基于單片機(jī)的紅外遙控控制模塊的設(shè)計

1、分類號分類號 密級密級 udc 畢畢 業(yè)業(yè) 論論 文文 基于單片機(jī)的紅外遙控 控制模塊的設(shè)計 學(xué)生姓名學(xué)生姓名 學(xué)號學(xué)號 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 系系 、中心、中心 專專 業(yè)業(yè) 通信工程通信工程 年級年級 論文答辯日期論文答辯日期 20122012 年年 月月 日日 基于單片機(jī)的紅外遙控控制模塊的設(shè)計 完成日期： 指導(dǎo)教師簽字： 答辯小組成員簽字： 基于單片機(jī)的紅外遙控控制模塊的設(shè)計 摘要 隨著科技的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化電器走進(jìn)了普通老百姓的家庭，而這些家 用電器大都由紅外遙控器操控，本文在總結(jié)和分析大量資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計一款以 at89c51 單片機(jī)為核心的紅外遙控器，能夠達(dá)到學(xué)習(xí)和動手的能力，

2、具有一定的現(xiàn) 實意義。 采用紅外技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，首先將各個按鍵進(jìn)行編碼，當(dāng)不同的指令鍵被按 下時，指令信號電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號，也就是進(jìn)行編碼，然后經(jīng)芯片 進(jìn)行調(diào)制從而產(chǎn)生不同的編碼信號，再由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號。 把單片機(jī)等產(chǎn)生的編碼控制信號，經(jīng)由調(diào)制電路調(diào)制為 3240 khz 的方波信號（提 高發(fā)射效率、降低功耗）。再經(jīng)由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)光二極管（ired）發(fā)出紅外 遙控信號；在接收端使用與發(fā)送端相配對的紅外光電二極管，接收含有控制信號的 紅外信號，在將該紅外信號解調(diào)為電信號后，再送入 at89c51 單片機(jī)進(jìn)行解碼，以 得到相應(yīng)的控制信號，從而完成紅外信息的

3、傳送，最后在屏幕上顯示相應(yīng)的數(shù)字。 本系統(tǒng)很大程度上提高遙控系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，可靠性，運(yùn)行起來切實有效。 關(guān)鍵詞；紅外技術(shù)；單片機(jī)；at89c51；準(zhǔn)確可靠 mcu infrared remote control system abstract with the development of science and technology, more and more modern appliances entered the family of ordinary common people, and these household appliances are made by infrared r

4、emote control, based on the review and analysis of large amounts of data on the basis of a design, using at89c51mcu as the core of the infrared remote control, can achieve the learning and practical ability, has the certain realistic significance. using infrared technology and microcomputer technolo

5、gy, design of the infrared remote controller. firstly, each key to encode different instructions, when the key is pressed, the instruction signal circuit generates different pulse coded command signal, is encoded, and then by chip to produce different coding modulation signal, the drive circuit driv

6、es the infrared emitter infrared signal. the single generated coded control signal, the modulation circuit modulation of 32 40 khz square wave signal ( improved emission efficiency, reduce power consumption ). the drive circuit drives the infrared light-emitting diode ( ired ) emit infrared remote c

7、ontrol signal; at the receiving end and sending end use paired infrared photodiode for receiving control signals, containing the infrared signal, the infrared signal is demodulated into electrical signals, and then sent to the at89c51 mcu decoding, in order to obtain the corresponding control signal

8、, thereby completing infrared transmission of information. finally the corresponding digit is displayed in the screen. this system can greatly improve the accuracy of remote control system, reliability, run effectively. key words; infrared technology; mcu; at89c51; accurate and reliable 目 錄 1 緒論.1 1

9、.1 紅外遙控技術(shù)的研究背景 .1 1.2 系統(tǒng)的研究目的與意義 .1 1.3 本系統(tǒng)的研究內(nèi)容 .2 2 紅外遙控系統(tǒng)的總體設(shè)計 .3 2.1 遙控系統(tǒng)的主要功能 .3 2.2 遙控系統(tǒng)的組成部分及結(jié)構(gòu)框圖 .3 3 控制模塊的硬件設(shè)計.4 3.1 單片機(jī)主控模塊 .4 3.1.1 at89c51 單片機(jī)內(nèi)部功能說明 .4 3.1.2 引腳功能說明 .5 3.2 單片機(jī)外圍電路 .7 3.2.1 電源電路.7 3.2.2 晶振電路.7 3.2.3 復(fù)位電路.8 3.2.4 矩陣鍵盤電路.8 3.2.5 led 顯示器 .9 3.3 紅外發(fā)射模塊的硬件電路 .10 3.4 紅外接收模塊的硬件電

