基于单片机的红外线遥控器设计毕业设计.docx

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基于单片机的红外线遥控器设计毕业设计

毕业设计

设计课题：

基于单片机的红外线遥控器设计

毕业设计题目：

基于单片机的红外线遥控器设计

毕业设计目的：

本课题是一个典型的单片机红外线遥控器控制系统，用单片机进行控制遥控码脉冲的存储，发送和接收。

特点是控制方便、操作简单、扩展灵活、功能多等。

本课题涉及硬件和软件两部分，在设计完硬件的基础上进行软件调试，使学生在学完理论课程后，具备实践动手能力，为以后工作打下基础。

毕业设计任务：

1.本系应具有红外线的接收解码，红外线调制发射、操作按键和控制等单元。

2.基于AT89c51单片自行设计单片机系统硬件系统，包括电源，红外接收电路，红外发射电路、复位电路、操作按键等部分；使用CAD/PROTEL软件画系统硬件电路；

3.自行设计软件程序并在uvision2进行调试并注释。

毕业设计主要技术数据：

1.单片机使用AT89C51具有电源、复位晶振及按键电路设计；

2.红外线调制发射电路、红外线的接收解码器设计；

3.软件设计及流程图；

毕业设计工作量要求：

论文正文应有各个电路模块说明，硬件电路图，源程序，结论或改进，字数不少于5000字（不包含图所占）

毕业设计进度计划：

第1周：

下达毕业设计任务，认真分析选题要完成的任务及技术指标，然后向指导教师汇报自己的理解，指导教师指出学生的问题，对于合理建议应给与肯定，并修改功能和技术指标；

第2周：

查阅、收集资料，根据修改后的功能和技术指标，选择确定总体方案，及时和指导教师交流，征求指导教师意见;

第3周：

根据方案设计硬件系统。

完成硬件电路设计，画出硬件电路图，征求指导教师意见；

第4周：

完成软件部分整体框架设计；

第5周：

画出软件流程图，完成关键部分软件设计；

第6周：

完成全部软件设计，征求指导教师建议；

第7周：

整理资料，撰写完整规范的毕业设计报告（论文）并交指导教师审阅；

第8周：

准备答辩提纲，进行毕业答辩。

毕业设计应完成的技术资料：

论文、图纸、源代码

参考文献：

1、楼然苗，李光飞编著.《51系列单片机设计实例》北京航天航空大学出版社

2、先锋工作室.《单片机程序设计实例》清华大学出版社

3、吴金戌，沈庆阳，郭庭吉编著.《8051单片机实践与应用》清华大学出版社

4、周航慈编著《单片机应用程序设计》北京航天航空大学出版社

5、杨宁黄元峰编著《微机控制技术》第二版高等教育出版社

教研室主任意见：

系主管领导意见：

任务下达日期

2011年9月15日

规定完成日期

2011年11月10日

摘要

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的遥控系统开始进入了人们的生活。

传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。

而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随便设定等优点。

本设计主要应用了AT89C51单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。

遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作。

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。

其优点硬件电路简单，软件功能完善，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

关键词：

单片机，红外遥控，中断，定时，计数，频率

Abstract

Withthedevelopmentofoursocietyandthegradualimprovementofscienceandtechnology,variouskindsofhelpremotecontrolsystemshavebegantoenterpeople’slife.Thetraditionalremotecontrollersadoptspecialremotecontrolcodeanddecodeintegratedcircuits,thoughthiskindofmethodissimplyandeasily,itisonlythepracticalapplicationofsomecertainspecialelectricequipmentsbecauseofthecountedfunctionalkeysiscountedandtherestrictedfunction,sotherangeofapplicationislimited.Buttheremotecontrollerswhichadoptthemicroprocessorshavemanyadvantagessuchasflexibleoperatingandunceremoniousmanipulativekeys.

ThedesignhasusedAT89C2051microprocessorascore,integrativelyapplytheinterruptivesystem,timer,counter,etc.mainlytodesignoriginallyandalsotaketheadvantageoftheinfraredlight.Theremotecontrollauncherdistinguishesdifferentoperationthroughthecontrolonfrequencyofinfraredemissionoflight.Theremotecontrolreceiverjudgescontroloperationbyadoptingthediscernedfrequencyofthereceivedinfraredlighttofinishthewholelaunchingandreceivingcourse.

