基于單片機(jī)的遙控器設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目：基于AT89C51單片機(jī)的多功能紅外遙控器設(shè)計(jì) 題目：基于AT89C51單片機(jī)的多功能紅外遙控器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：張高強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)：12-電子信息班 指導(dǎo)老師：王 芳2016年3月25日基于單片機(jī)的紅外遙控器設(shè)計(jì)摘要由于單片機(jī)具有集成度高、體積小、可靠性高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)在機(jī)電一體化、工業(yè)控制、儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用當(dāng)前單片機(jī)對(duì)家用電器控制呈現(xiàn)出外形簡(jiǎn)單化、功能多樣化、產(chǎn)品智能化的發(fā)展趨向。紅外遙控技術(shù)具有使用方便、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜的特點(diǎn)，因此它的應(yīng)用前景十分廣闊。 本課題以延伸紅外無(wú)線遙控技術(shù)為目的提

2、出了一種紅外遙控器集中控制的方案，核心是設(shè)計(jì)出一個(gè)紅外多路遙控發(fā)射/接收系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以紅外線作為傳遞信息的載體可對(duì)4 個(gè)受控對(duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行短距離無(wú)線控制，適用于遙控工業(yè)、醫(yī)療、家用電器等設(shè)備的開閉狀態(tài)。并含有設(shè)備計(jì)數(shù)模塊可對(duì)處于工作狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行計(jì)數(shù)并顯示出來(lái)。課題的重點(diǎn)在于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的編碼與解碼工作然后通過(guò)紅外收發(fā)頭進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。AbstractAs high integration, small size, high reliability and low price of the single chip .It has been widely applied on ele

3、ctrical integration, industrial control, instrumentation and household appliances. SCM(Single Chip Micyoco) control of household appliances develops towards simplified form, functional diversification, and intelligent currently. Infrared remote control technology has characteristics of easy to use,

4、low power consumption, anti-interference ability and cheap, so its prospects are bright. The topics to extend the infrared wireless remote control technology for the purpose, a centralized control infrared remote control program, the core is to design a wireless infrared remote control multiple tran

5、smit / receive system. The design of an infrared transmission of information as a carrier of controlled object can work 8 state short-range wireless control for industrial, medical, home appliances and other equipment on or off remotely. It contains counting module equipment, and can count the equip

6、ment in working condition , and displays. The focus of the task is achieving work of Binary data encoding and decoding by software, and then we had data transmitted with infrared transceiver.Key Words: Single ChipMicyoco;InfraredRemoteControl;Multipath;LED Optocoupler isolation; Keyboard control目 錄1

7、22.12.22.32.433.1 紅外遙控發(fā)射部分3.2 紅外遙控接收部分3.3 紅外編碼標(biāo)準(zhǔn)4 硬件設(shè)計(jì)4.1 主控芯片AT89C514.2 紅外遙控發(fā)射電路4.3 紅外遙控接收電路4.4 電源電路5 軟件設(shè)計(jì)5.1 總體方案5.2 編碼發(fā)射程序設(shè)計(jì)6 仿真與制作6.1 系統(tǒng)仿真6.2 硬件電路制作與軟件下載6.3 功能測(cè)試7 結(jié)論8 參考文獻(xiàn)致謝1引言近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)各領(lǐng)域的滲透單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入同時(shí)也帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制、檢測(cè)等工作日益更新。傳統(tǒng)的遙控器大多采用無(wú)線電遙控技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，紅外線遙控技術(shù)的進(jìn)一步成熟，紅外遙控也逐步成為了一種被廣泛應(yīng)用的通信和遙控手段。為

8、了方便實(shí)用傳統(tǒng)的家庭電器逐漸采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等有害環(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。 紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無(wú)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(wú)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。紅外遙控雖然被廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)商的遙控器不能相互兼容。當(dāng)今市場(chǎng)上的紅外線遙控裝置一般采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，但編程靈活性較低且產(chǎn)品多相互綁定不能復(fù)用，故應(yīng)用范圍有限。而本文采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)遙控裝置將同

