智能紅外遙控暖風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 信息學(xué)院 專 業(yè)： 通信工程 題 目： 智能紅外遙控暖風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 評(píng)閱教師： 如有需要，請(qǐng)加聯(lián)系QQ： 2825772782淘（Tao） 寶(Bao) 店鋪：勵(lì)科單片機(jī)設(shè) 計(jì)工作室 2012 年 6 月 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 文 摘 要近年來，紅外遙控技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，并且出現(xiàn)了許多紅外遙控裝置，廣泛應(yīng)用于家電和電子領(lǐng)域。紅外遙控裝置主要包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)包括51單片機(jī)、操作鍵盤、編碼芯片、紅外發(fā)射電路等模塊，單片機(jī)把待發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一定格式的脈沖，然后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)送數(shù)據(jù)，通過發(fā)射電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，將已調(diào)信號(hào)通

2、過紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射；接收系統(tǒng)包括51單片機(jī)、紅外接收頭、指示燈、數(shù)碼管顯示以及暖風(fēng)機(jī)的定時(shí)、調(diào)溫控制等模塊，接收頭對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行接收、放大、解調(diào)，還原成與同步發(fā)射格式相同的脈沖信號(hào)，最后通過解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用匯編語言，實(shí)現(xiàn)了紅外遙控器的編碼、解碼，暖風(fēng)機(jī)的基本功能。最后利用Proteus軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。關(guān)鍵詞 紅外遙控 單片機(jī) 編碼 解碼 暖風(fēng)機(jī) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 26 頁 共 39 頁第 頁 共 頁目 錄1 引言111 紅外遙控技術(shù)簡(jiǎn)介112 紅外遙控的發(fā)展及現(xiàn)狀213 設(shè)計(jì)任務(wù)32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)33 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)431 單片

3、機(jī)系統(tǒng)電路432 遙控器鍵盤電路833 紅外遙控發(fā)射電路934 紅外遙控接收電路1135 暖風(fēng)機(jī)控制電路1236 紅外遙控暖風(fēng)機(jī)總電路144 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)1541 Keil軟件1542 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1643 紅外遙控接收系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)175 系統(tǒng)仿真1951 Proteus軟件1952 Proteus仿真過程2053 Proteus仿真結(jié)果20結(jié) 論23致 謝24參 考 文 獻(xiàn)25附錄 A 程序清單261 引言11 紅外遙控技術(shù)簡(jiǎn)介紅外遙控技術(shù)是紅外技術(shù)、紅外通訊技術(shù)和遙控技術(shù)的結(jié)合。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設(shè)備。由于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾

4、性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。紅外遙控技術(shù)近年來得到了迅猛發(fā)展，在家電和其他電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。隨著生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向。111 紅外技術(shù)紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長(zhǎng)范圍為0.01m1000m。根據(jù)波長(zhǎng)的不同可分為可見光和不可見光，波長(zhǎng)為0.38m0.76m的光波為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。光波為0.01m0.38m的光波為紫外光（線），波長(zhǎng)為0.76m1000m的光波為紅外光（線）。紅外光按波長(zhǎng)范圍分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外、極紅外

5、4類。紅外技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1）隱蔽性好，不易被干擾；2）環(huán)境適應(yīng)性好，在夜間和惡劣天氣下的工作能力優(yōu)于可見光；3）紅外系統(tǒng)的體積小，重量輕，功耗低；4）成本低、速度快，而且?guī)拵缀醪皇芟拗疲?）由于是靠目標(biāo)和背景之間目標(biāo)各部分之間的溫度形成的紅外輻射差進(jìn)行探測(cè)，因而識(shí)別偽裝目標(biāo)的能力優(yōu)于可見光。112 紅外通訊技術(shù)紅外通訊技術(shù)利用紅外線來傳遞數(shù)據(jù)，是無線通訊技術(shù)的一種。紅外通訊技術(shù)不需要實(shí)體連線，簡(jiǎn)單易用且實(shí)現(xiàn)成本較低，因而廣泛應(yīng)用于小型移動(dòng)設(shè)備互換數(shù)據(jù)和電器設(shè)備的控制中，例如筆記本電腦、移動(dòng)電話之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，電視機(jī)、空調(diào)、暖風(fēng)機(jī)的遙控等。紅外通訊技術(shù)一般采用紅外光波段內(nèi)的近紅外線，波長(zhǎng)在0.

