基于单片机的红外遥控开关设计本科毕业设计.docx

基于单片机的红外遥控开关设计本科毕业设计.docx

《基于单片机的红外遥控开关设计本科毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的红外遥控开关设计本科毕业设计.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于单片机的红外遥控开关设计本科毕业设计

本科毕业设计（论文）

学院（部）：

_____电气与信息工程学院____

专业：

_____电气工程及其自动化____

学生姓名：

班级：

指导教师姓名：

最终评定成绩:

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。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

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。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

红外遥控技术已经成为人类日常生活以及工业、航空航天等各领域不可或缺的一部分，给人们带来了极大方便，研究红外遥控技术具有较强的现实意义，但是通常的红外遥控技术的实现需要专用芯片来完成，而不能进行芯片互换，因此本设计采用简单的单片机系统实现红外遥控解码并完成其相应的控制功能。

彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

本设计介绍了一种由普通遥控器作为信号控制器的红外遥控电源开关，采用USB接口对整个控制系统进行适配供电，利用一体化红外线接收头接收遥控器信号并由单片机STC90C516RD+进行解码处理，并对多路电源继电器进行驱动，最终实现了对后置电路电源开关的功能性控制。

论文简单介绍了红外解码原理、STC90C516RD+单片机以及红外解码程序的编写思路和结构，同时对设计过程中有关继电器的驱动问题进行了详细分析，并提出了几种可行的解决方案。

謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

由于本设计采用一体化红外接收头以及USB接口对整个系统进行供电，使得本设计电路更为简单实效且具有较强的抗干扰性，同时对设计成本实现了最大减缩。

厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

关键词：

单片机，红外接收头，USB电源接口线

ABSTRACT

Becauseinfraredremotecontrolhasbecomeahumanlifeandrelatedindustrialfieldindispensablepartofbringingpeopleitisconvenient,sotheinfraredremotecontroltechnologywithstrongpracticalsignificance,butusuallyofinfraredremotecontroltechnologytorealizethespecialchiptocomplete,andnotforchipinterchangeable,sothisdesigntothesimplicityofsingle-chipmicrocomputersystemtorealizetheinfraredremotecontrolandcompleteitscorrespondingdecodingcontrolfunction.茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

Thisdesignisintroducedbyageneralremotecontrolasasignalcontrollerofinfraredremotecontrolthepowerswitch,theUSBinterfacetothecontrolsystemofpoweradapter,usingtheintegratedinfraredreceiverreceiveremotecontrolsignalandheadofmicrocomputerSTC90C516RD+decodingprocessing,tomorepowerrelaydrivenway,andfinallyachievetherearcircuitofthefunctionalsexofthepowerswitchcontrol.Thispaperbrieflyintroducedtheprincipleofinfrareddecodingandthesingle-chipmicrocomputerSTC90C516RD+andinfrareddecodingthewritingoftheideasandstructureoftheprogram,andthedesignprocessoftherelaydriverproblemcarriedonthedetailedanalysis,andputforwardsomefeasiblesolutions.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

BecauseofthisdesignusestheintegratedinfraredsensorandUSBinterfacetothewholesystempowersupply,sothecircuitdesignmoresimplecircuiteffectandhasstronganti-interference,atthesametimefordesigncostformaximumreduced.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

Keywords:

Singlechipmicrocomputer,Infraredsensor,USBpowersourceline預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

第一章绪论

1.1课题背景及其意义

随着电子技术的发展和人们生活水平的不断提高，越来越多的电子产品走进人们的日常生活，而这些电器，绝大多数是采用红外遥控方式，遥控器的使用给人们的日常生活和生产带来了极大的便利。

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安全可靠而且能有效地隔离电气干扰。

峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。

红外遥控不影响周边环境、不干扰电气设备；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控，在室内近距离遥控中得到了广泛的应用；而采用单片机进行遥控开关的设计，具有编程灵活多样，操作个数可以随意设定等优点。

目前，市场上一般设备系统均采用专用的遥控编码及解码集成电路，但是由于功能受到特定的限制，只适合于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。