10、路 .12 4 控制模塊的軟件設(shè)計.14 4.1 發(fā)射部分的工作原理 .14 4.2 接收部分工作原理 .14 4.3 遙控系統(tǒng)的編碼及解碼 .15 4.3.1 遙控發(fā)射編碼格式 .15 4.3.2 數(shù)據(jù)幀的接收處理.16 4.4 遙控發(fā)射及接收控制程序流程圖 .17 4.4.1 遙控發(fā)射控制流程圖 .17 4.4.2 遙控接收控制流程圖 .18 4.4.3 控制系統(tǒng)的主程序.19 5 總結(jié)與展望.21 參 考 文 獻(xiàn) .22 致 謝 .23 附錄 .24 1 緒論 隨著人們生活水平的提高，人們對家用電子產(chǎn)品的智能化，多功能化提出了更 高的要求，而電子技術(shù)的飛速發(fā)展使得單片機(jī)在各種家用電子產(chǎn)品

11、領(lǐng)域中的應(yīng)用越 來越廣泛。紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控方式。由于紅外線遙控 裝置具有體積小，功耗低，成本低等特點(diǎn)，因而繼彩電，錄像機(jī)之后，他在錄音機(jī)， 音響設(shè)備，空調(diào)機(jī)以及玩具等小型電器裝置上也被廣泛采用。 1.1 紅外遙控技術(shù)的研究背景 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。紅外遙控系統(tǒng)主要由遙

12、控發(fā)射器、一體化接收頭、單 片機(jī)、接口電路組成。遙控器用來產(chǎn)生遙控編碼脈沖，驅(qū)動紅外發(fā)射管輸出紅外遙 控信號，遙控接收頭完成對遙控信號的放大、檢波、整形、解調(diào)出遙控編碼脈沖。 遙控編碼脈沖是一組串行二進(jìn)制碼，對于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微 控制器，由其內(nèi)部 cpu 完成對遙控指令解碼，并執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能。使用遙控器 作為控制系統(tǒng)的輸入，需要解決如下幾個關(guān)鍵問題：如何接收紅外遙控信號；如何 識別紅外遙控信號以及解碼軟件的設(shè)計、控制程序的設(shè)計。 紅外遙控技術(shù)在工農(nóng)業(yè)，通信技術(shù)，家用電器等多種領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用， 特別是在門禁系統(tǒng)中的應(yīng)用，更加收到了人們的矚目。本設(shè)計的紅外線遙控就是

13、將 紅外遙控技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用結(jié)合的一種方案。他的特點(diǎn)是：抗干擾能力強(qiáng)，工 作可靠，使用方便，傳遞信息準(zhǔn)確可靠，幾乎讓傳統(tǒng)電器匹配智能電器。紅外遙控 作為一種高科技產(chǎn)品，在很多領(lǐng)域已經(jīng)成為主導(dǎo)產(chǎn)品，現(xiàn)在它正以飛快的速度進(jìn)入 尋常百姓家。為我們所熟知。 1.2 系統(tǒng)的研究目的與意義 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)，在一定程度上滿足了人們這個要求！遙控器是由 高產(chǎn)的發(fā)明家 robert adler 在五十年代發(fā)明的。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，實現(xiàn)對控

14、 制對象的遠(yuǎn)距離控制，具體來講，就是有發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，有接收器接 收下來并對信號進(jìn)行處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠(yuǎn)程控制。 本論文的目的是設(shè)計一款紅外遙控器。控制信號可以通過按鍵發(fā)送出去通過 對控制代碼進(jìn)行分析，相應(yīng)的紅外設(shè)備所接收到的紅外信號是從紅外線發(fā)射端口發(fā) 送出去的，最終達(dá)到了實現(xiàn)控制目的，并且其采用了 at89c51 單片機(jī)芯片作為系統(tǒng) 的處理器，在其他系統(tǒng)功能的開發(fā)上也有一定的優(yōu)勢。有非常好的市場前景。 伴隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步、無線通信技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。 同時計算機(jī)等信息工具以及一些新的技術(shù)和產(chǎn)品不斷的進(jìn)入普通老百姓的家中，其 中遙控器在里面也顯