6、75m至25m之間。由于紅外線的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力較差，所以紅外通訊技術(shù)更適合應(yīng)用在短距離無線通訊的場(chǎng)合。目前，紅外通訊主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信和遙控這兩方面。數(shù)據(jù)通信具有數(shù)據(jù)傳輸量大，傳輸速率高等特點(diǎn)，但距離較近，至多可達(dá)到1m；紅外遙控所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較小，一般僅為幾個(gè)至幾十個(gè)字節(jié)的控制碼，傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)（小于10米）。113 遙控技術(shù)到底是誰發(fā)明了第一個(gè)遙控器已無可考證了。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào)，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號(hào)。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作。較為理想的是光控方

7、式，采用紅外線的遙控方式逐漸取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，并且成為當(dāng)今時(shí)代的主流。由于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾 ，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對(duì)紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對(duì)載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是目前大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。12 紅外遙控的發(fā)展及現(xiàn)狀紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，在車載影音導(dǎo)航系統(tǒng)也被廣泛的應(yīng)用。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境不干擾其他電

8、器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。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(shí)按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在家用電器近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。自2005年起，臺(tái)灣與中國(guó)大陸遙控設(shè)備產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的80%，且受海外市場(chǎng)對(duì)家用自動(dòng)化與娛樂應(yīng)用產(chǎn)品需求的快速增長(zhǎng)的刺激，其出口總值仍在上升。近年來，隨著遙控制造產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，遙控器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，遙控器的價(jià)格也出現(xiàn)下滑趨勢(shì)，但高端產(chǎn)品的價(jià)格上升勢(shì)頭較好，因此，在未來一兩

9、年內(nèi)，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商主要生產(chǎn)中低端紅外產(chǎn)品，而技術(shù)較強(qiáng)的臺(tái)灣同行則將把重點(diǎn)集中在高端紅外線或轉(zhuǎn)向射頻遙控器。由于國(guó)內(nèi)及香港供應(yīng)商可提供多種規(guī)格的紅外線遙控器，而臺(tái)灣制造商則轉(zhuǎn)向采用更新的技術(shù)，因此，中國(guó)制造商可為海外買家提供各種規(guī)格的遙控器。國(guó)內(nèi)自身的需求量十分巨大。就拿福建省來說，福建是國(guó)內(nèi)的電子大省之一，廈華、廈新、萬利達(dá)和燦坤等電子廠商對(duì)紅外遙控設(shè)備需求量十分巨大，而福建省內(nèi)主要的紅外遙控設(shè)備廠商是廈門華聯(lián)，其每年對(duì)紅外遙控芯片的需求量在兩千萬以上。由此可見，發(fā)展紅外遙控技術(shù)，不但有巨大的市場(chǎng)前景，促進(jìn)整個(gè)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。13 設(shè)計(jì)任務(wù)1）以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)紅外遙控系統(tǒng)并進(jìn)行仿真；2）用

10、紅外遙控器對(duì)暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)機(jī)的開/關(guān)，定時(shí)，溫度高低的轉(zhuǎn)換等功能；3）遙控距離可達(dá)89米。單片機(jī)的工作電壓為5V，遙控器的工作電壓為4.5V，可用三節(jié)電池代替。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為控制器，利用紅外遙控來控制暖風(fēng)機(jī)的開關(guān)及運(yùn)行。其紅外遙控裝置主要包括紅外發(fā)射系統(tǒng)和紅外遙控接收系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)實(shí)際就是由單片機(jī)控制的一個(gè)遙控器，把待發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一定格式的脈沖，然后驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管向外發(fā)送數(shù)據(jù)，通過發(fā)射電路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，將已調(diào)信號(hào)通過紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā)射；接收電路的接收頭對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行接收、放大、解調(diào)，還原成與同步發(fā)射格式相同的脈沖信號(hào)，最后通過解碼把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實(shí)