本设计正是应用红外遥控系统上述特点，实现了对多路开关的控制。

詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。

1.2遥控技术的发展与现状

遥控技术是在自动控制技术和通信技术基础上发展起来的。

遥控系统既可传送离散的控制信息（例如开关的通断），也可传送连续的控制信息（例如汽车油门的大小）。

则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。

最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）（1856—1943）的发明家在1898年时开发出来的（美国专利613809号）。

胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。

到了六十年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于当时技术条件限制，遥控技术发展很缓慢。

七十年代末，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才得到快速发展。

在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。

无论采用何种方式，准确无误地传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的，最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也容易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。

与红外线相比，超声波传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作，较为理想的是光控制方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。

鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。

而从各国将遥控技术在航天、工业等方面得到广泛应用和发展后，遥控装置的中心控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。

稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。

尤其是红外遥控技术在这十年得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用，随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方便、更智能化，红外线遥控技术正是一个重点发展方向。

陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。

1.3单片机的概念与发展

单片机在一块半导体硅片上集成了计算机的所有基本功能部件，包括中央处理器、存储器、输入输出接口电路、中断系统、定时器计数器和串行通信接口电路等，因此，单片机只需要与适当的软件及适当的外部设备相结合，就可以构成一个完整的计算机应用系统。

沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。

单片机诞生于20世纪70年代，作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。

如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段：

钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。

（1）第一阶段（1976-1978）：

单片机探索阶段

（2）第二阶段（1978-1982）：

单片机完善阶段

（3）第三阶段（1982-1990）：

微控制器形成阶段

（4）第四阶段（1990至今）：

微控制器全面发展阶段

随着单片机的各个领域全面深入的发展和应用，导致单片机的发展趋势是向CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。

懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。

1.4研究的目标及内容

由于在工业、航空以及仪器仪表等红外控制当中通常需要使用专用的配对编、解码芯片,组成红外发射和接收电路,完成对设备或电器的远程控制。

使用专用的配对编、解码芯片来组成红外发射电路和红外接收电路,在控制路数较少时矛盾并不突出。

但是当控制路数较多时,其接口的设计和实现就显得比较繁琐。

此外编、解码芯片通常是专用配对使用的,即某种解码芯片只能识别某种编码芯片的编码,对其他型号的编码芯片的编码则不能识别。

因此,不同的编、解码芯片几乎没有互换性。

謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。

为了解决上述专用编解码芯片配对的局限性，本文意在研究一种基于基于单片机的红外解码控制系统，实现对红线外解码并完成后置继电器电路的开关控制功能。

呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。

设计一个多路红外遥控开关，利用市售遥控器发送遥控器键盘数字信号，通过以STC90C516RD+单片机为核心的控制器接受数字信号并解码，然后通过控制器控制相应的继电器通断，使得后置电路工作并实现各自相关功能，本文所涉及研究内容如下：

莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。

（1）红外解码思路及红外解码原理的分析。

（2）设计相关控制电路、接收电路、以及被控功能电路。

（3）采用C程序语言进行相关程序的模块化编程并调试。

（4）通过电路设计图进行实物焊接并调试，实现红外开关控制功能。

第2章系统硬件部分设计

2.1系统硬件设计原理及要求

在进行系统硬件设计时，首先需要保证的便是整个系统的功能性与稳定性，将各个硬件电路模块进行认真仔细的分析，在通电之前，需要排除断路与短路现象的存在，以保证系统调试安全性，避免上述问题造成的硬件系统损坏等的不良结果，同时还需考虑到成本的客观因素，以使本设计简单易懂而又经济实用。

麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。

2.1.1系统工作原理

遥控器发出的红外遥控信号经红外接收器PC838接收转化成TTL信号后送给STC90C516RD+的中断口1，单片机采集到这些数据后产生外部中断，进入解码程序，对其进行红外解码处理并获得对后置电路所需的控制信息，这些控制信息可直接从I/O口输出，当I/O输出高电平是，使得本设计电路中的三极管9013导通，继电器线圈导通形成磁场，吸住弹片，常闭断开，常开闭合，连通后置电路中的供电电源。

