红外电路收发设计报告Word下载.docx
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红外编码标准
9
第3章
硬件设计
.....................................................................11
主控芯片AT89C52..........................................11
第3.2
功能概述................................................................
12
复位电路.........................................................
14
红外发射接收电路
..........................................16
第4
章
软件设计
17
整体方案.........................................................
17
第五章
仿真与调试..................................................................
18
结
论
.....................................................................................
19
附录
程序代码.........................................................................20
言
最近几年来随着运算机在社会各领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深切，同时也带动传统的操纵、检测等工作日趋更新。
传统的遥控器大多采纳无线电遥控技术，随着科技的进步，红外线遥控技术的进一步成熟，红外遥控也慢慢成了一种被普遍应用的通信和遥控手腕。
为了方便有效，传统的家庭电器慢慢采纳红外线遥控。
工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等有害环境下，采纳红外线遥控不仅完全靠得住而且能有效地隔离电气干扰。
红外线的光谱位于红色光之外，
μm，比红光的波长还长。
红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种操纵方式，红外遥控具有抗干扰，电路简单，容易编码和解码，功耗小，本钱低的优势。
红外遥控几乎适用所有家电的操纵。
红外遥控是以调制的方式发射数据，确实是把数据和必然频率的载波进行“与”操作，如此既能够提多发射效率又能够降低电源功耗。
目前有很多种芯片能够实现红外发射，能够依照选择发出不同种类的编码。
由于发射系统一样用电池供电，这就要求芯片的功耗要很低，芯片大多都设计成能够处于休眠状态，当有按键按下时才工作，如此能够降低功耗芯片所用的晶振应该有足够的耐物理撞击能力。
红外接收头的种类很多，引脚概念也不相同，一样都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。
依照发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。
红外接收头内部放大器的增益专门大，很容易引发干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一样在22uf以上。
红外遥控的特点是不阻碍周边环境、不干扰其它电器设备。
由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可利用通用的遥控器而可不能产生彼此干扰；
电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一样不需任何调试即可投入工作；
编解码容易，可进行多路遥控。
红外遥控尽管被普遍应用，但各产商的遥控器不能彼此兼容。
现今市场上的红外线遥控装置一样采纳专用的遥控编码及解码集成电路，但编程灵活性较低，且产品多彼此绑定，不能复用，故应用范围有限。
而本文采纳单片机进行遥控系统的应用设计，遥控装置将同时具有编程灵活、操纵范围广、体积小、功耗低、功能强、本钱低、靠得住性高等特点，因此采纳单片机的红外遥控技术具有广漠的进展前景。
红外线是一种光线，具有一般光的性质，能够以光速直线传播，强度可调，能够通过光学透镜聚焦，能够被不透明物体遮挡等等。
专门制造的半导体发光二极管，能够发出特定波长（一般是近红外）的红外线，通过操纵二极管的电流能够很方便地改变红外线的强度，达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通信载波，最典型的应用确实是家电遥控器。
利用红外线做信号载波的优势很多：
本钱低、传播范围和方向能够操纵、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。
因此被普遍地应用在各类技术领域中。
第1章概
述
第1.1节基于单片机的红外遥控系统概述
现今社会科学技术的进展与日俱增，人们生活水平也是日趋提高，为了减少人们的工作量，因此对各类家用电器、电子器件的非人工操纵的要求愈来愈高，针对这种情形，设计出一种集成度比较高的操纵体系是必然的。
现代科技的飞速进展在许多危险、不可近场合也对远程操纵提出了愈来愈高的要求。
单片机是指一个集成在一块芯片上的完整运算机系统。
尽管他的大部份功能集成在一块小芯片上，可是它具有一个完整运算机所需要的大部份部件：
CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部份还会具有外存。
同时集成诸如通信接口、按时器，实不时钟等外围设备。
而此刻最壮大的单片机系统乃至能够将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。
