基于STC89C52的31路繼電器遙控系統(tǒng)設計

1、前 言近年來隨著計算機在社會領域的滲透, 單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制、檢測的日新月益地更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用的，但要達到預期的目標，僅單片機方面的知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。遙控技術根據控制方式的不同，一般分紅外遙控、聲控和無線遙控，俗稱三遙。紅外線遙控是目前應用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點。因此，彩電、錄像機、音響設備、空調、玩具、門鈴以及遙控汽車路牌等其它小型裝置上也紛紛采用紅外線遙控。例如：為了改變目

2、前汽車上的車頭路牌指示燈（以下簡稱車號器）無法靈活改變的缺陷，我們可以把紅外遙控用在其中，使其可以輕松實現遠距離、非接觸性的一次改變車號的目的，從而改變以前人工翻牌的舊模式。紅外遙控技術的出現，不僅大大提高了勞動生產率，降低了成本，而且減輕了人們的勞動強度，改善了勞動條件。同時微機技術的出現，則使現代科學研究得到了質的飛躍，給現代工業(yè)測控領域帶來了一次新的革命，給人類生活帶來了根本的改變。而兩者的有機結合，將給人類帶來更美好的明天。這次畢業(yè)設計，我總結了自己大學的專業(yè)所學和多次實踐經驗，并結合紅外遙控技術和單片機機技術，比較系統(tǒng)地介紹了單片機機技術在紅外遙控系統(tǒng)中的應用，可以說是對紅外遙控技術

3、和單片機機技術的一次總結和升華。正是鑒于紅外技術在人們生活中有如此普遍及重大的意義，本人在畢業(yè)設計中選擇了單片機的紅外遙控系統(tǒng)設計，在設計過程中，本人對紅外遙控技術以及單片機技術進行了長期、全面地了解和學習，并對很多前輩們的研究成果進行了研究，以求嘗試在學習前人經驗的基礎上取得新的突破。1. 緒論1.1 課題來源來源于生產/社會實際 1.2 研究的目的、意義、應解決的主要問題1目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全

4、保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 單片機是靠程序運行的，并且程序可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來解決的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只

5、因為單片機通過編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性的轉變！鑒于單片機的這些廣泛用途及如此簡便的使用方法，作為本專業(yè)的學生我們更應該好好學習單片機。本次畢業(yè)設計的目的就是為了進一步熟悉單片機語言及單片機工作原理，煅煉單片機與信號檢測的綜合應用能力，為以后在工作中解決各種問題打好基礎。2紅外遙控系統(tǒng)主要由遙控發(fā)射器、一體化接收頭、單片機、接口電路組成。遙控器用來產生遙控編碼脈沖，驅動紅外發(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、解調出遙控編碼脈沖。遙控編碼脈沖是一組串行二進制碼，對于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微控制器，由其內部CPU完成對遙控指令解碼，并

6、執(zhí)行相應的遙控功能。遙控技術，是指實現對被控目標的遙遠控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領域應用廣泛。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，低功耗，低成本，易實現等顯著優(yōu)點，被諸多電子設備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應用到計算機系統(tǒng)中。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設備。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產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。由于紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強，具有光波的直線傳播特性，不易產生相互間的干擾，是很好

7、的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進行調制傳輸，例如，信息直接調制紅外光的強弱進行傳輸，也可以用紅外線產生一定頻率的載波，再用信息對載波進行調制，接收端去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是我們今天看到的大多數紅外遙控器所采用的方法。紅外遙控技術在這十年來得到了迅猛發(fā)展，尤其在家電領域如彩電、DVD、空調等，也在其它電子領域得到廣泛應用，隨著人們生活水平的提高，對產品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術正是一個重點的發(fā)展方向。紅外遙控技術是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，其相應的軟件和硬件技術都已比較成熟。它在技術上的主要優(yōu)點是：（1）無需專門申請?zhí)囟l

