本科畢業(yè)設(shè)計基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計

1、福州大學(xué)至誠學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目： 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計 姓 名： 胡君瑜 學(xué) 號： 210991813 系 別： 信息工程系 專 業(yè)： 微電子學(xué) 年 級： 2009級 指導(dǎo)教師： 湯云東 2013年 4 月 15 日獨創(chuàng)性聲明本畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在標(biāo)注中說明；其他同志對本設(shè)計（論文）的啟發(fā)和貢獻(xiàn)均已在謝辭中體現(xiàn)；其它內(nèi)容及成果為本人獨立完成。特此聲明。論文作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解福州大學(xué)至誠學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)院有權(quán)保留送交論文的印刷本、復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱

2、和借閱；學(xué)院可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其他復(fù)制手段保存論文。保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定。論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計摘要隨著科技的不斷進(jìn)步，各種電子器件、家用電器、工業(yè)機(jī)械等不斷出現(xiàn)，人們生活水平在不斷提高。與此同時，生活的節(jié)奏也隨之加強。為了減緩生活節(jié)奏，遙控器也就應(yīng)需而生。遙控器的產(chǎn)生及發(fā)展，給人們帶來了極大的便利?，F(xiàn)在的紅外遙控已經(jīng)遍布各行各業(yè)，對其進(jìn)一步研究也日益迫切?；趩纹瑱C(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的研究有利于更好的發(fā)揮紅外光的不可視、有特定頻率、不易干擾、易制作等優(yōu)良特性；也有利于單片機(jī)的簡單、效率、方便等特點；也

3、充分發(fā)揮了紅外遙控的體積小、功耗大、性價比高等優(yōu)勢；本設(shè)計主要介紹基于單片機(jī)的紅外遙控，其包括紅外發(fā)射模塊和接收模塊。一般發(fā)射模塊我們都直接采用現(xiàn)成的紅外遙控器。遙控器上有21個按鍵，每個按鍵一個編碼，對應(yīng)的紅外線頻率各不相同。接收部分中包括紅外接收一體化hs0038接收器、紅外解碼部分、串口通訊、lcd1602液晶屏顯示模塊以及繼電器模塊等。其中，hs0038是用來接收遙控器發(fā)射出來的紅外線，并把接收的紅外線送到51單片機(jī)進(jìn)行處理，由單片機(jī)語句對所收到的信號進(jìn)行相應(yīng)的顯示和提示，并在按下特定按鍵時繼電器跳動，進(jìn)而對家用220v電燈的亮滅進(jìn)行控制。總的來說，該設(shè)計硬件電路簡單，軟件功能完善，性

4、價比高，能給生活帶來方便。關(guān)鍵詞：hs0038，顯示模塊，繼電器base on single-chip infrared remote control designabstractwith the constant progress of technology, various of electronic device, household appliances, industrial machinery and so on appear constantly, life standard of peoples have been improved. meanwhile, the rhythm

5、 of life also strengthened. in order to slow down the rhythm of life, remote control has been appeared because of requirement. the appearance and development of the remote control have brought about huge convenience for people. now the infrared remote control have spread all over the all walks of li

6、fe, for the further research of them are increasingly urgent. the research of infrared remote control system are based on single chip machines to better play invisible, a particular frequency, not easy to interference, easy to makeand so on the good features of infrared light. also it is good for th

7、e simple, efficient, convenience and so on features of single chip machines, and it has enough to exerted the small size, large power consumption and high price ratio and so on advantages of infrared remote control. this design mainly introduces the infrared remote control which based on single chip

8、 machines, and it includes infrared transmitter module and receives module. regarding the transmitter module we general directly use ready-made infrared remote control. there are 21 buttons on the remote control. each button with one cord and the infrared frequency are different. receiving parts inc

9、lude integration of infrared receiving hs0038 receiver, infrared decoding part, serial port communication, lcd1602 lcd display module and relay module and so on. the hs0038 is used for receiving the infrared light which launched by remote control and send the infrared light to 51-single chip machine

10、s to processing. statements of the received signal by single-chip microcomputer to display and prompt, and press the specific button in the relay, and control over household 220v electric light out. in general, this design of hardware circuit is sample, function of software is perfect, price ratiois

11、 high. can bring convenience to life. key words: hs0038, display module, relays目 錄第1章 緒論11.1 研究背景11.2 研究意義11.3 研究內(nèi)容21.4 論文組織2第2章 技術(shù)背景介紹3第3章 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計43.1 功能設(shè)計43.2 設(shè)計概要43.3 各個模塊原理及功能介紹53.3.1 紅外遙控器53.3.2 hs0038紅外接收頭53.3.3 51系列單片機(jī)功能特點63.3.4 紅外解碼103.3.5 lcd1602液晶顯示器113.3.6 蜂鳴器123.3.7 繼電器133.3.8 串口電

