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红外遥控设计毕业设计论文

摘要

对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：

红外遥控方式，无线电遥控方式，超声波遥控方式。

红外技术出现比较早，成本低，价格也具有优势。

红外遥控具有以下优点：

控制内容多，抗干扰能力比较强，不会发生任何误动作；响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影响用户使用；体积小，成本低，功耗小，与其他方式比可以降低功耗90%。

目前红外遥控、遥测技术在彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃、遥控汽车路牌以及防盗等其它小型装上得到了广泛的应用。

采用红外线做通信媒介,经实验证明,在没有阻碍的有限范圈内（例如一个房间,车间或实验室）具有无线电无法比拟的优势。

所以对本课题的研究是很有必要的。

通过对设计要求的认真分析和研究，拿出了几种可行方案，最终选定了一个最佳方案。

该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主要手段。

电路主要由发送电路和接收电路组成。

发送端主要由AT89C2051单片机，红外发射电路，红外发射指示灯以及键盘输入等构成，发射出红外信号；接收端主要由AT89C52单片机，红外接收电路，状态指示电路，可控硅调光电路以及+5V电源等组成。

我们所设计的遥控器能控制5个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的调节。

关键字：

遥控电路，红外发射，红外接收，单片机

ABSTRACT

Forwirelessremotecontroltechnology,wemainlyuseseveralwaysbelow:

Infraredremote,Wirelessremotecontrol,Ultrasoniccontrol.Infraredremotetechnologyappearsearlieranditscostislower.Infraredremotehasseveraladvantagesbelow:

Thecontentitcontrolsismorethanothers,itsanti-interferenceabilityisstrongeranditcanavoidanywrongaction;itrealizesfasteranditwillneverinfluenceotherelectricalequipment.Inadditional,thevolumeoftheinfraredremotesystemissmall,thecostislowandthepowerislower90%thanotherways.

Atthistime,infraredremotecontrolandtesttechnologyisappliedtomanysmalldevicesjustlikecolorTV,videotaperecorder（VCR）,audioequipment,air-condition,toys,doorbell,billboardsofremotecars,Anti-theftdevice,andsoon.Usinginfraredraysascommunicationmediahasunmatchedadvantagesamongaunencumberedspace（likearoom,aworkshoporalab）,whichisprovedbymanyexperiments.Sotheresearchofthissubjectisverynecessary.

Afteranalyzingandresearchingontherequestofthedesign,wetakeseveralblueprintandweselectedthebestoneintheend.TheprojectmakesuseofadvancedSCMtorealizetheremotecontrol.Thiscircuitismadeupofsendingcircuitandreceivingcircuit.ThesendingendismadeupofSCMAT89C2051,infraredsendingcircuit,apilotlampforinfraredsending,keyboardentry,andsoonwhilethereceivingendismadeupofSCMAT89C52,infraredreceivingcircuit,apointingcircuitforstatus,theSCRdimmingcircuit,apowersupplyfor+5V,andsoon.

Remotecontrollerwedesignedcandominate5electricalsourceswitchesandadjustthebrightnessofonelight.

KEYWORDS:

Remotecontrollingcircuit,Infraredemission,Infraredreceiving

SCM

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。

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指导教师签名：

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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。

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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。

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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。

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第一章绪论

1.1课题背景及研究意义

当今社会科学技术的发展与日俱增，人们生活水平也是日益提高，为了减少人们的工作量，所以对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高，针对这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。

单片机的集成度很高，它具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。

所以特别适用与“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品（家电、玩具）等各种领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

单片机特别适合于把它做到产品的内部，取代部分老式机械、电子零件或元器件。

可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。

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）。

红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。

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，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。

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雕红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

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，指令编码信号对载体进行调制，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指令编码信号。

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）。

由于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，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套（发射器和接收器）要有不同的遥控频率或编码（否则，就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器），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，而不会出现遥控信号“串门”的情况。

这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方面。

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，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。

目前红外遥控、遥测技术在彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃、遥控汽车路牌以及防盗等其它小型装上得到了广泛的应用。

采用红外线做通信媒介,经实验证明,在没有阻碍的有限范圈内（例如一个房间,车间或实验室）具有无线电无法比拟的优势。

所以对本课题的研究是很有必要的。

本次设计的主要任务是利用单片机技术，结合红外发射、接收电路，并将数字电子技术、模拟电子技术和红外学相关知识相结合，设计一款可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制的红外遥控电路。

通过设计红外遥控电路来巩固和加强对四年来所学的理论知识和锻炼自己的动手能力，熟悉和掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，熟悉传感器的使用，提高电子电路的设计和动手能力，加深对单片机软硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。

