萬能遙控器本科論文

1、-. zWuhan Polytechnic University Industrial&mercial College 本科畢業(yè)論文設計摘 要隨著社會的開展，空調器在家庭中已經十分普及，與此同時，和空調器相伴的空調遙控器的品種和產量不斷提高。但是一旦遙控器損壞，由于各個廠家遙控器生產的標準不同，所以不能互換，萬一原來品牌不易購置，則會使得此臺家用電器癱瘓。所以利用單片機設計一個通用的空調遙控器，只要這種遙控器的技術能夠掌握，則其他任何家電的遙控器都能設計。系統(tǒng)電路主要包括接收電路、發(fā)射電路、鍵盤電路、顯示電路以及存儲電路。本設計采用51單片機作為遙控發(fā)射接收芯片，HS0038作為紅外一體化接收

2、發(fā)射管。對其進展編碼、顯示，并由單片機控制信號存儲及轉發(fā)。本設計方案基于市場的需求，結合紅外遙控設計簡單、方便、本錢低廉等特點。關鍵詞：紅外遙控；編碼；解碼；單片機AbstractWith the development of society, air-condition have been widespread in houses. Meanwhile, the air-condition remote controller, gets an uninterrupted enhance in category and output. However, if the remote contro

3、l is damaged, remote production standards of the various manufacturers, are not interchangeable, in case the original brand is not easy to buy, it will make this a home appliance paralysis. Therefore, the use of a single-chip design is a mon air conditioning, remote control, remote technology is abl

4、e to master any other home appliance remote control can be designed.System circuit includes a receiver circuit, the transmitter circuit, the keyboard circuit, display circuit and memory circuit. This design uses 51 single-chip receiver chip as a remote control transmitter, HS0038 launch tube receive

5、r as infrared integration. Its encoding, display, and by the MCU control signals are stored and forwarded. The design is based on market demand, bined with infrared remote control is designed to be simple, convenient, low cost and so on.Key words: Infrared remote control; coding; decoding; 51 MCU1緒論

6、1.1 課題設計目的及意義隨著科技的開展，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。遙控器是由高產的創(chuàng)造家Robert Adler在五十年代創(chuàng)造的。而紅外遙控是20世紀70年代才開場開展起來的一種遠程控制技術，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實現(xiàn)對控制對象的遠距離控制，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展處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠程控制。紅外遙控具有獨立性、物理特性與可見光相似性、無穿透障礙物的能力及較強的隱蔽性等特點。隨著紅外遙控技術的開發(fā)和迅速開展，很多電器都應用了紅外遙

7、控，而空調也不例外。市場的需求促使了空調的開展。隨著智能化的興起，空調的功能也越來越多，越來越貼進人們生活。因此，對于空調的開發(fā)和設計依然有著較大的實用價值。遙控器都采用紅外線技術，只是不同的廠家對遙控器的各個開關的編碼不一樣，但是每個廠家都提供有自己產品的紅外遙控的編碼，所以就可以利用單片機技術，將各個廠家的編碼都存儲到程序中，通過逐一的發(fā)射來選擇哪一組編碼適合這臺家用電器，找到之后將這組編碼確定，就完成了遙控器的設置。本課題的目的就是實現(xiàn)一個遙控器控制多臺設備，來解決市場上普通遙控器不兼容的問題，這將給人們的生活帶來極大的便捷。1.2 萬能空調遙控器的開展狀況遙控器的實現(xiàn)原理，是在遙控器的

8、部芯片中存放了對應電器可以解析的編碼,從而在使用中,可以和電器進展互相通信。智能遙控器的實現(xiàn)原理就是對芯片部的存儲器進展了擴展，先收集市場上可能存在的所有遙控器的編碼，然后將這些編碼存儲在萬能遙控目前，人們對各種電器產品、控制設備等提出了新的需求，其中之一表現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)與Internet的結合。遠程監(jiān)控系統(tǒng)是當前工業(yè)自動化應用領域研究的熱點之一，基于嵌入式Internet的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是借助成熟的計算機網(wǎng)絡技術完成監(jiān)視與控制任務，將監(jiān)控圍擴展到更廣空間，進一步推進了控制技術向網(wǎng)絡化、分散化和開放化開展。智能家居的概念最早出現(xiàn)在美國，一般指利用先進的計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡通信技術，將家中的設