8、率的使用執(zhí)照；（2）具有移動通信設備所必需的體積小、功率低的特點；（3）傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網絡；（4）信號無干擾，傳輸準確度高；（5）成本低廉。它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術，采用點到點的連接，具有方向性，兩個設備之間如果傳輸數據，中間就不能有阻擋物;而且通訊距離較短，此外紅外LED不是一種十分耐用的器件。使用遙控器作為控制系統(tǒng)的輸入，需要解決如下幾個關鍵問題：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計、控制程序的設計，這也是本次畢業(yè)設計的重點與難點1.3 國內外發(fā)展現狀、發(fā)展趨勢及存在主要問題隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術的發(fā)展，遙控技術才得到快速的發(fā)展

9、。在遙控方式上大體經歷了從有線到無線的超聲波、從振動子到紅外線、再到使用總線的微機紅外遙控這樣幾個階段。無論采用何種方式，準確無誤傳輸信號，最終達到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產生干擾，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。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作。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現了紅外線多功能遙控器，成為當今時代的主流。 紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，

10、繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空調機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。由于紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，沒必要像無線電遙控器那樣，每套發(fā)射器和接收器要有不同的遙控頻率或編碼，否則就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器，所以同類產品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會出現遙控信號“串門”的情況。這對于大批量生產以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方便。由于紅外線為不可見光，因此對環(huán)境影

11、響很小，再由于紅外光波動波長遠小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會影響其他家用電器，也不會影響臨近的無線電設備。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。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，它便發(fā)出的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940mm左右，外形與普通5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻檔量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率

12、要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用pc1373H、CX20106A，KS1838等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封

13、裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負（GND）和數據輸出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復雜的調試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數分頻，分頻系數一般取12，所以455kHz÷1237.9kHz38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電

14、器設備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器使用通用的遙控器也不會產生相互干擾；電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。由于各生產廠家生產了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應用。多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當發(fā)射端按下某一按鍵時，相應地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數據五種形式。“脈沖”輸出是當按發(fā)射端按鍵時，接收端對應輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半?/p>

15、平”輸出是指發(fā)射端按下鍵時，接收端對應輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉淼碗娖阶優(yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其他如調光、調速、音響的輸入選擇等?！皵祿陛敵鍪侵赴岩恍┌l(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的

16、幾個輸出形成一個二進制數，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數據輸出外，還應有一位“數據有效”輸出端，以便以后適時地來取數據。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口， 除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。本次設計是基于單片機的紅外遙控系統(tǒng)設計,它在我們的生產和生活中有著很廣泛的應用前景。在我們所居住的場所,我們就可以通過紅外遙控技術來控制各種電器、儀表、機械等。這種系統(tǒng)具有很強的適用性、靈活性、先進性。它的應用將使得我們的生活變的更加

17、輕松，大大方便了人們的生活。1.4 設計方案方案一：簡易紅外遙控電路在不需要多路控制的應用場合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低。產生震蕩頻率 如圖1.1：紅外發(fā)射 圖1.1 紅外發(fā)射部分結構圖考慮到本方案電路是簡單的單通道遙控器，可直接產生一個控制功能的震蕩頻率，再通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。如圖1.2：紅外接收解調控制受控電器 圖1.2 紅外接收部分框圖當紅外接收頭接收到控制頻率時，由一個電路對其進行解調并產生相應的控制功能。方案二：利用單片機紅外遙控電路紅外線發(fā)射/接收控制電路均采用單片機來實現，輸出控制方式可選擇，實

18、用性強。 方案結構圖：如圖1.3：單片機紅外發(fā)射遙控按鈕 圖1.3 紅外發(fā)射部分框圖當按下遙控按鈕時，單片機產生相應的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。如圖1.4：單片機受控電器紅外接收 圖1.4 圖1.4 紅外接收部分框圖當紅外接收器接收到控制脈沖后，由控制方式選擇開關選擇是“互鎖”還是單路控制，再由單片機處理后，對相應的受控電器產生控制。方案三：利用紅外遙控器遙控電路用一個成品紅外電器遙控器發(fā)射信號，再由單片機解碼可以分別控制多個電器的電源開關。如圖1.5：AS3010 紅外遙控編碼芯片紅外發(fā)射按鍵控制 圖1.5 紅外發(fā)射部分結構圖當按下遙控按鈕時，AS3010產生相應的控制脈沖，由紅外