15、得有非常重要的作用。而目前使用最多的紅外遙控器具有如下 的功能，就是用戶在對各種家用電器進(jìn)行操作的時候。不需要離得很近，在遙控器 離家電有幾米甚至十幾米外就能夠?qū)ζ溥M(jìn)行操作。通過存儲和控制各個子系統(tǒng)的信 息，來實現(xiàn)對家用電器的控制，方便了人們的生活。具有廣泛的應(yīng)用前景。 1.3 本系統(tǒng)的研究內(nèi)容 通過學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù),模擬電子技術(shù),單片機(jī)等課程,結(jié)合實際加深對所學(xué)知識 的理解,通關(guān)設(shè)計紅外遙控電路,進(jìn)一步掌握模電數(shù)點(diǎn)單片機(jī)等理論知識的運(yùn)用,加深 了解電子元器件特別是集成電路(芯片)的結(jié)構(gòu)與功能,同時在設(shè)計過程中增強(qiáng)自己的 動手能力以及獨(dú)立思考能力,為將來在社會立足增加籌碼. 本課題主要內(nèi)容是設(shè)

16、計一個基于單片機(jī)的紅外遙控器，即利用紅外線遙控技術(shù)， 單片機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)紅外信號的發(fā)射與接收，同時利用數(shù)碼管顯示傳遞的信息。本設(shè) 計要求利用 at89c51 作為主控芯片完成主控電路的設(shè)計，輔助電路要求包括發(fā)射模 塊電路、接收模塊電路、電源電路等。 2 紅外遙控系統(tǒng)的總體設(shè)計 2.1 遙控系統(tǒng)的主要功能 本遙控系統(tǒng)利用單片機(jī)作為主控芯片，實現(xiàn)由發(fā)射端發(fā)送信息，利用紅外線傳遞 信息，接收端接收信息并顯示出來的一個簡單紅外遙控系統(tǒng)。首先將各個按鍵進(jìn)行編 碼，當(dāng)不同的指令鍵被按下時，代表不同的編碼，然后經(jīng)芯片進(jìn)行調(diào)制從而產(chǎn)生不同 的編碼信號，再由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號；在接收端使用與發(fā)送端

17、相 配對的紅外光電二極管，接收含有控制信號的紅外信號，在將該紅外信號解調(diào)為電信 號后，再送入 at89c51 單片機(jī)進(jìn)行解碼，以得到相應(yīng)的控制信號，從而完成紅外信息 的傳送。 2.2 遙控系統(tǒng)的組成部分及結(jié)構(gòu)框圖 圖 2-1 紅外遙控系統(tǒng)組成 系統(tǒng)組成如圖 2-1 所示，系統(tǒng)由發(fā)射部分和接收部分組成。發(fā)射部分采用脈沖個 數(shù)編碼，將待發(fā)射信號調(diào)制成 38khz 的載波信號，由紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射。接收部分 由紅外接收管進(jìn)行解碼接收，單片機(jī)通過對所接收信號的分析，輸出相應(yīng)的控制信號， 由發(fā)光二極管和數(shù)碼管指示出發(fā)射部分按下的按鍵號。 按鍵矩陣：即矩陣鍵盤電路，鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機(jī)輸入

18、數(shù)據(jù)、 傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。鍵盤實質(zhì)上是一組案件開關(guān)的集合。 at89c51 單片機(jī)：紅外遙控系統(tǒng)的主控芯片，遙控系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)對信息的處理， 包括調(diào)制，解調(diào)等。 紅外發(fā)射電路：將經(jīng)調(diào)制后的信號進(jìn)行功率放大，并轉(zhuǎn)換成紅外信號發(fā)射出去。 紅外接收電路：將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并放大將接收到的紅外信 號解調(diào)后轉(zhuǎn)換成一定格式的串行數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)。 顯示：經(jīng)過處理后的信號被還原后，將原信號顯示出來。 3 控制模塊的硬件設(shè)計 3.1 單片機(jī)主控模塊 3.1.1 at89c51 單片機(jī)內(nèi)部功能說明 圖 3-1 所示為 at89c51 單片機(jī)內(nèi)部功能模塊框圖，在一塊小小

19、的芯片上集成了單 片機(jī)的基本功能部件。從圖可見單片機(jī)內(nèi)部功能模塊包括以下幾個部分： （1）一個 8 位 cpu，由運(yùn)算器、控制器組成。其中算數(shù)邏輯單元 alu、累加器 acc、程序狀態(tài)寄存器 psw 等構(gòu)成運(yùn)算器，是單片機(jī)的運(yùn)算中心，可進(jìn)行 8 位算邏輯運(yùn) 算；程序計數(shù)器 pc、指令寄存器、振蕩器及定時電路等構(gòu)成控制器，是單片機(jī)的控制 中心，使得各部件在時鐘節(jié)拍的控制下協(xié)調(diào)地工作。時鐘脈沖由片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn) 生電路 osc 提供，石英晶體和微調(diào)電容需要外接，頻率范圍為 3.5-12mhz。 （2）內(nèi)含存儲器有 4kb 片內(nèi) rom，作為程序存儲器，用以存放代碼或數(shù)據(jù)表格； 128b 片內(nèi) r