11、現(xiàn)信號(hào)的傳輸。數(shù)據(jù)的編碼和解碼由AT89S51的內(nèi)部定時(shí)器和外部中斷功能實(shí)現(xiàn)。發(fā)射系統(tǒng)包括51單片 機(jī)、操作鍵盤、編碼芯片、紅外發(fā)射電路等模塊，如圖1。其中核心器件是單片機(jī)AT89S51，該芯片主要完成紅外遙控編碼，按鍵采用4×4矩陣式編碼，發(fā)射電路主要元件為紅外發(fā)光二極管，發(fā)射指示燈用來表示紅外遙控碼已經(jīng)發(fā)出。51單片機(jī)發(fā)射指示燈紅外發(fā)射按鍵矩陣鍵盤掃描 圖 1 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)接收部分包括51單片機(jī)，一體化紅外接收頭、指示燈、數(shù)碼管顯示以及暖風(fēng)機(jī)的定時(shí)、調(diào)溫控制等模塊，如圖2。其中核心器件是單片機(jī)AT89S51，用來紅外遙控解碼，并且對(duì)暖風(fēng)機(jī)的定時(shí)、指示燈以及調(diào)溫進(jìn)行控制，一體化

12、紅外接收頭為集成模塊。時(shí)鐘振蕩指示燈定時(shí)按鍵開關(guān)紅外接收調(diào)溫控制51單片機(jī)單片機(jī)復(fù)位暖風(fēng)機(jī)控制圖 2 接收控制系統(tǒng)紅外遙控基本原理框圖如圖3：按鍵編碼調(diào)制紅外發(fā)射紅外接收解調(diào)解碼功能控制載波38kHz 發(fā)射部分 接收部分 圖 3紅外遙控基本原理圖3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路主要由發(fā)射電路和接收電路組成。發(fā)射電路由單片機(jī)，矩陣鍵盤，紅外線發(fā)射電路組成；接收電路由單片機(jī)，指示燈，暖風(fēng)機(jī)控制部分組成。下面對(duì)各個(gè)模塊逐一分析。31 單片機(jī)系統(tǒng)電路此系統(tǒng)采用通用的51系列單片機(jī)，即AT89S51。它是一種低功耗、高性能CMOS8位單片機(jī)，其內(nèi)存為4KB，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的，該單片機(jī)兼容MSC-5

13、1指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)的運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，市場(chǎng)上比較多見，價(jià)格便宜,技術(shù)比較成熟且容易實(shí)現(xiàn)。311 AT89S51的特點(diǎn)MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容32個(gè)可編程I/O口線2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器全雙工串行UART通道6個(gè)中斷源中斷喚醒省電模式看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）4K字節(jié)在系統(tǒng)編程（ISP）Flash閃速存儲(chǔ)器4.0V5.5V 的工作電壓范圍圖 4 單片機(jī)引腳1000次擦寫周期時(shí)鐘頻率0Hz33MHz3級(jí)加密128×8字節(jié)內(nèi)部RAM 低功耗空閑和掉電模式 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 看門狗（WDT）及雙

14、數(shù)據(jù)指針電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 靈活的在系統(tǒng)編程（ISP字節(jié)或頁寫模式）312 引腳功能AT89S51的引腳圖如圖4，各引腳功能如下：Vcc：電源電壓，芯片供電輸入端子GND：地P0口：是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。內(nèi)部無上拉電阻，需要外接。在作為一般I/O輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路；在擴(kuò)充外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)輸出數(shù)據(jù)和低8位地址；在 F1ash 編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口:是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。Pl口作輸出時(shí)，可帶4 個(gè)TTL邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，必須先向該引

