【正文】 ............................................................................................... 25 附 錄 B ........................................................................................................................ 26 附 錄 C........................................................................................................................ 28 致 謝 ............................................................................................................................ 41 紅外遙控電路設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 41 頁(yè) 引 言 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(duì)各 種家用電器、電子器件的非人工控制的要求也是越來(lái)越高，針對(duì)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。 單片機(jī)的集成度很高，它具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化 、 使用方便等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小、質(zhì)量輕。所以特別適用與“電腦型產(chǎn)品”，它的應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科研、教育以及日常生活用品 (家電、玩具 )等各種領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)特別適合于把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件?？墒巩a(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度 的智能化。 紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，可以以光速直線傳播，強(qiáng)度可調(diào)，可以通過(guò)光學(xué)透鏡聚焦，可以被不透明物體遮擋等等。特別制造的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可以發(fā)出特定波長(zhǎng)（通常是近紅外）的紅外線，通過(guò)控制二極管的電流可以很方便地改變紅外線的強(qiáng)度，達(dá)到調(diào)制的目的，因此，在現(xiàn)代電子工程應(yīng)用中，紅外線常常被用做近距離視線范圍內(nèi)的通訊載波，最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。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。 青海建筑 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁(yè) 共 41 頁(yè) 第一章 課題概況 紅外遙控電路設(shè)計(jì)的目的 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是 利用單片機(jī)技術(shù)，并將數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)和紅外學(xué)相關(guān)知識(shí)相結(jié)合，設(shè)計(jì)一款 可以實(shí)現(xiàn)燈泡的開關(guān)和調(diào)光（或者電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速）控制 的 紅外遙控電路。通過(guò) 設(shè)計(jì)紅外遙控電路 來(lái) 鞏固和加 強(qiáng)對(duì)三年來(lái)所學(xué) 的理論知識(shí)和 鍛煉自己的動(dòng)手 能力， 熟悉和掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，熟悉傳感器的使用 ，提高電子電路的設(shè)計(jì)和 動(dòng)手 能力，加深對(duì)單片機(jī)軟硬 件 知識(shí)的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。 紅外遙控 電路設(shè)計(jì)功能介紹 本設(shè)計(jì)要求紅外遙控電路實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1）利用紅外接收和發(fā)射探頭發(fā)送和接收紅外線； （ 2）該遙控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)燈泡的開關(guān)和調(diào)光（或者電機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速）控制； （ 3）能夠按鍵啟動(dòng) /停止，使用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)或者純數(shù)字模擬電路設(shè)計(jì)； 課題方案設(shè)計(jì) 目前紅外遙控器已經(jīng)在各類電器上得到了廣泛應(yīng)用。市場(chǎng)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(jiǎn)單等特點(diǎn)，但由于這些芯片價(jià)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(jī)型的遙控器通常只能針對(duì)各自的 遙控對(duì)象而無(wú)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(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有硬件接口簡(jiǎn)單方便。編程靈活多樣，操作碼個(gè)數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。此方案 不僅可用控制鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制，而且可對(duì)一路電燈進(jìn)行亮度控制，方便實(shí)用。且本設(shè)計(jì)用到的元器件較少，電路相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用。 紅外遙控電 發(fā)射器 主要由單片機(jī)、操作鍵盤和紅外發(fā)射電路三部分組 成。 紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 紅外遙控電路設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 41 頁(yè) 圖 紅外遙控電路發(fā)射設(shè)計(jì)原理框圖 當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。 控制系 統(tǒng)采用 3V 電源電壓，并具有低功耗空閑和掉電方式控制。 紅外遙控電 發(fā)射器 主要由單片機(jī)、 指示電路 和紅外 接收 電路三部分組 成。 