20、am，作為數(shù)據(jù)存儲器，用以存放程序執(zhí)行時的用戶數(shù)據(jù)；21 個片內(nèi)特殊功 能寄存器 sfr?？蓪ぶ吠獠砍绦虼鎯ζ骱蛿?shù)據(jù)儲存器空間各為 64kb。 （3）4 個 8 位并行 i/o 口 p0-p3，可用作輸入輸出；1 個全雙工串行口 uart（通 用異步收發(fā)器），用于串行通信。 （4）2 個 16 位定時/計數(shù)器，可用作定時或計數(shù)。 （5）5 個中斷源，其中 2 個外部中斷源 int0 和 int1，3 個內(nèi)部中斷源，即 2 個定 時/計數(shù)中斷，一個串行口中斷。具有 2 個中斷優(yōu)先級嵌套結(jié)構(gòu)。 圖 3-1 at89c51 單片機(jī)內(nèi)部功能模塊框圖 3.1.2 引腳功能說明 at89c51 單片機(jī)引腳

21、圖如圖 3-2 所示 圖 3-2 at89c51 單片機(jī)引腳圖 （1）vcc：供電電壓。 （2）vss：接地。 （3）p0 口：p0 口為一個 8 位漏級開路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8 個 ttl 門電流。 當(dāng) p0 口的管腳第一次寫 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)/地址的低八位。在 fiash 編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗時，p0 輸出原碼，此時 p0 外部必須被拉高。 （4）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

22、 后，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。 （5）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，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸 入。并因此作為輸入時，p2 口的管腳被外部拉低，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

23、 flash 編程和校驗時 接收高八位地址信號和控制信號。 （6） 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， 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，p3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 （7）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。 （8）ale/prog：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

24、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。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。 （9）/psen：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 機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩

25、次有效的/psen 信號將不 出現(xiàn)。 （10）/ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h- ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時，/ea 將內(nèi)部鎖定為 reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時，此間內(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）。 （11）xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 （12）xtal2：來自反向振蕩器的輸出。 3.2 單片機(jī)外圍電路 3.2.1 電源電路 6v 電池的+6v 端經(jīng)過 d2 二極管 4007 降壓后，到達(dá)整個電路的 vcc，為整個電路提

26、供供電電源。二極管的壓降一般為 0.7v，經(jīng)過降壓后的電壓大概為 5.3v。圖 3-3 中的 d3 發(fā)光二極管為電源指示燈，通電后該指示燈會一直長亮。 圖 3-3 電源電路 3.2.2 晶振電路 本設(shè)計的晶振采用的是 11.0592m 晶體振蕩器，此晶振比較常見，易于購得。因此， 在設(shè)計中，圖 3-4 使用 11.0592m 的晶振與 2 個 30pf 的瓷片電容組成單片機(jī)的晶振振 蕩電路，為單片機(jī)的正常工作提供了振蕩信號。 圖 3-4 晶振電路 3.2.3 復(fù)位電路 圖 3-5 中的 sw7、c4 及 r17，一起組成了本設(shè)計的復(fù)位電路，其中 c4 與 r17 為常 用的阻容復(fù)位電路。當(dāng)工作

27、電路在瞬間上電時，電容 c4 瞬間導(dǎo)通，+5v 加載到單片機(jī) 的第 9 引腳（reset），系統(tǒng)完成了通電情況下的熱啟動。設(shè)計此按鍵的好處是，當(dāng)在 系統(tǒng)死機(jī)的情況下，可以在不斷電的情況下按下此按鍵，完成單片機(jī)熱啟動。 圖 3-5 復(fù)位電路 3.2.4 矩陣鍵盤電路 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干 預(yù)單片機(jī)的主要手段。鍵盤實質(zhì)上是一組案件開關(guān)的集合。通常，鍵盤開關(guān)利用了機(jī) 械觸點(diǎn)的斷開、閉合作用。鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)高電平或 低電平，如果高電平表示鍵斷開，低電平表示鍵閉合，通過對行線電平高低狀態(tài)的檢 測，便可以確認(rèn)案件按下與否。為了確

28、保 cpu 對一次按鍵動作只確認(rèn)一次案件有效， 必須消除抖動期的影響。 常用的鍵盤接口分為獨(dú)立式和行列式鍵盤接口。獨(dú)立式鍵盤適用于按鍵較少或操 作速度較高的場合。行列式（也稱矩陣式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線 和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。本次設(shè)計所采用的鍵盤接口就是這種。行 列鍵盤的結(jié)構(gòu)如下圖 3-6 所示。 圖 3-6 行列式鍵盤結(jié)構(gòu) 行列式鍵盤的工作原理：按鍵設(shè)置在行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線 通過上拉電阻接到+5v 上。無按鍵按下時行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時，行 線電平狀態(tài)將由此行線相連的列線的電平?jīng)Q定。列線的電平如果為低，則行線電平為 低;列線的