12、路143.4 電路圖的設(shè)計143.5 本章小結(jié)14第4章 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的實現(xiàn)154.1 硬件電路部分154.2 軟件程序部分154.2.1 紅外解碼154.2.2 總程序164.3 本章小結(jié)17第5章 系統(tǒng)調(diào)試195.1 硬件調(diào)試195.2 軟件調(diào)試19結(jié)論20參考文獻(xiàn)21謝辭22附錄1 電路總圖23附錄2 紅外解碼程序24附錄3 解碼效果圖27附錄4 遙控器及其鍵值28附錄5 基于單片機(jī)的紅外遙控程序29附錄6 實物演示圖36 第1章 緒論1.1 研究背景眾所周知，遙控器是一種用于控制機(jī)械的裝置1，是利用紅外遙控器產(chǎn)生的紅外線作為空間傳遞遙控信息的媒介，從而實現(xiàn)對被控設(shè)備的各種遙

13、控操作，它是一種電能一光能一電能的光控方式2。隨著家用電器、試聽產(chǎn)品的普及，紅外遙控器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種類型的家電產(chǎn)品中(如遙控開關(guān)、智能開關(guān)等)3?，F(xiàn)代的遙控器，主要是有專用的集成芯片和用來產(chǎn)生不同信號的按鈕所組成。紅外遙控是一種把紅外線作為載體的控制方式，由于其波長遠(yuǎn)小于無線電的波長，因此在采用紅外遙控方式時不會干擾其他電器的正常使用，也不會影響臨近的無線電設(shè)備4。另外，紅外遙控器件具有體積小、功耗低、性價比高的優(yōu)點，是理想的人機(jī)輸入設(shè)備。紅外遙控系統(tǒng)主要由發(fā)射和接收兩大部分組成。目前紅外遙控器已經(jīng)在各類電器上得到了廣泛應(yīng)用。市場上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作

14、簡單等特點，但由于這些芯片價格較貴，功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容所以各機(jī)型的遙控器通常只能針對各自的遙控對象而無法通用，只適用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。隨著微控技術(shù)的日益完善和發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用不斷走向深入。它的應(yīng)用必定導(dǎo)致傳統(tǒng)的控制技術(shù)從根本上發(fā)生變革。它在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動化控制5。隨著電子制造業(yè)的不斷發(fā)展，社會對生活水平的要求越來越高，各方面都要求簡單、效率、方便。洗衣機(jī)、電燈、電磁爐等家庭中的電器設(shè)備，缺少遠(yuǎn)距離上電與斷電設(shè)備，不能滿足智能化

15、要求。如果我們可以利用單片機(jī)的紅外控制功能，對家庭控制電路進(jìn)行了重新的設(shè)計，使人們在無障礙情況下78 m范圍內(nèi)對家庭中各種電器設(shè)備的控制，實現(xiàn)家用電器省時、省力，創(chuàng)造更加便捷的生活環(huán)境。且基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)具有簡單、方便、實用，具有廣泛的市場前景6，很值得我們進(jìn)行深入研究。1.2 研究意義在可是范圍內(nèi)遙控設(shè)備最廉價的方式是通過紅外線。目前幾乎所有的視頻和音頻設(shè)備都可以通過這種方式遙控?；诩夹g(shù)的廣泛應(yīng)用和相應(yīng)的應(yīng)用器件都還十分廉價，紅外遙控成為我們?nèi)粘ＴO(shè)備控制的理想方式。紅外線遙控器分無調(diào)制(單通道)和有調(diào)制(多通道)兩大類。無調(diào)制紅外線遙控器主要應(yīng)用在單通道遙控，像電器設(shè)備的開與關(guān)、紅

16、外線計數(shù)器、遙控防盜7、防盜報警器以及兒童玩具等場合8。對基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的研究有利于更好的發(fā)揮紅外光的不可視、有特定頻率、不易干擾、易制作等優(yōu)良特性及紅外遙控的體積小、功耗大性價比高等優(yōu)勢；也有利于單片機(jī)的簡單、效率、方便等特點?？偟膩碚f，該設(shè)計硬件電路簡單，軟件功能完善，性價比高，具有一定的使用和參考價值，有利于單片機(jī)和紅外遙控的綜合應(yīng)用以及方便人們對機(jī)器的操作，給人們的日常生活帶來方便，提高人們的生活質(zhì)量。1.3 研究內(nèi)容基于單片機(jī)的紅外線9遙控系統(tǒng)主要有發(fā)射部分和接收部分。發(fā)射部分直接采用現(xiàn)成的紅外遙控器，由遙控器上的紅外發(fā)光二極管10來實現(xiàn)。本文主要介紹對其接收部分的研究。首

