【正文】 紅外發(fā)射及接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對溫度控制、蜂鳴器、 LED 燈的隔離控制?？刂葡到y(tǒng)主要是由 MCS51 系列單片機(jī)、集成紅外發(fā)射 遙控器、紅外接收電路、 LCD 顯示電路，溫度控制電路等部分組成，發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼控制溫度報(bào)警，并完成相應(yīng)的狀態(tài)指示。 紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)、具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易于實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用。 基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)概述 當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與日俱增，人們生活水平也是日益提高，為了減少人們的工作量，所以對各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求越來越高，針對這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度 比較高的控制體系是必然的?，F(xiàn)代科技的飛速發(fā)展在許多危險(xiǎn)、不可近場合也對遠(yuǎn)程控制提出了越來越高的要求。 單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。盡管他的大部分功能集成在一塊小芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、內(nèi)存、內(nèi)部和外部總線系統(tǒng)，目前大部分還會(huì)具有外存。同時(shí)集成諸如通訊接口、定時(shí)器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。 使用紅外線做信號(hào)載波的優(yōu)點(diǎn)很多：成本低、傳播范圍和方向可以控制、不產(chǎn)生電磁輻射干擾 ，也不受干擾等等。因此被廣泛地應(yīng)用在各種技術(shù)領(lǐng)域中。由于紅外線為不可見光，因此對環(huán)境影響很小，再由紅外光波動(dòng)波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無線電設(shè)備。最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障 5 礙物去控制被控對象的能力，所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必要像無線電遙控器那樣，每套 (發(fā)射器和接收器 )要有不同的遙控頻率或編碼 (否則，就會(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )。同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，也可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控 信號(hào)“串門”的情況。這對于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的方面。 2 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)任務(wù)，主要完成： (1) 對紅外遙控溫度系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和軟件流程設(shè)計(jì)，分為主程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理，溫度顯示程序設(shè)計(jì)、 LED 燈和蜂鳴器的開關(guān)控制程序設(shè)計(jì)等； (2)設(shè)計(jì) LED 燈和蜂鳴器的開關(guān)控制 (3) 軟件的調(diào)試，功能仿真，畫出紅外遙控系統(tǒng)的電路原理圖。 (4) 完成實(shí)物，實(shí)現(xiàn)功能 紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求： 本設(shè)計(jì)主要研究并設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的紅外發(fā)射及接收系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)對溫度控制的隔離控制?？刂葡到y(tǒng)主要是由 MCS51 系列單片機(jī)、集成紅外發(fā)射遙控器、紅外接收電路、 LCD 顯示電路，溫度控制電路等部分組成，發(fā)射遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼控制溫度報(bào)警，并完成相應(yīng)的狀態(tài)指示。 (1) 溫度傳感器對周圍環(huán)境溫度進(jìn)行檢測； (2) 遙控最遠(yuǎn)距離 8 到 10m； (3) 工作頻率為 38KHz，即紅外發(fā)射和接收的載頻為 38KHz； (4) 接收端可顯示受控狀態(tài)以及輸入控制數(shù)據(jù) ； 6 (5) 顯示程序的設(shè)計(jì)，用 4 位數(shù)碼管顯示所測得的溫度值； (6) LED 燈和蜂鳴器控制程序設(shè)計(jì)，根據(jù)按 鍵進(jìn)行相應(yīng)的處理。 3 紅外遙控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)方案思路 本設(shè)計(jì)主控芯片采用目前比較通用的 MCS51 系列單片機(jī)。此類單片機(jī)的運(yùn)算能力強(qiáng)，軟件編程靈活，自由度大，市場上比較多見，價(jià)格便宜且技術(shù)比較成熟容易實(shí)現(xiàn)。 紅外傳輸利用載波對信號(hào)進(jìn)行調(diào)制從而減少信號(hào)傳輸過程中的光波干擾 ,提高數(shù)據(jù)傳輸效率。