29、電平如果為高，則行線亦為高。這一點(diǎn)是識別行列式鍵盤是否按鍵的關(guān)鍵所 在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在行和列的電平。 因此各按鍵彼此將互相發(fā)生影響，所以必須將行、列信號配合起來并做適當(dāng)?shù)奶幚恚?才能確定閉合鍵的位置。 3.2.5 led 顯示器 常用的 led 顯示器為 8 段或 7 段（8 段比 7 段多了以個小數(shù)點(diǎn)“dp”段）。每一個 段對應(yīng)以個發(fā)光二極管。這種顯示器由共陽極和共陰極兩種。如圖 3-7 所示。共陰極 led 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常次共陰極接地。當(dāng)某個發(fā)光二極管的 陽極為高電平時，發(fā)光二極管點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被現(xiàn)實。同樣，共陽極 led

30、 顯示器的發(fā) 光二極管的陽極連接在一起，通常此公共陽極接正電壓，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極接 低電平時，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。為了使 led 顯示器顯示不同的符號 和數(shù)字，就要把不同段的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，這樣就要為 led 顯示器提供代碼，因為這 些代碼可使 led 相應(yīng)的段發(fā)光，從而顯示不同字型，因此該代碼稱之為段碼（或稱為 字型代碼）。7 段發(fā)光二極管在加上一個小數(shù)點(diǎn)，共計 8 段。因此提供給 led 顯示器的 段碼正好是 1b。各段于字節(jié)中各位對應(yīng)關(guān)系如下圖 3-7。 圖 3-7 8 段 led 結(jié)構(gòu)及外形 3.3 紅外發(fā)射模塊的硬件電路 如圖 3-8，單片機(jī)采用 at89c51，

31、內(nèi)部有 4 k b 的程序存儲器，外部有 p0-p3 四個 8 位并口，選用晶振頻率 fosc=24mhz。圖 3.8 中，se303 是紅外發(fā)射二極管，當(dāng) p1.0=1 時，三極管 9013 導(dǎo)通，se303 通電發(fā)射紅外線，實際上發(fā)射的是頻率為 38khz 的脈沖串;反之，三極管 9013 截止，se303 截止，不發(fā)射。 圖 3-8 發(fā)射部分電路圖 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號產(chǎn)生電路以不 同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。 在確定選擇 at89c51 作為本設(shè)計發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制鍵后， 加上一個簡單紅外發(fā)射電路和 1

32、2m 晶體震蕩器便可實現(xiàn)紅外發(fā)射。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(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，它發(fā)出的便是 紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940nm 左 右，外形與普通 5 發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。 遙控發(fā)射通過鍵盤，每按下一個鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼 指令信號調(diào)制在 40khz 的載波上，激勵紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過空間的傳 送到受控機(jī)的遙控接收器。p1 口作為按鍵部分，p0.7 口作為發(fā)射部分，電路圖如圖 3- 8。 3.4 紅外接收模塊的硬件電

33、路 接受部分的電路原理圖如圖 3-9 所示。其中 at89c51(2)單片機(jī)為控制核心： p1.0p1.7 口作為數(shù)碼管的二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出，通過數(shù)碼管顯示發(fā)射終端的按鍵號，同時 p0 口和 p2 口相應(yīng)的二極管會顯示亮燈；p3.0、p3.3 口接收調(diào)解后的紅外遙控信號， 需要說明的是： 圖 3-9 接收部分電路原理圖 1) 處于在開關(guān)機(jī)時燈應(yīng)全滅的考慮，p0 和 p2 口在系統(tǒng)上電初始化后將一直保持 為高電平，知道接收到發(fā)射部分的控制信號，其狀態(tài)才會發(fā)生改變。 2) 紅外接收頭采用一體化接收器 hrm5700b，其解調(diào)頻率為 38khz，當(dāng) hrm5700b 接收到 38khz 的紅外脈沖信號時