Itsadvantageisthatthehardwarecircuitissimple,thesoftwareiswithperfectfunction,havecertainuseandreferencevalue

Keywords:

Microprocessor,Infraredremotecontrol，Interrupt，Timing，Counting，Frequency

绪论

人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。

其中红光的波长范围为0.62～0.76μm；紫光的波长范围为0.38～0.46μm。

比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

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，它便发出的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　5发光二极管相同，只是颜色不同。

红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色，判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：

用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。

在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

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一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。

前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。

最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。

成品红外接收头的封装大致有两种：

一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。

均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。

红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。

成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。

但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。

第一章红外发射部分

1、引言

随着远程教育系统的不断发展和日趋完善，学校都得到了广泛应用。

同时使用多种设备，如：

数字投影机、DVD、VCD、录像机、电视机等，由于各种设备都自带遥控器，而使用多种遥控器，通过基于单片机的控制指令来对多种设备进行远程控制，不同的设备。

从而方便快捷的实现远程控制。

红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式。

那么，什么是红外线。

人的眼睛能看的可见光按波长从长到短排列的波长范围为0.62～0.76μm；比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76～1.5μm之间的近红外线来传送控制的。

红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。

红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

发射部分的主要元件为红外发光二极管。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通φ5发光二极管相同。

成品红外接收头的封装大致有两种：

三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。

红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，意成品红外接收头的载波频率。

38kHz，这是由发射端所使用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，由发射端晶振的振荡频率来决定。

红外遥控的特点是不影响周边环境的、于10米）遥控中得到了广泛的应用。

2、设计要求与指标

红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。

功能强、成本低等特点。

系统。

设计要求利用红外传输控制指令及智能控制系统，借助微处理器强大灵活的控制功能发出脉冲编码，组成的一个遥控系统。

本设计的主要技术指标如下：

（1）遥控范围：

4—6米

（2）显示可控制的通道

（3）灵敏可靠，抗干扰能力强

（4）控制用电器电流最高为2A

红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。

由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；多路遥控。

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。

设计的电路由几个基本模块组成：

直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路及控制部分。

发射电路，利用遥控发射利用键盘，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具有脉冲串的红外波，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。

3红外遥感发射系统的设计

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。

发射系统设计的电路由如下的几个基本模块组成：

直流稳压电源，红外发射电路。

系统框图如图所示。

4、红外发射电路的设计

1、主要芯片——单片机介绍

同一般微处理器的89S52的控制器也由指令寄存器IR。

指令译码器ID。

定时及控制逻辑电路和程序计数器PC等组成。

程序计数器PC是一个16为的计数器（注：

PC不属于特殊功能寄存器SFR的范畴）。

他总是存放着下一个要取得指令的16位存储单元地址。

也就是说，CPU总是把PC的内容作为地址，从内存中取出指令码或含在指令中的操作数。

因此，每当取完一个字节后，PC的内容自动加1，为取下一个字节作好准备。

只有在执行转移子程序调用指令和中断响应是例外，那时PC的内容不加1，而是指令或中断响应过程自动给PC置入新的地址。

单片机上电或复PC自动清0，即装入地址0000H，这就保证了单片机上电或复位后，程序从0000H地址开始执行。

指令寄存器1R保存当前正在执行的一条指令。

执行一条指令，先要把他从程序存储器取到指令存储器中。

指令内容含操作码和地址码，操作码送往指令译码器ID，并形成相应指令的微操作信号。

地址码送往操作数地址形成实际的操作数地址。

定时与操作是微处理器的核心部件，他的任务是控制取指令`执行指令`存取操作数或运算结果等操作，向其他部件发出各种微操作控制信号，协调各部件的工作。

80C51单片机内设有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容就可产生内部时钟信号。

2AT89S52的引脚

VCC:

电源

GND:

接地

P0口：

P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。

作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。

当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。

在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。

在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。

程序校验时，需要外部上拉电阻。

P1口：

P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。

在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。

引脚号第二功能：

P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）

P1.5MOSI（在系统编程用）

P1.6MISO（在系统编程用）

P1.7SCK（在系统编程用）

P2口：

P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。

对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。

在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。

在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。

在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口：

P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个

TTL逻辑电平。

对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。

作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。

P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。

在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。

P3口还用于实现AT89S52的一些特殊功能，这些特殊功能定义如下：

口线特殊功能

P3.0RXD（串行口输入端）

P3.1TXD（串行口输出端）

P3.2/INT0（外部中断0）

P3.3/INT1（外部中断1）

P3.4T0（定时器0外部输入）

P3.5T1（定时器1外部输入）

P3.6WR（外部数据存储器写选通）

P3.7RD（外部数据存储器写选通）

4．2系统的功能实现方法

4．2．1摇控码的编码格式

采用脉宽调制的串行码，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的组合二进制的“1”。

4．2．2遥控码的发射

当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成40kHz方波由红外线发光管发射出去。

P3.5端口的输出调制波如图2－2所示。

图2-2单一按键波形

图2-2连续按键波形

4．3红外发射电路图

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，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。