1.2国内外研究现状

对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：

红外遥控方式，无线电遥控方式，超声波遥控方式。

红外技术出现比较早，成本低，价格也具有优势。

红外遥控具有以下优点：

控制内容多，抗干扰能力比较强，不会发生任何误动作；响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影响用户使用；体积小，成本低，功耗小，与其他方式比可以降低功耗90%。

超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，能携带的信息量少，易于瘦干扰而引误动作，同时该种方式作用距离短，通用性强可以互换因而不适合在灯具遥控中运用。

声音遥控方式通用性强，作用距离短，声音携带的信息量少，具有绕射和穿透特性，只要在有效工作范围之内，无线设备就可以不受角度，方向和障物的限制而自由使用。

并且采用特定的编码解码技术可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力强。

红外通信由来已久,但是进入90年代,这一通信技术又有新的发展,应用范围更加广泛。

1995年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型集团——红外数据协会（IrDA）就红外通信的一套标准达成一致。

现在约有120家以上的厂商支持红外通信标准。

其中的许多厂商已推出符合红外通信标准并支持Windows95的产品。

红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到PC机产业的有力支持。

主要的开发厂商，如微软、苹果、东芝和惠普公司，已推出了在计算机之间采用这种高速红外数据通信的PC机、笔记本计算机、打印机和手持式个人数字助理（PDA）设备。

此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。

1.3课题研究内容和研究方法

主要研究内容：

设计一款红外遥控电路，该遥控电路可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制。

该遥控电路结构简单,分为两部分：

发射电路和接收电路。

发射电路以AT

89C2051为控制中心发射信号,接收电路以AT89C51为控制中心接收信号,驱动双向晶闸管实现电灯的开关及亮度的控制。

设计方案及思路：

目前市场——一般设备系统采用专用的遥控编码及解码集成电路。

此方案具有制作简单、容易等特点，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只适合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、操作码个数可随意设定等优点。

本单片机遥控应用采用红外线脉冲个数编码、单片机软件解码实现了对电灯的开关/亮度调节。

本设计要求红外遥控电路实现以下功能：

（1）利用红外接收和发射探头发送和接收红外线；

（2）该遥控系统可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制；

（3）能够按键启动/停止，使用单片机进行设计或者纯数字模拟电路设计。

第二章红外遥控系统组成以及工作原理

2.1红外遥控系统组成

红外遥控系统由红外发射部分和红外接收部分组成，发射电路部分主要实现红外信号的编码产生以及发射，接收电路部分主要实现红外信号的接收、解码以及控制可控调光电路，完成灯泡的开关及亮度调节。

2.1.1发射电路组成

红外遥控电发射器主要由单片机、操作键盘和红外发射电路三部分组成。

红外发射部分结构图如图2.1所示：

图2.1红外遥控电路发射设计原理框图

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。

控制系统采用3V电源电压，并具有低功耗空闲和掉电方式控制。

红外遥控电发射器主要由单片机、指示电路和红外接收电路三部分组成。

红外电路发射部分是按键信号转化为红外信号的电路，它是通过利用单片机的汇编实现的红外编码技术，来完成的。

红外编码通过红外电路发射部分，将不同的按键信号转化为不同的红外信号，并由红外发送端口发送出去，它发出的红外信号严格遵守红外发送/接收协议，而且在没有障碍物阻碍的情况下，可以直线传播。

2.1.2接收电路组成

红外接收部分结构如图2.2所示：

图2.2红外遥控电路接收设计原理框图

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。

系统采用5V单电源电压供电，能满足低功耗空闲状态，并具有掉电记忆控制功能。

2.2工作原理

红外发射电路采用3V电池供电，单片机平时都处于低功耗空闲状态，当有按键被按下，遥控器信息码由AT89C2051单片机的定时器1中断产生38KHZ的红外线信号，由P3.5口输出—，经过三极管9013放大，由红外发射管发送。

待发送完毕，单片机再次处于低功耗空闲状态。

电路采用LED发光二极管来实现按键的操作指示。

遥控器采用按键中断扫描方式（按键部分电路图如图2.2）。

按键K1控制开灯与关灯；当按下按键K2时，灯光将调到第一档（最亮）；当按下按键K3时，灯光将调到第四档；当按下按键K4时，灯光将调到第二档；当按下按键K5时，将灯光调到第五档；当按下按键K6时，灯光将调到第三档。

当红外接受接收到遥控器发射的信号后，将信号传给AT89C2051单片机，AT89C2051单片机根据收到的信息码的不同，完成相应的调光操作以及进行相应的状态指示。

2.3红外遥控系统特点

目前红外遥控器已经在各类电器上得到了广泛应用。

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，具有制作简单等特点，但由于这些芯片价格较贵，功能键数及功能受到特定的限制，且相互之间采用的遥控编码格式互不兼容。

所以各机型的遥控器通常只能针对各自的遥控对象而无法通用，只适用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。