17、先，要對紅外遙控器進(jìn)行解碼，確定遙控器的鍵值。解碼的時候要先熟悉紅外光的特性和原理以及其應(yīng)用。當(dāng)然這其中包括紅外接收部分，所以，對紅外接收頭hs003811也要進(jìn)行一定的研究。因為是基于單片機(jī)的，所以，我們也要熟悉單片機(jī)的工作原理。紅外遙控解碼原理及其在單片機(jī)中的應(yīng)用12已經(jīng)被研究出來了。但是對于顯示模塊的研究也不可忽視，雖然是遙控，也應(yīng)該有相應(yīng)的顯示可以觀察，這樣更顯人性化一些。當(dāng)接收和顯示都準(zhǔn)備就緒時，我們迫不及待的想要看研究效果，于是，我們嘗試通過繼控制電器來模擬家電的中220v燈泡的亮滅，這時候，我們還要對繼電器進(jìn)行一定的研究。綜上所述，本次的主要研究內(nèi)容有：紅外線、單片機(jī)原理、紅外接

18、收、紅外解碼、液晶顯示以及繼電器等。1.4 論文組織本論文中通過對各器件的功能和原理的介紹，圍繞單片機(jī)和紅外線的原理來實現(xiàn)兩者的連接并實現(xiàn)紅外遙控。本文也會對所設(shè)計的電路進(jìn)行一步步闡述，對程序部分，進(jìn)行解析和簡要概括。并介紹一些主要的參考文獻(xiàn)。第2章 技術(shù)背景介紹繼1971年微處理器的成功不久，就出現(xiàn)了單片機(jī)。但最早的單片機(jī)是一位的，單片機(jī)以其卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域。單片機(jī)應(yīng)用在檢測、控制領(lǐng)域中，具有以下特點：小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化。它能方便的組裝成各種智能儀表儀器?？煽啃院?，適應(yīng)溫度范圍寬。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，分為民用、工業(yè)品、軍品，其中

19、工業(yè)品和軍品具有較強的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。由于單片機(jī)本身就是一個計算機(jī)系統(tǒng)，因此，只要在單片的外圍適當(dāng)加一些必要的擴(kuò)展電路及通道接口，就可以構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)，如工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)視系統(tǒng)、智能儀表、功能模塊等。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，自20世紀(jì)80年代以來，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、機(jī)關(guān)、教育、商業(yè)以及家電、生活、娛樂、玩具等各個領(lǐng)域中。1980年，發(fā)送和接收紅外線的半導(dǎo)體裝置開發(fā)出來時，紅外遙控器就慢慢取代了超聲波控制遙控器。此后，紅外遙控器就誕生了。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.76m1.5m。用近紅外作為遙控光源，是因

20、為目前紅外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.8m0.94m，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。紅外遙控器的優(yōu)點也是顯而易見的，那就是方向性好、保密性強、干擾小、制造成本低等，被廣泛的使用至今。目前紅外遙控器已經(jīng)在各類電器上得到了廣泛應(yīng)用。市場上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作簡單等特點，但由于這些芯片價格較貴，功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容。所以各機(jī)型的遙控器通常只能針對各自的遙控對象而無法通用，只適用于某一專用電器

21、產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。因此，即于單片機(jī)的紅外遙控便大量興起，得到了廣泛的應(yīng)用。第3章 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計3.1 功能設(shè)計hs0038是基于紅外遙控接收的小型一體化接收頭，集成紅外線的接收、放大、解調(diào)，不需要任何外接元件，就能完成從紅外接收到輸出與ttl13電平信號兼容的所有工作。首先要進(jìn)行單片機(jī)解碼14，通過hs0038紅外接收器接收遙控器發(fā)射的紅外光，傳送到單片機(jī)15芯片，結(jié)合定時器16判段外部中斷間隔的時間獲得數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行相應(yīng)的解碼和顯示操作，通過軟件設(shè)定鍵值來控制繼電器的跳動進(jìn)而模擬家電控制220v家用燈的亮滅。3.2 設(shè)計概要基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的概要設(shè)計如圖3