9、備如照明系統(tǒng)、環(huán)境控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡家電通過家庭總線技術連接到一起。我國智能家居的興起最早可追溯到1995年3月。當時，國家科委正式批準啟動了國家首批重大科技產業(yè)工程工程-2000年小康型城鄉(xiāng)住宅科技產業(yè)工程，其中便包含了數(shù)字家庭的容。近年來，智能家居產業(yè)開展迅速。但是，可能因為智能家居的不同技術標準目前難以統(tǒng)一，尤其在標準化接口和通訊協(xié)議協(xié)議問題，即諸多家電和網(wǎng)絡能夠彼此相容等方面，為智能家居的迅速普及帶來了很大的障礙。只有科學地、有預見性地處理好這些問題，才能更好、更快地啟動智能家居市場，真正實現(xiàn)使人類的生活更簡單，更平安，更舒適和更高效的目的。遙控器是智能家居的控制終端。所以，對智能遙

10、控器的研究是智能家居領域的熱點，特別是與我們的生活息息相關的空調遙控器。器部的芯片里，對這些編碼根據(jù)電器的型號進展編號也就是代碼表，在實際使用時，根據(jù)電器的型號從代碼表里找到編號，按照使用要求輸入編號，就可以使用了。 智能遙控器基于嵌入式系統(tǒng)，具有強大的可擴展性和可編程性，可以通過增加簡單的外圍設備和軟件編程靈活的支持其他功能萬能遙控器包括三個子系統(tǒng)：接收子系統(tǒng)、發(fā)送子系統(tǒng)和核心子系統(tǒng)接收子系統(tǒng)包括光電轉換、信號放大、高速采樣以及數(shù)據(jù)分析等模塊，發(fā)送子系統(tǒng)包括遙控發(fā)送、發(fā)送保持和電光轉換模塊，核心子系統(tǒng)包括中央處理、鍵盤控制、LCD顯示以及存儲等模塊。2課題的方案設計與論證2.1任務要求本設計

11、要現(xiàn)一種萬能空調遙控器的設計，主要容包括：(1)制作一個受單片機控制的紅外發(fā)送器 (2)搜集不同廠家遙控編碼的方法(3)利用單片機的存儲器來存放各個廠家的紅外碼，然后選擇發(fā)送和搜索的算法，來尋找和確定相應的編碼。2.2總體方案介紹紅外遙控器的核心元器件是編碼芯片，將需要實現(xiàn)的操作指令事先編碼，設備接收后解碼再控制有關部件執(zhí)行相應的動作。解碼是通過載波輸出的，即所有的脈沖信號均調制在載波上，載波頻率通常為38KHZ。在發(fā)送端，載波利用電信號驅動紅外發(fā)光二極管，將電信號變成光信號發(fā)射出去，發(fā)射的是紅外光，波長圍在840nm到960nm之間。在接收端，通過光電二極管將紅外光信號轉換成電信號，經放大、

12、整形、解調等步驟，最后復原成原來的脈沖編碼信號，并根據(jù)遙控指令完成相應的動作。 根據(jù)課題要求初步制定了實現(xiàn)萬能空調遙控器功能的根本思路。此系統(tǒng)主要分為6大模塊：單片機控制模塊、紅外接收模塊、紅外發(fā)送模塊、鍵盤模塊、存儲模塊、顯示模塊。其中的主要模塊是單片機控制模塊，鍵盤的掃描，液晶的顯示，紅外遙控信號的接收、發(fā)射都是由單片的程序來控制。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：MCU控制模塊鍵盤模塊顯示模塊存儲模塊紅外發(fā)射模塊紅外接收模塊圖12.3方案論證 MCU控制模塊選擇方案1：AT89C51等類似的單片機我們很熟悉，但此類單片機往往由于工作頻率低，部存儲器容量過小而難以滿足本系統(tǒng)的要求。方案2：使用基于S

13、TC單片機，不如STC89C52單片機，它是一種低功耗、高性能、采用S工藝的8位微處理器，與工業(yè)標準型80C51單片機的指令系統(tǒng)和引腳完全兼容。片8K Flash存儲器可在線重新編程，而且單片機的機器周期可us級，則其計時精度為us級，完全可以滿足系統(tǒng)測量的要求，并且本錢低，加密性好，抗干擾強。終上所述，選擇方案2. 紅外接收模塊選擇方案1：采用紅外接收二極管加專用的紅外處理電路。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信號較弱，所以接收端就要加高增益放大電路。此種電路構造較復雜，一般不采用。方案2：采用一體化紅外接收頭。紅外一體化接收頭是集紅外接收、放大、濾波和比擬器輸出等一體

