【正文】 ons.Because of this design uses the integrated infrared sensor and USB interface to the whole system power supply, so the circuit design more simple circuit effect and has strong antiinterference, at the same time for design cost for maximum reduced.Keywords: Single chip microputer, Infrared sensor, USB power source lineII目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III第一章 緒論 1 1 1 2 2第2章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) 4 4 4 紅外遙控的基本原理 5 遙控發(fā)射器及其編碼 5 7 7+ 8 紅外接收頭PC838 9 MAX232 10 USB接口 11 電磁繼電器 13 13 14 USB電源系統(tǒng)供電電路 14 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路 14 14 繼電器觸控電路 14 MAX232程序燒錄電路 16 16第3章 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì) 18 程序的基本思路及模塊化程序編寫(xiě)介紹 18 主程序流程 18 模塊化程序簡(jiǎn)介 19 20 20 21 23 24結(jié) 論 25參考文獻(xiàn) 26致 謝 27附 錄1 28附 錄2 29III1第一章 緒論隨著電子技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品走進(jìn)人們的日常生活，而這些電器，絕大多數(shù)是采用紅外遙控方式，遙控器的使用給人們的日常生活和生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。紅外遙控不影響周邊環(huán)境、不干擾電氣設(shè)備；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控，在室內(nèi)近距離遙控中得到了廣泛的應(yīng)用；而采用單片機(jī)進(jìn)行遙控開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣，操作個(gè)數(shù)可以隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。目前，市場(chǎng)上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專(zhuān)用的遙控編碼及解碼集成電路，但是由于功能受到特定的限制，只適合于某一專(zhuān)用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。本設(shè)計(jì)正是應(yīng)用紅外遙控系統(tǒng)上述特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路開(kāi)關(guān)的控制。遙控技術(shù)是在自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。遙控系統(tǒng)既可傳送離散的控制信息（例如開(kāi)關(guān)的通斷），也可傳送連續(xù)的控制信息（例如汽車(chē)油門(mén)的大?。?。最早的遙控器之一，是一個(gè)叫尼古拉特斯拉（Nikola Tesla）（1856—1943）的發(fā)明家在1898年時(shí)開(kāi)發(fā)出來(lái)的（美國(guó)專(zhuān)利613809號(hào)） 。到了六十年代初，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。七十年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從有線到無(wú)線的超聲波、從振動(dòng)子到紅外線、再到使用總線的微機(jī)紅外遙控這樣幾個(gè)階段。無(wú)論采用何種方式，準(zhǔn)確無(wú)誤地傳輸信號(hào)，最終達(dá)到滿(mǎn)意的控制效果是非常重要的，最初的無(wú)線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號(hào)，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也容易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來(lái)傳輸信號(hào)。與紅外線相比，超聲波傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)作，較為理想的是光控制方式，采用紅外線的遙控方式逐漸取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，并且成為當(dāng)今時(shí)代的主流。而從各國(guó)將遙控技術(shù)在航天、工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展后，遙控裝置的中心控制部件已從早期的分立元件、集成電路逐步發(fā)展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī)，智能化程度大大提高。尤其是紅外遙控技術(shù)在這十年得到了迅猛發(fā)展，在家電和其他電子領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，隨著生活水平的提高，人們對(duì)產(chǎn)品的追求是使用更方便、更智能化，紅外線遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)發(fā)展方向。