基于單片機的紅外通信畢業(yè)論文

1、摘要 在現(xiàn)如今的通信行業(yè)，單片機的應(yīng)用尤其重要，學(xué)會單片機基本原理，使用法，以及各種領(lǐng)域的應(yīng)用是我們專業(yè)所必須要求的，這篇論文論述的就是基于單片機的紅外通信系統(tǒng)的設(shè)計。 紅外通信技術(shù)已經(jīng)是先進科學(xué)技術(shù)的重要組成部分，它有很多優(yōu)于其他通信段的優(yōu)點如操作簡單、成本低廉、抗干擾能力強、便于傳輸，因此紅外通信越來越被應(yīng)用于各種日常家用電器和常見的電子設(shè)備中。 本文描述的就是怎樣使用單片機來設(shè)計一個簡單的紅外遙控器，不同于現(xiàn)在常見的紅外遙控器的是：專用的編解碼芯片并不是它用來實現(xiàn)發(fā)收端的編解碼的工具，紅外信號的發(fā)收是應(yīng)用C51單片機通過單片機的編、解碼程序來實現(xiàn)的，從而使紅外遙控通信功能得以實現(xiàn)。 關(guān)鍵

2、詞：單片機；紅外通信；紅外遙控Abstract In todays communication industry， MCU application is particularly important，Learn the basic principle of single chip microcomputer, and the application of various fields are necessary to our professional demands，what the paper discusses is the design of infrared communication

3、 system based on single chip microcomputer. Infrared communication technology is an important part of advanced science and technology,It has a lot better than other communication advantages such as simple operation, low cost, strong anti-interference ability, easy to transport,So the infrared commun

4、ication is more and more been used in all kinds of daily household appliances and common electronic devices. Described in this article is how to use a SCM to design a simple infrared remote control,Special decoding chip is not used to implement it accept the decoding tool,Hair to receive the infrare

5、d signal is based on C51 single chip microcomputer of encoding and decoding process,Hence leading to the implementation of infrared remote communication function. Key words:SCM; infrared communication; infrared remote control第一章 緒論1.1研究背景隨著技術(shù)的進步和社會生產(chǎn)力的發(fā)展，單片機越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。特別是在遙控應(yīng)用領(lǐng)域單片機獲得了全面且深入的應(yīng)用。在大多

6、數(shù)單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，控制信息和數(shù)據(jù)信息常常利用非電信號（如電磁信號、光信號、超聲波信號）來傳送，以實現(xiàn)遙測或遙控功能。紅外線光信號在各種非電信號中是最常用的。目前國內(nèi)外對紅外線技術(shù)的應(yīng)用有很深入且多樣的研究，紅外技術(shù)近幾年在先進科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)越來越重要的地位，各領(lǐng)域都對它進行了很深入的利用，特別是在VCD、電視和音響等各種電子遙控設(shè)備的使用上，更是已經(jīng)爐火純青。由于紅外線為不可見光，這一特點使它不會被人用肉眼發(fā)現(xiàn)甚至被儀器輕易檢測到，并且對信息的保護起到了很好的作用，從而紅外線經(jīng)常被應(yīng)用在各種警備防護設(shè)備中。幾米至幾十米為紅外遙控的一般距離，有時候會更遠。與無線電遙控不同的是紅外遙控不能穿過

7、遮擋物（非屏蔽）去控制被控對象。由于這一特點的存在，錄像機、電視機、電風(fēng)扇等家用電器的紅外遙控在被工廠設(shè)計生產(chǎn)出來時，不是說像鎖的特性一樣，每套一定要有不同于其它套的結(jié)構(gòu)（不然，鑰匙就能打開多把鎖，鎖的用處也便失去了）；同樣也不需要和無線電遙控一樣每套一定要有一種不同于其它的遙控頻率或編碼（不然就可能可以一樣作用于隔壁鄰居家的家用電器），相同的遙控頻率或編碼可以應(yīng)用于所有產(chǎn)品的遙控器上，遙控信號“串門”的情況也不會出現(xiàn)。這使得紅外遙控在在家電器上的普及和工廠的大批量的生產(chǎn)得到了很大的便利。1.4紅外通技術(shù)的用途紅外通信技術(shù)的用途有很多，因為它成本低廉，并且傳輸效率高且穩(wěn)定所以很多電子設(shè)備都對它