14、的模塊，不需要任何外接元件，就能完成從紅外接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。這鐘紅外接收電路不僅簡單而且更加可靠。終上所述，選擇方案2，本系統(tǒng)使用的紅外接收頭的型號是常用的HS0038，即其載波頻率是38KHZ。 顯示模塊選擇方案1：采用數(shù)碼管LED顯示。數(shù)碼管價錢較廉價，對環(huán)境因素要求低，顯示明亮，采用BCD編碼顯示數(shù)字，程序編譯相對容易，資源占用少。但同時它的顯示容有限，只能顯示簡單的數(shù)字和字母，并且耗能高。方案2：采用液晶LCD顯示。液晶顯示屏LCD具有輕薄短小，耗電量低，無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定

15、不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強和顯示形式靈活等優(yōu)點。只是編程工作量較大，控制其占用資源較多，但在本系統(tǒng)中對控制器的資源使用中完全可以使用。終上所述，選用方案2。鍵盤模塊選擇 方案1：采用獨立式鍵盤。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件構造簡單，每個獨立式按鍵單獨占用一根I/O口線，在按鍵較多時，I/O口線浪費較大。故在按鍵數(shù)量少時，采用這種按鍵電路。方案2：使用矩陣鍵盤管理專用芯片，比方HD7279。占用比擬少的資源就能管理一個按鍵數(shù)比擬多的鍵盤，集成了硬件消抖功能，提高了程序的執(zhí)行成效，但是增加硬件本錢和儀器的功耗。方案3：行列式鍵盤，用I/O口線組成行、列構造，按鍵設

16、置在行、列線交點處，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端。在按鍵較多時，可以節(jié)省I/O口線。終上所述，選用方案3。2.4硬件電路設計 MCU控制電路1單片機引腳功能 STC89C52采用40PIN封裝的雙列直插DIP構造。40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線和P3口線復用。STC89C52的引腳圖如圖2所示，其引腳功能如下：圖2 STC89C52引腳圖1 Pin20：接地腳。2 Pin40：正電源腳，工作時，接+5V電源。3 Pin19：時鐘*TAL1腳，片震蕩電路的輸入端。4 Pin18：時鐘*TAL2腳，片震蕩電路的輸出端。5 STC8

17、9C52的時鐘有兩種方式，一種是片時鐘震蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體2-12MHZ和震蕩電容，震蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將*TAL1接地，外部時鐘信號從*TAL2腳輸入。6 輸入輸出I/O引腳：Pin39Pin32為P0.0P0.7輸入輸出腳。Pin1Pin8為P1.0P1.7輸入輸出腳。Pin21Pin28為P2.0P2.7輸入輸出腳。7 Pin9：RESET/Vpd復位信號復用腳，當STC89C52通電，時鐘電路開場工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。STC89C52的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位。

18、此外，RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機部RAM的數(shù)據(jù)不喪失。8 Pin30：ALE當外部程序存儲器時，ALE地址鎖存的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6的時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當做一個時鐘向外輸出。如果單片機是EPROM,在編程期間，將用于輸入編程脈沖。9 Pin29：當外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。10Pin31：EA/Vpp的程序存儲器的外選通線，STC8

19、9C52單片機，置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小。2單片機控制電路如圖3所示： 紅外發(fā)射電路及其編碼1紅外發(fā)射電路 紅外光是電磁波的一種，其頻率高于微波而低于可見光，是一種人的肉眼看不到的光線。紅外線的波長較短，更適合用于短距離控制系統(tǒng)中。紅外光可以通過紅外發(fā)光二極管LED獲得，紅外發(fā)光二極管是一種由PN構造成的注入電流型發(fā)光器件，在加上適宜的正向偏置電壓后，就可以發(fā)出一定波長的近紅外光。發(fā)射電路如圖4所示。目前大量使用的紅外發(fā)光二級管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外

20、形與普通5發(fā)光二極管一樣，只是顏色不同。發(fā)光二極管有交流電流、直流電流和脈沖電流等驅動方式。交流驅動方式主要用于紅外測量、檢測以及較簡單的紅外光通信中。而直流電流驅動方式的紅外光電二極管功率較小、功耗較大、抗干擾能力也很差。為了提高紅外遙控系統(tǒng)的工作距離，而又不使紅外發(fā)光管過載，應選用脈沖電流驅動方式，紅外遙控系統(tǒng)的工作有效作用距離取決于發(fā)光二極管輻射的峰值功率，而峰值功率是由驅動發(fā)光二級管的電路峰值所決定的。在一樣的平均電流下，脈沖寬度越窄，峰值功率越大，傳輸?shù)乃俣染驮娇?，發(fā)光的效率也就越高，遙控的有效距離也就越遠。這種發(fā)射方式也大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。脈沖電流驅動發(fā)射方式示意圖所圖5所