單片機(jī)在一塊半導(dǎo)體硅片上集成了計(jì)算機(jī)的所有基本功能部件，包括中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器計(jì)數(shù)器和串行通信接口電路等，因此，單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖斑m當(dāng)?shù)耐獠吭O(shè)備相結(jié)合，就可以構(gòu)成一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，應(yīng)用面很廣，發(fā)展很快。如果將8位單片機(jī)的推出作為起點(diǎn)，那么單片機(jī)的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個(gè)階段：（1） 第一階段（19761978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)探索階段（2） 第二階段（19781982）：?jiǎn)纹瑱C(jī)完善階段（3） 第三階段（19821990）：微控制器形成階段（4） 第四階段（1990至今）：微控制器全面發(fā)展階段隨著單片機(jī)的各個(gè)領(lǐng)域全面深入的發(fā)展和應(yīng)用，導(dǎo)致單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是向CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。由于在工業(yè)、航空以及儀器儀表等紅外控制當(dāng)中通常需要使用專(zhuān)用的配對(duì)編、解碼芯片,組成紅外發(fā)射和接收電路,完成對(duì)設(shè)備或電器的遠(yuǎn)程控制。使用專(zhuān)用的配對(duì)編、解碼芯片來(lái)組成紅外發(fā)射電路和紅外接收電路,在控制路數(shù)較少時(shí)矛盾并不突出。但是當(dāng)控制路數(shù)較多時(shí),其接口的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)就顯得比較繁瑣。此外編、解碼芯片通常是專(zhuān)用配對(duì)使用的,即某種解碼芯片只能識(shí)別某種編碼芯片的編碼,對(duì)其他型號(hào)的編碼芯片的編碼則不能識(shí)別。因此,不同的編、解碼芯片幾乎沒(méi)有互換性。為了解決上述專(zhuān)用編解碼芯片配對(duì)的局限性，本文意在研究一種基于基于單片機(jī)的紅外解碼控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅線外解碼并完成后置繼電器電路的開(kāi)關(guān)控制功能。設(shè)計(jì)一個(gè)多路紅外遙控開(kāi)關(guān)，利用市售遙控器發(fā)送遙控器鍵盤(pán)數(shù)字信號(hào)，通過(guò)以STC90C516RD+單片機(jī)為核心的控制器接受數(shù)字信號(hào)并解碼，然后通過(guò)控制器控制相應(yīng)的繼電器通斷，使得后置電路工作并實(shí)現(xiàn)各自相關(guān)功能，本文所涉及研究?jī)?nèi)容如下：（1）紅外解碼思路及紅外解碼原理的分析。（2）設(shè)計(jì)相關(guān)控制電路、接收電路、以及被控功能電路。（3）采用C程序語(yǔ)言進(jìn)行相關(guān)程序的模塊化編程并調(diào)試。（4）通過(guò)電路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行實(shí)物焊接并調(diào)試，實(shí)現(xiàn)紅外開(kāi)關(guān)控制功能。35第2章 系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理及要求在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要保證的便是整個(gè)系統(tǒng)的功能性與穩(wěn)定性，將各個(gè)硬件電路模塊進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的分析，在通電之前，需要排除斷路與短路現(xiàn)象的存在，以保證系統(tǒng)調(diào)試安全性，避免上述問(wèn)題造成的硬件系統(tǒng)損壞等的不良結(jié)果，同時(shí)還需考慮到成本的客觀因素，以使本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂而又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。遙控器發(fā)出的紅外遙控信號(hào)經(jīng)紅外接收器PC838接收轉(zhuǎn)化成TTL信號(hào)后送給STC90C516RD+的中斷口1，單片機(jī)采集到這些數(shù)據(jù)后產(chǎn)生外部中斷，進(jìn)入解碼程序，對(duì)其進(jìn)行紅外解碼處理并獲得對(duì)后置電路所需的控制信息，這些控制信息可直接從I/O口輸出，當(dāng)I/O輸出高電平是，使得本設(shè)計(jì)電路中的三極管9013導(dǎo)通，繼電器線圈導(dǎo)通形成磁場(chǎng)，吸住彈片，常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉合，連通后置電路中的供電電源。值得注意的是，由于繼電器的控制線圈有電感，在關(guān)斷的瞬間會(huì)產(chǎn)生較大的反電勢(shì)，因此需要在繼電器線圈上反向并聯(lián)一個(gè)二極管，以保護(hù)驅(qū)動(dòng)三極管不被擊穿，該設(shè)計(jì)采用的二極管是IN4007，：繼電器控制模塊遙控發(fā)射模塊單片機(jī)解碼模塊紅外接收模塊 系統(tǒng)框架原理圖遙控發(fā)射模塊：在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用到的是普通的成品遙控發(fā)射器，用來(lái)發(fā)射含有鍵碼值的紅外線，供紅外接收頭接收。