9、時(shí)具有編程靈活、控制范圍廣、體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低、可靠性高等特點(diǎn)因此采用單片機(jī)的紅外遙控技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。2概述2.1 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)概述當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與日俱增，人們生活水平也是日益提高，為了減少人們的工作量，所以對(duì)各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求越來(lái)越高，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度比較高的控制體系是必然的?，F(xiàn)代科技的飛速發(fā)展在許多危險(xiǎn)、不可近場(chǎng)合也對(duì)遠(yuǎn)程控制提出了越來(lái)越高的要求。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件：CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前

10、大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 單片機(jī)的集成度很高，它體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化、使用方便等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小、質(zhì)量輕。所以特別適用于“電腦型產(chǎn)品”，它的應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科研、教育以及日常生活用品、家電、玩具等各種領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)特別適合把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件?？墒巩a(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化。 紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，

11、可以以光速直線傳播，強(qiáng)度可調(diào)，可以通過(guò)光學(xué)透鏡聚焦，可以被不透明物體遮擋等等。特別制造的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可以發(fā)出特定波長(zhǎng)（通常是近紅外）的紅外線，通過(guò)控制二極管的電流可以很方便的改變紅外線的強(qiáng)度，以達(dá)到調(diào)制的目的，因此，在現(xiàn)代電子工程應(yīng)用中，紅外線常常被用做近距離視線范圍內(nèi)的通訊載波。使用紅外線做信號(hào)載波的優(yōu)點(diǎn)很多成本低、傳播范圍和方向可以控制、不產(chǎn)生電磁輻射干擾，也不受干擾等等。因此被廣泛地應(yīng)用在各種技術(shù)領(lǐng)域中。由于紅外線為不可見光，因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無(wú)線電波的波長(zhǎng)，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器也不會(huì)影響臨近的無(wú)線電設(shè)備。最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。紅外線遙

12、控不具有像無(wú)線電遙控那樣穿過(guò)障礙物去控制被控對(duì)象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必要像無(wú)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(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器)。同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，也可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào)“串門”的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方面。本設(shè)計(jì)主要研究并設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的紅外發(fā)射及接收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)四路開關(guān)的隔離控制并對(duì)工作狀態(tài)設(shè)備計(jì)數(shù)。控制系統(tǒng)主要是由 MCS-51 系列單片機(jī)、電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、LED 顯示電路等部分組成。單片機(jī)編碼發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接

13、收處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼控制四路 LED 發(fā)光二極管各個(gè)狀態(tài)，并完成相應(yīng)的狀態(tài)指示（如圖 1）。 紅外接收紅外遙控解碼并響應(yīng)紅外接收編碼和調(diào)制按鍵紅外發(fā)射圖1 紅外遙控系統(tǒng)框架2.2 本設(shè)計(jì)方案思路本設(shè)計(jì)主控芯片采用目前比較通用的MCS-51系列單片機(jī)。此類單片機(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)格便宜且技術(shù)比較成熟容易實(shí)現(xiàn)。 紅外傳輸利用載波對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制從而減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的光波干擾,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。由單片機(jī)AT89S51定時(shí)器 T0 產(chǎn)生周期性的 26.3 的矩形脈沖,即每隔13us，定時(shí)器 T0 產(chǎn)生中斷輸出一個(gè)相反的信號(hào)使輸出端產(chǎn)生周期38

