照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2

1、樂山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）系（院） 物理與電子工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程論文題目：照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 張高明 指導(dǎo)教師 盧林菊(講師) 班 級 09級電信1班 學(xué) 號 09300210 完成日期：2013 年5月照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要本論文是以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)了照明燈的遙控開關(guān)和定時(shí)熄滅等功能。以STC89C52單片機(jī)為主模塊控制照明燈的開關(guān)，遙控器和紅外接收頭分別構(gòu)成發(fā)射和接收模塊，利用紅外通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的編碼，發(fā)射，傳輸，解碼，最后由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制。本設(shè)計(jì)具有穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，容易操作，方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞 單片機(jī)

2、 紅外遙控 液晶顯示前言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對于生活的標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。以計(jì)算機(jī)技術(shù)為代表的信息革命正在席卷全球，而微型計(jì)算機(jī)處理器更是已經(jīng)應(yīng)用的生活中的方方面面。單片機(jī)在工業(yè)儀表、智能控制、機(jī)電一體化和家用電器等方面都有相當(dāng)豐富的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)前，8位單片機(jī)（如AT89SC52和STC 89C52等）主要用于工業(yè)控制，如溫度、壓力、計(jì)量的測量和機(jī)械加工制造等諸多領(lǐng)域。高效能的16位單片機(jī)（如MCS-96、MK-68200）可以應(yīng)用在更復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息處理等技術(shù)。本文利用STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)對照明燈控制，改變了傳統(tǒng)的開關(guān)照明燈的方式，克服了開關(guān)固定、人工操作等缺點(diǎn)，使我們能夠在不

3、接觸開關(guān)的情況下自由遙控和定時(shí)。本設(shè)計(jì)在實(shí)際使用中，最大的特色就是節(jié)能和智能控制。體現(xiàn)了家居照明智能化，為智能家居全面實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。1 總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以STC89C52為控制核心，利用遙控器作為發(fā)射模塊發(fā)送按鍵所產(chǎn)生的的控制指令，用紅外接收頭為主要接收模塊接收后送入單片機(jī)。然后單片機(jī)根據(jù)輸入的指令做出相應(yīng)的控制操作，即改變照明燈的狀態(tài)以及在液晶上顯示相關(guān)的信息。其總體框圖1圖如下：圖1 系統(tǒng)總體框圖2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總電路圖圖2 系統(tǒng)的總體電路圖2.2 控制模塊主控電路是由STC89C52單片機(jī)、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路部分組成，具體電路如圖2所示。單片機(jī)是由運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸

4、入設(shè)備以及輸出設(shè)計(jì)共五個(gè)基本部分組成。它是把包括運(yùn)算器、控制器、少量的存儲器、最基本的輸入輸出口電路、串行口電路、中斷和定時(shí)電路等都集成在一個(gè)尺寸有限的芯片上。因此，它簡化一些專用接口電路，如編程計(jì)數(shù)器、鎖相環(huán)（PLL）、模擬開關(guān)、A/D和D/A變換器、電壓比較器等組成的專用控制處理功能的單板式微系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)充分利用了STC89C52單片機(jī)的I/O接口資源，分別控制照明燈和液晶顯示。圖3 系統(tǒng)的控制單元總體圖2.2.1 STC89C52單片機(jī)簡介 STC89C52是目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片增加了傳統(tǒng)51單片機(jī)沒有的功能。其

5、內(nèi)部由CPU即中央處理器（包括算術(shù)邏輯單元、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等）、內(nèi)部存儲器（RAM和ROM）、輸入/輸出端口、中斷系統(tǒng)、串行通信口等。對于STC89C52來說： 8KBFlash程序存儲器；512B片內(nèi)RAM； 2個(gè)可有程序控制的16 位 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1；5個(gè)中斷源分別是T0、T1、外部中斷（INT0和INT1）以及串行通信中斷；4個(gè)8位并行I/O端口，1個(gè)全雙工串行通信I/O口；看門狗定時(shí)器（WDT）。針對以上特點(diǎn)本設(shè)計(jì)主控模塊中的單片機(jī)芯片采用了STC89C52芯片，此芯片功能強(qiáng)大，能夠完全滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需求。其引腳圖如上圖4所示。圖4 STC89C52的引腳排列2.2.2 時(shí)鐘電路