19、發(fā)光二極管發(fā)射出去。如圖1.6：顯示單片機受控電器電源開關紅外接收 圖1.6 紅外接收部分結構圖 當紅外接收器接收到控制脈沖后，經單片機處理，判斷是否對受控電器進行控制，再由顯示設備顯示出當前受控電器的序號。 方案比較綜上所述通過比較三套方案，方案一未采用單片機控制，功能過于單一，僅能對一路電器進行簡單的遙控；方案二采用單片機來實現，電路簡單，實用性強，可控制多個電器；方案三直接用紅外線遙控器，電路簡單，實用性強，也可控制多個電器，并且成品的遙控器工作穩(wěn)定，功耗極低，價格低廉，可見方案三設計用到的元器件較少，電路相對簡單，工作量較少。所以本設計采用方案三作為設計藍本。2.系統(tǒng)硬件設計2.1器件

20、選擇2.1.1 單片機的選擇 本設計所用的單片機可以用C31, STC89C-52,羚羊單片機等多種單片機來實現。但是C31沒有內部存儲器，本設計需要編寫程序，那么就要用外部擴展，比較麻煩。本設計所編寫的程序比較簡單，功能也比較少，如用羚羊單片機過于麻煩，大材小用，所以我們決定用STC89C52單片機來完成本設計，既方便也很實用。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技

21、術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。1.時鐘電路STC89C52內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式產生或外部方式產生。內部方式的時鐘電路如圖42(a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯諧振回路。晶體振蕩頻率可以在1.212MHz之間選擇，電容值在530pF之間選擇，電容值的大小可對頻率起微調的作用。2外部方式的時鐘電路如圖42（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用

22、頻率低于12MHz的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1和P2，供單片機使用。（a）內部方式時鐘電路 （b）外部方式時鐘電路圖42時鐘電路2.復位及復位電路（1）復位操作復位是單片機的初始化

23、操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。除PC之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表一所示。表一 一些寄存器的復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）復位信號及其產生R

24、ST引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩周期(即二個機器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。產生復位信號的電路邏輯如圖43所示：圖43復位信號的電路邏輯圖整個復位電路包括芯片內、外兩部分。外部電路產生的復位信號(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的S5P2時刻對施密特觸發(fā)器的輸出進行采樣，然后才得到內部復位操作所需要的信號。復位操作有上電自動復位相按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的，其電路如圖44（a）所示。這佯，只要電源VCC的上升時間不超過1ms

25、，就可以實現自動上電復位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復位初始化。按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是通過使復位端經電阻與VCC電源接通而實現的，其電路如圖44（b）所示；而按鍵脈沖復位則是利用RC微分電路產生的正脈沖來實現的，其電路如圖44（c）所示：（a）上電復位 （b）按鍵電平復位 （c）按鍵脈沖復位圖44復位電路上述電路圖中的電阻、電容參數適用于6MHz晶振，能保證復位信號高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。 STC89C52具體介紹如下： 如圖2.1： 圖2.1 STC89C52引腳圖 主電源引腳（2根）VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地

26、線外接晶振引腳（2根）XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端控制引腳（4根）RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現2個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）STC89C52單片機有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個口有8位（8根引腳），共32根。PO口（Pin39Pin

27、32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位準雙向I/O口線，名稱為P3.0P3.7STC89C52主要功能如表二所示。表二 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內部RAM3個16位可編程定時/計數器中斷時鐘頻率0-24MHz2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗

28、空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能2.1.2 顯示器件選擇LED是發(fā)光二極管Light Emitting Diode的英文縮寫。 LED應用可分為兩大類：一是LED單管應用，包括背光源LED，紅外線LED等；另外就是LED顯示屏，目前，中國在LED基礎材料制造方面與國際還存在著一定的差距，但就LED顯示屏而言，中國的設計和生產技術水平基本與國際同步。 LED顯示屏是由發(fā)光二極管排列組成的一顯示器件。它采用低電壓掃描驅動，具有：耗電少、使用壽命長、成本低、亮度高、故障少、視角大、可視距離遠等特點。LCD顯示器的原文是Liquid Crystal Display，取每字的第一個字母組成，中文多稱

29、液晶平面顯示器或液晶顯示器。其工作原理就是利用液晶的物理特性：通電時排列變得有序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過，說簡單點就是讓液晶如閘門般地阻隔或讓光線穿透。 LCD的好處有： 與CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點主要包括零輻射、低功耗、散熱小、體積小、圖像還原精確、字符顯示銳利等。 選購LCD，有幾個基本指針： 高亮度:亮度值愈高，畫面自然更亮麗，不會朦朧霧霧。亮度的單位為cd/m2，也就是每平方公尺分之燭光。低階的LCD亮度值，有低到150 cd/m2，而高階的顯示器，則可高達250cd/m2。 高對比:對比愈高，色彩更鮮艷飽和，且會顯的立體。相反的，對比低，顏色顯的貧瘠，影

30、像也會變得平板。對比值的差別頗大，有低到100:1，也有高到600:1，甚至更高。 寬廣的可視范圍:可視范圍簡單的說，指的是在屏幕前畫面可以看的清楚的范圍?？梢暦秶?，自然可以看的更輕松；愈小，只要觀看者稍一變動觀看位置，畫面可能就會看不清楚了?？梢暦秶乃惴ㄊ菑漠嬅嬷虚g，至上、下、左、右四個方向畫面清楚的角度范圍。數值愈大，范圍自然愈廣，但四個方向的范圍不一定對稱。當上下、左右對稱時，某些廠商會將兩邊的角度值相加，標示為水平：160°；垂直：160°；也可能分開標示為左/右：± 80°；上/下：± 80°。某些LCD機種的單一角度

31、，甚至只有40°50°。 快速訊號反應時間:訊號反應是指系統(tǒng)接收鍵盤或鼠標的指示后，經CPU計算處理，反應至顯示器的時間。訊號反應對動畫和鼠標移動非常重要，此現象一般而言，只發(fā)生在LCD液晶顯示器上，CRT傳統(tǒng)顯像管顯示器則無此問題。訊號反應時間愈快，作業(yè)處理自是愈方便。觀察的方法之一是將鼠標快速移動（亦即鼠標不斷下指示給系統(tǒng)，系統(tǒng)則不斷將訊號反應給顯示器），在一般低階的LCD顯示器上，光標在快速移動時，過程中會消失不見，直到鼠標定位，不再移動后一小段時間，才會再度出現；而在一般速度動作時，移動過程亦會清楚的看到鼠標移動痕跡。而VE500的超快訊號反應時間快達16ms（毫秒

32、），則讓光標移動無時差，移動過程清楚易見，不帶來作業(yè)困擾。在單片機應用系統(tǒng)中,使用的顯示器主要有LED(發(fā)光二極管)和LCD(夜晶顯示器)。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。但是他們也是各有特點：LED接口非常簡單，不需要專用的驅動程序，在設計程序時也非常的簡單；LCD顯示的字比較豐富，也比較清楚，給人的感覺很好，但是他接口復雜，且要自己造字庫，難度不小。對于萬用表來說，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數字就夠了，故沒必要采用LCD，用一個7段LED就夠了。2.1.3遙控器件選擇AS3010 是一種紅外遙控發(fā)射集成電路，采用 CMOS 工藝制造，工作電壓范圍寬，能支持 32 種

