【正文】 ................................. 33 參考文獻 ............................................................................................................ 34 附錄 A ................................................................................................................ 35 附錄 B ................................................................................................................ 36 附錄 C ................................................................................................................ 37 致 謝 ............................................................................................................ 43 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 第一章 緒論 紅外遙控系統(tǒng)的簡介 紅外遙控是利用紅外技術(shù)實現(xiàn)兩點間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對一個紅外輻射源進行調(diào)制后發(fā)射紅外信號，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測器進行接收，這兩 部分 就構(gòu)成紅外遙控 通信 系統(tǒng)。 紅外遙控技術(shù)的發(fā)展 紅外通信由來已久 ， 但是進入 90 年代 ， 這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展 ,應(yīng)用范圍更加廣泛 。 遙控器是一種用于遠端控制機械的裝置?，F(xiàn)代的遙控器，主要是由專用集成電路板和用來產(chǎn)生不同信息的按鈕所組成。 1995 年，一個由部件、計算機系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團 ——紅外數(shù)據(jù)協(xié)會 (IrDA)就紅外通信的一套標準達成一致?，F(xiàn)在約有 120 家以上的廠商支持紅外通信標準。其中的許多廠商已推出符合紅外通信標準并支持 Windows 95 的產(chǎn)品。 此外， 紅外數(shù)據(jù)協(xié)會開發(fā)的這種新的無線通信標準還得到 PC 機產(chǎn)業(yè)的有力支持 [1]。 此外，紅外通信的連通性已用在大多數(shù)新的 便攜式 筆記本中，并成為一種最具成本效益和便 于使用的無線通信技術(shù)而問鼎市場。 紅外遙控 技術(shù) 的特點 由于紅外遙控裝置具有體積小、功耗低、成本低、編碼 /解碼容易等諸多優(yōu)點，因而在很多家用電器中得到廣泛的應(yīng)用。工業(yè)控制方面，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下采用紅外遙控不僅安全可靠，而且可以有效地隔離電氣干擾。 保密性強，息容量大，結(jié)構(gòu)簡單等特點 ， 使紅外通信技術(shù)既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性， 所以 適用于國防邊界哨所與哨所在之間的保密通信， 故國外軍事通信機構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是 軍事機密機構(gòu)、邊海防的端對端通信中將發(fā)揮出重要的作用。 紅外遙控器是一種非常容易買到且價格便宜的產(chǎn)品種類很多 ,但它們都是配合某種特定電子產(chǎn)品的， 如各種電視機、 VCD、空調(diào)器等。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 紅外遙控技術(shù)的發(fā)展前景 目前，符合紅外通信標準要求的個人數(shù)字數(shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過個人通信系統(tǒng) (PCS)和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來。 紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計，執(zhí)行紅外通信標準即可將所有 的局域網(wǎng) (LAN)的數(shù)據(jù)率提高到 10Mb/s。 紅外通信標準規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器 [2]。 紅外通信標準的廣泛兼容性可為 PC 設(shè)計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計算機之間的 文件交換；在計算機裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機和其它設(shè)備等近距離傳輸領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間和更廣闊的前景 。 課題的意義 目前市場上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作簡單等特點，但由于這些芯片價格較貴，功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容，所以各機型的遙控器通常只能針對各自的遙控對象而無法通用，只適用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。 采用單片機進行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計，具有硬件接口簡單方便，編程靈活多樣，操作碼個數(shù)可隨意設(shè)定等 優(yōu)點。本設(shè)計目的就在于介紹軟件解碼研究的一般方法和紅外遙控器進行二次開發(fā)的應(yīng)用技術(shù)。 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 第二章 單片機的工作原理 AT89C52 的簡介 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元， AT89C52 單片機在電子行業(yè)中有 著 廣泛的應(yīng)用 [2]。 AT89C52 的功能特性 AT89C52 提供以下標準功能： 8 字節(jié) FLASH 閃速存儲器， 256 字竹內(nèi)部 RAM , 32個 I/O 口線， 3 個 16 位定時／計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89C52 可降至 OHz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電上作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器．串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù) 位。 AT89C52 的引腳功能 AT89C52 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標準的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等 [3]。 如圖 ， AT89C52 的 主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電 容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編 程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 （ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “ 1” 時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電 阻。在 Flash 編 程時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內(nèi)部 的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口， 作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。在訪問外部程序存儲器或 1 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Flash編 程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號 [4]。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “ 1” 時，它們被內(nèi)部上拉 電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的 。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個 脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP ：外 部訪問允許 。欲使 CPU 僅訪 問外部程序存 儲器（地址為0000H—FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 [13]Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩 器反相放大器的輸出端。 單片機 最小 系統(tǒng) 單片機的最小系統(tǒng)包括單片機、電源、晶振電路、復(fù)位電路等幾部分 （如圖 2. 1） 。 圖 單片機最小系統(tǒng) The smallest singlechip system 天津理工大學(xué)中環(huán)信息學(xué)院 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 單片機的 STAL1 和 XTAL2 兩引腳是片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個段子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機內(nèi)部 OSC 的定時反饋回路，如圖 所示。 石英晶振起振后，應(yīng)能在 TXAL2 線上輸出一個 3V 左右的正弦波，以便是單片機內(nèi)部的 OSC 電路按石英晶振 相同的頻率自激震蕩。通常， OSC 的輸出時鐘頻率 fosc 為~16MHz，典型值為 12MHz 或 。電容 C3 和 C4 可以幫助起振，一般在30pF 左右 ，微調(diào)它們可以達到微調(diào) fosc 的目的。 為確保微機系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機電路正常工作需要供電電源為 5V177。