单片机的集成度很高，它体积小、功耗低、操纵功能强、扩展灵活、微型化、利用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。
因此专门适用于“电脑型产品”，它的应用已深切到工业、农业、国防、科研、教育和日常生活用品（家电、玩具）等各类领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
单片机专门适合把它做到产品的内部，取代部份老式机械、电子零件或元器件。
可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。
专门制造的半导体发光二极管，能够发出特定波长（一般是近红外）的红外线，通过操纵二极管的电流能够很方便的改变红外线的强度，以达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通信载波。
由于红外线为不可见光，因此对环境阻碍很小，再由红外光波动波久远小于无线电波的波长，因此红外线遥控可不能阻碍其他家用电器，也可不能阻碍临近的无线电设备。
最典型的应用确实是家电遥控器。
红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去操纵被控对象的能力，因此，在设计家用电器的红外线遥控器时，没必要要像无线电遥控器那样，每套（发射器和接收器）要有不同的遥控频率或编码（不然，就会隔墙操纵或干扰邻居的家用电器）。
同类产品的红外线遥控器，也能够有相同的遥控频率或编码，而可不能显现遥控信号“串门”的情形。
这关于大量量生产和在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方面。
本设计要紧研究并设计一个基于单片机的红外发射及接收系统，实现对八路开关的隔离操纵并对工作状态设备计数。
操纵系统主若是由
AT89C52单片机、电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LED
显示电路等部份组成，应用红外遥控系统由发射和接收两大部份组成，应用编/解码专业集成电路芯片来进行操纵操作。
单片机编码发射遥控信号经红外接收处置传送给单片机，单片机依照不同的信息码操纵
LED
发光二极管各个状态，并完成相应的状态指示
（如图
1.1）。
设计方案思路
本设计主控芯片采纳目前比较通用的AT89C52单片机。
此类单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见，价钱廉价且技术比较成熟容易实现。
红别传输利用载波对信号进行调制从而减少信号传输进程中的光波干扰,提高数据传输效率。
由单片机AT89C52按时器
T0
产生周期性的
的矩形脉冲,即每隔13us，按时器
产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的
38KHz
脉冲信号。
再由单片机将键盘信息及系统识别码等数据调制在红外载波上经红外发射头发射出去。
接收方由红外一体化接收头实现对接收信号的放大解调并还原为数据流，经由单片机解码后对相关IO口进行操作。
研发方向和技术关键
随着电子技术的进展，当前数字系统的设计正朝着速度快、容量大、体积重量轻的方向进展。
在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的进展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节拍也愈来愈快。
（1）合理设计硬件电路，使各模块功能和谐；
（2）红外发射信号的脉冲波形；
（3）红外发射信号的编解码；
（4）单片机对IO口的操作；
要紧技术指标
（1）遥控距离4到6m；
（2）工作频率为
38KHz，即红外发射和接收的载频为
38KHz；
（3）接收端可显示受控状态。
第2章整体设计
红外遥控系统是集中集光、电于一体的系统。
其工作原理是用户按键信号经单片机编码处置后转化为脉冲信号，经由红外发射头发送出去；
接收端由红外一体化接收头实现对接收信号的放大解调并还原为数据流，经由单片机解码后对相关IO口进行操作，从而完成整个遥控操作。
整个系统主若是由电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LED显示电路等部份组成。
系统硬件由以下几部份组成：
红外数据发射电路，键盘采纳一般按键键盘，按键统一接在单片机P1口。
整体设计思路为：
依照扫描到不同的按键值对发射脉冲编码赋值后
AT89C52将依照数据处置要求从
输出操纵脉冲与
产生的
8KHz
的载波（周期是
26us）进行调制，经
PNP三极管对信号放大驱动红外发光管将操纵信号发送出去。
红外数据接收那么是采纳
IRLINK
一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据搜集、解码的功能，只要在接收端
INT0
检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前操纵指令的功能。
然后依照所得的指令去操作相应的用电器件工作，如图
2.1所示。
红外遥控发射部份
红外遥控发射部份系统框图见图2.2。
发送端采纳单片机的按时中断功能，由按时器
产生周期为
26us
的矩形脉冲,即每隔13us按时器
产生中断输出一个相反的信号使单片机输出端产生周期为38KHz的脉冲信号。
脉冲图如图
4所示。
系统通过直连单片机的按键获取用户遥控信息，经按键扫描确认，然后交由单片机对将要发射数据进行整理，将待发送的二进制信号编码调制在38kHz脉冲基波上，生成脉冲发射信号,最后通过红外发射管发射红外信号。
红外发射电路的作用是当接收到外界信号时，驱动红外发光二极管发出调制红外光。
发射系统一样要求芯片的功耗要很低，芯片大多都设计成能够处于休眠状态，当有按键按下时才工作，如此能够降低功耗。
红外线通过红外发光二极管（LED）发射出去，红外发光二极管内部材料和一般发光二极管不同，在其两头施加必然电压时，它发出的是红外线而不是可见光。