33、系統(tǒng)，每種系統(tǒng)最多有 64 條碼，這樣 AS3010 可提供多達 2048個碼。本設計選擇通用遙控器H-3010。AS3010：一主要特點CMOS 工藝制造單個管腳的振蕩器低電壓工作雙相位發(fā)射技術可支持 32 種系統(tǒng)可提供 2048個編碼二應用范圍電視機、組合音響設備、VCD、DVD 播放機三結構框圖如圖2.4：圖2.4 AS3010結構框圖四管腳圖及管腳說明1.管腳圖（如圖2.5）圖22.5 AS3010管腳圖2. 管腳說明（表2.2）表2.2 AS3010管腳說明管腳號符號輸入/輸出功能描述1 KI7IP鍵掃描輸入2 SMSI系統(tǒng)模式選擇輸入3-6 C0-C3IP鍵掃描輸入7 MDOO用載

34、波（頻率為 fc/12,占空比 25%）調制的碼脈沖輸出8 DOUTO合成碼數據輸出端9-13 KO7-KO3OD鍵掃描驅動管腳14 VSS電源負端15-17 KO2-KO0OD鍵掃描驅動管腳18OSCI振蕩器輸入管腳19 TI測試端(正常使用時可以懸空或接 GND)20 NC空腳21-27 KI0-KI6IP鍵掃描輸入28 VDD電源正端注：IP 為內置 P 溝道上拉晶體管的輸入端；OD 為 N 溝道晶體管漏極開路輸出的輸出端； O 為正常輸出端；2.1.4控制器件選擇在各種自動控制設備中，都存在一個低壓的自動控制電路與高壓電氣電路的互相連接問題，一方面要使低壓的電子電路的控制信號能夠控制高

35、壓電氣電路的執(zhí)行元件，如電動機、電磁鐵、電燈等；另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的安全，電磁式繼電器便能完成這一橋梁作用。 電磁繼電器是在在輸入電路內電流的作用下，由機械部件的相對運動產生預定響應的一種繼電器。 它包括直流電磁繼電器、交流電磁繼電器、磁保持繼電器、極化繼電器、舌簧繼電器,節(jié)能功率繼電器。 (1)直流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為直流的電磁繼電器。 (2)交流電磁繼電器：輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器。 (3)磁保持繼電器：將磁鋼引入磁回路，繼電器線圈斷電后，繼電器的銜鐵仍能保持在線圈通電時的狀態(tài)，具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)。 (4)極化繼

36、電器：狀態(tài)改變取決于輸入激勵量極性的一種直流繼電器。 (5)舌簧繼電器：利用密封在管內，具有觸點簧片和銜鐵磁路雙重作用的舌簧的動作來開、閉或轉換線路的繼電器。 (6)節(jié)能功率繼電器:輸入電路中的控制電流為交流的電磁繼電器,但它的電流大(一般30-100A),體積小, 節(jié)電功能。 電磁式繼電器一般由控制線圈、鐵芯、銜鐵、觸點簧片等組成，控制線圈和接點組之間是相互絕緣的，因此，能夠為控制電路起到良好的電氣隔離作用。當我們在繼電器的線圈兩頭加上其線圈的額定的電壓時，線圈中就會流過一定的電流，從而產生電磁效應，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

37、點）吸合。當線圈斷電后，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，從而達到了在電路中的接通、切斷的開關目的。用單片機驅動電磁式繼電器的方法有很多種，下面即介紹幾種常用方案并選擇一種作為本次設計的藍本。方案一：下圖是STC89C52單片機實驗板上HK4100F繼電器驅動電路原理圖，三極管PNP的基極B接到單片機的P3.1，三極管的發(fā)射極E接到繼電器線圈的一端，線圈的另一端接GND；繼電器線圈兩端并接一個二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時產生的反向電動勢，防止反向電勢擊穿三極管PNP及干擾其他電路；R8和發(fā)光