6、圖5 STC89C52晶振電路本設(shè)計(jì)中采用晶振的周期為12MHz。 2.2.3 復(fù)位電路復(fù)位電路采用的是傳統(tǒng)的按鈕，按一下后 RST引腳變?yōu)楦唠娖酵瓿蓮?fù)位。圖6 ST89C52 復(fù)位電路2.3 發(fā)射模塊 發(fā)射模塊采用JQ-32遙控器其實(shí)物如下圖7所示，該遙控器為21鍵，功能強(qiáng)大，抗干擾能力強(qiáng)，適用性強(qiáng)，其參數(shù)為：電源：DC3.0V，工作距離：>=8V，發(fā)射功率：70mW,發(fā)射編碼：NEC，RC5。通過遙控器上的按鍵，經(jīng)過編碼后發(fā)射出去，經(jīng)紅外接收頭 接收后便可以控制照明燈了。圖 7 JQ-32的實(shí)物圖2.4接收模塊 紅外接收頭是集接收，放大，解調(diào)一體的器件，它內(nèi)部IC已經(jīng)完成了解調(diào)，輸出

7、的就是數(shù)字信號 ，一般接收頭載波頻率是38KHZ（或37.9KHZ），也有用其它頻率的如56KHZ，32KHZ等，接收頭的編碼格式，比如NEC， RC5，RC6，SHARP等，在連續(xù)輸出時(shí)，一般接收頭完成一串解碼后需要有一定的間隔時(shí)間才能解下一組編碼，有些接收頭是可以解連續(xù)碼的。 接收頭對38KHZ載波也有要求，一位0或1一般至少需要6-10個(gè)載波脈沖，接收頭才能輸出。 以NEC編碼為例一般情況是這樣的：一組信號有一個(gè)引導(dǎo)碼，NEC編碼是9ms低4.5ms高，后面再跟需要傳送的數(shù)據(jù)，比如用600us低1200us高代表0，1200us低600us高代表1。 接收頭沒有信號時(shí)輸出一般是高，如果收

8、到合格的一串38KHZ載波就輸出低，載波停止又輸出高，有合格載波又輸出低， 所以比要實(shí)現(xiàn)1200us低600us高就是發(fā)射1200us 38KHZ的紅外型號，在停止600us型號發(fā)射，再是下一位。 但不要連續(xù)發(fā)射38KHZ信號。 如果你連續(xù)發(fā)射38KHZ信號，會看到輸出200ms低電平后，輸出會回到高電平。本設(shè)計(jì)采用通用的VS1838B HX1838紅外接收頭，它具備以上優(yōu)點(diǎn)，滿足本次設(shè)計(jì)的需要，其引腳圖如下圖8：圖 8 紅外一體接收頭引腳圖紅外接收頭將接收到的信號送到單片機(jī)INT0口，當(dāng)為低電平時(shí)產(chǎn)生中斷。其在電路原理圖如下圖9所示：圖 9 紅外一體接收頭電路圖2.5 顯示模塊根據(jù)液晶的物理

9、特性，通過電壓對其顯示區(qū)域的圖形進(jìn)行控制。而且液晶顯示器都是數(shù)字式和單片機(jī)的接口更加簡單可靠，適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動，另外液晶的顯示質(zhì)量高，體積小，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，也使得其成為顯示模塊的首選。本文采用比較常用的LCD1602作為顯示器，常用的的字符型LCD1602液晶顯示器的實(shí)物如下圖10所示，圖10 LCD1602液晶顯示屏實(shí)物其引腳圖如下圖11：圖11 LCD1602液晶顯示器引腳圖LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16引腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表1：第1腳：VSS為接地電源端。第2腳：VDD接正5V電壓端第3腳：VL是LCD1602對比度調(diào)整電壓端，電壓越高對比度越弱，接地時(shí)對比度最

10、高，通常使用時(shí)接10K的電位器就可以進(jìn)行調(diào)整。第4腳：RS為數(shù)據(jù)/命令選擇端，當(dāng)為高電平時(shí)表示輸入數(shù)據(jù)，當(dāng)為低電平時(shí)表示輸入指令。第5腳：R/W為讀/寫選擇端，當(dāng)高電平時(shí)從LCD1602讀取信息，當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)向液晶寫入指令或者數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能信號端，當(dāng)E端為高電平時(shí)讀入信號，當(dāng)由高電平跳變成低電平（下降沿）時(shí)，運(yùn)行指令。第714腳：從D0到D7為8位I/O數(shù)據(jù)總線，其中14引腳為最高位，第7引腳為最低位。第15腳：LCD背光源正極。第16腳：LCD背光源負(fù)極。表 1 LCD1602各引腳功能介紹編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶

11、顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極其電路圖如下圖12所示：圖12 LCD1602液晶顯示器電路原理圖2.6輸出執(zhí)行模塊 本設(shè)計(jì)最終通過單片機(jī)控制照明燈的狀態(tài)，照明燈使用5V電壓的小燈泡代替，接至單片機(jī)P2.7口，經(jīng)過三極管放大，可以滿足要求。其電路原理圖如下圖13所示：圖13 照明燈電路原理圖3 軟件設(shè)計(jì)3.1程序流程圖STC89C52，液晶和中斷初始化定時(shí)器T0中斷，顯示時(shí)間。判斷外部中斷（INT0）是否被紅外信號中斷。解碼，調(diào)節(jié)定時(shí)熄燈時(shí)間，開燈和熄燈。開 始

12、圖14 主程序工作流程圖3.2程序設(shè)計(jì)思想（1）外部中斷（INT0）的工作方式設(shè)置，外部中斷（INT0）通過紅外接收頭接收編碼器發(fā)出的紅外信號，接收一幀數(shù)據(jù)中含有32 位碼，包含兩次8 位用戶碼，8 位數(shù)據(jù)碼和8 位數(shù)據(jù)碼的反碼及最后位的同步位。通過外部中斷P3.2口電壓變化解碼數(shù)據(jù)，用不同的數(shù)據(jù)控制燈亮滅，和調(diào)節(jié)熄燈時(shí)間。（2）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的工作方式設(shè)置，T0工作在定時(shí)狀態(tài)下，最大定時(shí)時(shí)間為65ms，所以要實(shí)現(xiàn)定時(shí)1s的要求，可以先定時(shí)10ms，總共需定時(shí)100次，就可以完成了。（3）.在主函數(shù)里循環(huán)地驅(qū)動lcd1602液晶顯示時(shí)間。4 總體系統(tǒng)調(diào)試4.1軟件程序調(diào)試程序調(diào)試采用常用的計(jì)

13、算機(jī)輔助工具：Keil uVision 4。Keil uVision 4是單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用最常用的軟件之一，尤其是一些軟件程序的編寫例如匯編和C等高級語言，由于它具有高效，快速，通用的編譯平臺以及仿真功能，所以經(jīng)常與Protues和Protel等軟件聯(lián)合使用。在調(diào)試程序軟件仿真時(shí)，既能模擬單片機(jī)的I/O口、中斷、定時(shí)器等功能，又能仿真單片機(jī)的串行和并口通信。因此很多開發(fā)51應(yīng)用的工程師或普通的單片機(jī)愛好者，都對它十分喜歡。(1)啟動Keil 軟件 (2)在打開的界面點(diǎn)擊project后在下拉的菜單中點(diǎn)擊New Project uVision4，取一個(gè)名字后就新建了一個(gè)工程。然后在彈出一個(gè)的一個(gè)對

14、話框中，選擇 Atmel后雙擊再選中 AT89S51或52。(3)建立源程序文本。點(diǎn)擊文件菜單File后在下拉菜單中點(diǎn)擊New，此時(shí)我們可以在新的界面中編寫程序完了之后點(diǎn)擊保存并命名xx.c（注意若是匯編語言則應(yīng)命名是xx .asm）保存。然后點(diǎn)擊Target 1前面的+號，出現(xiàn)Source Group1,右鍵單擊Source Group 1后選擇Add Files to Source Group1在彈出的對話框中選擇剛才建立的c文件后點(diǎn)擊 Add。最后在在Output欄選中Create HEX File，使編譯器輸出單片機(jī)需要的HEX文件圖15 KeilC51下創(chuàng)建源代碼圖16 編譯成功并生

15、成HEX文件4.2硬件仿真調(diào)試 Proteus ISIS是英國Labcenter公司開發(fā)的用于分析和仿真各種模擬電路和集成電路軟件。該軟件的特點(diǎn)是：（1）將SPICE電路仿真和單片機(jī)仿真結(jié)合起來，具有模擬和數(shù)字電路仿真、單片機(jī)以及RS232動態(tài)仿真、矩陣鍵盤和LCD等外圍系統(tǒng)仿真的功能。（2）支持一些常用單片機(jī)系統(tǒng)的仿真，包括：8051系列、AVR系列、HC11系列、PIC16系列、Z80系列等各種芯片。（3）具有軟件調(diào)試功能，同時(shí)可以和第三方的軟件配合使用，如Keil C51 uVision4等軟件。（4）具有豐富的繪制原理圖功能以及 PCB圖等。在Proteus ISIS中的仿真界面如下圖