单片机红外遥控发射器要紧有单片机、行列式键盘、低功耗空闲方式操纵电路、红外管发射电路和单片机的一些电源、复位、震荡子电路组成。
单片机不工作时一直处于低功耗状态，采纳了空闲节电工作方式。
当遥控器的某一按键被按下以后，外部中断1产生中断，唤醒单片机进入工作状态，查询键盘按下的是哪个按键，当确认按键后，操纵软件启动按时器T0、T1，T1作为发射时刻操纵器，T0作为红外线发射频率操纵器，T0按时溢出时中断程序使红外管接口电平反转一次，写入按时器的初值不同，在输出端口就取得不同的发射频率。
T1按时溢出时中断程序关闭关闭T0按时器，停止红外线发射。
红外遥控接收部份
红外遥控接收电路框图见图
2.4。
红外接收端普遍采纳价钱廉价,性能靠得住的一体化红外接收头（SM0038
它接收红外信号频率为38KHz
周期约26μs）。
它能同时对信号进行放大、检波、整形,取得TTL
电平的编码信号。
红外接收头收到信号后单片机当即产生中断，开始接收红外信号。
接收到的信号经单片机解码取得用户遥控信息并转至IO口执行,同时单片机还完成对处于工作状态的设备进行计数并显示。
红外接收电路的作用是接收红外发光二极管发出的调制红外光，并通过运算放大器放大后输入到音频锁相环译码器集成电路进行选频。
单片机红外遥控接收器要紧有单片机、红外遥控接收电路、状态指示电路、操纵电路和单片机的一些外围电路组成。
利用单片机中的T0作为红外脉冲计数器，T1作为计数时刻操纵器。
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，启动计数器T0和按时器T1。
按时溢出，中断程序关闭计数器T0，读入计数值并进行判定，确信操作对象（遥控按键）对其进行反转操作，操纵电路对所操纵的负载进行开或关。
还可对接收电路实行上锁功能，对操纵电路上锁后，遥控器不能对操纵电路实施遥控功能。
红外线接收头的种类很多，引脚概念也不相同，一样都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。
红外线接收头内部放大器的增益专门大，很容易引发干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一样在22uf以上。
有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。
接收电路能够利用一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外线接收器，不需要任何外接元件，就能够完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和一般的塑封三极管大小一样，它适合于各类红外线遥控和红外线数据传输。
红外编码标准
二进制信号的调制
二进制信号的调制仍由发送单片机来完成,如图2.7所示,A是二进制信号的编码波形,B
是频率为38KHz
（周期为26μs）
的持续脉冲,C
是经调制后的中断脉冲串（相当于C
=
A
×
B）
中,待发送的二进制数据为101。
图中脉冲个数仅为示意非真实情形。
二进制信号的解调
中波形D
也是图9
中波形C）
中波形E
中波形A
的取反）
SM0038
的解调可明白得为:
在输入有脉冲串时,输出端输出低电平,不然输出高电平。
可直接与单片机串行输入口及外中断相联，以实现随时接收遥控信号并产生中断，然后由单片机对编码还原。
二进制信号的解码
解码是指用特定方式把数码还原成它所代表的内容或将电脉冲信号、光信号、无线电波等转换成它所代表的信息、数据等的进程。
解码在无线电技术和通信等方面普遍应用。
把波形E
解码还原成原始二进制数据信息101。
硬件设计
主控芯片AT89C52
AT89C52是美国ATMEL公司生产的
低功耗，高性能CMOS8位单片机，
片内含4k
bytes的可系统编程的Fla
sh只读程序存储器,器件采纳ATMEL
公司的高密度、非易失性存储技术生产
，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集
Flash程序存储器既可在线编程（ISP）
也可用传统方式进行编程及通用8位微
处置器于单片芯片中。
要紧特性
AT89C52
CPU与MCS-51
兼容
图
AT89C52
4K字节可编程FLASH存储器（寿命：
1000写/擦循环）
全静态工作：
0Hz-33MHz
三级程序存储器保密锁定
128*8位内部RAM
32条可编程I/O线
6个中断源
全双工串行UART通道
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
低功耗空闲和掉电模式
灵活的在系统编程
3.2
功能概述
提供以下标准功能：
4k
字节Flash
闪速存储器，128字节内部RAM，32个I／O
口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16
位按时／计数器，一个5
向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作，但许诺RAM，按时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。
掉电方式保留RAM
中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C52其他要紧功能列举如下：
（1）为一样操纵应用的
位单芯片
（2）晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至
12MHz）
（3）内部程式存储器（ROM）为
4KB
（4）内部数据存储器（RAM）为
128B
（5）外部程序存储器可扩充至
64KB
（6）外部数据存储器可扩充至
（7）32
条双向输入输出线，且每条均能够单独做
I/O
的操纵
（8）5
个中断向量源
（9）2
组独立的
16
位按时器
（10）1
个全多工串行通信端口
（11）8751
及
8752