14、KHz 脈沖信號(hào)。再由單片機(jī)將鍵盤信息及系統(tǒng)識(shí)別碼等數(shù)據(jù)調(diào)制在紅外載波上經(jīng)紅外發(fā)射頭發(fā)射出去。接收方由紅外一體化接收頭實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機(jī)解碼后對(duì)相關(guān)IO口進(jìn)行操作（如圖 1）2.3 研發(fā)方向和技術(shù)關(guān)鍵（1）合理設(shè)計(jì)硬件電路，使各模塊功能協(xié)調(diào)（2）紅外發(fā)射信號(hào)的脈沖波形（3）紅外發(fā)射信號(hào)的編解碼（4）單片機(jī)對(duì)IO口的操作2.4 主要技術(shù)指標(biāo)（1）遙控距離4到6m（2）遙控路數(shù)為4路，即可對(duì)4個(gè)受控設(shè)備同時(shí)進(jìn)行開關(guān)控制（3）工作頻率為38KHz，即紅外發(fā)射和接收的載頻為38KHz（4）接收端可顯示受控狀態(tài)3 總體設(shè)計(jì)紅外遙控系統(tǒng)是集中集光、電于一體的系統(tǒng)。其工作原理

15、是用戶按鍵信號(hào)經(jīng)單片機(jī)編碼處理后轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，經(jīng)由紅外發(fā)射頭發(fā)送出去；接收端由紅外一體化接收頭實(shí)現(xiàn)對(duì)接收信號(hào)的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機(jī)解碼后對(duì)相關(guān)IO口進(jìn)行操作，從而完成整個(gè)遙控操作。 整個(gè)系統(tǒng)主要是由電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、LED 顯示電路等部分組成。系統(tǒng)硬件由以下幾部分組成：紅外數(shù)據(jù)發(fā)射電路，鍵盤采用普通按鍵鍵盤，按鍵統(tǒng)一接在單片機(jī)P0口。整體設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)掃描到不同的按鍵值對(duì)發(fā)射脈沖編碼賦值后 AT89S51 將按照數(shù)據(jù)處理要求從 P3.5 輸出控制脈沖與 T0 產(chǎn)生的 8KHz 的載波（周期是 26us）進(jìn)行調(diào)制，經(jīng) NPN 三極管對(duì)信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管將

16、控制信號(hào)發(fā)送出去。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用 HS38B 一體化紅外接收頭，內(nèi)部集成紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼的功能，只要在接收端 INT0 檢測(cè)頭信號(hào)低電平的到來(lái)，就可完成對(duì)整個(gè)串行的信號(hào)進(jìn)行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。然后根據(jù)所得的指令去操作相應(yīng)的用電器件工作。如圖 2所示。 緒論人的眼睛能看到的可見光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍為0.620.76m；紫光的波長(zhǎng)范圍為0.380.46。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線，比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫做紅外線。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為0.761.5m之間的近紅外線來(lái)傳送控制信號(hào)的。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際

17、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，因此在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出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(zhǎng)為940m左右，外形與普通發(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(lán)、透明三種顏色，判斷紅外發(fā)光二極管好壞的方法與普通發(fā)光二極管一樣：用萬(wàn)能表阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。在實(shí)際使用中要給紅外接收二極管加反向電壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向作用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收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?。?00mv左右），所以紅外接收

18、二極管接收的信號(hào)比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。近些年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大都采用成品紅外接頭。成品紅外接頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源證（VDD）電源負(fù)（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO）。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，可參考廠家的使用說(shuō)明。成品紅外接頭的優(yōu)點(diǎn)是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼封閉，使用起來(lái)如同一只三極管，非常方便。但在使用時(shí)注意成品紅外接頭的載波頻率。第一章 紅外發(fā)射部分、 引言隨著遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的不斷發(fā)展和日趨完善，數(shù)字投影儀、教學(xué)電腦等設(shè)備在學(xué)校里都得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)基于單片機(jī)的控制指令來(lái)對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不同的設(shè)備。從而方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。紅外遙控是目家用電器中用得較多的遙控方式。那么，什么是紅外線。人的眼睛能看的可見光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列的波長(zhǎng)范圍為 0.62 0.76 m ；比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長(zhǎng)為 0.76 1.5 m 之間的近紅外線來(lái)傳送控制的。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分 。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940mm 左右，外形與普通 5發(fā)光二極管相同。成品紅外接收