遥控系统的设计毕业设计论文.docx

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遥控系统的设计毕业设计论文

TianjinUniversityofTechnologyandEducation

毕业设计

天津工程师范学院本科生毕业设计

遥控系统的设计

Thedesignofremotesystem

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

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。

近年来，在多媒体教学系统的使用、开发和研制中，经常遇到同时使用多种设备，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，操纵这些设备得使用多种遥控器，给使用者带来了诸多不便。

本次毕业设计的主题就是红外遥控电路设计。

通过单片机的控制指令来对不同设备进行远程控制，从而方便快捷的实现远程控制。

红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。

它是把红外线作为载体的遥控方式。

由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备。

红外遥控是利用波长为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[2]：

1．由于为不可见光，因此，对环境影响很小。

红外线的波长远小于无线电波的波长，所以，红外遥控不会干扰其它家用电器，也不会影响近邻的无线电设备。

2．红外线为不可见光，具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广泛的应用。

3．红外线遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远一点。

4．红外线遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一系列优点，特别是室内遥控的优先遥控方式。

同时，由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。

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．具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点；

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：

由于它是一种视距传输技术，采用点到点的连接具有方向性，两个设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物;而且通讯距离较短，此外红外LED不是一种十分耐用的器件。

由于红外线在频谱上居于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。

信息可以直接对红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息。

从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是我们今天看到的大多数红外遥控器所采用的方法。

由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备。

同时，由于采用红外线遥控器件时，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。

2方案论证与发展趋势

2.1方案论证

根据任务书的要求，利用单片机设计一个遥控开关电路，可以拟定以下的几种方案。

方案一：

（简易红外遥控电路）

在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。

这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。

红外发射部分：

图2.1红外发射框图

考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过红外发光二极管发射出去。

红外接收部分：

图2.2红外接收框图

当红外接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。

方案二：

（利用红外遥控开关电路）

红外线发射/接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实用性强。

方案结构图：

红外发射部分：

图1.3

图2.3红外发射框图

当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。

红外接收部分：

图1.4

图2.4红外接收框图

当红外接收器接收到控制脉冲后，由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制，再由单片机处理后，对相应的受控电器产生控制。

方案三：

利用红外遥控开关电路

用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制5个电器的电源开关，和一个电灯开关，并且可以对电灯进行亮度的调光控制。

红外发射部分结构图如下：

图1.5

图2.5红外发射框图

当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。

红外接收部分结构如下：

图1.6

当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。

综上所述通过比较三套方案，方案一未采用单片机控制，功能过于单一，仅能对一路电器进行简单的遥控；方案二和方案三的红外线发射/接收控制电路采用单片机来实现，电路简单，实用性强。

方案二虽可虽可控制多个电器，但控制功能过于单调，仅能实现电器开关的控制，实用价值不大；方案三不仅可用控制键实现对电器的控制，而且可对一路电灯进行亮度控制，方便实用。

且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。

所以本设计采用方案三作为设计蓝本。

2.2技术指标

红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。

红外线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、空调彩电都采用了红外遥控系统。

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）发射接受角：

90°;

（3）接收灵敏可靠，抗干扰能力强;

（4）遥控器发射时工作电流：

8mA;

采用红外线遥控方式时，距离﹑角度等使用效果受一定的限制，如果采用调频或调幅发射接收，则发射距离会更远，接收将不受角度的影响。

本设计采用单片机遥控编码及解码方案适合一切需要应用到遥控的电器系统，是自行设计带遥控功能的控制系统的首选理想方案。

2.3红外遥控系统的发展趋势

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。

由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。

工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。

红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展，在电子领域得到广泛应用，随着人们生活水平的提高，对产品的追求是使用更方便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。

由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。

因此，现在红外遥控在加用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。

随着红外光电器的大量出现,红外遥控已经广泛应用在家用电器,安全保卫,及人们的日常生活中的应用就更加广泛了。

例如电视机的遥控，音响设备的遥控，录像机的遥控，电风扇的遥控，安全保卫报警器，遥控空调器，自动水龙头，自动门等均可采用红外遥控技术来实现。

采用同一遥控器遥控多个设备是现在红外遥控系统的主流方向，也是未来的发展趋势。

多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。

当发射端

按下某一按键时，相应地接收端有不同地输出状态。

接收端的输出状态大致可分

为脉冲、电平、自馈、互锁、数据五种形式。

“脉冲”输出是当按发射端按键时，

接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。

“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失。

此处的“有效

脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。

大多数情况

下“高”为有效。

“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出

端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来低电平变为高电平。

此种输

出适合用作电源开关、静音控制等。

有时亦称这种输出形式为“反相”。

“互锁”

输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。

电视机的选台就

属此种情况，其他如调光、调速、音响的输入选择等。

“数据”输出是指把一些

发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键

输入。

一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便以后适时地来取数据。

这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。

除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。

所谓“锁存”输出是

指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。

[7]

总之，红外遥控凭借其体积小、功耗低、功能强、成本低，不影响周边环境的、不干扰其他电器设备，编解码容易，可进行多路遥控等特点。

在电子领域得到广泛应用。

3红外遥控系统的硬件设计

3.1红外收发电路的设计

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：

直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路和控制部分。

红外遥控有发送和接收两个组成部分。

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（如HS0038，它接收红外信号频率为40KHz，周期约26μs）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。

系统框图如图3－1所示。

图3－1红外遥控电路框图

3.1.1芯片介绍

3.1.1.1．AT89C51的介绍[1]

1．AT89C51具有下列主要性能：

（1）4KB可改编程序Flash存储器

（可经受1，000次的写入/擦除周期）

（2）三级程序存储器保密

（3）128X8字节内部RAM

（4）32条可编程I/O线

（5）2个16位定时器/计数器

（6）6个中断源

（7）可编程串行通道

（8）片内时钟振荡器

AT89C51