基于AT89C51单片机红外遥控系统毕业设计论文.docx

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基于AT89C51单片机红外遥控系统毕业设计论文

毕业设计

题目

基于AT89C51单片机红外遥控系统设计

专 业 班 级

学   号

姓 名

指导教师

学院名称

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：

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。

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。

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

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

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

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

作为传统的家用电器，随着空调的普及，电风扇的市场地位受到了巨大的冲击，传统的开/关、调速功能已经不能满足市场的需求。

人们希望电风扇在体积小、作方便等的基础上能够拥有更多的功能，而红外遥控的广泛应用及单片机技术的成熟，则使得智能红外遥控系统成为了电风扇的发展趋势。

本设计采用51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控电风扇系统。

系统包括接收和发射两大部分，本文设计实现了几项电风扇的基本功能：

开/关功能、多级调速功能、0.5-7.5小时不同时间段的定时功能，以及自然、正常两种风类的选择功能。

另外本系统有16个按键，可用于扩展控制其他电器。

本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点。

关键字：

红外遥控；信号调制；编码；解码；

Abstract

Withthepopularityofairconditioners,themarketpositionoftheelectricfanswhicharethetraditionalhouseholdapplianceswillreceiveahugeimpact,thetraditionalon/offandspeedcontrolfunctionhavebeenunfitfortheneedsofthemarket.Itishopedthatthefansinsmall,easytooperate,andsoonthebasiscanhavemorefeatures.WhentheapplicationofinfraredremotecontrolbecomeswilderandtechnologiesofSCMbecomemature,theremotecontrolsystemisthetrend．

Thedesignuseaspeciallaunchingandreceivingchipwhichdependsonremotecontrol.Onthebasisofthischipasystemofintelligentinfraredremote-controlwasdesignedforthefan.Thesystemconsistsofthelaunchingpartandthereceivingpart.Thissystemisdesignedtoachievesomebasicfunctionsoffans:

on/offfunction,threekindsofspeed,thetimingfunctionwhichcanbechosenatdifferenttimesof0.5-7.5hours,andthefunctionoftwokindsofwindwhicharethenaturalwindandthenormalwind.Thedesignwasbasedontheneedsofthemarket.Consideringthatinfraredremotecontrolissimple,easytooperate,low-cost．

Keywords:

InfraredRemoteControl;SignalModulation;Encoding;Decoding。

1绪论

1.1课题设计目的及意义

随着科技的发展，人们生活的节奏也越来越快，随之人们对方便，快捷的要求也随之不断增高。

遥控器的出现，在一定程度上满足了人们这个要求。

遥控器是由高产的发明家RobertAdler在五十年代发明的[1]。

而红外遥控是20世纪70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是有发射器发出红外线指令信号，有接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远程控制。

红外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽性等特点。

随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器都应用了红外遥控，而电风扇也不例外。

从单纯的在电风扇面板上通过按钮控制，到短距离（10M以内）的遥控，虽然改变不大，但其带来的便利无疑是巨大的。

而红外遥控技术的成熟，也使得遥控电风扇变得设计简单，价格低廉。

作为一种老牌的电器，电风扇具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。

虽然现在空调在城市中已经相当普遍，并有替代电风扇的趋势，但由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为一个成熟的家电行业的一员，尤其在中小城市，以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额。

市场的需求促使了电风扇的发展。

随着“智能化”的兴起，电风扇的功能也越来越多，越来越贴进人们生活。

因此，对于电风扇的开发和设计依然有着较大的实用价值。

在现有市场上多功能遥控电风扇的基础上，人们提出了一种新型的智能电风扇，相对于过的电风扇，智能电风扇添加了很多人性化的设计，如安全保护，倾倒保护，智能照明等功能，使电风扇更加人性化，相信其丰富的功能，人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力[2]。

而本设计就是以电风扇为对象，通过红外遥控实现电风扇的几种常用功能如开关、调速、定时等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便快捷的优点。

1.2红外遥控的设计思路

1.2.1红外线简介

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。

1.2.2红外遥控系统简介

红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，如图一所示。

遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。

遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。

使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：

如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。

1.2.3红外遥控的现状

目前家电中用的最多的遥控方式是红外遥控，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。

价格低廉，编码简单，近距离的遥控使用红外遥控非常有优势。

由于红外一体化接收头的出现，大大降低了红外遥控的成本和技术难度，目前不仅在家电领域，在玩具、安防等领域也有广泛的应用。

红外遥控系统主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成。

因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。

目前国内红外遥控电子元器件的竞争很激烈，导致了价格的低廉，表面上有利于消费者，可是长期恶性竞争，互相压价格，必将导致产品质量的下降，最终损害的只能是消费者。

红外遥控的前景依然看好，不过红外遥控的现状不容乐观。

红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。

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[3]。

图1-1遥控器原理框图

2课题的方案设计与论证

2.1红外编码方案

红外编码有很多种方式，下面列举两种实现方案：

方案一：

脉宽调制的串行码。

这种遥控码具有以下特征：

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”。

其相关的波形图如图2-1所示:

图2-1串行码编码

方案二：

码分制。

采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象，最小为2个脉冲。

为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图2-2所示。

图2-2码分制编码波形图

本设计采用方案二，码分制编码编程简单，在按键较少的情况下优势明显。

2.2硬件系统设计架构

2.2.1手持段遥控器电路框图：

单片机系统由显示电路、红外发射电路以及按键电路，稳压电路等组成。

其

手持段遥控器电路设计原理图如图2-3所示：

图2-3手持段遥控器方框图

2.2.2红外接收端电路框图：

单片机系统及显示电路、红外发射电路以及按键电路，电源电路，控制单元等组成。

其红外接收端设计原理图如图2-4所示：

图2-4红外接收端方框图

2.3系统功能需求

本遥控系统要求用单片机作为控制芯片制作一个遥控器[4]，另一个单片机控制系统能被遥控操作。

本系统要求遥控器具有多级调速，开关，定时，以及自然风，睡眠风切换等功能。

将单片机、控制、键盘组合在一起完成了人机对话。

用AT89C51单片机来作主芯片控制，采用红外HS0038接收头，用双向可控硅MC97A6控制电机开关，具有红外遥控功能。

自然风的处理流程:

　　　　　　　　　　　　　　图3-3自然风的循环图

睡眠风的处理流程:

图3-4睡眠风的循环图

正常风的处理流程:

 图3-5正常风循环

3系统的硬件结构设计

3.1AT89C51系列单片机功能特点

3.1.1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

3.1.2管脚说明

—VCC：

供电电压。

—GND：

接地。

—P0口：

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每个管脚可吸收8TTL门电流。

当P1口的管脚写“1”时，被定义为高阻输入。

P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部电位必须被拉高。

—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，电位被内部上拉为高，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。

在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。

—P2口：

P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚电位被内部上拉电阻拉高，且作为输入。

作为输入时，P2口的管脚电位被外部拉低，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。

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，它利用内部上拉的优势，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。

作为输入时，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），也是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

P3.0RXD（串行输入口）

P3.1TXD（串行输出口）

P3.2

（外部中断0）

P3.3

（外部中断1）

P3.4T0（记时器0外部输入）

P3.5T1（记时器1外部输入）

P3.6

（外部数据存储器写选通）

P3.7

（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

—RST：

复位输入。

当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

—

：

当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。

在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。

在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。

因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。

然而要注意的是：

每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。

如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。

此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。

另外，该引脚被略微拉高。

如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

—

：

外部程序存储器的选通信号。

在由外部程序存储器取址期间，每个机器周期

两次有效。

但在访问外部数据存储器时，这两次有效的

信号将不出现。

—

：

当

保持低电平时，访问外部ROM；注意加密方式1时，

将内部锁定为RESET；当

端保持高电平时，访问内部ROM。

在FLASH编程期间，

此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

—XTAL1：

反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

—XTAL2：

来自反向振荡器的输出[5]。

内部结构框图如图3-6所示。

图3-6AT89C51的内部结构框图

3.1.3AT89C51的基本操作

如图3-7所示，在X1和X2之间接一只石英振荡晶体构成了单片机的时钟电路，它还有另一种接法，是把外部振荡器的信号直接连接到XTAL1端，XTAL2端悬空不用。

AT89C51复位引脚RST/VP通过片内一个施密特触发器（抑制噪声作用）与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。

当振荡电路工作，并且在RST引脚上加一个至少保持2个机器周期的高电平时，就能使AT89C51完成一次复位。

复位不影响RAM的内容。

复位后，PC指向0000H单元，使单片机从起始地址0000H单元开始重新执行程序。

所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。

MCS-51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。

上电复位利用电容器充电来实现。

按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。

前者将复位端通过电阻与Vcc相接；后者利用RC微分电路产生正脉冲来达到复位目的。

复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于2个机器周期。

图3-7AT89C51基本操作电路

3.2红外发射电路

本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。

在确定选择AT89C51作为本设计发射电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和12M晶体震荡器便可实现红外发射。

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，它发出的便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Φ5发光二极管相同，只是颜色不同[6]。

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，P0.7口作为发射部分。

电路图如图3-8所示

图3-8红外发射电路

3.3红外检测接收电路

在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，