22、-1所示：紅外遙控器紅外發(fā)射紅外接收單片機(jī)鍵值顯示控制繼電器紅外解碼蜂鳴器圖3-1 系統(tǒng)概要設(shè)計圖如圖3-1所示，我們只要簡單的按遙控器上相應(yīng)的鍵值，通過遙控器上的紅外燈便會發(fā)射對應(yīng)的紅外光，由紅外接收頭接收并傳到單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)收到相應(yīng)的信號便會產(chǎn)生相應(yīng)的回應(yīng)，蜂鳴器回響，液晶屏上顯示相應(yīng)的鍵值等；當(dāng)按到相應(yīng)的鍵值繼電器便會跳動，從而控制220v家用電燈的紅外遙控控制。通過單片機(jī)我們可以很簡單地設(shè)定每個鍵值的特定操作功能，為了防止錯誤操作或不小心按到不用的鍵值，蜂鳴器便會發(fā)生提醒，而顯示器上也會顯示當(dāng)前鍵值，讓我們很快就能檢查出錯誤所在，并且很快改正。由此可見，單片機(jī)的應(yīng)用給我們帶來了很大的

23、便利的智能化的服務(wù)。3.3 各個模塊原理及功能介紹3.3.1 紅外遙控器在可是范圍內(nèi)最廉價的遙控設(shè)備是通過紅外線實現(xiàn)的。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥17即可。使得目前所能看到的音視頻幾乎都是用紅外遙控，其技術(shù)應(yīng)用廣泛、器件廉價，是我們?nèi)粘ＴO(shè)備控制的理想方式。紅外光其實是一種特殊顏色的普通光，其波長大于950nm，在人眼看不到的可見光譜之下。這在使用時給了我們更大的方便，而且紅外led（發(fā)光二極管）制作簡便、成本低。因為只要會發(fā)熱的物體都會發(fā)出紅外光，所以我們需要保證遙控器發(fā)射的信息能夠準(zhǔn)確無誤的發(fā)射到接收器上。于是我們要對紅外線進(jìn)行調(diào)制，通常我們會采用脈沖頻率在

24、30khz到60khz這個頻段。當(dāng)我們把紅外發(fā)光二極管放入發(fā)射機(jī)時便成了我們所謂的遙控器，依據(jù)協(xié)議當(dāng)按鍵按下時，二極管就會被喚醒發(fā)射相應(yīng)的紅外命令。這是對紅外遙控器原理的簡單介紹，本文的重點是接受部分。3.3.2 hs0038紅外接收頭紅外遙控由發(fā)送和接收兩部分組成。發(fā)送端將一系列脈沖串信號通過發(fā)送管發(fā)射紅外信號。紅外接收完成對信號的接收、放大、檢波、整形，并更解調(diào)出遙控編碼脈沖。為了減少干擾，我們采用性能可靠且價格實惠的一體化紅外接收頭(hs0038，接收紅外信號頻率38khz，周期約26s)接收紅外信號，它對信號進(jìn)行一系列處理后發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行相應(yīng)命令，從而實現(xiàn)對相關(guān)對象的

25、控制。紅外接收部分由51單片一體化紅外接收頭hs0038和lpc液晶顯示器組成。51單片機(jī)檢測hs0038接收到的數(shù)據(jù)解碼，通過液晶顯示器顯示接收到的鍵值。圖3-2為hs0038實物及管腳圖，圖3-3為紅外接收電路。圖3-2 hs0038實物及管腳圖圖3-3 紅外接收電路紅外接收頭的工作原理為：內(nèi)置接收管將紅外發(fā)射管發(fā)射出來的光信號轉(zhuǎn)換為微弱的電信號，此信號經(jīng)由ic 內(nèi)部放大器進(jìn)行放大，然后通過自動增益控制、帶通濾波、解調(diào)變、波形整形后還原為遙控器發(fā)射出的原始編碼，經(jīng)由接收頭的信號輸出腳輸入到電器上的編碼識別電路。3.3.3 51系列單片機(jī)功能特點18 （1）主要特性與mcs-51 兼容 4k

26、字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 at89c51的引腳功能，圖3-4所示。圖 3-4 at89s51的引腳功能圖（2）管腳說明vcc：即第40管腳，供電電壓。gnd：即20管腳接地。p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每個管腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳寫“1”時，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flash編程時

27、，p0口作為原碼輸入口，當(dāng)flash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部電位必須被拉高。p1口：p1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個內(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ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，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)

28、用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個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。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流(ill)，也是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下所示：p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2

