电子信息工程技术毕业论文设计单片机红外遥控系统红外发射器 精品.docx

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电子信息工程技术毕业论文设计单片机红外遥控系统红外发射器精品

扬州市职业大学

毕业设计（论文）

设计（论文）题目：

单片机红外遥控系统

——红外发射器

系别：

电子工程系

专业：

电子信息工程技术

班级：

09电信

（1）

姓名：

学号：

0906030109

指导教师：

完成时间：

2012-4-30

附录1：

红外发射程序....................................................27附录2：

红外接受程序......................................................29

红外遥控系统——红外发射器

作者：

何永银

摘要：

随着红外遥控技术的广泛应用及单片机技术的成熟，在现实生活中我们可以随处可见运用红外遥控系统技术的设备，这些智能化设备的运用不仅大大提高了我们的工作、生活效率，而且红外遥控系统的迅速发展和成熟为远距离信息更准确、更高效的传输打下了坚实的基础，我相信我们的生活会随着红外遥控系统的不断发展变得更加美好。

本设计方案基于市场的实际需求，结合红外遥控设计简单、工作方便、成本低廉等特点，采用了51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控流水灯系统。

系统包括接收和发射两大部分，本文设计实现了流水灯几种闪烁效果：

正序点亮、间隔点亮、倒序点亮等选择功能。

关键字：

红外遥控；信号调制；编码；解码．

1绪论

1.1课题设计目的及意义

随着科技的发展，人们生活的节奏也越来越快，随着人们对方便、快捷的要求也随之不断增高！

遥控器的出现，在一定程度上满足了人们这个要求！

遥控器是由高产的发明家RobertAdler在五十年代发明的[14]。

而红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是由发射器发出红外线指令信号，有接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远程控制。

红外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽性等特点。

随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器都应用了红外遥控。

就比如我们常见的电视机，从单纯的在电视机面板上通过按钮控制，到短距离（10M以内）的遥控，虽然改变不大，但其带来的便利无疑是巨大的。

而红外遥控技术的成熟，也使得红外遥控变得设计简单，价格低廉。

作为一种具有代表意义的简单的红外遥控系统，流水灯具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。

红外遥控系统作为毕业设计的一个课题，虽然由于我们实际购买能力水平以及所学知识水平的限制，但是我们用十二分的努力来对待这个课题，在这期间我们每个人都在成长、都在回顾总结这三年的知识、都有汗水的付出。

市场的需求促使了红外遥控系统的迅速发展。

随着“智能化”的兴起，红外遥控的功能也越来越多，越来越贴进人们生活。

因此，对于红外遥控系统的开发和设计依然有着较大的实用价值。

本设计就是以流水灯为对象，通过红外遥控实现流水灯的几种常用功能如正序点亮、间隔点亮、倒序点亮等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便快捷的优点。

1.2红外遥控的设计思路

红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。

发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。

红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象。

图1-2遥控器原理框图

一般遥控器用455K经12分频后输出37917HZ，简称38K，10米接收带宽为38+-2K，3米为35~42K。

在没有环境反射的空旷空间，距离10米以上方向性会比较强。

红外遥控常用的载波频率为38kHz,这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≈38kHz。

也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

2课题的方案设计与论证

红外编码有很多种方式，下面列举两种实现方案：

方案一：

脉宽调制的串行码。

这种遥控码具有以下特征：

以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。

其相关的波形图如下:

图2-1串行码编码

方案二：

码分制。

采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象，最小为2个脉冲。

为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图2-2所示。

图2-2码分制编码波形图

本设计采用方案二，码分制编码编程简单，在按键较少的情况下优势明显。

3系统的硬件结构设计

3.1系统方框图

（1）发射端电路：

单片机系统及显示电路、红外发射电路以及按键电路，稳压电路等组成。

其设计原理图如下：

图3-1手持段遥控器方框图

（2）接受端电路：

单片机系统及控制单元、红外接受电路以及8个发光二极管，电源电路组成。

其设计原理图如下：

图3-2红外接收端方框图

3.2系统功能需求

本遥控系统要求用单片机作为控制芯片制作一个遥控器[8]，另一个单片机控制系统能被遥控操作。

本系统要求遥控器具有多种控制效果，实现流水灯的不同点亮模式！

将单片机、控制、按钮组合在一起完成了人机对话。

用AT89C51单片机来作主芯片控制，采用红外HS0038接收头，使他们具有红外遥控功能。

3.351系列单片机功能特点

（1）主要特性

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：

1000写/擦循环

·数据保留时间：

10年

·全静态工作：

0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128*8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·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

图3-3AT89S52的引脚功能图

（2）管脚说明

—VCC：

供电电压。

—GND：

接地。

—P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。

—P1口：

P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。

P1口管脚写入“1”后，电位被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

—P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。

在给出地址“1”时，它利用内部上拉的优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。

P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

—P3口：

P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。

当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。

作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），也是由于上拉的缘故。

—RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

—：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

—：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期两次有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。

—：

当保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，将内部锁定为RESET；当端保持高电平时，访问内部ROM。

在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

——XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

——XTAL2：

来自反向振荡器的输出。

（3）AT89C51的基本操作

如图11所示，在X1和X2之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路，它还有另一种接法，是把外部振荡器的信号直接连接到XTAL1端，XTAL2端悬空不用。

AT89C51复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器（抑制噪声作用）与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。

当振荡电路工作，并且在RST引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89C51完成一次复位。

复位不影响RAM的内容。

复位后，PC指向0000H单元，使单片机从起始地址0000H单元开始重新执行程序。

所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。

MCS-51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。

上电复位利用电容器充电来实现。

按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。

前者将复位端通过电阻与Vcc相接；后者利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。

复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。

图3-4AT89C51基本操作电路

3.4红外发射电路

本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。

在确定选择AT89C51作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实现红外发射。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。

它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它发出的便是红外线而不是可见光。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通Φ5发光二极管相同，只是颜色不同[7]。

遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。

P1口作为按键部分，P0.7口作为发射部分。

图3-5红外发射电路

3.5红外检测接收电路

在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。

接收电路图见图3-6。

通常，红外遥控器将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。

将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz（周期