8、進行了利用，21世紀(jì)電子發(fā)展趨勢更是如此。在許多工業(yè)生產(chǎn)中需要它來檢測產(chǎn)品的精準(zhǔn)度和是否達標(biāo)；醫(yī)療保健行業(yè)能夠用它來對病人進行行醫(yī)診斷，這大大提高了醫(yī)生對疾病判斷的準(zhǔn)確率；我們?nèi)粘Ｓ秒娔X玩游戲的鼠標(biāo)也有紅外通信的身影，電腦本身也有利用到紅外通信；更常見的是打電話用的手機，還有其它通信設(shè)備如對講機和家用電話；各種日常用到的電子設(shè)備如隨身拍照的數(shù)碼相機、用于計算的計算器、小孩熱衷的游戲機，學(xué)生不可少的電子表；網(wǎng)絡(luò)在紅外通信調(diào)制解調(diào)信息上也有應(yīng)用。1.5本文的主要內(nèi)容設(shè)計一個小型的基于單片機的紅外通信系統(tǒng)是本課題要實現(xiàn)的，不同于現(xiàn)在常見的紅外遙控器的是：特定的編解碼芯片并不是它用來完成發(fā)收端的編解碼

9、的工具，信號的發(fā)收是C51單片機利用單片機的編碼程序和解碼程序完成的，使得紅外遙控通信功能得以實現(xiàn)，當(dāng)對此通信系統(tǒng)進行一定的擴展后，通用和各種專用紅外遙控器的功能就能完全實現(xiàn)了。紅外接口電路和接口驅(qū)動程序兩部分的設(shè)計是完成基于單片機的紅外通信系統(tǒng)的重點。第二章 紅外通信的基本原理2.1 協(xié)定標(biāo)準(zhǔn)1993年，標(biāo)準(zhǔn)正式確定了下來，超過二十家企業(yè)如HP、COMPAQ、INTEL等建設(shè)起了紅外數(shù)據(jù)協(xié)會Infrared Data Association不久后，Ir-DA1.0是其發(fā)布的第一個IrDA的紅外數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。SIR Serial Infrared（SIR）是Ir-DA1.0的縮寫，進行通信的手

10、段有很多不過HPSIR的異步、半雙工是它采用的并且在后來被一直沿用下去的紅外通訊方式。紅外通信的器件還有很多，UART是系統(tǒng)的異步通信收發(fā)器，前面提到的紅外通信的途徑SIR就是必須得利用UART，少了它通信就不能正常進行。而另一方面SIR則會被UART通信速率阻礙，SIR的通訊信速率只能達到115.2Kbps，這已經(jīng)是它的極限，這就是說電腦串行端口的通信速率只能達到115.2Kbps。1996年，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會進一步確定并提出了Ir-DA1.1標(biāo)準(zhǔn)，也就是Fast In-fraRed（FIR）。和SIR不同的是，UART的FIR不是其所必需的，因此它的最高通信速率產(chǎn)生了顯著的提高，最高可以有4M

11、bps。目前最先進的4PPM調(diào)制解調(diào)Pulse Position Modulation被FIR利用，F(xiàn)IR傳輸數(shù)據(jù)信息的方式相比較SIR的通信的方式，F(xiàn)IR是完全不一樣的，它是利用分析脈沖的相位來區(qū)分，而且更有利于FIR的是在低于115.2Kbps速率時SIR的編解碼方式它仍然用得到，這一點就使得FIR還可以與同樣能與SIR通信的速度較低的設(shè)備之間通信，還有一個提升的點就是當(dāng)FIR也能夠和這些低速設(shè)備進行通信后，通信速率明顯的有了提高。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文所要論述的就是紅外通信的一種應(yīng)用，而我們所說的紅外通信其實就是信號由發(fā)送端調(diào)制后轉(zhuǎn)變成一道道脈沖信號，然后被調(diào)制后的信號會在紅外發(fā)射管傳輸?shù)?/p>

12、接收器。 RS232串行傳輸標(biāo)準(zhǔn)與紅外傳輸?shù)拇袀鬏敇?biāo)準(zhǔn)是不一樣的。后者使用的是與前者有區(qū)別的專用的脈沖編碼，RS232編碼和IrDA編碼可以在適當(dāng)?shù)臅r候來回運用，以應(yīng)對串行紅外通信。發(fā)送器和接收器是紅外收發(fā)器兩部分。發(fā)送器（transmitter）將脈沖轉(zhuǎn)換為紅外脈沖發(fā)出，其脈沖是由I/O或ENDEC獲得的并且調(diào)制解調(diào)器解調(diào)后的。紅外光脈沖被接收器查收到，TTL或CMOS電脈沖會被其轉(zhuǎn)換出來。圖2.1表示的就是紅外通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2.1 紅外通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖2.3 紅外遙控原理紅外線的波段常用950nm近紅外波段來，紅外線是紅外通信發(fā)出信號的載體，也就是我們常說的通信信道?，F(xiàn)在常用

13、的調(diào)制方法有很多，紅外通信發(fā)送端的調(diào)制方法是脈時調(diào)制，脈時調(diào)制的主要功能是將二進制數(shù)字信號調(diào)制成脈沖序列，此脈沖序列的頻率不能確定，在脈沖序列被調(diào)制出來后，紅外發(fā)射管會接收到命令，脈沖序列被其轉(zhuǎn)換為光脈沖，不僅如此光脈沖還會從發(fā)射管發(fā)射出去，完成了紅外通信發(fā)送端的工作；接下來是接收端的工作，系統(tǒng)不可能識別光信號，所以接收端先要對接收到的光信號進行處理，這個時候光信號會轉(zhuǎn)變成為電信號，電信號這個時候還不能直接傳輸?shù)浇庹{(diào)器解調(diào)，還必須對其進行一系列處理如放大、濾波，最終電信號會被還原成接收端可以識別的二進制數(shù)字信號并發(fā)送出去?？傊?，紅外通信的根本就是發(fā)送端和接收端對二進制數(shù)字信號的一系列調(diào)制與解調(diào)

14、，這樣會使得紅外信道的傳輸變得更加方便。 圖2.2就是紅外遙控系統(tǒng)的大概原理框圖。圖2.2 紅外遙控系統(tǒng)一般原理框圖上圖很好的描述了紅外通信的主要過程：二進制信號信號由指令鍵發(fā)出通過發(fā)射器調(diào)制成為脈沖序列再經(jīng)過發(fā)射器變?yōu)楣庑盘杺鬏數(shù)酵饷?，光信號由接收器接收到后，?jīng)過一系列的處理并最終解調(diào)成為二進制信號，此信號就會回驅(qū)動系統(tǒng)執(zhí)行發(fā)送端發(fā)出的命令接下來介紹完成紅外通信的兩個最主要模塊一系列常見電路及器件如指令鍵、指令信號產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路及紅外發(fā)射器件等構(gòu)成了發(fā)射器。當(dāng)我們操作并按下指令鍵，控制指令信號便會自動的從指令信號產(chǎn)生電路發(fā)出。這個時候會通過信號本身不同的特點來辨別控制指令信號。

15、一般我們會利用不同的控制指令信號之間擁有不同的頻率和組碼的來對其進行辨別，也就是說一種頻率特性和一種碼組特性只會表示一種控制指令信號。當(dāng)調(diào)制電路對這一系列不相同的指令信號開始調(diào)制，紅外發(fā)射器件就會被驅(qū)動電路驅(qū)動，調(diào)制成功的紅外遙控指令信號就會由此發(fā)出同樣一系列常見的電器件和電路如紅外接收器件、前置放大電路、解調(diào)電路、指令信號檢出電路、記憶及驅(qū)動電路、執(zhí)行電路構(gòu)成了接收器。當(dāng)發(fā)射器發(fā)出的帶有指令信息的光信號被紅外接收器件檢測并接收到時，光信號還不能直接被識別，還需要被轉(zhuǎn)換為電信號，由于此電信號太過微弱前置放大器會將其放大，然后還需要經(jīng)過最后一道處理也就是解調(diào)器的解調(diào)，這個時候由發(fā)射器發(fā)出的指令才

16、能被指令信號檢出電路檢出，經(jīng)過這一系列運作后各種操作會由記憶及驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行電路完成。第三章 紅外通信電路方案設(shè)計發(fā)射和接收兩大部分組成了一般通用的紅外遙控系統(tǒng)，控制操作是依靠具有編/解碼作用的專用集成電路芯片實現(xiàn)的。圖3.1 紅外遙控系統(tǒng)框圖發(fā)射端由以下三個部分組成：鍵盤矩陣產(chǎn)生并發(fā)出二進制信號;編碼解調(diào)對信號進行調(diào)制成為脈沖信號;LED燈的發(fā)射器將指令信號以光信號發(fā)送出去。接收端也由三個部分組成：光電轉(zhuǎn)換放大器將發(fā)射端發(fā)出的信號接收并把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號;解調(diào)電路將脈沖信號解調(diào)為電信號；解碼電路最后將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)射端發(fā)出的指令并執(zhí)行。3.1 元器件介紹電路設(shè)計的方案確定下來后，接下來

17、對于電路設(shè)計中會要使用到的一部分主要元器件的電氣特性，我們將其詳細的描述一下。3.1.1 AT89C51單片機AT89C51 是單片機的一種，它其實是一個帶有各種有效且功能實用的微處理器，其運作時所需電壓很低，卻可以發(fā)揮出很高的性能， 現(xiàn)如今非常實用的ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)在該器件上得到了很好的發(fā)揮，它顯著地特點是兼容性高，常用的MCS-51指令集和輸出管腳都能在單片機上使用。因為其特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及多功能8位CPU和閃爍存儲器被集中在一個芯片中，這樣的集成使得單片機成為一種效率很高的微控制器，因此嵌入式控制系統(tǒng)對其進行了應(yīng)用，產(chǎn)生了很多高靈活性且成本低廉的方案。 圖3.2各種單

18、片機引腳圖 C51單片機的主要特征有：當(dāng)停掉時鐘時，單片機的工作頻率為0Hz-24Hz；三級程序存儲器鎖定；中斷源有五個；內(nèi)部RAM達 128*8位；32可編程I/O線；16位定時器/計數(shù)器不止一個；串行通道可編程；閑置和掉電模式功耗低 。C51單片機有跟多的管腳，最常見因為是大家熟知的VCC口和GND口，這兩個管腳的作用都是非?；镜?，即輸入電壓入口和接地，接下來我們簡單的介紹其它的一些管腳的作用和特點。P0口：與其它口不同的是P0口是一個8位漏級開路雙向I/O口，其特點是8TTL門電流能被每腳吸收。假如被定義為高阻輸出，則1就會被P1口的管腳寫入。P0可以作為外部程序數(shù)據(jù)存儲器來使用，以便

19、于對P0口更加準(zhǔn)確的表述，它能夠被理解是數(shù)據(jù)/地址的第八位。在實際使用C51單片機時，如FLASH編程，原碼會從P0 口輸入，在FLASH被校驗時，與其編程時正好相反，原碼會從P0口輸出，在這個時候一定要拉高P0外部。P1口：不同于其他接口P1口是內(nèi)部提供上拉電阻的，P1口適用于許多電流，4TTL門電流就能能通過P1口緩沖器。1寫入P1口管腳后，內(nèi)部會發(fā)生一些改變使得其成為高電平點，成為輸入，當(dāng)外部做出改變將P1口變?yōu)榈碗娖近c，電流將會從P1口輸出，其主要原因是內(nèi)部變?yōu)楦唠娖剿斐傻?。同樣在實際操作當(dāng)中如當(dāng)程序進行到編程和校驗FLASH時，我們需要的第八位地址能夠很成功的在P1口完成接收工作，

20、并最終實現(xiàn)操作。 P2口：P2口和P1口一樣是內(nèi)部提供上拉電壓的，除此之外P1口與P2口還有很多共同點，是4個TTL門電流也能通過P2口緩沖器，當(dāng)“1”寫進P2口時，內(nèi)部上拉電阻會做出一些反應(yīng)，將P2口的內(nèi)部電平變?yōu)楦唠娖?，充?dāng)輸入。這樣會對P2口的外部造成影響，使得外部電平變?yōu)榈碗娖?，?nèi)部高電平，外部低電平，電流就會從P2口內(nèi)部往外流出。導(dǎo)致這一結(jié)果的原因是內(nèi)部電壓高于外部電壓。在地址“1”寫進時，內(nèi)部高電平的優(yōu)勢會被它充分的發(fā)揮，實際操作中在程序進行到P2口編程和校驗FLASH時，我們所需的高八位地址信號和控制信號就能很好地被P2口接收工作，并完成接下來一系列的操作。P3口：P3口同樣是內(nèi)

21、部提供上拉電壓的，其特點是4個TTL門電流能被接收輸出。就如“1”寫入P3口，內(nèi)部就會把它們上拉為高電平，而且會把它們作為輸出使用。當(dāng)其被看成輸入時，在外部下拉為低電頻的情況下，上拉會導(dǎo)致電流（ILL）將從P3口輸出。P3口不同于其它的管腳的是，在必要的時候它能夠被作為一些具有別的管腳不能所不具備的功能的管腳，這樣的管腳有： P3.0管腳其名稱是RXD，可以被用來充當(dāng)串行輸入口；P3.1管腳其名稱是TXD，可以被用來充當(dāng)串行輸出口； P3.2管腳其名稱是/INT0 ，可以被用來充當(dāng)外部中斷0； P3.3管腳其名稱是/INT1，可以被用來充當(dāng)外部中斷1； P3.4管腳其名稱是T0，可以被用來充當(dāng)

22、記時器0外部輸入； P3.5 管腳其名稱是T1，可以被用來充當(dāng)記時器1外部輸入； P3.6 管腳其名稱是 /WR ，可以被用來充當(dāng)寫選通；P3.7 管腳其名稱是/RD，可以奔涌來充當(dāng)讀選通。 一些閃爍編程和編程校驗的控制信號同時可被P3口接收。RST：輸入復(fù)位。RST腳兩個機器周期的高電平時間要保持，在振蕩器復(fù)位器件時。XTAL1：不同于其他接口的是這個接口的輸入是來自反向振蕩放大器及內(nèi)部時鐘工作電路的，這使得它能夠完成其它接口不能實現(xiàn)的作用。XTAL2：與XTAL1相似的是輸出是來自反向振蕩器的，這也賦予了它很多其它接口完成不了的使命。振蕩器特性是反向放大器的輸入和輸出分別為XTAL1和XT

23、AL2。其不同于其它器件的優(yōu)點是片內(nèi)振蕩器可以被該反向放大器配置。全部都可以運用石晶振蕩和陶瓷振蕩。剩下的輸入至內(nèi)部時鐘信號會經(jīng)過一系列處理，單一個二分頻觸發(fā)器是它一定要經(jīng)過的，因為這樣就可以大大降低對外部時鐘信號的脈寬的限制，不過脈沖的高低電平所需的寬度必須是能夠確定的并且自由調(diào)整的。 可以利用正確的控制信號構(gòu)成全部PEROM陣列，此部分對于實現(xiàn)接下來的操作至關(guān)重要，至于三個鎖定位，我們可以用同樣的方法將其構(gòu)成出來。芯片擦除的要求不是很多，但是必須滿足的限制條件是ALE管腳在高電平的時候操作不能進行，只有在此管腳的電平足夠低，直到電壓拉低至10ms的時候才能實現(xiàn)芯片擦出。還有一個限制條件就是

24、在執(zhí)行芯片擦出的時候，“1”會被全部寫入代碼陣列，這一項操作還必須得盡快進行，不然單片機會重復(fù)編程新的存儲字節(jié)，這樣就會導(dǎo)致芯片擦出的操作失敗，不能再繼續(xù)進行接下來的一系列操作。除了這些，AT89C51還有許多實用的特點和功能，其中穩(wěn)態(tài)邏輯可以說是它必不可少的。因為這項功能能夠讓單片機在低至零頻率的狀態(tài)下保持靜態(tài)邏輯，并且它還能加強單片機在掉電模式下的工作有多種選擇來繼續(xù)進行?？梢钥隙ǖ氖钱?dāng)我們不用它進行任何操作，CPU會處于熄火狀態(tài)。但不是單片機的所有部分都像CPU一樣，有些部分仍在繼續(xù)工作，其中包括RAM，串口和中斷系統(tǒng)等一系列能夠持續(xù)工作的部分。當(dāng)然還會出現(xiàn)別的特殊情況就比方說掉電模式啟

25、動時，單片機內(nèi)部會發(fā)生很多變化，RAM的內(nèi)容不會消失而是被儲存了下來，此時振蕩器會被固定不讓其發(fā)生任何變化，所用其他芯片也受到影響不能進行操作，這樣的情況一直會延續(xù)到下一個硬件被復(fù)位才會回復(fù)正常。3.1.2 NE555時基電路芯片DIP雙列直插8腳封裝和SOP-8小型（SMD）封裝是NE555時基電路封裝的兩種形式。另外不同的公司生產(chǎn)的有HA17555、LM555、CA555等不同的產(chǎn)品，具有相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。CMOS工藝屬于NE555的制造工藝，接下來我們將對其進行詳述。下面三幅圖分別表示的是NE555的外形圖、內(nèi)部功能原理框圖、內(nèi)部等效電路。一系列部件如三極管Q15和Q17加正反饋

