多址系統(tǒng)，用示波器對(duì)輸入信號(hào)的輸出進(jìn)行了檢查。若是按下不同的鍵，出現(xiàn)了與之對(duì)應(yīng)的不同波形，則電路正常。5.4 調(diào)試注意事項(xiàng) 在調(diào)試電路的過(guò)程中。我們得出了一些結(jié)論：發(fā)現(xiàn)了一些常見(jiàn)的調(diào)試問(wèn)題。 （一）儀器的接地端要與電路的接地端連在一起。 （二）若輸入信號(hào)是微弱的，加強(qiáng)信號(hào)或?qū)ζ渌盘?hào)想辦法進(jìn)行屏蔽。 （三）輸入阻抗的電壓儀器的等效電阻要比其測(cè)量值小得多。 （四）測(cè)量電路的寬帶必須小于測(cè)量?jī)x器。 （五）學(xué)會(huì)選擇正確的測(cè)量點(diǎn)和正確測(cè)量。 （六）在試驗(yàn)過(guò)程中，包括波形，數(shù)據(jù)，相位等都需要詳細(xì)的觀察和記錄。 第六章 結(jié)論 這樣的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)基于單片機(jī)的紅外遙控開(kāi)關(guān)的

39、作品，基本結(jié)構(gòu);分析了紅外遙控技術(shù)，工作原理清晰的總結(jié)和技術(shù)要求紅外發(fā)射電路和接收電路的原理。并根據(jù)其特點(diǎn)，采用脈沖數(shù)編碼方法，通過(guò)設(shè)置碼寬和遠(yuǎn)程控制代碼數(shù)據(jù)幀間隔，成功地解決了接收到的可靠數(shù)據(jù)幀的問(wèn)題。其次，基于現(xiàn)有的大量紅外遙控技術(shù)的研究，我們建議采用先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)制作多功能紅外遙控器控制的基礎(chǔ)上增加原有交換機(jī)上的多個(gè)設(shè)備燈泡亮度調(diào)光控制功能紅外遙控開(kāi)關(guān)，使得本設(shè)計(jì)更多的是實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)表明，在我們的五個(gè)發(fā)光二極管開(kāi)關(guān)控制成功的有效距離（8M或更少） ，LED顯示屏在交換機(jī)上與正常的受控變化。由于此前進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選設(shè)備，整個(gè)紅外遙控系統(tǒng)，測(cè)量精度的靈敏度，穩(wěn)定性有不錯(cuò)的表現(xiàn)，在本設(shè)計(jì)中實(shí)

40、現(xiàn)。當(dāng)然，由于時(shí)間限制，設(shè)計(jì)可能還存在著一些問(wèn)題和不足！我希望各位專(zhuān)家，學(xué)者和學(xué)生給予校正。 參考文獻(xiàn)1李建華. 實(shí)用遙控器原理與制作.北京: 人民郵電出版社,19962舒經(jīng)文. 最新彩電機(jī)芯及其遙控系統(tǒng)的原理與維修. 北京: 電子工業(yè)出版社, 19933 李華. MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù). 北京: 航天航空大學(xué)出版社,19994 張肅文,陸兆文. 高頻電子電路.高等教育出版社.1993.第三版5 張毅剛單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京：高等教育出版社，20046 黃尊熹單片機(jī)原理接口與應(yīng)用M西北工業(yè)大學(xué)出版社,2000.147150. 7 樓然苗,李光飛51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例M北京:北京航空

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42、hrad, ”Receiver Designs and Channel Characterisation for MultiSpot HighBitRate Wireless Infrared Communications” IEEE Trans. On Communication, vol.49,p.2145 (2001). 附錄一（程序）：偽定義: KEYX0 EQU P1.0 KEYX1 EQU P1.1 KEYX2 EQU P1.2 KEYX3 EQU P1.3 KEYY EQU P0 主 程 序 和 中 斷 程 序 入 口ORG 0000HORG AJMP STARTORG 0003

43、H RETIORG 000BH RETIORG 0013H RETIORG 001BH LJMP INTT1ORG 0023H RETIORG 002BH RETI 初 始 化 程 序CLEARMEMIO: CLR A DEC A MOV P0,A MOV P1,A MOV P2,A MOV P3,A CLR P3.5CLEARMEM: MOV SP,#70H MOV IE,#00H MOV IP,#01H MOV TMOD,#22H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H SETB EA RET主程序START: LCALL CLEARMEMIO;MAIN: LCALL KE

44、YWORK LJMP MAIN NOP NOP NOP LJMP START; T1中斷服務(wù)程序INTT1: CPL P3.5 RET1KEYWORK: MOV KEYY,#0FFH CLR KEYX0 CLR KEYX1 CLR KEYX2 CLR KEYX3 MOV A,KEYY MOV B,A CLNE A,#0FFHKKEYHITKEYOUT: RET;KEYHIT: LCALL DL10MS MOV A,KEYY CJNE A,B,KEYOUT SETB KEYX1 SETB KEYX2 SETB KEYX3 MOV A,KEYY CJNE A,#0FFH,KEYVAL0 SETB KEYX0 CLR KEYX1 MOV A,KEYY CJNE A,#0FFH,KEYVAL1 SETB KEYX1 CLR KEYX2 MOV A,KEYY CJNE A,#0FFH,KEYVAL2 SETB KEYX2 CLR KEYX3 MOV A,KEYY CJNE A,#0FFH,KEYVAL3 LJMP KEYOUT;KEYVAL0: MOV R2,#00H LJMP KEYVAL4;KEYVAL1: