15路电器遥控器的设计完整版Word文档格式.docx

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随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。

遥控装置的中心制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。

本文介绍一种以MCS-51单片机作为15路电器遥控器设计核心的控制电路。

首先介绍了15路电器遥控器的工作原理与控制要求，然后给出了具体硬件电路设计，主要包括主机电路、A/D转换电路、三极管的选择、键盘和显示电路等。

15路电器遥控器控制系统选取的是A/D采样芯片，对红外遥控器的输出进行模数转换来实现的。

本论文主要设计了1．遥控发射电路；

2．遥控接收电路；

3．调光电路设计；

4．受控电源开关电路设计；

5.各模块程序清单。

关键词：

51单片机红外发射管晶振遥控器

Abstract

Inrecentyearsinthefieldofamonolithicintegratedcircuits,andiscontinuouslytofurtherpromotethetraditionaltest,controlandthemoon.theremotecontroltoamonolithicintegratedcircuitsisnotonlyhastheconvenientandeasyandflexiblegreatadvantages,andcangreatlyimprovethecontrolcircuitoftheindicators,dramaticallyimprovingproductsqualityandquantity.Therefore,monolithicintegratedcircuitstocontroltheproblemisaboutelectricalapplianceindustrywilloftenmeetwiththeproblem.

Inareal-timedetectorandautomaticcontrolsystem,amonolithicintegratedcircuitsapplicationmonolithicintegratedcircuitsareoftenusedasacorepart,knowledgeinmonolithicintegratedcircuitsisnotenough,accordingtothespecifichardwareconstruction,anddirectedatspecificapplicationobjectsofthesoftware,tobeimproved.

Inrecentyears,theremotecontroltechnologyinindustrialproductionandhouseholdappliances,securityandthepeople'

sdailylifeisbecomingmoreandmorewidespreaduseofelectronictechnology.withtherapiddevelopmentofremotecontrol,newintegratedcircuitsareconstantlyemergingandtheremotecontroltechnologywiththerapiddevelopment.remotecontrolcenterofthesystemcomponentsareintegratedintheearlydaysofthedivisionofthecomponents,theprogressivedevelopmentofthepresentsinglecomputer,intellectualizedlevelincreasedsignificantly.

Thisarticleintroducedamcs-51as15roadselectricalcontrolmonolithicintegratedcircuitsdesignthecoreofthecontrolcircuit.firstpresented15electricalcontrolworksandcontrol,andgavespecifichardwarecircuitdesign,includinghostcircuit,adtransformingcircuit,choice,thekeyboardanddisplay15electricalcircuits.theremotecontrolsystemistoselectachiponthedsample,thenumberofoutputbeconvertedtoachieve.

Thispapermainlydevised：

1：

infraredremotecontroltransmitter1：

2：

Theremotecontrolcircuit；

3：

thecircuitdesign；

4：

powercircuitdesign；

Keyword:

MCUInfraredCRYSTALRemotecontrol

摘要…………………………………………………………………………………Ⅲ

ABSTRACT…………………………………………………………Ⅳ

第一章概述………………………………………………………………………1

1.1引言……………………………………………………………1

1.2单片机技术发展及应用………………………………………………………………2

1.2.1单片机技术的发展………………………………………………………………2

1.2.2单片机技术的应用………………………………………………………………2

1.3红外遥控的发展……………………………………………………………3

1.4本论文所做工作…………………………………………………………………4

第二章红外遥控器的基本原理…………………………………………………5

2.1红外遥控器的功能……………………………………………………………5

2.2红外遥控器的工作原理………………………………………………………………5

第三章15路电器遥控器控制系统的设计……………………………………………8

3.1遥控发射和接收器硬件电路的设计………………………………………………………8

3.1.180C51单片机系统……………………………………………………………………8

3.1.2遥控发射部分硬件电路的设计…………………………………………………12

3.1.3遥控接收部分硬件电路的设计…………………………………………………15

3.1.4调光电路的设计……………………………………………………………………17

3.1.5受控电器电源开关的设计…………………………………………………………18

3.2遥控发射和接收器软件的设计……………………………………………………………18

3.2.1发射部分软件的设计………………………………………………………………18

3.2.2接收部分软件的设计…………………………………………………………24

结束语……………………………………………………………………………………32

致谢…………………………………………………………………………………………33

参考文献…………………………………………………………………………………34

附录

第一章概述

1.1引言

在现代工业生产中，遥控技术是一个非常普遍但却十分重要的一个工艺参数。

到底是谁发明出第一个遥控器已不可考。

但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉·

特斯拉（NikolaTesla）（1856-1943）的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在1898年时开发出来的（美国专利613809号），叫做“MethodofandApparatusforControllingMechanismofMovingVehicleorVehicles”。

最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司（这家公司现在被LG收购了），在1950年代发展出来的。

一开始是有线的。

1955年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。

但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。

1956年罗伯．爱德勒（RobertAdler）开发出称为“ZenithSpaceCommand”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰，而且有些人及动物（如狗）听的到遥控器发出的声音。

公元1666年牛顿发现光谱并测量出3,900埃～7,600埃（400nm～700nm）是可见光的波长。

1800年4月24日英国伦敦皇家学会（ROYALSOCIETY）的威廉·

赫歇尔发表太阳光在可见光谱的红光之外还有一种不可见的延伸光谱，具有热效应。

他所使用的方法很简单，用一支温度计测量经过棱镜分光后的各色光线温度，由紫到红，发现温度逐渐增加，可是当温度计放到红光以外的部份，温度仍持续上升，因而断定有红外线的存在。

在紫外线的部份也做同样的测试，但温度并没有增高的反应。

紫外线是1801年由RITTER用氯化银（Silverchloride）感光剂所发现的。

底片所能感应的近红外线波长是肉眼所能看见光线波长的两倍，用底片可以记录到的波长上限是13,500埃，如果再加上其它特殊的设备，则最高可以达到20,000埃，再往上就必须用物理仪器侦测了。

1980年代，发送和接收红外线的半导体装置开发出来时，就慢慢取代了超声波控制装置。

即使其他的无线传输方式（如蓝牙）持续被开发出来，这种科技直到现在还持续广泛被使用。

1.2单片机技术的发展及应用

1.2.1单片机技术的发展

所谓单片机（m1crocontroller）是指在一个集成芯片中，集成微处理器（CPU）、存储器、基本的I/O接口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。

1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片微型计算机）。

美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。

其发展速度之快、应用范围之广，已达到了惊人的地步，它已渗透到生产和生活的各个领域[2]。

尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当数Intel公司的MCS-51系列单片机。

MCS-51是在MCS-48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。

由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主产。

51系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。

因此，MCS-51应用非常广泛，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。

直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。

国内尤以Intel的MCS-51系列单片机应用最广。

由于8位单片机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片机仍将是单片机中的主流机型[2]。

51系列单片机的基本原理如图：

图1.2.151系列单片机的基本原理

1.2.2单片机技术的应用

随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出很强的生命力。

它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力，对环境的温度和湿度都有较好的适应性，可以在工业条件下稳定工作。

且单片机广泛地应用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，提高它们的测量速度和测量精度，加强控制功能。

如MCS-51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。

单片机也广泛地应用于实时控制系统中，例如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。

将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥其数据处理功能和实时控制功能，使系统工作处于最佳状态，提高系统的生产效率和产品质量。

从航空航天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以及机电一体化设备和产品，到邮电通信、日用设备和器械，单片机都发挥了巨大作用[2]。

1.3红外遥控的发展

自动控制系统在各个领域尤其是工业领域中有着及其广泛的应用，遥控器控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。

红外遥控具有抗干扰能力强，信息传输可靠，性能稳定、结构简单，功耗低，成本低，易实现等显著优点，在工业控制、航空航天、智能仪器仪表、特别是家用电器领域中应用广泛，并越来越多的应用到计算机系统中。

使用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件（红外发光管）与红外接收器件（光敏二极管、三极管及光电池）的发光与受光峰值波长一般为0.8um-0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。

由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小。

再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，红外线遥控不会影响其它家用电器，也不会影响临近的无线电设备。

随着生活水平的不断提高，人们对高性能遥控器材的需求也越来越迫切，目前的许多遥控设备大多是用于单一设备或单一用途。

为了解决这一问题本课题实现了一种红外遥控多功能开关，它带有可扩充的输出端口，显示功能及各开关控制状态，如通，断，开关定时等状态。

红外遥控开关可以方便地达到让使用者用遥控器随意操纵开关之目的，解决了黑暗中摸索墙壁开关的麻烦，又解决了房间重新布置时由于开关位置固定所带来的烦恼。

能够同时控制路开关。

本课题红外遥控系统由红外遥控信号编码发送器，红外信号接收器以及外围电路三部分组成。

红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；

红外接收电路由红外接收二极管组成，它将红外发射器发射出去的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

红外遥控的基本形式现用框图形式表示：

红外遥控的的发射器与接收器：

图1.3-1红外发射器

图1.3-2红外接收器

1.4本论文所做工作

本论文采用51系列单片机控制15路电器遥控器，设计了1．遥控发射电路；

4．受控电器电源开关设计。

第二章红外遥控器的工作原理

目前，人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样，就给人们的生活带来了很多不便。

为了解决这个问题，本文提出一个多功能遥控器的设计方案：

该遥控器可以通过自学习而拥有对多台电器的遥控功能，即省时、又省力，从而使人们免除同时面对功能众多遥控器的烦恼。

2.1红外遥控器的功能

1、适用于编码式红外线遥控型家用电器；

2、可遥控15台家用电器,可扩充到对32台家电开关的控制；

3、成本低，抗干扰能力强

2.2、红外遥控器的工作原理 

1．红外线的特点：

人的眼睛能看到的可见光，若按波长排列，依次（从长到短）为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

