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3.5.11602LCD简介24
3.5.2液晶接口电路的设计27
3.6串口电路的设计28
3.6.1MAX232简介28
3.6.2串口电路设计29
第4章系统的软件设计31
4.1C语言简介31
4.2发射和接收程序的设计32
4.2.1红外接收模块程序的设计33
4.2.2红外发射模块程序的设计36
第5章程序的调试与测试39
5.1制作与调试过程39
5.2制作结果39
结论41
参考文献42
致谢44
附录1硬件设计原理图45
附录2系统部分源代码47
第1章绪论
1.1课题研究的背景与意义
随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。
当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。
在我们平时的生活中，用红外线来传输信息的方式处处可见，因此，红外通信技术已经在各类电器上得到了广泛应用。
继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外通信技术。
工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线通信技术不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。
由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收范围窄，安全性较高。
通过运用红外通信技术发送来的信息，将所得到的红外信息传输到单片机，最后在LCD1602液晶显示出来的红外无线收发系统，具有硬件接口简单方便，编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点，对红外通信技术的发展有十分重要的意义。
综上所述，利用单片机对红外通信技术进行研究和设计，具有现实意义和应用价值。
1.2国内外研究的发展现状
红外通信技术（InfraredCommunicationsTechnologies）实现两点间的近距离保密通信和信息转发。
它一般由红外发射和红外接收两部分组成。
发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。
特点:
保密性强，息容量大，结构简单，既可以是室内使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密通信，但在野外使用时易受气候的影响。
红外通信由来已久,但是进入90年代,这一通信技术又有新的发展,应用范围更加广泛。
1995年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团——红外数据协会（IrDA）就红外通信的一套标准达成一致。
现在约有120家以上的厂商支持红外通信标准。
其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows95的产品。
红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。
主要的开发厂商，如微软、苹果、东芝和惠普公司，已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理（PDA）设备。
此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。
预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网（LAN）的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。
目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。
由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器[1]。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；
在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统（PCS）和全球移动通信系统（GSM）网络的建立而充分显示出来。
例如，诺基亚公司最近宣布它与加拿大的AST公司签订了提供无线通信系统的合同，将这一技术产品投放市场，并在加拿大产业界目前许可经营的PCS数字通信基础设施上运行。
由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。
便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。
PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；
扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。
由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的，所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用，包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。
而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。
基于Windows95的PC支持红外通信连接标准，可与符合标准的外设通信，并可与支持该标准而运行Windows95的其它的PC机通信。
只要是把计算机对着目标设备，并发送数据，红外通信技术就可使Windows95的用户连接外设和其它的基于Windows95的PC机。
预计，Windows95环境下的红外数据通信连接还可与现有的软件和驱动器兼容，所以用户勿需改动现有的系统，即可采用该技术。
红外技术还支持"
即插即用"
，可使Windows95识别红外外设，自动配置必需的驱动器[2]。
预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。
红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。
1.3论文研究的主要内容
本文所采用的主要元件为STC89C52RC型单片机和1838通用一体化红外接收头，主要是通过红外通信技术来对单片机的显示进行控制，达到数据传输和接收的目的。
在查阅国内外大量关于红外通信技术，无线传输等相关资料的基础上制定了系统的整体方案，设计了系统的硬件和软件部分。
论文的主要内容和结构安排如下：
第1章绪论，简要说明选题的背景和意义，简介课题国内外发展现状及课题研究的主要内容。
第2章红外通信技术的介绍，主要介绍的红外线通信技术的原理、特点。
第3章系统的硬件设计，设计了电源电路，主控单片机电路，红外遥控系统以及液晶显示部分电路。
第4章系统的软件设计，中断实时监控红外数据接收，并根据获取发射端的红外按键值，做出相应处理后进行液晶显示的程序进行了设计。