29、 (外部中斷0)p3.3 (外部中斷1)p3.4 t0(記時器0外部輸入)p3.5 t1(記時器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口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。：當(dāng)訪問外部存儲器時，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，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目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。

30、如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令時ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(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址期間，每個機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。：當(dāng)保持低電平時，訪問外部rom；注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)端保持高電平時，訪問內(nèi)部rom。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)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-

31、5所示。 圖3-5 at89c51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（3）at89c51的基本操作如圖3-6所示，在x1和x2之間接一只石英振蕩晶體構(gòu)成了單片機(jī)的時鐘電路，它還有另一種接法，是把外部振蕩器的信號直接連接到xtal1端，xtal2端懸空不用。at89c51復(fù)位引腳rst/vp通過片內(nèi)一個施密特觸發(fā)器(抑制噪聲作用)與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個機(jī)器周期由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)振蕩電路工作，并且在rst引腳上加一個至少保持2個機(jī)器周期的高電平時，就能使at89c51完成一次復(fù)位。復(fù)位不影響ram的內(nèi)容。復(fù)位后，pc指向0000h單元，使單片機(jī)從起始地址0000h單元開始重新執(zhí)行程序。所以

32、，當(dāng)單片機(jī)運行出錯或進(jìn)入死循環(huán)時，可按復(fù)位鍵重新啟動。mcs-51單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。上電復(fù)位利用電容器充電來實現(xiàn)。按鈕復(fù)位又分為按鈕電平復(fù)位和按鈕脈沖復(fù)位。前者將復(fù)位端通過電阻與vcc相接；后者利用rc微分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位目的。復(fù)位電路參數(shù)的選擇應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于2個機(jī)器周期。單片機(jī)之所以有這么大的科技含量，主要歸功于超大規(guī)模集成電路19現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展。圖 3-6 at89c51基本操作電路3.3.4 紅外解碼常用遙控器使用的是專用集成發(fā)射芯片來實現(xiàn)遙控碼的發(fā)射，也就是將某個按鍵所對應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼(由0和1組成的序列)，調(diào)制在38kh

33、z的載波上，然后經(jīng)放大、驅(qū)動紅外發(fā)射管將信號發(fā)射出去。如圖3-7，是自制的紅外解碼器原理圖：圖3-7 自制的紅外解碼器原理圖電路原理介紹：主控制單元是單片機(jī)at89c2051,中斷口int0跟紅外接受管u1相連，接收紅外信號的脈沖，8個發(fā)光二極管作為顯示解碼輸出（也可以用來擴(kuò)展接其他控制電路），u3是跟電腦串行口rs232相連時的電平轉(zhuǎn)換心片，9、10腳分別與單片機(jī)的1、2腳相連，（1腳為串行接收，2腳為串行發(fā)送），max232cpe的7、8腳分別接電腦串行口的2（接收）腳、3（發(fā)送腳）。晶振采用11.0592mhz，這樣才能使得通訊的波特率達(dá)到9600b/s，電腦一般默認(rèn)值是9600b/s、

34、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗位。電路就這么簡單了，具體的編程過程再第四章進(jìn)行詳細(xì)的說明。3.3.5 lcd1602液晶顯示器1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經(jīng)存儲了160 個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”。因為1602識別的是ascii碼，試驗可以用ascii碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如“a”。其硬件原理與連接如圖3-8所示

35、。圖3-8 液晶顯示硬件原理與連接該設(shè)計用液晶顯示器來顯示鍵值的，初始值設(shè)為：“remote control”、和“ir-code: -h”兩行。然后遙控器按下按鍵后顯示器上就會顯示相應(yīng)的鍵值。3.3.6 蜂鳴器蜂鳴器和喇叭不同，蜂鳴器在有震蕩源的情況下就會工作，而喇叭不會。蜂鳴器的電源一端直接固定直流電源，通電后就會發(fā)出固定頻率的聲音。少了振蕩源，蜂鳴器只能用固定電壓驅(qū)動，發(fā)生頻率出廠固定的。本設(shè)計采用的是電磁式蜂鳴器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動膜片及外殼等組成。 接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期

36、性地振動發(fā)聲。一般蜂鳴器只能發(fā)出“滴滴”聲響。蜂鳴器驅(qū)動比較簡單，正極一端接5v電壓，另一端接一些簡單電路再接單片機(jī)管腳就能通過單片機(jī)控制蜂鳴器。其電路如圖3-9所示。圖3-9 蜂鳴器應(yīng)用電路3.3.7 繼電器繼電器部分是硬件電路中最后一道工序，是用來模擬家用220v電燈用的。首先對繼電器進(jìn)行稍微介紹。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的