34、輸出為低電平，反之輸出高電平。它是將光探測器與 前置放大器封裝在一起，以實現(xiàn)對脈沖編碼信號調(diào)制的紅外光信號的接收。 在系統(tǒng)工作時，hrm5700b 對接收到的脈沖編碼信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)后的信號輸入 至單片機(jī)的 p3.0、p3.3 口。 4 控制模塊的軟件設(shè)計 本設(shè)計的控制軟件分為發(fā)射控制部分和接收控制部分。 4.1 發(fā)射部分的工作原理 系統(tǒng)上電初始化，然后調(diào)用鍵掃描處理子程序。當(dāng)無按鍵按下時，系統(tǒng)處于等待 狀態(tài)；當(dāng)有按鍵按下時，系統(tǒng)通過按鍵檢查子程序，檢查按鍵號并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的發(fā)射 子程序。在發(fā)射子程序中，將待發(fā)射信號調(diào)制成 38khz 的載波信號，由單片機(jī)的 14 腳 輸出，經(jīng)三極管 9013

35、放大后驅(qū)動紅外發(fā)射管 st188，發(fā)射調(diào)制脈沖信號。發(fā)射信號采 用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個數(shù)代表不同的編碼，最小為 6 個脈沖，最大為 21 個脈 沖，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔為 8ms。為達(dá)到控制準(zhǔn)確的目的，將發(fā)射脈沖分為連接段、控制 段和結(jié)束段。連接段為發(fā)射信號的前 3 個脈沖，脈沖寬度分別為 4ms、2ms、4ms，脈沖 間隔為 1ms。結(jié)束段為發(fā)射信號的最后 2 個脈沖，脈沖寬度分別為 2ms、4ms，脈沖間 隔為 1ms。中間為控制段，脈沖寬度和賣出那個間隔均為 1ms。發(fā)射 8 個編碼時的輸出 信號波形如圖 4-1 所示。其中前 3 個脈沖為連接段。中間 3 個脈沖為控制段，最后 2 個

36、脈沖為結(jié)束段。 圖 4-1 發(fā)射 8 個編碼時的輸出信號波形圖 4.2 接收部分工作原理 系統(tǒng)上電初始化后，對單片機(jī)的 p3.3 口進(jìn)行檢測，當(dāng)其為高電平時，系統(tǒng)處于等 待狀態(tài)。當(dāng)其為低電平時，將啟動中斷服務(wù)程序，實現(xiàn)接收數(shù)據(jù)幀。需要說明的是： 數(shù)據(jù)幀采用中斷方式進(jìn)行接收，單片機(jī)在外中斷 1 方式下工作。在數(shù)據(jù)幀接收時，將 對所接收數(shù)據(jù)的前 3 位碼的碼寬進(jìn)行驗證。前 3 位碼的碼寬分別為 4ms、2ms、4ms，若 任意一位的碼寬不滿足要求，都將作為錯誤碼處理，當(dāng)系統(tǒng)接收到的高電平脈寬大于 5ms 時，結(jié)束脈沖接收。然后系統(tǒng)會對所接收脈沖的最后兩位脈寬進(jìn)行驗證，其值應(yīng)分 別是 2ms 和 4

37、ms，否則將會作為錯誤碼處理，最后系統(tǒng)根據(jù)累加器 a 中的脈沖個數(shù)，在 單片機(jī) p0 或 p2 口的某一對應(yīng)引腳輸出控制信號，同時在 p1 口輸出相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 此時即完成一次數(shù)據(jù)的接收處理。hrm5700b 接收 8 個編碼時的輸出信號波形如圖 4-2 所示。 圖 4-2 st188 接收 8 個編碼時的輸出信號波形圖 4.3 遙控系統(tǒng)的編碼及解碼 4.3.1 遙控發(fā)射編碼格式 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 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 的組合二 進(jìn)制的“1

38、” ，其波形如圖 4-3 所示。 圖 4-3 遙控碼的“0”和“1” （注：所有波形為接收端的與發(fā)射相反） 上述“0”和“1”組成的 32 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38khz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射 頻率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射， 如圖 4-4 所示。 圖 4-4 遙控信號編碼波形圖 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種 32 位二進(jìn)制碼，周期約為 108ms。一 組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在 45ms63ms 之間，圖 4-5 為發(fā)射波形圖。 圖 4-5 遙控連發(fā)信號波形 當(dāng)一個鍵按下超過 36ms，振蕩

39、器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖，這 108ms 發(fā)射代碼由一個引導(dǎo)碼（9ms），一個結(jié)果碼（4.5ms），低 8 位地址碼 （9ms18ms），高 8 位地址碼（9ms18ms），8 位數(shù)據(jù)碼（9ms18ms）和這 8 位數(shù) 據(jù)的反碼（9ms18ms）組成。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發(fā)射的代碼 （連發(fā)碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（2.25ms）組成。 4.3.2 數(shù)據(jù)幀的接收處理 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時，第一位碼的低電平將啟動中斷程序，實時接 收數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)接收時，先對第一位（起始位）碼的碼寬進(jìn)行驗證。若第一位低電 平碼的脈寬小于 2ms，將