15、腳寫1。P2口：是一個(gè)有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。做一般I/O口時(shí)，用法同P1。擴(kuò)充外部存儲(chǔ)器時(shí)，做高8位地址。P3口：除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表1所示。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。表 1 P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外中斷 0）P3.3INT1（外中斷 1）P3.4T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST：復(fù)位輸入。正常工作時(shí)，該引腳必

16、須加低電平，若加兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，則單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 PSEN：是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)線。當(dāng) AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒有兩次有效的PSEN信號(hào)。/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000H-FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。XTALl：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。313 時(shí)鐘電路AT

17、89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是該放大器的輸入端輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，本系統(tǒng)振蕩電路均采用內(nèi)部振蕩，如圖5所示：圖 5 時(shí)鐘電路 外接石英晶體或陶瓷諧振器及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。在使用石英晶體時(shí)，電容一般使用30pF±10pF，而使用陶瓷諧振器一般使用40pF±10pF。本系統(tǒng)采用石英晶體諧振器。314 復(fù)位電路AT89S51復(fù)位引腳RST/VP通過片內(nèi)一個(gè)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(gè)機(jī)

18、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(gè)至少保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就能使AT89S51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，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)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(shí)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(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。電路圖如圖6：圖 6 復(fù)位電路32

19、遙控器鍵盤電路321 鍵盤種類遙控器所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤又叫獨(dú)立鍵盤，鍵與鍵之間相互獨(dú)立。編碼鍵盤基本任務(wù)是識(shí)別按鍵，提供按鍵讀數(shù)。編碼鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便，亦不需要編寫太復(fù)雜的程序。其缺點(diǎn)是使用的硬件較復(fù)雜。非編碼鍵盤的按鍵是排列成行、列矩陣形式的，又叫矩陣鍵盤。按鍵的作用只是簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)接點(diǎn)的接通或斷開，須有一套相應(yīng)的程序與之配合，才能產(chǎn)生相應(yīng)的鍵碼，非編碼鍵盤幾乎不需要附加什么硬件電路。非編碼鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，但需要通過軟件來解決按鍵的識(shí)別、防抖動(dòng)以及如何產(chǎn)生鍵碼的問題。本系統(tǒng)采用非編碼鍵盤，如圖7：圖 7 非編碼鍵盤電路322 鍵盤的延時(shí)抖動(dòng)當(dāng)按鍵開關(guān)的觸點(diǎn)

20、閉合或斷開到其穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的抖動(dòng)和彈跳，這是機(jī)械式開關(guān)的一個(gè)共性問題。其抖動(dòng)圖如圖8所示：閉合穩(wěn)定鍵按下鍵釋放抖動(dòng)抖動(dòng)圖 8 延時(shí)抖動(dòng)波形消除由于按鍵抖動(dòng)和彈跳產(chǎn)生的干擾可采用硬件方法，也可以采用軟件延遲的方法。硬件消抖，也就是采用電子元器件所構(gòu)成的電子電路來消除按鍵觸點(diǎn)抖動(dòng)，應(yīng)用于按鍵數(shù)量較少的鍵盤。軟件消抖，也就是利用軟件程序來消除按鍵觸點(diǎn)抖動(dòng)，應(yīng)用于按鍵較多的鍵盤。獨(dú)立鍵盤采用硬件法消除延時(shí)抖動(dòng)，矩陣鍵盤采用軟件法消除延時(shí)抖動(dòng)。33 紅外遙控發(fā)射電路紅外遙控發(fā)射端由編碼電路、載波信號(hào)產(chǎn)生電路和發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路組成。其中編碼由單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)。331 紅外遙控信號(hào)的編碼1）編碼的定