由遙控器將鍵盤信息及系統(tǒng)識(shí)別碼等數(shù)據(jù)調(diào)制在紅外載波上經(jīng)紅外發(fā)射頭發(fā)射出去。接收方由紅外一體化接收頭實(shí)現(xiàn)對接收信號(hào)的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機(jī)解碼后對相關(guān) IO 口進(jìn)行操作（如圖 1）。 圖 1 紅外線遙控系統(tǒng)框圖 研發(fā)方向和技術(shù)關(guān)鍵 （ 1）合理設(shè)計(jì)硬件電路，使各模塊功能協(xié)調(diào)； （ 2）紅外接收信號(hào)的脈沖波形； （ 3）紅外接收信號(hào)的編解碼； （ 4）單片機(jī)對 IO 口的操作； 按鍵 編碼 和調(diào)制 紅外發(fā)射 紅外接收 解碼并響應(yīng) 紅外遙控器 紅外接收 7 系統(tǒng)硬件電路的總體設(shè)計(jì) 紅外遙控系統(tǒng) 紅外遙控系統(tǒng)是集中集光、電于一體的系統(tǒng)。其工作原理是用戶按鍵信號(hào)經(jīng)單片機(jī)編碼處理后轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)，經(jīng)由紅外發(fā)射頭發(fā)送出去；接收端 由紅外一體化接收頭實(shí)現(xiàn)對接收信號(hào)的放大解調(diào)并還原為數(shù)據(jù)流，經(jīng)由單片機(jī)解碼后對相關(guān) IO 口進(jìn)行操作，從而完成整個(gè)遙控操作。 整個(gè)系統(tǒng)主要是由 51 單片機(jī)基本電路、紅外接收電路、 LCD 顯示電路，溫度控制電路等部分組成。 系統(tǒng)硬件由以下幾部分組成：紅外數(shù)據(jù)發(fā)射遙控器。紅外數(shù)據(jù)接收則是采用 HX1838 一體化紅外接收頭，內(nèi)部集成紅外接收、數(shù)據(jù)采集、解碼的功能，只要在接收端 INT0 檢測頭信號(hào)低電平的到來，就可完成對整個(gè)串行的信號(hào)進(jìn)行分析得出當(dāng)前控制指令的功能。然后根據(jù)所得的指令去操作相應(yīng)的用電器件工作，如圖 2 所示。 圖 2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)主要包括：晶振電路、復(fù)位電路等。 (1) 晶振電路，即為時(shí)鐘振蕩器，本設(shè)計(jì)采用 12Mhz 的晶振。如圖 21 所示。 (2) 紅 外 傳 輸 遙控按鍵 編碼調(diào)制 編碼調(diào)制 LED 發(fā)射管 單片機(jī)解碼 執(zhí)行部分 紅外一體化接收頭 8 圖 31 晶振電路 (2) RST：復(fù)位輸入。如圖 32 所示。 圖 32 單片機(jī)復(fù)位電路 (3) 單片機(jī)系統(tǒng)。如圖 33 所示。 9 紅外遙控發(fā)射模塊原理 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編 /解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如圖 1 所示。 發(fā)射部分 包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、 LED 紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。 遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成脈沖寬度調(diào)制和脈沖相位調(diào)制兩大類，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的脈沖寬度調(diào)制來加以說明，組成發(fā)射電路編碼原理。 10 當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 圖 2 遙控碼“ 0”和“ 1” 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 0”； 以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 1”。 上述“ 0”和“ 1”組成的 42 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。 然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射， 7461 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 42 位二進(jìn)制碼組，其中前 26 位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的紅外遙控設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。后 16 位為 8 位的操作碼和 8 位的操作反碼用于核對數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。 圖 3 紅外發(fā)射碼 當(dāng)遙控器上任意一個(gè)按鍵按下超過 36ms 時(shí)， 芯片的振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一個(gè)特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個(gè) 9ms的低電平 ,和一個(gè) 的高電平，這個(gè)同步碼頭可以使程序知道從這個(gè)同步碼頭以后可以開始接收數(shù)據(jù)。 11 紅外接收模塊 遙控接收器是根據(jù)接收到的不同頻率的紅外光信號(hào)，由 CPU 轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的控制功能對控制電路實(shí)施控制。當(dāng)接收電路接收到第一個(gè)紅外線脈沖時(shí)，中斷INT1 被觸發(fā)，啟動(dòng)定時(shí)器 1 和計(jì)數(shù)器 0。定時(shí)器 1 作為計(jì)數(shù)時(shí)間控制器，計(jì)數(shù)器 0 作為在規(guī)定記數(shù)時(shí)間內(nèi)所記得的紅外脈沖數(shù)。接收信號(hào)端接