38、二極管LD1組成一個繼電器狀態(tài)指示電路，當繼電器吸合的時候，LD1點亮，這樣就可以直觀的看到繼電器狀態(tài)了。如圖2.6 圖2.6 HK4100F繼電器驅動電路原理圖驅動原理： 1、當STC89C52單片機的P3.1引腳輸出低電平時，三極管PNP飽和導通，電源加到繼電器線圈兩端時，繼電器吸合，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點亮，繼電器的常開觸點閉合，相當于開關閉合。 2、當STC89C52單片機的P3.1引腳輸出高電平時，三極管PNP截止，繼電器線圈兩端沒有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開觸點釋放，相當于開關斷開。注：在三極管截止的瞬間，由于線圈中的電流不能突變?yōu)榱?/p>

39、，繼電器線圈兩端會產生一個較高電壓的感應電動勢，線圈產生的感應電動勢則可以通過二極管IN4148釋放，從而保護了三極管免被擊穿，也消除了感應電動勢對其他電路的干擾，這就是二極管IN4148的保護作用。方案二：能帶動繼電器工作的CMOS集成塊在人們的習慣中，總認為CMOS集成塊不能直接帶動繼電器工作，但實驗證明，部分CMOS集成塊不僅能直接帶動繼電器工作，而且工作穩(wěn)定可靠?，F將CD4066 CMOS集成塊帶動繼電器的工作原理分析如圖2.7： 圖2.7 CMOS集成塊帶動繼電器的工作原理圖CD4066是四雙向模擬開關，集成塊SCR1SCR4為控制端，用于控制四雙向模擬開關的通斷。當SCR1接高電平

40、時，集成塊、腳導通，12VK1集成塊、腳電源負極使K1吸合；反之當SCR1輸入低電平時，集成塊、腳開路，K1失電釋放，SCR2SCR4輸入高電平或低電平時狀態(tài)與SCR1相同。電路中，繼電器線圈兩端均反相并聯了一只二極管，它是用于保護集成塊的，切不可省去，否則在繼電器由吸合狀態(tài)轉為釋放時，由于電感的作用線圈上將產生較高的反電動勢，極容易導致集成塊擊穿。并聯了二極管后，在繼電器由吸合變?yōu)獒尫诺乃查g，線圈將通過二極管形成短時間的續(xù)流回路，使線圈中的電流不致突變，從而避免了線圈中反電動勢的產生，確保了集成塊的安全。方案三：的吸合措施常常因為電源電壓低于繼電器的吸合電壓而使其不能正常工作，事實上，繼電器

41、一旦吸合，便可在額定電壓的一半左右可靠地工作。因此，可以在開始時給繼電器一個啟動電壓使其吸合，然后再讓其在較低的電源電壓下工作，如圖2.8所示的電路便可實現此目的。圖2.8 低電壓驅動繼電器工作的原理圖工作原理：如圖所示。V1為單結晶體管BT33C，它與R1、R2、R3和C1組成一個張弛式振蕩器，SCR為單向可控硅，按下啟動按鈕AN1后，電路通電，因為SCR無觸發(fā)電壓，所以不導通，繼電器J不動作，電源通過R4和VD1給電容C2迅速充電至接近電源電壓（Vcc-VD1壓降）。同時，電源經R1給電容C1充電。數秒后，C1上電壓充到V1的觸發(fā)電壓，C1立即通過V1放電，在R3上形成一個正脈沖，該脈沖一

42、路加到V2基極，使V2迅速飽和導通，V2集電極也即電容C2正極近于接地。由于此時C2上充有上正下負的正極性電壓，所以C2負極也即J線圈一端呈負電位。R3上的正脈沖另一路經VD2、C3去觸發(fā)可控硅導通，SCR陰極也即J線圈另一端接近電源電壓。這時，J線圈實際上承受約兩倍的電源電壓，所以J11閉合，松開AN1后，J11自保。J12將V1、V2供電切斷，繼電器在接近電源電壓下工作。圖中，AN2為停止按鈕，按下AN2，J失電釋放，J11斷開，整個控制電路失電。制作本電路時，一般可取繼電器的額定電壓為電源電壓的1.5倍左右，一般情況下，任何型號的單向可控硅（或雙向可控硅）皆可滿足本電路需要。V2、C1、