26、組成的RS觸發(fā)器是構(gòu)成NE555的內(nèi)部中心電路。我們可以在輸入控制端無障礙的復(fù)位Reset端，接下來在比較器A1通過后，控制端的TH會被復(fù)位與此同時控制的T被比較器A2置位。F在輸出端，除此之外我們可以了解到集電極開路的放電管DIS。R、T、TH是它們控制的優(yōu)先權(quán)。圖3.3 封裝形式圖 圖3.4 內(nèi)部功能框圖圖3.5 內(nèi)部方框圖 NE555的作用很強大，大量的的應(yīng)用電路可以利用它組成，其數(shù)量據(jù)說已經(jīng)達數(shù)百種，許多教材和市面上常見的電子類讀物都有對它進行描述，打比方說一系列日常電子設(shè)備及常用電器件如日常家用電器控制裝置、門鈴、報警器、信號發(fā)生器、元器件測量儀及其它各種各樣的應(yīng)用電路都有它的身影，

27、這是因為模擬電路和數(shù)字電路被NE555巧妙地結(jié)合在一起的緣故。下面圖3.6展示的就是一些555的應(yīng)用電路。 無穩(wěn)態(tài)工作方式 脈寬調(diào)制電路 脈寬調(diào)制電路 單穩(wěn)態(tài)電路圖3.6 一些常用的555應(yīng)用電路下表列出的是NE555的極限參數(shù)表，這些參數(shù)不盡相同在不同的封裝形式及不同的生產(chǎn)廠商的器件的情況下，在不損壞器件的情況下，廠商保證的界限即為極限參數(shù)，并不是能夠工作的條件，假設(shè)你在使用它時在突破了規(guī)定的環(huán)境數(shù)值，那么就會出現(xiàn)一系列的安全問題，所以我們在使用元器件的時候一定要將它的極限參數(shù)考慮進去，以免發(fā)生危險事故。3.1.3 紅外發(fā)射二極管紅外通信系統(tǒng)中元件有很多各自都有不同的作用，而在發(fā)射信號時必不

28、可少的就是紅外發(fā)射二極管，它看起來比較小并且不容易引起人們的注意，但是如果少了它，紅外通信就根本不能實現(xiàn)。它是完成紅外通信必不可少的一個環(huán)節(jié)，其重要性就好像輪胎在賽車上的重要性一樣，對于整個紅外通信系統(tǒng)來說，它是一個焦點。一般我們使用到的紅外發(fā)光二極管例如SE303PH303，發(fā)光二極管LED的外形與其外形差不多，當(dāng)為其通上電時紅外光攜帶著發(fā)射段的指令信號從中發(fā)出。這個時候管壓降會有所拉高大概為1.4V，而工作電流不會太高通常情況不超過20mA。工作電壓時常會發(fā)生改變，這樣會導(dǎo)致發(fā)射器不能正常工作，這個時候限流電阻就發(fā)揮了它的作用，使得回路中的電流能夠一直保持在可以正常工作的數(shù)值。這個時候接受

29、端接收到紅外光信號使得受控裝置被發(fā)射紅外線控制，發(fā)射功率越高控制距離越長。紅外線的控制距離增長的方法有很多，最簡單且實用的的一種就是，直接將紅外發(fā)光二極管設(shè)定在脈沖狀態(tài)下工作，因為脈沖的峰值電流越大脈動光（調(diào)制光）的有效傳送距離就越長，所以峰值IP與紅外光的傳輸范圍成正比。使IP升高的手段有很多種，我們經(jīng)常用到的是降低脈沖占空比，換句話說就是將壓縮脈沖的寬度T縮短。使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離有顯著的增加可以通過減小沖占空比實現(xiàn)。經(jīng)常使用的紅外發(fā)光二極管有很多種類型，可以從幾個方面定義它的不同類別，我們對它的功率有以下幾個分類：小功率范圍從1mW到10mW不等；處于中等功率20mW到50m

30、W不等;最后是大功率范圍從50mW到100mW不等。為了使調(diào)制光能夠在紅外發(fā)光二極管中順利的出現(xiàn)，我們要進行還需要進行一項操作才行，那就是在驅(qū)動管上輸入一種能使其適時工作的指令信號，也就是已經(jīng)確定好的脈沖電壓。 當(dāng)受控裝置接收到指令信息即發(fā)射端發(fā)出的包含在紅外光里面的指令信息時，其中必不可少也是發(fā)揮著主要作用的紅外光電轉(zhuǎn)換元件開始運作，像這樣的元件有很多，現(xiàn)在經(jīng)常用到的是紅外按收二極管，像這樣的二極管在很多領(lǐng)域都有著應(yīng)用，特別是在完成紅外發(fā)射和接收配對的操作上，它的利用日趨成熟。 直射式和反射式是紅外線發(fā)射與接收的兩種手段。發(fā)光管和接收管分別位于發(fā)射與受控物的兩邊就是直射式，在它們兩之間會相隔

31、出一定的空間；發(fā)光管和接收管并列一起就是反射式，一般的時候接收管會一直無光照，只有在發(fā)光管發(fā)出的紅外光遇到反射物的時候，反射回來的紅外線被接收管接收到才工作。TLN107是本課題設(shè)計中采用的紅外發(fā)射管， 直射工作方式是紅外線發(fā)射與接收的方式。3.1.4 紅外接收器紅外發(fā)光二極管的受控裝置是紅外接收器，相應(yīng)的紅外光電轉(zhuǎn)換電路包含在里面。一種紅外專用接收集成電路HS0038是我們這里采用的接收器，紅外信號的光電轉(zhuǎn)換及接收用它來完成。HS0038其實是一個塑封一體化紅外線接收器，這種接收器是一種集成電路集，它集紅外線接收、放大、整形于一體，無論什么外接元件都不需要被添加，從紅外線接收到輸出與TTL電

32、平信號兼容的一切操作就都能實現(xiàn)，一般在沒有紅外遙控信號時保持高電平，低電平會在收到紅外信號時出現(xiàn)，普通的塑封三極管體積和它大小一樣，無論什么紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸都能對它進行有效且合適應(yīng)用。圖3.7就是它實際的封裝和引腳圖。 圖3.7 一體化的紅外接收頭HS00383.2 紅外發(fā)射模塊電路的實現(xiàn)3.2.1發(fā)射模塊總電路設(shè)計整個紅外線發(fā)射器的工作方塊圖如圖3.8所示，當(dāng)某一按鍵被按下后，一組句柄就會被遙控器上的遙控芯片(如 C8051)編碼出來，與此同時它會被結(jié)合載波電路的載波(38KHz)變?yōu)楹铣尚盘?，不僅如此它還會經(jīng)過放大器提升功率，以至于紅外發(fā)射二極管被推動，并且紅外線信號會被發(fā)射出去

33、，信號傳送的距離只有在所要發(fā)射的句柄上加上載波才能加長，7m為一般遙控器的有效距離。圖3.8 紅外發(fā)射器的工作方塊圖3.2.2紅外發(fā)射器部分電路的設(shè)計基于I/O口的紅外通信發(fā)射電路是本設(shè)計中發(fā)射器采用的電路，我們選擇設(shè)計基于I/O口的紅外通信的原因是因為這樣能設(shè)計出靈活性較大的紅外通信模式，與此同時，能最大限度地提高系統(tǒng)的安全性在借助于軟件設(shè)計和編碼的情況下。圖 3.9表示的是基于 I/O 口的不可兼容設(shè)計，圖中，T-Pulse 為高頻 PWM 輸出，IO-T為IO發(fā)送口。 圖3.9 基于I/O口的紅外發(fā)射電路 現(xiàn)實操作中上述電路被我們進行了一些變化，電路中的合成調(diào)制部分與門 74HC08被兩

34、個與非門 74LS00 代替了，為了發(fā)射距離的加大，原先的一個三極管被兩個三極管組成射隨器代替了，發(fā)射管端的輸出電流得到了增加，從而提高了發(fā)射功率。圖3.10表示的是變化后的具體電路。 圖3.10改進后的紅外發(fā)射電路圖3.3 紅外接收模塊電路的實現(xiàn)3.3.1接收模塊總電路紅外接收的工作方塊圖如圖 3.11所示，紅外線接收模塊為其主要控制組件，高頻的載波電路包含在其中，紅外線合成信號的載波信號(38KHz)會被其濾除，發(fā)射器的控制信則會被送出。當(dāng)紅外線合成信號進入紅外線接收模塊，原先的數(shù)字控制編碼就會在其輸出端得到，只要單片機譯碼程序?qū)ζ溥M行譯碼后，便可以得知哪一按鍵被按下了，與此同時相對應(yīng)的控