紅外接收模塊：接收遙控器發(fā)射含有鍵碼值信息的紅外線，經(jīng)過(guò)接收、放大、整形之后轉(zhuǎn)化成可供單片機(jī)識(shí)別的TTL電平信號(hào)，并送往單片機(jī)并被單片機(jī)解碼。單片機(jī)解碼模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)對(duì)紅外接收頭傳遞來(lái)的TTL電平信號(hào)進(jìn)行解碼處理，得到遙控器的鍵碼值，從而執(zhí)行后置繼電器電路的控制功能。繼電器控制模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)驅(qū)動(dòng)繼電器的通斷工作，從而對(duì)后置電路中的供電電源實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)通斷功能控制。 紅外遙控的基本原理紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來(lái)發(fā)出經(jīng)過(guò)調(diào)制的紅外光波，紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，再送后置放大器。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動(dòng)操作桿時(shí)，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號(hào)，指令編碼信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定的指令編碼信號(hào)。接收電路一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動(dòng)電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號(hào)接收下來(lái)，并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號(hào)解調(diào)出來(lái)，即還原為編碼信號(hào)。指令譯碼器將編碼指令信號(hào)進(jìn)行譯碼，最后由驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制（機(jī)構(gòu)）。、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、解調(diào)、解碼電路，而整個(gè)接收部分將完全由上述的PC838紅外一體化收頭來(lái)完成，本設(shè)計(jì)的發(fā)射部分采用成品遙控器來(lái)發(fā)送控制信號(hào)。紅外遙控器鍵盤(pán)接收、放大、檢波、整形編碼和調(diào)制紅外接收頭光電放大解調(diào)解碼單片機(jī) 紅外遙控系統(tǒng)框圖 遙控發(fā)射器及其編碼遙控發(fā)射器專(zhuān)用芯片很多，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類(lèi)來(lái)加以說(shuō)明，現(xiàn)以WD6122遙控發(fā)射器專(zhuān)用芯片組成發(fā)射電路為例說(shuō)明編碼原理。 本設(shè)計(jì)使用的成品遙控器鍵碼圖當(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：采用脈寬調(diào)制的串行碼，、“0”；、“1”?！?”和“1”上述“0”和“1”組成的32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(guò)紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。WD6122 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，所發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼，16位用戶(hù)編碼和八位數(shù)據(jù)編碼，數(shù)據(jù)編碼的反碼也同時(shí)被傳送，： 遙控器發(fā)射的32位碼組圖，它作為隨后發(fā)射碼的引導(dǎo)碼，這樣當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效的處理碼的接受與檢測(cè)及其他各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM），利用脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)區(qū)分“0”和“1”。每次8位的碼被傳送之后，他的反碼也被傳送，減少了系統(tǒng)的誤碼率，這也為后續(xù)的解碼程序的編寫(xiě)提供了自行檢測(cè)是否誤碼的手段。遙控器將按鍵信息進(jìn)行編碼后調(diào)制到紅外線的某個(gè)頻率通過(guò)發(fā)光二極管發(fā)射出去，紅外接收管接收到發(fā)射管發(fā)出的紅外信號(hào)后對(duì)該信號(hào)進(jìn)行解調(diào)原始編碼信息，紅外遙控接收頭解調(diào)出的編碼是串行二進(jìn)制碼，包含著遙控按鍵信息，但它還不便于CPU讀取識(shí)別，因此需要先對(duì)這些二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼。當(dāng)遙控器上任意一個(gè)按鍵按下超過(guò)36ms時(shí)，控制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(duì)于接收端而言就是一個(gè)9ms的低電平,，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(kāi)始接收數(shù)據(jù)。 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別“0”和“1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”、“1”，不同的是高電平的寬度不同，“0”,