37、電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。開發(fā)板只有5v 電源，如果需要控制220v 的電壓設(shè)備，最簡單的方式就是通過繼電器，由于繼電器通過電隔離，保證操作安全。對于這個模塊，

38、我們的采用方式跟遙控器一樣直接用現(xiàn)成的單獨模塊。電路原理如圖3-10。圖3-10 繼電器電路原理3.3.8 串口電路如圖3-7所示的連接方法，其中包括串口電路的連接。串口電路主要是在燒寫程序的時候需要連接，其他情況一般不用，為了方便軟件調(diào)試，串口也要用得很頻繁，給本次設(shè)計帶來了很大的方便。3.4 電路圖的設(shè)計以上介紹了各個電路模塊的設(shè)計，電路總圖祥見附錄1。這里我們簡單說明一下，總圖中我們只要以單片機(jī)為中心，紅外接收、調(diào)制與解碼等，連接紅外接收管、顯示器、蜂鳴器、繼電器等就完成了大部分的電路，再加上串口電路部分就可以完成整個電路的設(shè)計。3.5 本章小結(jié)這一章節(jié)中，依次介紹了紅外遙控器、hs00

39、38紅外接收頭、51系列單片機(jī)、紅外解碼、lcm1602液晶顯示器、蜂鳴器、繼電器、串口電路等相關(guān)原理及其應(yīng)用電路，也介紹了整體電路的來源和實現(xiàn)最終功能的程序流程及具體代碼編寫。很好的體現(xiàn)了個器件的優(yōu)勢，更好的使紅外遙控器得到更加廣泛的應(yīng)用，使單片機(jī)在生活中的體現(xiàn)更加明顯，讓人們進(jìn)一步了解基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的原理及其應(yīng)用，給人們生活所帶來的方便。第4章 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1 硬件電路部分硬件部分模塊在第三章中我們已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，其總電路圖的連接也進(jìn)行了簡要的說明，現(xiàn)在我們要對其總體功能做一個新的回顧。在熟悉單片機(jī)最小系統(tǒng)及原理，并且了解紅外收發(fā)原理的基礎(chǔ)上，明確各個

40、模塊的原理、功能及應(yīng)用，設(shè)計及焊接電路，對遙控器進(jìn)行紅外解碼以確定遙控器鍵值，通過繼電器模擬家電控制家電220v家用燈。總電路圖如附錄1所示。4.2 軟件程序部分本設(shè)計的軟件部分包括紅外解碼和各個模塊及總體功能的實現(xiàn)。4.2.1 紅外解碼紅外遙控解碼的程序根據(jù)如圖4-1所示，panasonic遙控器的波形來撰寫。圖4-1 遙控器波形圖開始位是以3.6ms低電平然后是3.6ms高電平，然后數(shù)據(jù)表示形式是0.9ms低電平0.9ms高電平周期為1.8ms表示“0”， 0.9ms低電平 2.4ms高電平周期為3.3ms表示“1”，編寫程序時，以大于3.4ms小于3.8ms高電平為起始位，以大于2.2m

41、s小于2.7ms高電平表示“1”，大于0.84ms小于1.11ms高電平表示“0”。因此，我們主要用單片機(jī)測量高電平的長短來確定是“1”還是“0”即可。定時器0的工作方式設(shè)置為方式1：mov tmod，#09h，這樣設(shè)置定時器0即是把gate置1，16位計數(shù)器，最大計數(shù)值為2的16次方個機(jī)器周期，此方式由外中斷int0控制，即int0為高時才允許計數(shù)器計數(shù)。于是我們就可以測量高低電平，接下來讀取計數(shù)值th0，tl0就可以分辨是起始位還是“1”或“0”。在確定碼表之前，可以使用p0口的8個發(fā)光二極管來顯示編碼，16位編碼分兩次顯示。其流程圖如圖4-2所示。具體程序編寫祥件附錄2。開始并初始化定時

42、器低電平出現(xiàn)后開啟定時器讀取計數(shù)值？3.6ms？開始下一位讀取計數(shù)值大于2.2ms？小于2.7ms？作1處理作0處理小于1.11ms大于0.84msyynnnnnnyy圖4-2 紅外遙控器解碼流程圖在電路連接好的情況下，單片機(jī)芯片燒進(jìn)紅外解碼程序，按下遙控器按鍵使其發(fā)射紅外線，接收方接收信號并解碼，其二進(jìn)制形式在焊接板中的led燈顯示，亮表示低電平“0”，滅則表示“1”。例如，按下第一個鍵會有對應(yīng)的二進(jìn)制碼出現(xiàn)，效果及實物圖在附錄3顯示。由此可以寫下遙控器各個按鍵的鍵值，具體對照說明在附錄4中。4.2.2 總程序電路和解碼都完成后，我們需要進(jìn)行總的程序設(shè)計及編寫，來實現(xiàn)紅外接收、液晶顯示、蜂鳴