紅外 接 收部分結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 紅外遙控電路接收設(shè)計(jì)原理框圖 當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單片機(jī)處理由顯示設(shè)備顯示出當(dāng)前受控電器的序號(hào)，并判斷是否對(duì)電燈進(jìn)行調(diào)光，如需調(diào)光則經(jīng)調(diào)光電路處理后實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。系統(tǒng)采用 5V 單電源電壓供電，能滿足低功耗空閑狀態(tài)，并具有掉電記憶控制功能。 9V AC AT89C52 單片機(jī) +5V 電源電路 紅外接收電路 50Hz AC 過(guò)零檢測(cè) 對(duì)一路電燈開光控制及亮度調(diào)節(jié) 狀態(tài) 指 示電路 +3V 電源 紅外發(fā)射電路 AT89C2051 單片機(jī) 鍵盤輸入 發(fā)射指示燈 青海建筑 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁(yè) 共 41 頁(yè) 第二章 系統(tǒng)硬件部分方案設(shè)計(jì) 紅外遙控接發(fā)電路的主控芯片 本電路所用 AT89C－ 51 單片 機(jī)為紅外接收電路的主控芯片，既方便也很實(shí)用。下面對(duì) AT89C51 做一下簡(jiǎn)單的介紹： AT89C－ 51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器 ，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 由上可見， 89C51 芯片的功能強(qiáng)大，其震蕩特性能很好的滿足本設(shè)計(jì)的要求，與同類 51 芯片相比，其引腳較多，在滿足對(duì) 控制方式 的 選擇 的同時(shí)，還可加入調(diào)光控制電路，這更能符合本設(shè)計(jì)的需要。因此本設(shè)計(jì)決定選用芯片 89C51 作為紅外接收電路 核心芯片。 本電路所用 AT89C2051 單片機(jī) 為紅外發(fā)射電路的主控芯片。 AT89C2051 是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀Flash 程序存儲(chǔ)器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C2051 單片 機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。 紅外遙控電路設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 41 頁(yè) AT89C2051 是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有 20 個(gè)引腳， 15 個(gè)雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，其中 P1 是一個(gè)完整的 8 位雙向 I/O 口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。 同時(shí) AT89C2051 的時(shí)鐘頻率可以為零，即具備可用軟件設(shè)置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 將被凍結(jié)，時(shí)鐘停止振蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件復(fù)位方可繼 續(xù)運(yùn)行。 主要功能特性： 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 2k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 15 個(gè)雙向 I/O 口 6 個(gè)中斷源 兩個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 的寬工作電壓范圍 時(shí)鐘頻率 024MHz 128x8bit 內(nèi)部 RAM 兩個(gè)外部中斷源 兩個(gè)串行中斷 可直接驅(qū)動(dòng) LED 兩級(jí)加密位 低功耗睡眠功能 內(nèi)置一個(gè)模擬比較放大器 可編程 UARL 通道 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 由上可見， 89C2051 芯片的 功能強(qiáng)大，因此本設(shè)計(jì)決定選用芯片 89C2051 作為 紅外發(fā)射電路 核心芯片。 紅外發(fā)送電路 單片機(jī)遙控發(fā)射器原理圖如圖 所示，單片機(jī)遙控發(fā)射器主要由AT89C2051 單片機(jī)、操作鍵盤和紅外發(fā)射電路等組成。單片機(jī)部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過(guò)程的控制、鍵盤掃描的管理和顯示。其中 P3． 3 用于輸出控制紅外發(fā)射電路的工作的信號(hào)， 到 連接鍵盤，用于接受鍵盤的信號(hào)。電路采用 3V 電池供電，單片機(jī)平時(shí)都處于低功耗空閑狀態(tài)，當(dāng)有按鍵被按下，遙控器信息碼由 AT89C2051 單片機(jī)的定時(shí)器 1 中斷產(chǎn)生 38KHZ 的 紅外線信號(hào)，由青海建筑 職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁(yè) 共 41 頁(yè) 口輸出 — ，經(jīng)過(guò)三極管 9013 放大，由紅外發(fā)射管發(fā)送。待發(fā)送完畢，單片機(jī)再次處于低功耗空閑狀態(tài)。電路采用 LED 發(fā)光二極管來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的操作指示。 Q29 01 3D3L E DD1L E DD2IN4148 D 4IN4048 D 5IN4048 D 6IN4048 D 7IN4048 D 8IN4048R81 00 ΩR22 .2 KR11 0KR64 7ΩR72 .2 KR31 0KR41 0KC11 0U FC41 00 U FC51 04B13 .6 VK1 S W P BK2 S W P BK3S W P BK4 S W P BK5 S W P BK6 S W P BR S T1P 3. 02P 3. 1/ T X D3X T A L 24X T A L 15P 3. 2/ I N T 06P 3. 3/ I N T 17P 3. 4/ T 08P 3. 5/ T 19GND10V C C20P 1. 719P 1. 618P 1. 517P 1. 416P 1. 315P 1. 214P 1. 1/ A I N 113P 1. 0/ A I N 012P 3. 711U1A T 89 C 2 05 1+ 3VQ19 01 2Y11 2MC23 0P FC33 0P F+ 3V+ 3V+ 3V紅外 圖 紅外發(fā)射原理圖 遙控器采用按鍵中斷掃描方式（按鍵部分電路圖如圖 ）。按鍵 K1 控制開燈與關(guān)燈；當(dāng)按下按鍵 K2 時(shí)，燈光將調(diào)到第一檔 (最亮 )；當(dāng)按下按鍵 K3 時(shí)，燈光將調(diào)到第四檔；當(dāng)按下按鍵 K4 時(shí)，燈光將調(diào)到第二檔；當(dāng)按下按鍵 K5 時(shí)，將燈光調(diào)到第五檔；當(dāng)按下按鍵 K6 時(shí)，燈光將調(diào)到第三檔。 圖 按鍵部分電路 D2IN4148 D 4IN4048 D 5IN4048 D 6IN4048 D 7IN4048 D 8IN4048R31 0KR41 0KK1K2K3K4K5K6R S T1P 3. 02P 3. 1/ T X D3X T A L 24X T A L 15P 3. 2/ I N T 06P 3. 3/ I N T 17P 3. 4/ T 08P 3. 5/ T 19GND10V C C20P 1. 719P