第5章调试及实验结果，本章根据已有的软硬件，进行调试，得到的相应成果。
第3章系统的硬件设计
3.1系统的总体设计
系统主要分为两部分，主要由红外发射模块和红外接收模块组成，红外发射模块由STC89C52单片机、键盘、1838通用一体化红外接收头以及单片机的一些电源、复位电路组成。
红外发射模块总体框图如图3-1所示。
图3-1红外发射模块总体框图
红外接收模块由STC89C52单片机、1838通用一体化红外接收头、1602LCD液晶显示模块、复位电路、电源输入及指示模块组成。
总体框图如图3-2所示。
图3-2红外接收模块总体框图
主控单片机STC89C52通过检测红外接收头的信息并将检测到的红外信息解码显示于LCD1602液晶上，也可通过串口连接PC，在PC上显示和记录，这样使功能更加多样化，更加实用。
3.2主控制模块的设计
红外接收电路和红外发射电路都采用STC89C52芯片作为主控芯片，进行核心控制。
3.2.1STC89C52芯片简介
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
实物如图3-3所示。
图3-3STC89C52实物图
STC89C52芯片具有以下标准功能：
8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KBEEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。
另外STC89X52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35Mhz，6T/12T可选[7]。
芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口左边那列逆时针数起，依次为1，2，3，4……40，其中芯片的1脚顶上有一个凹点。
在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8为可编程I/O引脚32根。
STC89C52芯片的引脚如图3-4所示。
（1）主电源引脚（2根）
①VCC:
电源输入，接+5V电源
②GND：
接地线
（2）外接晶振引脚（2根）
①XTAL1：
片内晶振电路的输入端
②XTAL2：
片内晶振电路的输出端。
（3）控制引脚（4根）
①RST/VPP：
复位引脚
引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位；
②ALE/PROG
当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存）是一个用于锁存地址的低8位字节的书粗脉冲。
在Flash编程期间，此引脚也可用于输入编程脉冲（
）。
在正常操作情况下，ALE以振荡器频率的1/6的固定速率发出脉冲，它是用作对外输出的时钟，需要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如果希望禁止ALE操作，可通过将特殊功能寄存器中位地址为8EH那位置的“0”来实现。
该位置的“1”后。
ALE仅在MOVE或MOVC指令期间激活，否则ALE引脚将被略微拉高。
若微控制器在外部执行方式，ALE禁止位无效；
③PSEN
外部程序存储器读选取通信号。
当STC89C52在读取外部程序时，每个机器周期将PSEN激活两次。
在此期间内，每当访问外部数据存储器时，将跳过两个
信号；
④EA/VPP
访问外部程序存储器允许端。
为了能够从外部程序存储器的0000H至FFFFH单元中取指令，
必须接地，然而要注意的是，若对加密位1进行编程，则在复位时，
的状态在内部被锁存。
执行内部程序
应接VCC。
不当选择12V编程电源时，在Flash编程期间，这个引脚可接12V编程电压。
（4）可编程输入/输出引脚（32根）。
STC89C52单片机有4组8为可编程I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能。
①P0口
8位、开漏级、双向I/O口。
P0口可作为通用I/O口，但须外接上拉电阻；
作为输出口，每各引脚可吸收8各TTL的灌电流。
作为输入时，首先应将引脚置1。
P0也可用做访问外部程序存储器和数据存储器时的低8位地址/数据总线的复用线。
在该模式下，P0口含有内部上拉电阻。
在FLASH编程时，P0口接收代码字节数据；
在编程效验时，P0口输出代码字节数据（需要外接上拉电阻）。
②P1口
8位、双向I/0口，内部含有上拉电阻。
P1口可作普通I/O口。
输出缓冲器可驱动四个TTL负载；
用作输入时，先将引脚置1，由片内上拉电阻将其抬到高电平。
P1口的引脚可由外部负载拉到低电平，通过上拉电阻提供电流。
在FLASH并行编程和校验时，P1口可输入低字节地址。
在串行编程和效验时，P1.5/MO-SI，P1.6/MISO和P1.7/SCK分别是串行数据输入、输出和移位脉冲引脚。
③P2口
具有内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P2口用做输出口时，可驱动4各TTL负载；
用做输入口时，先将引脚置1，由内部上拉电阻将其提高到高电平。
若负载为低电平，则通过内部上拉电阻向外部输出电流。
CPU访问外部16位地址的存储器时，P2口提供高8位地址。
当CPU用8位地址寻址外部存储时，P2口为P2特殊功能寄存器的内容。
在FLASH并行编程和校验时，P2口可输入高字节地址和某些控制信号。
④P3口
具有内部上拉电阻的8位双向口。
P3口用做输出口时，输出缓冲器可吸收4各TTL的灌电流；
用做输入口时，首先将引脚置1，由内部上拉电阻抬位高电平。
若外部的负载是低电平，则通过内部上拉电阻向输出电流。
在与FLASH并行编程和校验时，P3口可输入某些控制信号。
P3口除了通用I/O口功能外，还有替代功能[8]。
图3-4STC89C52引脚图
3.2.2STC89C52最小电路的设计
由STC89C52芯片构成的最小系统电路如图3-5所示。
图3-5主控模块最小电路设计
3.35V电源电路的设计
红外接收电路采用外加电源供电，利用7805芯片将220v电压转换为5v电压。
3.3.17805芯片简介
电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78×
×
系列和负电压输出的79×
系列。
顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。
它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有9013样子的TO-92封装。
用78/79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。
该系列集成稳压IC型号中的78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7806表示输出电压为正6V，7909表示输出电压为负9V。
因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。
7805芯片实物如图3-6所示。
图3-67805实物图
3.3.2电源电路的设计