43、器響應(yīng)和繼電器的跳動。具體流程如圖4-3所示。詳細(xì)編程見附錄5。 開始 y 寫指令到lcd檢查lcd忙？yn等待寫顯示數(shù)據(jù)到lcd初始化lcd紅外信號電平高？y收集數(shù)據(jù)計算電平時長nlcd顯示數(shù)據(jù)蜂鳴器響繼電器電平高？繼電器開繼電器關(guān)n圖4-3 紅外遙控系統(tǒng)的程序設(shè)計流程4.3 本章小結(jié)本次紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計一步緊扣一步，每個環(huán)節(jié)都相輔相成，互相彌補，圍繞單片機(jī)形成一個系統(tǒng)，即基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)。其程序編寫也是循環(huán)往復(fù)，用到中斷等知識的運用，實現(xiàn)了平常10米左右的遙控功能，很好的為近距離提供便利，實現(xiàn)人工智能化設(shè)計。相信在未來會得到更加廣泛的應(yīng)用。第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 硬件調(diào)試硬件在焊

44、接好后經(jīng)常會出現(xiàn)不能使用或使用時達(dá)不到理想中的效果，這時候要先進(jìn)行電路檢測。首先是電源部分，用萬用表檢測是否正常通電。然后一個個模塊檢測。之前因為趕時間電路的地線沒接，真的是犯了一個很嚴(yán)重的錯誤，看來作設(shè)計是急不得的，要耐心，于是接下來的電路檢測就更加小心翼翼了，蜂鳴器從一直響到一聲不響著實把我急壞了，于是乎找了同學(xué)幫忙，查來查去才發(fā)現(xiàn)蜂鳴器壞了，只好再換一個了?？磥碛懻摵献饕彩潜夭豢缮俚?。還有一個問題需要調(diào)試的是lcd1602顯示模塊，因為對比度的原因顯出一片空白，只是發(fā)光，然后就調(diào)第三管腳界的電位器來調(diào)整對比度，到清晰為止。這次調(diào)試費了不少精力，總算是有所收獲。5.2 軟件調(diào)試軟件部分是在

45、可keil環(huán)境下編輯并調(diào)試的。keil 軟件支持匯編和c語言的編程和調(diào)試，運用方便簡單，在keil中先建立相應(yīng)工程文檔，再進(jìn)行程序編寫、編譯等，生成的hex文件用專用的htc軟件燒寫，燒寫時要進(jìn)行串口調(diào)試和頻率調(diào)試。在完成對程序的調(diào)試及燒寫之后，設(shè)計離完成就只有一步之遙了。剩下實物演示了，如附錄6所示。結(jié)論本次設(shè)計不僅在知識上給了我很大的收獲，在處理問題的時候所給的一些啟示也讓我受益終身，專注、耐心都不可否認(rèn)，還有一件事要做就盡快，越拖惰性也就滋生得越多，越不想做，任務(wù)還是要按時完成的。本次設(shè)計通過紅外遙控控制繼電器模擬家用燈的控制，也在外圍增加了一些人性化的設(shè)計，像lcd1602顯示、蜂鳴器

46、等都可以給我們?nèi)粘Ｌ峁╋@而易見和顯而易聽的效果，讓我們可以很快明白自己的操作及檢查是否有誤。而且基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)編程簡單，易于修改，成本低，性能好，是日常生活必不可少的好幫手，在未來會得到更加廣泛的應(yīng)用。還有一點比較重要的是，紅外通信所具有的特性，比如說，隱蔽性和保密性強，經(jīng)常用于軍事，都在顯現(xiàn)它所具有的重要性，它將對計算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對未來數(shù)據(jù)通信產(chǎn)20生重大影響。參考文獻(xiàn)1 王慧泉，趙孝言，劉鳴無線遙控電路的原理與應(yīng)用j實驗宣科學(xué)，2007(4)：66-682 丁穎，肖功寶，楊仁順，張存庫紅外遙控技術(shù)在工業(yè)電視中的應(yīng)用j自動化與儀表，1997，12(2)：20-253 趙亮跟我學(xué)