納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。

值得注意的是，由于继电器的控制线圈有电感，在关断的瞬间会产生较大的反电势，因此需要在继电器线圈上反向并联一个二极管，以保护驱动三极管不被击穿，该设计采用的二极管是IN4007，系统框图如图2.1所示：

風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。

红外接收

模块

图2.1系统框架原理图

遥控发射模块：

在本设计中应用到的是普通的成品遥控发射器，用来发射含有键码值的红外线，供红外接收头接收。

灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。

红外接收模块：

接收遥控器发射含有键码值信息的红外线，经过接收、放大、整形之后转化成可供单片机识别的TTL电平信号，并送往单片机并被单片机解码。

铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。

单片机解码模块：

单片机对红外接收头传递来的TTL电平信号进行解码处理，得到遥控器的键码值，从而执行后置继电器电路的控制功能。

攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。

继电器控制模块：

单片机驱动继电器的通断工作，从而对后置电路中的供电电源实现开关通断功能控制。

2.1.2红外遥控的基本原理

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、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。

发射机一般由指令键（或操作杆）、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。

当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定的指令编码信号。

夹覡闾辁駁档驀迁锬減。

接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路（机构）等几部分组成。

接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。

指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。

视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝。

如图2.2所示发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器，接收部分包括光电转换放大、解调、解码电路，而整个接收部分将完全由上述的PC838红外一体化收头来完成，本设计的发射部分采用成品遥控器来发送控制信号。

偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠。

解码单

片机

图2.2红外遥控系统框图

2.1.3遥控发射器及其编码

遥控发射器专用芯片很多，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以WD6122遥控发射器专用芯片组成发射电路为例说明编码原理，该芯片类型的遥控发射器成品键码值如图2.3所示。

緦徑铫膾龋轿级镗挢廟。

图2.3本设计使用的成品遥控器键码图

当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。

这种遥控码具有以下特征：

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的组合表示二进制的“1”，其波形如图2.4所示。

騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼。

图2.4遥控编码的“0”和“1”

上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。

然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。

疠骐錾农剎貯狱颢幗騮。

WD6122产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，所发射的一帧码含有一个引导码，16位用户编码和八位数据编码，数据编码的反码也同时被传送，编码结构如图2.5所示：

镞锊过润启婭澗骆讕瀘。

图2.5遥控器发射的32位码组图

引导码由一个9ms的载波波形和一个4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射码的引导码，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效的处理码的接受与检测及其他各项控制之间的时序关系。

编码采用脉冲位置调制方式（PPM），利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。

每次8位的码被传送之后，他的反码也被传送，减少了系统的误码率，这也为后续的解码程序的编写提供了自行检测是否误码的手段。

榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛。

2.1.4红外解码思路

遥控器将按键信息进行编码后调制到红外线的某个频率通过发光二极管发射出去，红外接收管接收到发射管发出的红外信号后对该信号进行解调原始编码信息，红外遥控接收头解调出的编码是串行二进制码，包含着遥控按键信息，但它还不便于CPU读取识别，因此需要先对这些二进制码进行解码。

邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑。

当遥控器上任意一个按键按下超过36ms时，控制芯片的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9ms的低电平,和一个4.5ms的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。

嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲。

解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。

如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右即可。

根据红外编码的格式，程序应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。

该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭。

单片机把解码所得的二进制存入相应的存储单元，这样就完成了某一按键的红外解码操作，同样地，按此可以实现其它按键的红外解码，最后形成遥控器按键相应的键值表。

就这样单片机程序就可以识别遥控器相应的功能键，通过遥控器向单片机发出相应的命令，单片机接收到命令后通过驱动电路使继电器动作从而实现用电设备的开关。

劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙。

2.2相关器件简介

本章将对设计中所涉及到的单片机STC90C516RD+、红外遥控接收头PC838、MAX232、USB接口线以及电磁继电器进行简单介绍。

臠龍讹驄桠业變墊罗蘄。

2.2.1单片机STC90C516RD+

STC90C516RD+单片机是宏晶科技推出的新一代超/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地。

鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞。

（1）STC90C516RD+的特点

增强型12