21、示。圖4 紅外發(fā)射電路圖圖5脈沖電流驅動發(fā)射方式2紅外遙控編碼 紅外遙控信號是一連串的二進制脈沖碼。為了使其在無線傳輸過程中免受其他紅外信號的干擾，通常都是先將其調制在特定的載波頻率上，然后再經紅外發(fā)射二極管發(fā)射出去，成為調制。本設計紅外遙控信號采用自定義編碼方式。因HS0038的紅外接收頻率為38KHZ，所以載波信號采用38KHZ矩形波，周t=26us,載波信號由單片機產生。1”用低電平的寬度為26ms相當于10個38KHZ脈沖寬度和高電平26ms相當于10個38KHZ脈沖寬度表示；0” 用低電平的寬度為52ms相當于20個38KHZ脈沖寬度和高電平26ms相當于10個38KHZ脈沖寬度表示

22、。這樣發(fā)射時，只需將發(fā)射的1”或0”與38KHZ載波信號調制即可。如圖6所示。圖6 1、0的表示二進制信號的調制如圖7所示：圖7 二進制信號的調制幀構造的定義：引導碼用戶碼控制碼截止碼。 在發(fā)送字節(jié)的開場先通過單片機發(fā)送8位數(shù)據(jù)字節(jié)高位在前，低位在后，高四位表示用戶碼，第四位表示控制碼，最后發(fā)送10個脈沖的低電平作為傳輸完畢。圖7為紅外遙控數(shù)據(jù)幀格式。用戶碼是對每個接收系統(tǒng)的標識，通過用戶碼的檢驗，每個遙控器按鍵只能被其中一個接收器識別，從而可能告知相應空調，有效地防止多個空調之間的串擾。由于有4位用戶碼，所以系統(tǒng)理論上可以控制16個空調。 紅外接收電路 一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、

23、放大、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的TTL信號，這樣大大簡化了接收電路的復雜程度和電路的設計工作，方便使用。 在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038，外觀如圖8所示。HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，附磁屏障，功耗低，靈敏度高。三個管腳分別是地、+5V電源、解調信號輸出端。圖8 HS0038 外觀圖當無遙控信號輸入時，HS0038輸出端保持高電平，有信號時輸出為低電平脈沖，故接收時一個碼由一個低電平后跟一個高電平構成。本系統(tǒng)紅外遙控接收電路如圖9所示。將其輸出端接入單片機外部中斷0的INT0腳。圖10紅外接收電路存儲電路遙控器在學習完*個遙控器的代碼

24、后得把改代碼存儲起來，由于單片機部的數(shù)據(jù)存儲器RAM所能存儲的數(shù)據(jù)有限，所以就需要適宜大小的外存儲器來存儲所學習到的代碼。這里采用常用的存儲芯片AT24C02。AT24C02是由ATMEL公司提供的，I2C總線串行EEPROM，其容量為1KB，工作電壓在1.8V5.5V之間，生產工藝是CMOS工藝，具有工作電壓寬2.5V5.5V、擦寫次數(shù)多大于1000次、寫入速度快、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)不易喪失、體積小等特點。其引腳圖和時序圖分別如圖11、圖12所示。圖11 AT24C02引腳圖圖12 AT24C02時序圖引腳功能介紹如下：A0(引腳1)：器件地址的A0位。A1(引腳2)：器件地址的A1位。A2

25、(引腳3)：器件地址的A2位。GND(引腳4)：地線。SDA(引腳5)：數(shù)據(jù)總線引腳。SCL(引腳6)：時鐘總線引腳。TEST(引腳7)：測試引腳。Vcc(引腳1)：電源線引腳。AT24C*系統(tǒng)的器件地址是A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 R/W,其中最低位R/W除外，其余都是地址位，共有7位，其中低3位A2 A1 A0由引腳連接決定，高4位A6 A5 A4 A3已經由廠家給出為1010。R/W決定數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，當R/W=1時，是從存儲器讀出數(shù)據(jù)，當R/W=0時，是向存儲器寫入數(shù)據(jù)。AT24C02有256字節(jié)存儲單元，片地址使用一字節(jié)8位地址尋址就可以滿足要求。地址圍是00H-FFH。存儲電路原理圖如圖13所示：圖13 存儲電路圖鍵盤和顯示電路1鍵盤電路 6*6鍵盤電路模塊見圖14所示。鍵盤的實現(xiàn)方法是給所用的列線I/O口線均置成低電平，然后將行線電平狀態(tài)讀入到單片機中，如果有鍵按下，就會有一根行線電平被拉置低電平，根據(jù)此原