由，红光的波长范围为0．62μm～0．76μm，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控器就是利用波长0．76μm～1．5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

红外线的特点是不干扰其他电器设备工作，也不会影响周边环境。

电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现多路红外遥控功能。

红外遥控简易原理图：

图2.2-1红外遥控简易原理图

2．红外线发射和接收

人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。

发射部分的发射元件为红外发光二极管，它发出的是红外线而不是可见光。

常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通标准5mm发光二极管相同，只是颜色不同。

一般有透明、黑色和深蓝等三种。

判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。

单只红外发光二极管的发射功率约100mW。

红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。

接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。

红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。

然而现在不论是业余制作或正式的产品，大都采用成品的一体化接收头。

红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块，性能稳定、可靠。

所以，有了一体化接收头，人们不再制作接收放大电路，这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。

是常用两种红外接收头的外形，均有三只引脚，即电源正VDD、电源负（GND）和数据输出（Out）。

接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同。

红外接收头的主要参数如下：

工作电压：

4．8～5．3V

工作电流：

1．7～2．7mA

接收频率：

38kHz

峰值波长：

980nm

静态输出：

高电平

输出低电平：

≤0．4V

输出高电平：

接近工作电压。

目前所有红外遥控器发射电路的功能组成，其中的编码器即调制信号，按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。

例如用于电视机、VCD、DVD和组合音响的遥控发射的编码器，因其控制功能多达50种以上，此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程，然而对控制功能少的红外遥控器，其编码器是简单而灵活。

前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码，而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。

38kHz振荡器即载波信号比较简单，但专业用的和业余用的也有区别，专业用的振荡器采用了晶振，而后者一般是RC振荡器。

例如彩电红外遥控器上的发射端用了455kHz的晶振，是经过整数分频的，分频系数为12，即455kHz÷

12=37．9kHz。

当然也有一些工业用的遥控系统，采用36kHz、40kHz或56kHz等的载波信号。

因红外遥控器的控制距离约10米远，要达到这个指标，其发射的载波频率（38kHz）要求十分稳定，而非专业用的RC（38kHz）载波频率稳定性差，往往偏离38kHz甚至很远，这就大大缩短了遥控器的控制距离。

因晶振频率十分稳定，所以专业厂家的遥控器全部采用晶振的38kHz作遥控器的载波发送信号。

编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制，再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理。

第三章15路电器遥控器控制系统的设计

通过前两章对遥控控制系统发展以及单片机应用的了解，并对红外遥控器的组成、工作原理和对其的控制要求各方面的分析，在本章结合本次设计的课题，完成15路电器遥控器的遥控发射电路和接收电路的设计。

3.1、遥控发射和接受器硬件电路的设计

3.1.180C51单片机系统

1、MSC-51单片机性能介绍

51系列单片微机封装形式为双排直列式结构（DIP），引脚共40个。

如图3.1.1-1所示。

MCS－51单片机的典型芯片是8051，其内部基本组成为：

一个8位的中央处理器（CPU），256byte片内RAM单元，4Kbyte掩膜式ROM，2个16位的定时器／计数器，四个8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3），一个全双工串行口5个中断源，一个片内振荡器和时钟发生电路。

这种结构特点决定了单片机具有体积小、成本低、可靠性高、应用灵活、开发效率高、易于被产品化等优点，使其具有很强的面向控制的能力，在工业自动化控制、家用电器、智能化仪表、机器人、军事装置等领域获得了广泛的应用。

图3.1.1-1MSC-51单片机引脚图（8051）

管脚说明：

VCC：

供电电压；

GND：

接地。

P0口：

P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用（低八位地址总线输出），也可以作为通用I/O接口。

作为地址/数据分时复用线时，可以从P0口输出地址或数据，还可以从P0口输入数据。

作为通用I/O口是需要外接上拉电路，P0口缓冲器能接收输出8TTL门电流。

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，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。

只具有通用I/O口一种功能。

P2口：

P2口具有通用I/O口和高八位地址总线输出两种功能。

作为通用I/O口使用时，需要内部提供上拉电阻。

P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，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，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为8051的一些特殊功能口，如下所示：

口管脚

备选功能

P3.0

RXD（串行输入口）

P3.1

TXD（串行输出口）

P3.2

/INT0（外部中断0）

P3.3

/INT1（外部中断1）

P3.4