47、51單片機(jī)（六）單片機(jī)外部中斷及紅外遙控器解碼j電子制作，2011(6)：76-794 朱高中基于單片機(jī)的紅外遙控解碼電路的設(shè)計j計算技術(shù)與自動化，2011，30(2)：68-715 吳國文，基于at89c5l單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真j現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35(5)：144-1466 姜楠，基于st89c51單片機(jī)的紅外遙控智能家居系統(tǒng)設(shè)計j現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35(24)：162-1647 林志柏主編汽車保養(yǎng)燈歸零、遙控防盜、設(shè)定編程及初始化速查手冊s北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012038 李建華編著實用遙控器原理與制作m北京：人民郵電出版社，19969 （蘇）伊林，.著；黃致

48、中譯紅外線m北京：人民郵電出版社，1963310 （日）青木昌治編著；黃振崗譯發(fā)光二極管m北京：人民郵電出版社，19813-511 張玉香，新型紅外遙控接收模塊hs0038j無線電雜志，1998(7)：412 張勇，紅外遙控解碼原理及其在單片機(jī)中的應(yīng)用j科技信息（學(xué)術(shù)版），2008（4）：210-21213 陳繼努編著ttl數(shù)字集成電路應(yīng)用入門m北京：人民郵電出版社，19811-214 黃海洋，吳錘紅一種基于單片機(jī)的紅外遙控信號解碼新方法j單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2012(7)：30-3315 郭天祥51單片機(jī)c語言教程m北京：電子工業(yè)出版社，201116 魏亞果，顧亞堤譯定時器及其元件m北京

49、：國防工業(yè)出版社，198517 李忠國主編按圖索驥學(xué)用數(shù)字集成電路m北京：人民郵電出版社，20100318 胡驊，陳明protel 99 se 原理圖與pcb設(shè)計m北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200542-31119 （日）太田邦，清水京造，垂井康夫，李世興，超大規(guī)模集成電路j微電子學(xué)，1980(4)：42-5120 約翰h卡法雷拉，杰弗里h菲舍爾高數(shù)據(jù)率無線局域網(wǎng)絡(luò)的通信方法p美國專利：011361476，2001-11-05謝辭這次畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，首先要感謝導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)和教誨。在我遇到問題提問時總能得到適當(dāng)?shù)幕卮鸷蛶椭?，再?dǎo)師的耐心指導(dǎo)和監(jiān)督中我才能順利完成這個設(shè)計。從無從下手到漸漸清晰

50、，再到徹底明白真的是一個很艱難的過程，感謝導(dǎo)師所給的幫助！ 其次，要感謝身邊的同學(xué)。一起準(zhǔn)備，一起討論，一起焊接，一起編程等一起度過的時光，我們都很開心，并沒有感到枯燥無味，外面的世界估計也就這么精彩，我們樂在其中。還有碰到問題的時候，能夠得到你們適時的幫助，是我一直心存感激的原因所在，謝謝你們！最后，要感謝身邊的其他人，在做畢業(yè)設(shè)計這段期間給予的理解和關(guān)心，讓我更加有前進(jìn)的動力，每天都充滿激情，順利地完成任務(wù)。感謝你們！附錄1 電路總圖附錄2 紅外解碼程序keydata equ 30h ;/該地址和31h地址用來存放遙控器按鍵編碼。org 00hmain:mov keydata,#0;/ 清

51、零mov tmod ,#09h ;/設(shè)置定時0方式1，gate=1 mov r7,#0;/計數(shù)器，用來計數(shù)是否滿8位mov r6,#0;/計數(shù)器，用來計數(shù)是否滿2字節(jié)（解16位編碼）jb p3.2,$;/是否為低電平again:;/如果為低，繼續(xù)往下面執(zhí)行mov tl0,#0;/清零tl0mov th0,#0;/清零th0setb tr0;/開啟定時器0jnb p3.2,$;/等待高電平到來jb p3.2,$;/高電平到來，此時開始計數(shù)clr tr0;/高電平結(jié)束，停止計數(shù)mov a,th0;/讀取th0 值，tl0忽略不計clr c;/subb a,#12;/jc again;/th014則大于3.8ms jc again ;/大于3.8ms，從新再檢測nextbit:;/起始位找到了，然后下一位mov tl0,#0;/mov th0,#0;/setb tr0;/啟動定時器jnb p3.2,$;/等待高電平j(luò)b p3.2,$ ;/高電平到來，此時開始計數(shù)clr tr0;/高電平結(jié)束，停止計數(shù)mov a,th0;/讀取計數(shù)值，tl0