采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有硬件接口简单方便。

编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。

此方案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。

第三章红外遥控系统硬件部分方案设计

3.1红外发送电路

单片机遥控发射器原理图如图3.1所示，单片机遥控发射器主要由AT89C2051单片机、操作键盘和红外发射电路等组成。

图3.1红外发射原理图

单片机部分主要完成遥控发射器发射过程的控制、键盘扫描的管理和显示。

其中P3．3用于输出控制红外发射电路的工作的信号，P1.0到P1.5连接键盘，用于接受键盘的信号。

电路采用3V电池供电，单片机平时都处于低功耗空闲状态，当有按键被按下，遥控器信息码由AT89C2051单片机的定时器1中断产生38KHZ的红外线信号，由P3.5口输出—，经过三极管9013放大，由红外发射管发送。

待发送完毕，单片机再次处于低功耗空闲状态。

电路采用LED发光二极管来实现按键的操作指示。

由电路特点，应选择单片机AT89C2051，原因如下。

AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。

同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。

省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。

主要功能特性：

·兼容MCS51指令系统

·2k可反复擦写（>1000次）FlashROM

·15个双向I/O口

·6个中断源

·两个16位可编程定时/计数器

·2.7-6.V的宽工作电压范围

·时钟频率0-24MHz

·128x8bit内部RAM

·两个外部中断源

·两个串行中断

·可直接驱动LED

·低功耗睡眠功能

·内置一个模拟比较放大器

·可编程UARL通道

·软件设置睡眠和唤醒功能

由上可见，89C2051芯片的功能强大，因此本设计决定选用芯片89C2051作为红外发射电路核心芯片。

遥控器采用按键中断扫描方式（按键部分电路图如图3.2）。

图3.2按键部分电路

按键K1控制开灯与关灯；当按下按键K2时，灯光将调到第一档（最亮）；当按下按键K3时，灯光将调到第四档；当按下按键K4时，灯光将调到第二档；当按下按键K5时，将灯光调到第五档；当按下按键K6时，灯光将调到第三档。

3.2红外接收电路

单片机遥控接收器原理图如图3.3所示，单片机遥控接收器主要由AT89C52单片机、红外线接收电路和电灯亮灭及调光控制电路等组成。

图3.3红外接收原理图

当红外接受接收到遥控器发射的信号后，将信号传给AT89C52单片机，AT89C52单片机根据收到的信息码的不同，完成相应的调光操作以及进行相应的状态指示。

本电路所用AT89C－52单片机为红外接收电路的主控芯片，既方便也很实用。

下面对AT89C-52做一下简单的介绍：

AT89C－52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。

该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51?

指令集和输出管脚相兼容。

由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C-52是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

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

由上可见，89C52芯片的功能强大，其震荡特性能很好的满足本设计的要求，与同类52芯片相比，其引脚较多，在满足对控制方式的选择的同时，还可加入调光控制电路，这更能符合本设计的需要。

因此本设计决定选用芯片89C52作为红外接收电路核心芯片。

3.2.1红外接收电路指示灯

电路指示灯由三部份（电路如图3.4所示），即电源指示灯、故障指示灯、控制输出指示灯。

图3.4状态指示电路原理图

电灯的状态指示用LED发光二极管，共有6个电灯状态指示灯，其中2个为电灯开、关状态，另4个为五档亮度指示（最亮一档四个亮度指示灯均不亮）。

3.2.2红外接收电源电路

红外接收电路如图3.5所示。

图3.5红外接收电源电路

电源电路由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。

利用二极管的单向导电性交流电经过桥式整流成直流电，再经过大小电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态。

3.3红外遥控调光电路

红外遥控调光电路采用可控硅光亮控制电路，电路图如图3.6示。

图3.6可控硅调光电路

可控硅控制的移相脉冲，移相角的改变实现导通角的改变，即当移相角较可控硅的导通脚较小，输出电压较低，电灯较暗；当移相角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电灯较亮，导通角不为0时，电灯开；导通角为0时，电灯灭。

第四章红外遥控系统软件部分方案设计

4.1红外遥控初始化程序和主程序

红外遥控发射部分初始化流程图如图4.1所示，红外遥控发射部分主流程图如图4.2所示：

红外遥控发射部分初始化程序，初始化程序主要是使P1口和P2口复位，即为将P1口和P2口为高电平状态，关闭遥控输出口P3.5口，设置中断优先级IP，选择定时器/计数器1和设置操作模式为自动8位重载模式。

红外遥控发射部分主程序，先调用初始化程序，再完成调用键盘程序和进入低功耗空闲待机方式。

系统完成键盘查询程序后进入空闲节电方式，直到外部中断1中断或硬件复位而退出，CPU再次转向循环部分调用键盘程序。

图4.1发射初始化程序流程图图4.2发射主程序流程图

红外接收部分初始化流程图如图