40、作為錯誤碼處理；否則認(rèn)為是起始碼，累加器 a 加 1.當(dāng)間隔 位的高電平大于 3ms 時，結(jié)束接收，然后根據(jù)累加器 a 中的脈沖個數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)的輸 出操作。圖 4-6 為紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖。 圖 4-6 一幀遙控碼波形圖 4.4 遙控發(fā)射及接收控制程序流程圖 4.4.1 遙控發(fā)射控制流程圖 圖 4-7 遙控紅外發(fā)射流程圖 圖 4-7 是遙控發(fā)射的主程序，首先初始化程序，然后調(diào)用鍵掃描處理子程序。上 右圖為掃鍵過程，首先判斷控制鍵是否按下，若有控制鍵按下則進(jìn)行逐行掃描，按照 p 口值查找鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序。 紅外信號發(fā)射過程：首先裝入發(fā)射脈沖個數(shù)（發(fā)射時為 3ms 脈沖，停發(fā)

41、時為 1ms 脈沖），此時若發(fā)射脈沖個數(shù)為 1 則返回主程序，若不為 1 則發(fā) 1ms 脈沖，然后停發(fā) 1ms 脈沖，這樣便結(jié)束整個發(fā)射過程。 在實踐中，采用紅外線遙控方式時，由于受遙控距離，角度等影響，實用效果不 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。 4.4.2 遙控接收控制流程圖 圖 4-9 遙控接收控制流程圖 遙控接收部分的主程序及初始化及延時過程如圖 4-9：首先初始化，然后按照顯示 亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時值，看 p3.0 口的脈沖是否為 0，若不為 0 則調(diào)入延時程序， 此時 p2.7 口輸出調(diào)光脈沖然后返回；若為 0 則直接返回 中斷過程如圖 4

42、-10：首先判斷低電平脈寬度是否大于 2ms，若脈寬不到 2ms，中斷 返回；若低電平大于 2ms，則接收并地低電平脈沖計數(shù)，接下來看判斷高電平脈沖寬度 是否大于 3ms，若脈寬不到 3ms，則返回上一接收計數(shù)過程；若高電平脈寬大于 3ms， 則按照脈沖個數(shù)至對應(yīng)功能程序。此時中斷返回。 圖 4-10 遙控接收中斷流程圖 4.4.3 控制系統(tǒng)的主程序 紅外遙控發(fā)射芯片采用 ppm 編碼方式,當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后,將發(fā)射一組 108ms 的 編碼脈沖。遙控編碼脈沖由前導(dǎo)碼、8 位用戶碼、8 位用戶碼的反碼、8 位操作碼以及 8 位操作碼的反碼組成。通過對用戶碼的檢驗，每個遙控器只能控制一個設(shè)備動作

43、，這 樣可以有效地防止多個設(shè)備之間的干擾。編碼后面還要有編碼的反碼，用來檢驗編碼 接收的正確性，防止誤操作，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。前導(dǎo)碼是一個遙控碼的起始部分， 由一個 9ms 的低電平(起始碼)和一個 4. 5ms 的高電平(結(jié)果碼)組成，作為接受數(shù)據(jù)的 準(zhǔn)備脈沖。以脈寬為 0. 56ms、周期為 1. 12ms 的組合表示二進(jìn)制的“0”；以脈寬為 1. 68ms、周期為 2. 24ms 的組合表示二進(jìn)制的“1”。如果按鍵按下超過 108ms 仍未 松開,接下來發(fā)射的代碼(連發(fā)代碼)將僅由起始碼(9ms)和結(jié)束碼(2. 5ms)組成。 單片機(jī)采用外部中斷 inti 管腳和紅外接收頭的信號線相連，

44、中斷方式為邊沿觸發(fā) 方式。并用定時器 0 計算中斷的間隔時間，來區(qū)分前導(dǎo)碼、二進(jìn)制的“1”、“0”碼。 并將 8 位操作碼提取出來在數(shù)碼管上顯示。 具體程序部分，見附錄。 5 總結(jié)與展望 本畢業(yè)設(shè)計研究的是利用 at89c51 單片機(jī)芯片來控制一個紅外遙控系統(tǒng)，通過掌 握其原理及控制過程，設(shè)計一個硬件電路，并通過和同學(xué)合作進(jìn)行對硬件電路的相關(guān) 軟件設(shè)計共同完成這個畢業(yè)設(shè)計。最終目的在于學(xué)會獨(dú)立的查找資料選擇方案，鞏固 所學(xué)知識設(shè)計單片機(jī)硬件電路，加強(qiáng)電子制作的動手能力。通過本次畢業(yè)設(shè)計我認(rèn)識 到自己在專業(yè)知識上的缺陷，所學(xué)專業(yè)知識在實際應(yīng)用中還不能夠得心應(yīng)手，以后我 會加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)，在實際