21、義引導(dǎo)碼9ms4.5ms0.56ms0.56ms0.56ms1.68ms0碼1碼圖 9 遙控編碼定義2） 按鍵的編碼當(dāng)我們按下遙控器按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)出如表2所示的一串二進(jìn)制代碼，我們稱之為一幀數(shù)據(jù)。根據(jù)其功能的不同，可將他們分為5部分，分別為引導(dǎo)碼、用戶碼、用戶反碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時(shí)，均是低位在前，高位在后。表 2 遙控編碼格式引導(dǎo)碼用戶碼8位用戶反碼8位數(shù)據(jù)碼8位數(shù)據(jù)反碼8位引導(dǎo)碼作為接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備脈沖，當(dāng)接收到引導(dǎo)碼時(shí)，表示一幀數(shù)據(jù)的開始。用戶碼由8位二進(jìn)制組成，共256種，用于區(qū)分不同廠家的遙控器，可以有效防止多個(gè)遙控設(shè)備之間的干擾。在同一個(gè)遙控器中用戶碼是一樣的。用

22、戶反碼是用戶碼的各位取反，主要是為了加強(qiáng)遙控器的可靠性。如果用戶碼與用戶反碼不匹配，則說明本幀數(shù)據(jù)出錯(cuò)，應(yīng)丟棄。數(shù)據(jù)碼為8位，可編碼256種狀態(tài)，代表實(shí)際所按下的鍵。在同一個(gè)遙控器上，所有按鍵的數(shù)據(jù)碼均不相同。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼的得各位取反。通過數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼的比較，可判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確。如果數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼不滿足相反的關(guān)系，則說明本次遙控接收有誤，數(shù)據(jù)應(yīng)丟棄。332 載波信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制電路紅外發(fā)射管需以38kHz的載波發(fā)射信號(hào)。為了減少定時(shí)器資源，減輕單片機(jī)CPU的工作負(fù)擔(dān)，通過石英晶體多諧振蕩器產(chǎn)生38kHz的載波信號(hào)。其電路圖如圖10所示：圖 10 載波產(chǎn)生電路二進(jìn)制信號(hào)的調(diào)制仍由

23、發(fā)送單片機(jī)來完成，它把編碼后的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成頻率的38kHz的間斷脈沖串，相當(dāng)于用二進(jìn)制信號(hào)的編碼乘以頻率為38kHz的脈沖信號(hào)得到的間斷脈沖串，即是調(diào)制后用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號(hào)。333 紅外發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路發(fā)射電路的主要元器件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)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(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右。由于紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電流決定了紅外發(fā)射的距離，因此，紅外發(fā)射二極管需要構(gòu)建驅(qū)動(dòng)電路，如圖11所示。三極管的選用主要考慮最大集電極電流Icm要大于紅外發(fā)射管的

24、，9013符合。三極管基極偏流R2由下式選取:R2=(Vbes+Ubes-U的)/(Ic/)其中，Vbes 為三極管基極-發(fā)射級(jí)的飽和導(dǎo)通壓降，一般取-0.7V；Ud為三極管導(dǎo)通時(shí)輸入低電平電壓，其值小于0.5V，一般取0.3V；Ic為三級(jí)管的集電極電流，因?yàn)楸灸K電路中，紅外發(fā)射管工作時(shí)以通斷比1:1的方式發(fā)射信號(hào)，為獲得最佳的發(fā)射距離，可取Ic約等于2，但不要超過2，否則易損壞紅外發(fā)射管；為三極管的電流放大系數(shù)，一般取50左右較為可靠。若Vcc為5V，發(fā)射管的為0.1A，則R21k，可取R2=1 k。限流電阻R3由下式選?。篟3=(Vcc+Uces-Vf)/Ic其中，Uces為三極管集電極