电路如下图所示。

4．4软件设计

发射编码的软件设计

首先，初始化定时器，定时频率为40KHz的时间段。

当按下某一按键时，送数据1，就开始工作。

同时定时器溢出，也就是定时器记满了，执行定时器中断，中断程序如下：

INTT1：

CPLP3.5；40KHZ红外线遥控信号产生

RETI;中断返回

由此就产生了40KHZ的载波信号。

程序流程图如图4－3所示：

5调试结果及其分析

本电路总共设计了8个输入按键，7，8为特殊按键。

当输入一个按键5时，通过红外发射和接收电路，对应的继电器5的设备工作即5号发光二极管发光，而数码管显示工作的设备的个数，就显示1。

当再次按下按键5时，5号发光二极管灭，数码管显示0。

当同时按下两个键3和4时，3号和4号二极管亮，数码管显示2。

当按下按键7时，所有设备都不工作，数码管显示0，发光二极管都不发光。

当按下按键8时，所有设备都工作，数码管显示6，发光二极管都发光。

本设计在调试过程中也遇到很多问题。

（1）电路要求遥控控制距离为4—6m，在利用38KHz的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。

经过反复调试，换用40KHz的接收头时基本满足了设计需求。

（2）由于将3ms的接收脉冲放在1ms的后面，编码解调出现错误，导致接受端无信号输出。

解决方法是将3ms的接收脉冲放在前面就可以接收到信号。

单

片机进行数码帧的接收处理，3ms的脉冲检验，当第一位低电平码的脉宽小于2ms时就会错误处理。

在初始化过程中，将P1口全置0，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的P1口全置1，通过反向使得输出全为0，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求。

6、结论

由于目前的遥控装置大多对某一设备进行单独控制，而在本设计中的红外遥控电路设计了多个控制按键，可以对不同的设备，也可以对同一设备的多个功能进行不同的控制。

基本符合技术要求。

但是本电路也有不完,它只能单通道实现对多个设备的控制,即它不能同时控制两个或者两个以上的设备。

在设计过程中，通过大量的查阅资料，认真研究材料，对单片机有了更为深刻的理解，在设计软件时，须仔细的分析硬件电路，画出程序流程图，培养了我的耐性和刻苦钻研的精神。

第二章红外接受部分

1、引言

随着远程教育系统的不断发展和日趋完善，利用多媒体作为教学手段在各级各类学校都得到了广泛应用。

但经常会遇到同时使用多种设备，如：

DVD、VCD、录像机、电视机等，由于各种设备都自带遥控器，而且不同的设备所遵循的红外传输规约也不尽相同，操纵这些设备得用多种控器，给使用者带来了诸多不便。

基于单片机的控制指令来对多种设备进行远程控制，从而方便快捷的实现远程控制。

远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。

红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，被诸多电子设备广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。

红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为0.01um~1000um。

根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为0.38um~0.76um的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。

光波为0.01um~0.38um的光波为紫外光（线），波长为0.76um~1000um的光波，为红外光（线）。

红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为0.76um~1.5um。

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，可获得较高的传输效率及较高的可靠性。

2、设计要求及指标

红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。

红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。

在家庭生活中，录音机、音响设备、空调、彩电都用了红外遥控系统。

设计要求利用红外传输控制指令及智能控制系统，借助微处理器强大灵活的控制功能发出脉冲编码，组成一个遥控系统。

本设计的主要技术指标如下：

1.遥控范围：

4—6米

2.显示可控制的通道

3.接收灵敏可靠，抗干扰能力强

4.控制用电器电流最高为2A

3、红外遥控系统的设计

红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。

设计的电路由如下的几个基本模块组成：

红外发射电路，红外接收电路及控制部分。

1.系统框图如图3－1所示。

2.XTAL2接外部晶体的另一个引脚。

在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。

采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。

3.输入/输出引脚P0.0～P0.7、P10.～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。

①P0端口（P0.0～P0.7）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。

作为输出口用时，

每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。

在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。

②P1端口（P1.0～P1.7）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。

因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

③P2端口（P2.0～P2.7）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。

P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。

对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，这时可用作输入口。

P2作为输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVX