基于单片机设计的红外线遥控器本科毕业设计论文.docx

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基于单片机设计的红外线遥控器本科毕业设计论文

摘要

此论文选用了AT89C51单片机当红外线遥控器的核心，主要选用了单片机中断系统、定时器、计数器等单元，利用红外光的特点。

文章先介绍了红外遥控的基本原理和应用范围，再对AT89C2051单片机的构造和性能给出简单的说明，接着给出了遥控器的编码方式，及遥控发射器，遥控接受器的电路设计。

根据遥控操作的差别，遥控发射器经过对红外光发射频率的控制来区别不相同的操作；遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。

最后分别具体介绍遥控系统的发射部分和接收部分的电路原理图和程序流程图。

关键词：

单片机；红外线；发射；接收

Abstract

ThisdesignusesAT89C51microcontrollerasthecoreofaninfraredremotecontroller,mainlyusetheMCUinterruptsystem,timer,counterunit,basedoninfraredcharacteristics.Thearticlefirstintroducesthebasicprincipleandtheapplicationrangeoftheinfraredremotecontrol,andthenthestructureandperformanceofAT89C2051singlechipmicrocomputerisgivenbriefly,thentheremotecontrolcodingmode,andtheremotecontroltransmitter,remotecontrolreceivercircuitdesign.Accordingtothedifferenceofremoteoperation,remotecontroltransmitterthroughthecontrolofinfraredemissionfrequencytodistinguishdifferentoperation;remotecontrolreceiverbasedontherecognitionofinfraredreceivingfrequency,todeterminethecontroloperation,tocompletetheinfraredremotecontroltransmitter,receiver.Finally,respectivelyintroducesthetransmittingpartandthereceivingpartoftheremotecontrolsystemofthecircuitprinciplediagramandtheprogramflowdiagram.

Keywords:

singlechip;infrared;emission;reception

毕业论文（设计）原创性声明

本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

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任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

3）其它

第1章绪论

红外线遥控是当前利用最广泛的一种通信和遥控手段。

因为红外线遥控装置拥有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，于是继彩电、录像机之后，在录音机，音响设备，空调和玩具等小型电器装置上也有红外线遥控。

工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，选用红外线遥控不但十分可靠而且能有效地阻隔电气干预。

1.1红外概述

从光学的角度来看，红外线是不可见光频率低于红色的光，在频率的无线频谱的一个很小的频率，波长为0.75—100微秒之间，其0.75—3微秒之间的红外光称为近红外，3—30微秒之间的红外光称为中红外，30—100微秒之间的称为远红外。

红外光就其性质而言很简单，与普通光的频率特性是没有太大的区别，但由于任何物体的热能，使红外是广泛使用的，不可取代，是否能检测红外、能测到多少红外或红外检测的技术是否能够应用于任何天然的或虚拟的场所是红外应用技术的枢纽。

现今红外技术的一个分支是红外通信技术的利用，这个利用的发展十分快速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，近年来的发展已经非常成熟的特点。

1.2红外遥控的功能与特点

红外遥控技术是一种使用红外线进行点对点通信的技术，其对应的软件和硬件技术都已很成熟。

它是把红外线当着载体的遥控方式。

因为红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在选用红外遥控方式时，不会干预别的电器的正常工作，也不会影响附近的无线电设备。

红外遥控是使用波长为0.76μm-1.5μm之间的近红外线来传递控制信号的。

它具有以下特点：

1．因为不可见光，故对周边情况影响很小。

红外线的波长远小于无线电波的波长，红外遥控不会干预别的家用电器，也不会影响附近的无线电设备。

2．红外线为不可见光，拥有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒等安全保卫装置中也得到了普遍的使用。

3．红外线遥控的遥控间离正常为几米至几十米或更远一点。

4．红外线遥控拥有构造单一，制作简易，成本低，抗干扰能力强，工作可靠性好等一系列长处，尤其是室内遥控的优先遥控方式。

同时，因为选用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路单一，故它在日常工作生活中的利用愈来愈普遍。

它在技术上的主要优点是：

1．无需专门申请特定频率的使用执照；

2．拥有移动通信设备所必须的体积小、功率低的特征；

3．传输速率适合于家庭和办公室使用的网络；

4．信号无干扰，传输准确度高；

它的缺点是：

因它是一种视距传输技术，选用点到点的衔接具有方向性，两个设备之间假如传输数据，中间就不能有阻碍物;并且通信距离较短，另外红外LED不是一种非常耐用的器件。

1.3选择红外遥控的原因

无线遥控兴式可分为无线电波式、声控式、超声波式和红外线式。

因无线电式易对别的电视机和无线电通讯设备形成干预，并且，系统自身的抗干扰性能也很差，误动作多，所以未能大批利用。

超声波频带窄，易受噪声干扰，精度低和语音识别系统的抗干扰能力差，难以大量使用。

红外遥控方式把红外线当着载体来传送控制信息的，同时随着电子技术的发展，单片机的发明，催生了数字编码方式的红外遥控系统的迅速发展。

此外，红外遥控拥有许多的优点，比方红外线发射装置选用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉；选用数字信号编码和二次调制方式，不单可能够完成多路信息的控制，增强遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，降低误动作，并且功率损耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰；反应速度快、传输效率高、工作稳定等。

故如今许多无线遥控方式都选用红外遥控方式。

1.4红外的简单发射接收原理

红外的简单发射接收原理如图1-1所示。

其中发射电路选用红外发光二极管发出通过调制的红外光波，如图1-1（a）所示；接收电路由红外接收二极管三极管或硅光电池构成，它们将红外发射器发射的红外光波转换为对应的电信号，再送放大器处理还原成信号，如图1-1（b）所示。

（a）红外发射（b）红外接收

图1-1红外的简单发射接收原理

第2章设计方案论述

2.1设计目的与原理

目前市场上普遍使用的遥控编码和解码集成电路。

该方案简单，易于制造，但由于一些功能键和功能受到一定的局限性，只适合于电气产品的特殊应用，应用范围有限。

而单片机控制系统中的应用设计，编程灵活，操作码数可任意设定等优点。

单片机远程控制系统利用红外线的发射频率，以确定远程控制功能的不同。

当我们按下某一个按键的期间，由单片机辨别出该按键后，由CPU向接有红外发射管的端口发射一定频率的脉冲，该脉冲与38KHz左右的载波脉冲进行调制，而后将已调制的脉冲进行缓冲放大，激励红外发光二极管将电能转化为光能，使得红外发光二极管发射出一定频率的红外线，当接收控制系统接收到该红外光后，利用单片机的定时器/计数器得到的红外频率，把频率发送给CPU，由CPU反编码，识别的控制信号，从而实现控制电路的控制功能，完成整个遥控功能。

2.2单片机红外遥控发射器设计原理

单片机红外遥控发射器主要有单片机、行列式键盘、低功耗空闲方式控电路、红外管发射电路和单片机的电源、复位、震荡子电路构成。

单片机不运行时始终处于低功耗状态，选用了空闲节电工作方式。

当遥控器的某一按键被按下之后，外部中断1产生中断，唤醒单片机投入运行状态，查询键盘按下的是哪个按键，当确认按键后，控制软件驱动定时器T0、T1，T1当发射时间控制器，T0当红外线发射频率控制器，T0定时溢出时中断程序使红外管接口电平反转一次，写入定时器的初值是有差别的，在输出端口就得到不相同的发射频率。

T1定时器溢出中断程序关闭定时器T0，制止红外线发射。

设计框图如图2-1所示。

图2-1单片机遥控发射器设计原理图

2.3单片机红外遥控接收器设计原理

红外遥控接收芯片主要由单片机，红外遥控电路，状态指示电路，外围电路和单片机控制电路。

使用单片机中的T0当红外脉冲计数器，T1当计数时间控制器。

当电路中红外接收管接收到第一个红外脉冲时，外部中断1被触发，驱动计数器T0和定时器T1。

定时溢出中断程序的计数器T0，阅读数和判断，以确定对象的操作（遥控按钮）对其运行的逆转，或关闭负载控制电路。

还可对接收电路执行上锁功能，对控制电路上锁后，遥控器不可以对控制电路实行遥控功能。

其设计原理方框图如图2-2。

图2-2红外接收遥控电路原理框图

第3章硬件电路设计

3.1单片