25、-發(fā)射級(jí)的飽和導(dǎo)通壓降，一般取-0.3V；若Vcc為5V，則R317.5，可取R3=75。圖 11 紅外發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路34 紅外遙控接收電路紅外遙控發(fā)射的二進(jìn)制代碼，在接收端需要對(duì)其進(jìn)行解碼，其接收模塊具有自動(dòng)濾除載波的功能，完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并解調(diào)出的信號(hào)遙控器的編碼脈沖。為了減少干擾，采用的是價(jià)格便宜、性能可靠的一體化紅外接頭（HS0038，它接收紅外線信號(hào)頻率為38kHz，周期為26s）接收紅外信號(hào)，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼去執(zhí)行控制相關(guān)對(duì)象。35 暖風(fēng)機(jī)控制電路紅外遙控器的按鍵控制暖風(fēng)機(jī)的功能。暖風(fēng)機(jī)的的控制部分包括暖風(fēng)機(jī)的定時(shí)、指示燈以及調(diào)溫進(jìn)行控制等模塊。其

26、功能由遙控器鍵盤控制：1鍵控制冷風(fēng)，2鍵控制低熱風(fēng)，3鍵控制高熱風(fēng)，4鍵用于定時(shí)控制，5鍵用作關(guān)機(jī)鍵。351 指示燈電路圖 12 指示燈電路如圖12，D1表示冷風(fēng)指示燈，D2表示低熱風(fēng)指示燈，D3表示高熱風(fēng)。功能表如表3：表 3 溫度控制指示燈燈P2.7-P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0十六進(jìn)制顏色D1F11100FEH綠D2F11010FDH黃D3F10110FBH紅D4-D6表示定時(shí)處理指示燈，共設(shè)定五種時(shí)間，即15分鐘，30分鐘，45分鐘，60分鐘，90分鐘。按鍵第1次按下，表示定時(shí)15分鐘，D4指示燈亮；按鍵第2次按下，表示定時(shí)30分鐘，D5指示燈亮；按鍵第3次按下，表示定時(shí)4

27、5分鐘，D6指示燈亮；按鍵第4次按下，表示定時(shí)60分鐘，D4、D6指示燈亮；按鍵第5次按下，表示定時(shí)90分鐘，D4、D5、D6指示燈亮；按鍵第6次按下，表示定時(shí)取消，D4、D5、D6指示燈全滅；之后又重復(fù)以上過程。其功能表如表4:表 4 定時(shí)處理功能表P0.7-P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0十六進(jìn)制功能F11100FEH冷風(fēng)F11010FDH低熱風(fēng)F10110FBH高熱風(fēng)352 溫度控制電路P0口接溫度控制電路，主要實(shí)現(xiàn)冷風(fēng)，低熱風(fēng)，高熱風(fēng)的控制，其電路圖如圖13：圖 13 暖風(fēng)機(jī)的溫度控制電路暖風(fēng)機(jī)只要開機(jī)，不論處于何種工作狀態(tài)，風(fēng)扇電機(jī)都必須送風(fēng)工作，無風(fēng)干燒會(huì)造成相關(guān)塑料件的熱

28、變形損壞。實(shí)現(xiàn)開機(jī)送風(fēng)的方法是單片機(jī)中的P0.0P0.2口，可用三支二極管D10、D11、D12組成三與門電路。其工作原理是：按調(diào)溫鍵K1，暖風(fēng)機(jī)啟動(dòng)并進(jìn)入冷風(fēng)工作狀態(tài)，單片機(jī)的P0.0口輸出低電平，通過三與門的D8D13支路使三極管Q1導(dǎo)通，Q2飽和，并觸發(fā)可控硅SCR導(dǎo)通，使風(fēng)扇電機(jī)通電工作，冷風(fēng)發(fā)光二極管導(dǎo)通。按調(diào)溫鍵K2，暖風(fēng)機(jī)進(jìn)入低熱送風(fēng)工作狀態(tài)，單片機(jī)的P0.0口恢復(fù)高電平，P0.1輸出低電平，該低電平一路通過三與門的D8-D11-D13支路維持可控硅SCR的導(dǎo)通，即維持風(fēng)扇電機(jī)工作，另一路通過二與門的D8支路到達(dá)三極管Q3的基極而使Q3導(dǎo)通，繼電器J1通電吸合，其常開觸點(diǎn)J1-1

29、吸合，VR1（1200W）通電加熱，低熱發(fā)光二極管導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)低熱送風(fēng)功能，此時(shí)，PTC暖氣機(jī)只相當(dāng)于一個(gè)1200W的暖風(fēng)機(jī)。按調(diào)溫鍵K3，暖氣機(jī)進(jìn)入高熱送風(fēng)工作狀態(tài)，P0.1口恢復(fù)高電平，P0.2輸出低電平，該低電平分三路去控制，一路通過三與門的D12、D13支路維持風(fēng)扇電機(jī)工作，一路通過二與門的D9支路維持Q3的導(dǎo)通，即維持繼電器J1的吸合和VR1（1200W）的通電工作，第三路直接到達(dá)三極管Q4基極，使Q4導(dǎo)通，繼電器J2通電吸合，其常開觸點(diǎn)J2-1吸合，VR2（600W）通電加熱，高熱發(fā)光二極管導(dǎo)通，此時(shí)二組VR同時(shí)加熱，相當(dāng)于一個(gè)1800W的暖風(fēng)機(jī)。36 紅外遙控暖風(fēng)機(jī)總電路該紅外

30、遙控暖風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)。發(fā)射系統(tǒng)電路圖如圖14，接收系統(tǒng)電路圖如圖15。圖 14 發(fā)射系統(tǒng)電路圖圖 15 接收系統(tǒng)電路圖4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)41 Keil軟件單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件。本設(shè)計(jì)選擇使用Keil作為開發(fā)工具。Keil作為一種專門的單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件，它具有很強(qiáng)大的功能。它集成了C編譯器，匯編編譯器等。本設(shè)計(jì)使用匯編語言進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)生*.asm文件，然后將*.asm文件加載到Proteus中的單片機(jī)中，生成*.hex文件，在Protues中調(diào)試運(yùn)行。Keil軟件是目前最流行開發(fā)80C51系列單片機(jī)的軟件工具，這從近年來各單片機(jī)仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持

31、Keil C51即可看出。Keil C51提供了包括C語言編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境將這些部分組合在一起。掌握這一軟件對(duì)于使用80C51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，即使不使用C語言而使用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令開發(fā)者事半功倍。軟件系統(tǒng)程序清單見附錄 A。42 紅外遙控發(fā)射系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)發(fā)送系統(tǒng)總體流程圖如圖16：圖 16 發(fā)送系統(tǒng)總體流程圖發(fā)射數(shù)據(jù)流程圖如圖17：發(fā)送引導(dǎo)碼發(fā)送用戶碼發(fā)送數(shù)據(jù)反碼發(fā)送數(shù)據(jù)碼開始返回圖 17 發(fā)射數(shù)據(jù)流程圖鍵盤掃描流程圖如圖18所示：鍵盤處理送入行

32、掃描初始值設(shè)C=1，左移檢測(cè)列C=0？R=0設(shè)C=1，右移檢測(cè)行C=0？YN設(shè)置初始值NNYN調(diào)消除抖動(dòng)子程序讀P1值A(chǔ)=0存按鍵值返回發(fā)送YYN圖 18 鍵盤掃描流程圖43 紅外遙控接收系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)接收系統(tǒng)總流程圖如圖19所示：遙控信號(hào)指令解碼是定時(shí)指令定時(shí)處理30分鐘到90分鐘是調(diào)溫指令風(fēng)型處理（3檔）冷風(fēng)，低/高熱風(fēng)接收到遙控信號(hào)指令開始初始化處理關(guān)閉風(fēng)扇是關(guān)機(jī)指令關(guān)機(jī)處理取消定時(shí)，關(guān)風(fēng)扇YYYYNNNN圖 19 接收系統(tǒng)總流程圖按鍵處理流程圖如圖20所示：鍵值存儲(chǔ)鍵值與07H比較鍵值與08H比較鍵值與01H比較鍵值與0AH比較鍵值與04H比較開冷風(fēng)開低熱風(fēng)開高熱風(fēng)定時(shí)處理關(guān)機(jī)返回主程序