16、17所示：圖17 仿真電路圖利用B1 、B2、 B3、 B4分別代替遙控器發(fā)出的信號即，設(shè)置鍵、加分鐘鍵、加秒鐘鍵、減分秒鐘鍵。當(dāng)按下設(shè)置鍵時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)，此時(shí)仿真的界面如下圖18 圖18 設(shè)置時(shí)仿真界面 加分鐘的時(shí)的仿真界面如下圖19所示，按完設(shè)置鍵之后，按一下B2，分鐘就加1。圖19 加分鐘時(shí)的仿真界面 加秒鐘時(shí)的仿真界面如下圖20所示，按完設(shè)置鍵后，按一下B3，液晶的秒鐘就加1。圖20 加秒鐘時(shí)的仿真界面 減分鐘時(shí)的仿真界面如下圖21所示，按完設(shè)置鍵后，按一下B3，液晶上的分鐘就減1。圖21 減分鐘時(shí)的仿真界面4.3硬件測試硬件完成后未工作的狀態(tài)如下圖22所示。圖22 硬件未工作狀態(tài)

17、按下遙控器上的開燈鍵情況如下圖23所示。圖23 按下開燈鍵后狀態(tài)按下遙控器上的關(guān)燈鍵情況如下圖24所示。圖24 按下關(guān)燈鍵后狀態(tài)按下遙控器上的定時(shí)模式并加分鐘情況如下圖25所示。圖25按下定時(shí)模式加分鐘狀態(tài)按下遙控器上的定時(shí)模式并加秒鐘情況如下圖26所示。圖26 按下定時(shí)模式加秒鐘狀態(tài)5 總結(jié) 在本次設(shè)計(jì)過程中，得到了盧林菊老師的細(xì)心指導(dǎo)，首先在此表示感謝，也謝謝在論文完成過程中同學(xué)的幫助。經(jīng)過兩年多的學(xué)習(xí)積累，在已掌握相關(guān)專業(yè)方面的知識以及其他方面的知識的情況下，我們嚴(yán)肅認(rèn)真的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。從一開始的選定課題到后來的資料查找、理論學(xué)習(xí)，再到軟件編寫和硬件制作、調(diào)試。在整個(gè)制作過程中使我們的

18、理論知識 和動手能力都得到了加強(qiáng)。當(dāng)在電子技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)際電路的識別以及調(diào)試過程中都會遇到各種困難，我總是先自己去思考解決，實(shí)在搞不懂就去請教指導(dǎo)老師。同時(shí)對我的鉆研精神和面對困難的心態(tài)、做事的毅力和耐心都是一種考驗(yàn) ?？傊@次設(shè)計(jì)讓我回顧了所學(xué)知識，把知識靈活運(yùn)用到實(shí)踐。通過實(shí)驗(yàn)，電路硬件沒有問題，基本可以完成設(shè)計(jì)所要求的任務(wù)。同時(shí)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，考慮到了外觀，成本等問題，在性能和價(jià)格之間作了比較好的平衡。雖然整體性能良好，但尚存在些許不足，紅外線容易受到干擾導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠,距離達(dá)不到理想的要求，且電路焊接時(shí)有些地方不夠規(guī)范，也造成一些干擾。對于本設(shè)計(jì)的一些改進(jìn)，我也做出過設(shè)想：

19、把照明燈接入互聯(lián)網(wǎng)，分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，然后可以用任何有上網(wǎng)功能的移動終端取代遙控器對照明等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這也是智能家居和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的雛形。參考文獻(xiàn)1陳海， 胡建旺，祝愛民，基于紅外的數(shù)據(jù)通信模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J，微計(jì)算機(jī)信息，2008，6（2），312-3172 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)M，高等教育出版社，20063鄧興成，單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)M，北京:機(jī)械工業(yè)版社，20094聶詩良，李磊明，采用單片機(jī)發(fā)送并接受紅紅外遙控信號的方法J，信息技術(shù)，2006，28（2）22-325郭天祥，51單片機(jī)c語言教程M，北京，電子工業(yè)出版社，2009 6邵思飛，楊延寧，劉根據(jù)，一種簡易的紅外遙控開關(guān)原理與設(shè)計(jì)，