单芯片具有数据保密的功能
（12）单芯片提供位逻辑运算指令
引脚功能说明
Vcc：
电源电压（5V）。
GND：
电源接地。
P0
：
P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。
作为输出口历时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在F1ash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1
Pl
是一个带内部上拉电阻的8位双向I／O口，Pl的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。
对端口写“l”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，现在可作输入口。
作输入口利历时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。
Flash编程和程序校验期间，Pl接收低8位地址。
P2
是一个带有内部上拉电阻的8
位双向I／O
口，P2
的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4
个TTL逻辑门电路。
对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，现在可作输入口，作输入口利历时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。
在访问8
位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri
指令）时，P2
口线上的内容（也即特殊功能寄放器（SFR）区中P2寄放器的内容），在整个访问期间不改变。
Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其它操纵信号。
P3
口是一组带有内部上拉电阻的8
位双向I／0
口。
口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4
对P3口写入“l”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。
作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（IIL）。
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的操纵信号。
P3口除作为一样的I／0口线外，更重要的用途是它的第二功能，如下表3.1所示：
P3口的第二功能
端口引脚
第二功能
RXD（串行输入口）
TXD（串行输出口）
INT0（外部中断0）
INT1（外部中断1）
T0（定时/计数器0外部输入）
T1（定时/计数器1外部输入）
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器读选通）
RST：
复位输入。
当振荡器工作时，RST引脚显现两个机械周期以上高电平将使单片机复位。
WDT
溢出将使该引脚输出高电平，设置SFR
AUXR的DISRT0
位（地址8EH）可打开或关闭该功能。
DISRT0位缺省为RESET输出高电平打开状态。
ALE/PROG：
当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存许诺）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。
即便不访问外部存储器，ALE
仍以时钟振荡频率的1／6
输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于按时目的。
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。
对F1ash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄放器（SFR）区中的8EH
单元的D0
位置位，可禁止ALE
操作。
该位置位后，只有一条M0VX和M0VC指令ALE才会被激活。
另外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE无效。
PSEN：
程序贮存许诺（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51
由外部程序存储器取指令（或数据）时，每一个机械周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。
当访问外部数据存储器，没有两次有效的PSEN信号。
EA/VPP：
外部访问许诺。
欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H－FFFFH），EA端必需维持低电平（接地）。
需注意的是：
若是加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。
如EA端为高电平（接Vcc端），CPU那么执行内部程序存储器中的指令。
F1ash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程电压Vpp。
XTALl：
振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
3.3
复位电路
单片机复位电路包括片内、片外两部份，片外复位电路通过引脚加到内部复位电路上，内部复位电路在每一个机械周期S5P2对片外信号采样一次，当RST引脚上显现持续两个机械周期的高电平常，单片机就完成一次复位。
外部复位电路确实是为内部复位电路提供两个机械周期以上的高电平而设
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