33、其他鍵不處理圖 20 按鍵處理流程圖接收數(shù)據(jù)流程：1）初始化外部中斷0為下降沿中斷；2）進(jìn)入外部中斷，關(guān)閉外部中斷；3）對(duì)引導(dǎo)碼進(jìn)行判斷。如果引導(dǎo)碼正確，準(zhǔn)備接收下面一幀遙控?cái)?shù)據(jù)，以查詢方式判斷遙控?cái)?shù)據(jù)的0和1，如果非引導(dǎo)碼，則退出外部中斷；4）數(shù)據(jù)接收順序：用戶碼，用戶反碼，數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)反碼；5）當(dāng)接收到32位數(shù)據(jù)時(shí)，說明一幀數(shù)據(jù)接收完畢。比較數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼，若數(shù)據(jù)碼取反后與數(shù)據(jù)反碼不同，則表示為無效數(shù)據(jù)，應(yīng)放棄；6）開啟外部中斷，準(zhǔn)備下一次遙控接收。5 系統(tǒng)仿真51 Proteus軟件本系統(tǒng)最后采用Proteus軟件進(jìn)行了系統(tǒng)仿真。Proteus軟件是由英國(guó)Labcenter Elect

34、ronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，已有近20年的歷史，在全球得到了廣泛應(yīng)用。Proteus軟件采用虛擬仿真技術(shù)，具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)和仿真功能，很好地解決了單片機(jī)及其外圍電路的設(shè)計(jì)和協(xié)同仿真問題，可以在沒有單片機(jī)實(shí)際硬件的條件下，利用PC實(shí)現(xiàn)單片機(jī)軟件和硬件同步仿真，仿真結(jié)果可以直接應(yīng)用于真實(shí)設(shè)計(jì)，極大的提高了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，同時(shí)也使單片機(jī)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)過程變得容易和簡(jiǎn)單。Proteus軟件包括了豐富的元器件庫(kù)，可以根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。Proteus軟件具有4大功能：智能原理圖設(shè)計(jì)豐富的器件庫(kù)。超過27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過模糊搜索

35、可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能。自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間，并且支持總線結(jié)構(gòu)，使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙。通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。完善的電路仿真功能。52 Proteus仿真過程單片機(jī)仿真過程大致分以下3步：1）在ISIS平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)、元器件選擇、接插件、鏈接電路和電氣檢測(cè)等。2）在ISIS平臺(tái)上進(jìn)行系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)、編譯、代碼調(diào)試，最后生成目標(biāo)代碼文件(*.hex)。3）在ISIS平臺(tái)上把目標(biāo)代碼文件加載到單片機(jī)系統(tǒng)中仿真運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互、協(xié)同仿真。相當(dāng)程度的反映了實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行情況。使用Proteus軟件仿真，可以有效驗(yàn)證程序的可執(zhí)行性，并能在設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)作出調(diào)整，其流程圖如圖21、圖22所示。新建設(shè)計(jì)文件選取元器件放置元器件、電源和地電路布線元器件屬性設(shè)置電器檢測(cè)Proteus電路設(shè)計(jì)源程序編輯生成目標(biāo)文件代碼加載目標(biāo)文件設(shè)置時(shí)鐘頻率Proteus仿真圖 21 Proteus設(shè)計(jì)流程圖圖 22 Proteus仿真與設(shè)計(jì)流程圖53 Proteus仿真結(jié)果由于仿真軟件本身器件的缺乏，這里只對(duì)紅外遙控編碼、解碼進(jìn)行仿真。編碼部分由示波器進(jìn)行顯示，發(fā)射時(shí)先發(fā)送低位，在發(fā)送高位；解碼部分通過8個(gè)黃色