35、制處理就會被做出，紅外遙控的動作立刻就能完成。 圖3.11紅外接收工作方塊圖3.3.2 接收器德國德律風(fēng)根公司生產(chǎn)的紅外專用接收集成電路HS0038是我們紅外接收器部分所采用的， 紅外信號的光電轉(zhuǎn)換及接收就由它來完成。HS0038 是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的紅外線接收器，它是塑封一體化的集成電路，無論什么外接元件都不用額外添加進去，紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作就都能實現(xiàn)，在沒有紅外遙控信號時其保持為高電平，在收到紅外信號時其變?yōu)榈碗娖?，塑封三極管的體積和它一樣大，它最大的特點是許多紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸都能應(yīng)用到它。下圖3.12是它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 圖3.12 H

36、S0038 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖3.3.3紅外遙控接收程序 ORG 0000H AJMP MAIN; 轉(zhuǎn)入主程序 ORG 0003H; 外部中斷P3.2腳INT0入口地址 AJMP INT ; MAIN: LCALL YS100ms ;延時100ms MOV DPTR，#TAB SETB EA ; 打開CPU總中斷請求 SETB IT0 ; SETB EX0 ; 打開INT0中斷請求 MOV TMOD，#01H; T0方式1，16位計數(shù)器 SETB TR0; 啟動T0 CLR ET0; 禁止T0中斷 MOV P0，#0; LED不顯示 CLR P2.7; LCALL SPEAK; AJMP $ ;=

37、INT: CLR EA ; 暫時關(guān)閉CPU的所有中斷請求 CLR A; MOV R6，#10; #10 H9: ACALL YS861 ; 調(diào)用861微秒延時子程序 JB P3.2，EXIT1; DJNZ R6，H9 ; MOV P1，#1 ; TEST1 MOV R6，#5 ; H45:ACALL YS861; 調(diào)用861微秒延時子程序 MOV C，P3.2 ; JNC EXIT1 ; 如果為0就退出 DJNZ R6，H45; ACALL YS500; MOV P1，#2 ; TEST2;()B C_A0_0: JNB P3.2，$ ; LCALL YS861; 高電平開始后用861微秒的時

38、間尺去判斷信號此時的高低電平狀態(tài) JB P3.2，EXIT1; 如果為1就退出 C_A1_1: JNB P3.2，$ ; LCALL YS861; JNB P3.2，EXIT1; 如果為0就退出 LCALL YS1000; 檢測到高電平1的話，延時1毫秒等待脈沖高電平結(jié)束 C_A2_0: JNB P3.2，$ ; LCALL YS861; JB P3.2，EXIT1; 如果為1就退出 C_A3_0: JNB P3.2，$ ; 等待地址碼第一位的高電平信號 LCALL YS861; JB P3.2，EXIT; 如果為1就退出 C_A4_1: JNB P3.2，$ ; 等待地址碼第一位的高電平信號

39、 LCALL YS861; JNB P3.2，EXIT; 如果為0就退出 LCALL YS1000; 檢測到高電平1的話，延時1毫秒等待脈沖高電平結(jié)束 C_A5_0: JNB P3.2，$ ; 等待地址碼第一位的高電平信號 LCALL YS861; JB P3.2，EXIT; 如果為1就退出 C_A6_1: JNB P3.2，$ ; LCALL YS861; JNB P3.2，EXIT; 如果為0就退出 LCALL YS1000; C_A7_1: JNB P3.2，$ ; LCALL YS861; JNB P3.2，EXIT; 如果為0就退出 LCALL YS1000; MOV P1，#3 ;

40、 TEST3 ; AJMP NEXT EXIT1: AJMP EXIT ; 中繼跳轉(zhuǎn) NEXT: NOP ; MOV R1，#1AH ; 設(shè)定1AH為起始RAM區(qū) MOV R2，#2; PP: MOV R3，#4; 每組數(shù)據(jù)為4位 JJJJ: JNB P3.2，$; LCALL YS861; MOV C，P3.2; JNC UUU; 如果為0就跳轉(zhuǎn)到UUU LCALL YS1000; RRC A; DJNZ R3，JJJJ; SWAP A; 接收滿4位進行處理 MOV R1，A; INC R1; DJNZ R2，PP ; MOV P1，#4 ; TEST4，OK! MOV A，1AH CPL A; 對1AH取反后和1BH比較 ANL A，#0FH; 屏蔽高4位 MOV B，1BH; TEST CJNE A，1BH，EXIT; MOV P1，#5 ; TEST5 MOV A，1AH; MOVC A，A+DPTR ;查表 LCALL SPEAK; 蜂鳴器響0.1ms，表示解碼成功! MOV P0，A; CLR P2.7; 關(guān)閉蜂