20、現(xiàn)代電子技術(shù)，2008,31（18），35-377丁元杰，單片微機(jī)原理與應(yīng)用M，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，20018張傳友 ，張一, 感測技術(shù)基礎(chǔ)M,北京:電子工業(yè)出版社,20119 紅外線遙控器解碼原理，51電子閱讀網(wǎng)，2007The design of intelligent lighting remote control systemZhangGaomingelectronic and information engineering 09300210Abstract The paper is based on the MCU to realize remote control switch

21、lights and timing extinguishing functions as the core. The AT89S52 microcontroller to control the lamp switch module, remote control and infrared receiving head are respectively composed of transmitting and receiving module, infrared communication technology to realize the information coding, transm

22、ission, transmission, decoding, the corresponding control finally realized by scm. The design has the advantages of good stability, strong anti-interference ability, easy operation, convenient and practical. key words single chip infrared remote control lamp of liquid crystal display附錄1：程序#include &

23、lt;reg51.h>#include <intrins.h>#include "lcd1602.c"#include "timer.c"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void delay(uchar x); /x*0.14MS/void delay1(int ms);void beep();sbit IRIN = P32; /紅外接收器數(shù)據(jù)線sbit BEEP

24、 = P23; /蜂鳴器驅(qū)動線sbit LIGHT = P20; /LED燈uchar IRCOM7;sbit LCD_RS = P35; sbit LCD_RW = P36;sbit LCD_EN = P34;char u=0,t=0,s=3,m=0,h=0,cl=0;/*/void main()IE = 0x81; /允許總中斷中斷,使能 INT0 外部中斷TCON = 0x01; /觸發(fā)方式為脈沖負(fù)邊沿觸發(fā)LCD_Initial();init_sys();LIGHT=1;while(1)if(s<=-1) s=59;m-;if(m<=-1)m=59;h-;if(h<=-

25、1) h=0;GotoXY(0,0);LCD_Write(1,h/10+'0'); /顯示時(shí)間LCD_Write(1,h%10+'0');LCD_Write(1,':');LCD_Write(1,m/10+'0');LCD_Write(1,m%10+'0');LCD_Write(1,':');LCD_Write(1,s/10+'0');LCD_Write(1,s%10+'0');Print(" ");if(cl=1)LIGHT=1;TR0=0;el

26、se if(cl=2)LIGHT=0;TR0=0;elseif(s=0&&m=0)LIGHT=0;TR0=0;else LIGHT=1; /*/void timer0() interrupt 1 /10ms中斷一次 ET0=0; t+; if(t>=100) t=0; s-; TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; ET0=1; /*/void IR_IN() interrupt 0 using 0unsigned char j,k,N=0;EX0 = 0; delay(15);if (IRIN=1) /確認(rèn)IR信號出現(xiàn)

27、EX0 =1;return; while (!IRIN) /等IR變?yōu)楦唠娖?，跳過9ms的前導(dǎo)低電平信號。delay(1);for (j=0;j<4;j+) /收集四組數(shù)據(jù) for (k=0;k<8;k+) /每組數(shù)據(jù)有8位while (IRIN) /等 IR 變?yōu)榈碗娖?，跳過4.5ms的前導(dǎo)高電平信號。delay(1);while (!IRIN) /等 IR 變?yōu)楦唠娖絛elay(1);while (IRIN) /計(jì)算IR高電平時(shí)長delay(1);N+; if (N>=30)/0.14ms計(jì)數(shù)過長自動離開。 /高電平計(jì)數(shù)完畢EX0=1;return; IRCOMj=IRCOMj >> 1; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“0”if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /數(shù)據(jù)最高位補(bǔ)“1”N=0; /end for k/end for jif (IRCOM2!=IRCOM3) EX0=1;return; IRCOM5=IRCOM2 & 0x0F; /取鍵碼的低四位IRCOM6=IRCOM2 >> 4; /右移4次，高四位變?yōu)榈退奈籭f(IRCOM5>9)IRCOM5=IRCOM5+0x37;elseIRCOM5=IRCOM5+0x30;if(IRCOM6>9)IRC