43、C3的耐壓視電源電壓的高低選取。C2耐壓最好不低于電源電壓的兩倍。比較以上三種方案，方案一通俗易懂，是我們經常采用的方法，而且用三極管驅動穩(wěn)定性好，不會產生干擾；方案二、方案三主要采用集成塊，成本較高，所以選擇方案一作為設計藍本。2.2. 電路設計：用單片機制作一個紅外電器遙控器（AS3010）解碼、顯示、控制電路，分別控制31個電器的電源開關。2.2.1發(fā)射電路部分本遙控發(fā)射器采用AS3010。 AS3010 是一種紅外遙控發(fā)射集成電路，采用 CMOS 工藝制造，工作電壓范圍寬，能支持 32 種系統(tǒng)，每種系統(tǒng)最多有 64 條碼，這樣 AS3010 可提供多達 2049 個碼。在單系統(tǒng)方式中，

44、KI 輸入端就像在組合系統(tǒng)方式中一樣是高電平。輸入端由于關閉了上拉晶體管而被禁止。用戶編碼由輸入端KO輸出端之間的短接矩陣來實現，等待時間只能由 KI-KO 之間的鍵盤矩陣上的有效按鍵來啟動。一旦按鍵時間超過位碼的時間而中間無抖動，則振蕩器啟動信號被鎖存，按鍵可以放開。在個位碼的按鍵時間內若有抖動或按鍵中斷，則器件會被復位。在等待時間的最后，KI 輸入線的上拉晶體管會被關閉，同時在第一個鍵掃描周期內，C 輸入線上的上拉晶體管會被打開，C 輸入矩陣上的短接點會被轉換成用戶碼而存于用戶存儲器中。在第一個掃描周期結束時，C 輸入線上的上拉晶體管又被重新關閉，而再度禁止，同時 KI 輸入線上的上拉晶體

45、管又被打開，指令碼由第二個掃描周期產生，該指令碼也被鎖存，并與用戶碼一起發(fā)射出去。整體過程如圖2.9：調制驅動紅外發(fā)射指令鍵指令編碼 圖2.9 AS3010紅外遙控發(fā)射集成電路圖AS3010參考發(fā)射電路圖如圖2.10：圖2.10 AS3010參考發(fā)射電路圖由于本設計使用的是成品紅外遙控器，因此對發(fā)射電路部分沒有進行太詳細的設計。2.2.2.接收電路部分2.2.2.1紅外遙控接收器的接收過程紅外接收前置放大指令解碼記憶驅動執(zhí)行 圖2.11 紅外遙控接收器的接收過程框圖由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路構成，而且要有調制和解調的過程，因為碼分制系統(tǒng)編

46、碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用調制與解調電路，外界突然的光線變化可能會對接收電路造成干擾，產生誤動作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。2.2.2.2紅外遙控接收器的電路原理圖 確定好設計思路后，接下來的就是根據設計思路設計電路圖以達到設計目的了。隨著科學技術的進步及計算機應用的發(fā)展，現在越來越多的電路圖可以用計算機軟件來繪制了。與傳統(tǒng)的手工繪制相比，計算機繪制不僅提高了工作效率，而且繪制的圖形清晰易懂，現在越來越多的軟件還能模擬實際的電路來運行。既減少了原來重復返工的工作量，又節(jié)約了成本?，F在常用的畫圖工具有Proteus，Protel，Keil等等。在本次設計中我們使用Protel