主控电路输入家用220v交流电，经过全桥整流，稳压后输出稳定的5v直流电。
电源电路如图3-7所示。
图3-75V电源电路图
从图3-7上看,变压器输入端经过一个保险连接电源插头,如果变压器或后面的电路发生短路，保险内的金属细丝就会因大电流引发的高温溶化后断开。
变压器后面由4个二极管组成一个桥式整流电路，变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。
三端稳压器是一种集成电路元件，内部由一些三极管和电阻等构成，在分析电路时可简单的认为这是一个能自动调节电阻的元件，当负载电流大时三端稳压器内的电阻自动变小，而当负载电流变小时三端稳压器内的电阻又会自动变大，这样就能保持稳压器的输出电压保持基本不变。
三端稳压器后面接一个105的电容，这个电容有滤波和阻尼作用。
最后在C2两端接一个输出电源的插针。
按照电路设计，加上220v交流电源后，发光二极管会亮，显示电路工作状态。
然后对用万用表对输出进行开路检测，显示输出Vo=5.02v，接着接上10k左右的负载，显示Vo=4.85v。
3.4红外发射和接收电路的设计
红外发射和红外接收部分主要是由1838通用一体化红外接收头组成，它不需要任何外接元件就能完成从红外接收到输出TTL电平兼容信号的所有工作。
3.4.11838简介
1838通用一体化红外接收头内部结构应用图如图3-8所示，内部结构电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。
红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和红外接收器的距离远近。
交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形，提高接收的灵敏度。
1838通用一体化红外接收头有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。
图3-81838内部结构应用图
1838通用一体化红外接收头的具体参数如表3-1所示
表3-11838参数表
电压
2.7-6.0V
电流
最大1.5mA
频率
38KHz
距离
官方提供最小10M，实际请保守使用4-5米左右
角度
±
45°
波长
940nm
引脚
1--输出，2--地，3--电源（接收面对自己，左边为第一脚）
3.4.2红外发射电路的设计
红外发射器专用芯片很多,不同的芯片有不同的编码方式,但大多数红外信号的码值由两部分徐成:
一部分是用户码,它为定值,以区别不同的红外遥控系统;
另一部分为数据码,它随按键的不同而不同,是信息的实际载体,红外遥控常用的载波频率为38kHz是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。
在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12,所以455kHz/12≈37.9kHz≈38Hz。
红外发射接口系统电路如图3-9所示，电路主要由STC89C52单片机、键盘电路及调制电路组成。
单片机部分主要完成发射过程的控制、键盘扫描的管理和显示。
单片机选用STC89C52，其中P1．0用于输出方波信号控制红外发射电路的工作[10]。
图3-9发射接口电路原理图
3.4.3红外接收电路的设计
发射电路的红外信号经红外接收处理传给单片机，接收电路使用一体化集成红外接收器成品，一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL信号，这样大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作，方便使用。
红外遥控接收接口系统电路原理如图3-10所示，电路主要由STC89C52单片机和1838通用一体化红外接收头[11]。
图3-10接收接口电路原理图
3.5LCD显示模块的设计
HJ1602A是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。
（16列2行）
3.5.11602LCD简介
1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。
每位之间有一个点距的间隔每行之间也有也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
液晶面板如图3-11所示。
图3-11液面板外形尺寸
1．1602液晶引脚功能
1602液晶引脚功能如表3-2所示
表3-2字符型液晶显示模块引脚
符号
引脚说明
1
VSS
电源地
9
D2
数据
2
VDD
电源正极
10
D3
3
VL
液晶显示偏压
11
D4
4
RS
数据/命令选择
12
D5
5
R/W
读/写选择
13
D6
6
E
使能信号
14
D7
7
D0
15
BLA
背光电源正极
8
D1
16
BLK
背光电源负极
如上表3-2所示，第1脚：
VSS为地电源。
第2脚：
VDD接5V正电源。
第3脚：
VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。
第5脚：
R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。
当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：
E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：
背光源正极。
第16脚：
背光源负极[12]。
2．指令说明
1602液晶模块内部的控制器共有6条控制指令。
1602液晶模块的读写操作，屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。
（说明：
1为高电平、0为低电平）
指令1：
清显示，指令码01H，光标复位到地址00H位置。
指令2：
光标复位，光标返回到地址00H。
指令3：
光标或显示移位S/C，高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。
指令4：
读忙信号和光标地址BF，为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。
指令5：
写数据。
指令6：
读数据。
3．写时序图
1602LCD时序图如图3-12所示。
图3-121602LCD时序图
4.1602的特点
LCD1602型液晶显示器，在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
显示质量高：
由于液晶显示器每一个点在收到信号后就一直保持那种色彩和亮度，恒定发光，而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需要不断刷新新亮点。
因此，液晶显示器画质高且不会闪烁。
数字式接口：
液晶显示器都是数字式的，和单片机系统的接口更加简单可靠，操作更加方便。
体积小、重量轻：
液晶显示器通过显示屏上的电极控制液晶分子状态来达到显示的目的，在重量上比相同显示面积的传统显
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