45、應(yīng)用中多下功夫，提高自己的個人能力。 展望未來，家用電器信息化能夠大大提高人們的生活質(zhì)量井且在此基礎(chǔ)上開發(fā) 出能夠統(tǒng)一控制這些家電的遙控器會越來越受到人們的歡迎無線通信技術(shù)發(fā)展越來 越快同時，我們也應(yīng)該注意到。紅外通信應(yīng)用的局限性也越來越明顯了，比如其通 信距離以及通信數(shù)據(jù)率等原因?，F(xiàn)代生活中席線局域網(wǎng)、gprs 等無線通信技木將在 家電信息化的過程中將代替它而起到更大的作用。 參 考 文 獻(xiàn) 1 霍孟友.單片機(jī)原理與應(yīng)用m. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004. 2 潘新民.王燕芳.微型計算機(jī)控制技術(shù)m.北京：電子工業(yè)出版社，2003. 3 譚建成.電機(jī)控制專用集成電路m. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社

46、，2004. 5 蘇長贊.實用遙控技術(shù)手冊m.北京：北京人民郵電出版社，1996. 6 陳永甫.紅外探測與控制電路m. 北京：北京人民郵電出版社，2004. 7 蘆健，彭軍，顏?zhàn)杂拢愇乃G.自學(xué)習(xí)型智能紅外遙控器設(shè)計j.國外電子測量技術(shù)， 2006，8（25）：63-66. 8 李華.mcs-51 系列單片機(jī)實用接口技術(shù)m. 北京：北京航空大學(xué)出版社，1993. 9 孫育才.mcs-51 系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用m. 北京：東南大學(xué)出版社，1991. 10 黃俊，王兆安.電力電子技術(shù)（第三版）m 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.12. 11 李華.mcs-51 實用接口技術(shù)m. 北京：北京航

47、空航天大學(xué)出版社，1996. 12 陸坤等.電子設(shè)計技術(shù)m 成都：電子科技大學(xué)出版社，1998.10. 13 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，2005 14 胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)m. 北京：清華大學(xué)出版社，2006,3 15 趙 亮. 單片機(jī) c 語言編程與實例m. 北京: 人民郵電出版社, 2003. ：3 -432 致 謝 首先，我要感謝我的導(dǎo)師老師在畢業(yè)設(shè)計中對我給予的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，同 時也感謝本校的一些老師在畢業(yè)設(shè)計期間所給予我得幫助。在我畢業(yè)論文寫作期間， 各位老師給我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和日常生活上的關(guān)懷

48、，沒有您們這樣的幫 助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)設(shè)計，借此機(jī)會，向您們表示由衷的感激。 接著，我要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計的短短過程中，你們給 我提出很多寶貴的意見，給了我不少幫助還有工作上的支持，在此也真誠的謝謝你們。 同時，我還要感謝我的寢室同學(xué)和身邊的朋友，正是在這樣一個團(tuán)結(jié)友愛，相互促進(jìn) 的環(huán)境中，在和他們的相互幫助和啟發(fā)中，才有我今天的小小收獲。 最后我要深深地感謝我的家人，正是他們含辛茹苦地把我養(yǎng)育成人，在生活和學(xué) 習(xí)上給予我無盡的愛、理解和支持，才使我時刻充滿信心和勇氣，克服成長路上的種 種困難，順利的完成大學(xué)學(xué)習(xí)。 還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的朋友

49、，在此無法一一列舉，此也一并表 示忠心地感謝！ 附錄 /*/ / send.c / 遙控發(fā)射器 /*/ /使用 at89c51 單片機(jī)，12mhz 晶振 / /#pragma src(e:remote.asm) #include reg52.h #include intrins.h /_nop_():延時函數(shù)用 / #define uchar unsigned char #define uint unsigned int / sbit remoteout=p35; / 遙控輸出口 / / uint i,j,m,n,k,s; uchar keyvol,temp; / 鍵值存放 / / /*1 毫秒延時程序*/ void delay(uint z) uint t1,y; for(t1=z;t10;t1-) for(y=110;y0;y-); / / /*初始化函數(shù)*/ clearmen() remoteout=0; / 關(guān)遙控輸出 ie=0 x00; tmod=0 x02; / 8 位自動沖撞模式 th0=0 xf3; / 40khz 初值 tl0=0 xf3; ea=1; / 開關(guān)中斷 / / / /*發(fā)射函數(shù)*/ sed () et0=1