47、99 se來設計電路，它不僅簡單易學，而且能夠制作PCB板，簡單實用。Protel99采用全新的管理方式，即數據庫的管理方式。Protel99 是在桌面環(huán)境下第一個以獨特的設計管理和團隊合作技術為核心的全方位的印制板設計系統(tǒng)。所有Protel99設計文件都被存儲在唯一的綜合設計數據庫中，并顯示在唯一的綜合設計編輯窗口。Protel99軟件沿襲了Protel以前版本方便易學的特點，內部界面與Protel98大體相同，新增加了一些功能模塊。Protel公司引進了德國INCASES公司的先進技術，在Protel99中集成了信號完整性工具，精確的模板分析，幫助你在設計周期里利用信號完整性分析可獲得一次

48、性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“這是什么”幫助。按下任何對話框右上角的小問號，然后選擇你所要的信息?，F在可以很快地看到特性的功能，然后用到設計中，按下狀態(tài)欄末端的按鈕，使用自然語言幫助顧問。以下圖2.12是該系統(tǒng)的遙控接收器電路原理圖。數碼管(P1口控制)用來顯示按鍵數，以提示是否正確的操作，同時伴隨蜂鳴器（P3.7控制）的鳴叫。P3.1，P3.0，P3.4，P3.5分別控制一路繼電器，來實現四路電源控制輸出。P3.3(外部中斷1)用于接收紅外遙控碼輸入信號。 圖2.12 遙控接收器電路原理圖以上原理圖的設計過程如下：1. 設計圖紙大小 首先要構思好零件圖，設計好圖

49、紙大小。圖紙大小是根據電路圖的規(guī)模和復雜程度而定的，設置合適的圖紙大小是設計好原理圖的第一步。 2. 設置Protel99 se/Schematic設計環(huán)境 包括設置格點大小和類型，光標類型等等，大多數參數也可以使用系統(tǒng)默認值。 3. 旋轉零件 用戶根據電路圖的需要，將零件從零件庫里取出放置到圖紙上，并對放置零件的序號、零件封裝進行定義和設定等工作。 4. 原理圖布線 利用Protel99 se/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導線、符號連接起來，構成一個完整的原理圖。 5. 調整線路 將初步繪制好的電路圖作進一步的調整和修改，使得原理圖更加美觀。 6. 報表輸

50、出 通過Protel99 se/Schematic提供的各種報表工具生成各種報表，其中最重要的報表是網絡表，通過網絡表為后續(xù)的電路板設計作準備。 7. 文件保存及打印輸出 最后的步驟是文件保存及打印輸出。 根據以上步驟畫出系統(tǒng)Protel原理圖見附錄一。3.系統(tǒng)軟件設計3.1.系統(tǒng)功能實現方法3.1.1遙控碼的編碼格式現有的紅外遙控包括兩種方式：PWM（脈沖寬度調制）和PPM（脈沖位置調制）。兩種形式編碼的代表分別為NEC和PHILIPS的RC-5、RC-6以及將來的RC-7。PWM（脈沖寬度調制）：以發(fā)射紅外載波的占空比代表“0”和“1”。為了節(jié)省能量，一般情況下，發(fā)射紅外載波的時間固定，通

51、過改變不發(fā)射載波的時間來改變占空比。例如常用的電視遙控器，使用NEC upd6121，其“0”為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射0.56ms；其“1”為載波發(fā)射0.56ms,不發(fā)射1.68ms；此外，為了解碼的方便，還有引導碼，upd6121的引導碼為載波發(fā)射9ms，不發(fā)射4.5ms。upd6121總共的編碼長度為108ms。但并不是所有的編碼器都是如此，比如TOSHIBA的TC9012，其引導碼為載波發(fā)射4.5ms，不發(fā)射4.5ms，其“0”為載波發(fā)射0.52ms,不發(fā)射0.52ms,其“1”為載波發(fā)射0.52ms,不發(fā)射1.04ms。PPM（脈沖位置調制）：以發(fā)射載波的位置表示“0”和“1”。從發(fā)射載波到不發(fā)射載波為“0”，從不發(fā)射載波到發(fā)射載波為“1”。其發(fā)射載波和不發(fā)射載波的時間