【正文】 近距離遙控，使用十分方便。 由于紅外遙控具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動(dòng)作，而且功率消耗低；紅外線不會(huì)向室外泄露，不會(huì)產(chǎn)生信號串?dāng)_；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠 等。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完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。所以紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。 紅外 遙控技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 到底是誰發(fā)明了第一個(gè)遙控器已無可考證了。但最早的遙控器之一，是一個(gè)叫尼古拉178。特斯拉 (Nikola Tesla) (18561943)的發(fā)明家 (他曾經(jīng)為愛迪生工作，同樣被譽(yù)為天才發(fā)明家 )在 1898 年時(shí)開發(fā)出來的 (美國專利 613809 號 )，叫做“ Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicleor Vehicles”。 到了 60年代初，一些發(fā)達(dá)國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。 70 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。無論采用何種方式，準(zhǔn)確無誤地傳輸信號，最終達(dá)到滿意的控制效果是非常重要的。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干 擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，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。 由于紅外線在頻譜上位于可見光之外，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。信息可以直接對紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進(jìn)調(diào)制，接收端再 去掉載波，取到信息。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是目前大多數(shù)紅外遙控器所采用的方法。 紅外遙控技術(shù)在這十年來得到了迅猛發(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，人們對產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個(gè)重點(diǎn)的發(fā)展方向。 1 .3 市場前景 紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式，在 數(shù)字投影機(jī)、 DVD、 VCD、錄像機(jī)、電視機(jī)、車載影音導(dǎo)航系統(tǒng)等 被廣泛的應(yīng)用。 由于 紅外遙控 不影響周邊環(huán)境、不干擾其他電器設(shè)備， 其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通 用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾 。電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，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。 近年來隨著生活水平的提高，人們更加注重生活質(zhì)量，更樂意去享受方便快捷的生活方式， 而 紅外密碼鎖恰恰 具有使用方便、操作簡單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)， 可以給 人們的生活帶來了極大方便 而受到廣大人們的歡迎。又因其有著廣泛的應(yīng)用，因此其發(fā)展前景可觀。 1． 4 本設(shè)計(jì)的主要研究內(nèi)容 硬件電路的研究設(shè)計(jì)內(nèi)容 ? 原理圖的設(shè)計(jì) ? 硬件電路的焊接 軟件的研究設(shè)計(jì)內(nèi)容 ? 通過紅外遙控，實(shí)現(xiàn)近距離遙控開鎖 ? 可通過按鍵來控制開鎖 ? 鎖和鑰匙要成配套，不同套之間的鑰匙和鎖不能使用 ? 有鑰匙丟失之后，可將該鑰匙報(bào)廢的功能 第二章 紅外遙控系統(tǒng) 紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 紅外遙控系統(tǒng)主要分為發(fā)射和接收兩部分，發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號（本設(shè)計(jì)我們可簡單的用遙控器來完成）。紅外接收采 用性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它同時(shí)對信號進(jìn)行放大、檢波、 整形，得到 TTL 電平的編碼信號，再送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并進(jìn)行相關(guān)操作 ，如圖 21所示 : 圖 21 由上所述可知，遙控系統(tǒng)分為編碼、調(diào)制、 解調(diào)和解碼如圖 22 所示四大部分： 圖 22 紅外信號的二進(jìn)制編碼 編碼 如圖 23，二進(jìn)制信號中的‘ 1’的高低電平均等于 ,相當(dāng)于 10 個(gè) 26us 的寬度 ；二進(jìn)制信號中的‘ 0’的低電平寬 ，高電平寬 。 圖 23 編碼示意圖 調(diào)制 紅外信號的調(diào)制有脈沖寬度調(diào)制（ PWM），脈沖位置調(diào)制（ PPM）等方法，本設(shè)計(jì)采用脈寬調(diào)制。二進(jìn)制的調(diào)制由單片機(jī)來完成，它把編碼后的二進(jìn)制信號調(diào)制成頻率為38khz 的間斷脈沖 串，此脈沖串即是用于紅外發(fā)射二極管發(fā)送的信號。如圖 24， A是二進(jìn)制信號的編碼波形， B 是頻率為 38khz（周期約為 26us）的連續(xù)脈沖串， C 是經(jīng)調(diào)制后的間斷脈沖串，即是用于發(fā)送的信號。圖 24中，待發(fā)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為 101。 圖 24 信號調(diào)制示意圖 解調(diào) 二進(jìn)制信號的解調(diào)由一體化紅外接收頭來完成，它把接收到的信號（圖 25 中的波形 D 也是圖 24中的波形 C）經(jīng)內(nèi)部處理并解調(diào)復(fù)原，輸出圖 25 中的波形 E(正好是圖24中 A 的取反 )。接收頭的解調(diào)可理解為：在輸入脈沖串時(shí)輸出低電平，否則輸出高電平。 二進(jìn)制的解碼由單片機(jī)來完成，它把紅外接收頭送來的二進(jìn)制編碼波形通過解碼，還原成發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。如圖 25，把波形 E 解碼還原成數(shù)據(jù)信息 101。 圖 25 信號解調(diào)示意圖 解碼 在發(fā)送字節(jié)的開始先通過單片機(jī)發(fā)送 20個(gè)脈沖寬度（每個(gè)脈沖周期 26us）的高電平作為傳輸?shù)拈_始（同步幀），接著發(fā)送 8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)（高位在前，低位在后），最后發(fā)送 10個(gè)脈沖寬度的低電平作為傳輸?shù)慕Y(jié)束，如圖 26 所示： 圖 26 字節(jié)傳輸 第三章．系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體構(gòu)成 硬件系統(tǒng)主要包括 紅外發(fā)送模塊、 紅外接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以及外圍電路，其中 紅外發(fā)送模塊 為簡單起見用一遙控器代替， 接收模塊用一個(gè)一體化的紅外接收頭 HS0038，數(shù)據(jù)處理模塊的處理器用的是 AT89C52，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊用一個(gè)AT24C02。結(jié)構(gòu)示意圖如圖 31 圖 31 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 紅外接收模塊 數(shù) 據(jù) 處 理 模 塊 AT89S52 外圍電路 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 模 塊 AT24C02 復(fù)位電路 晶振 紅外發(fā)送模塊 系統(tǒng)硬件構(gòu)成 系統(tǒng)硬件原理圖 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)原理圖如圖 32 圖 32 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)原理圖 下面就對硬件的各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)的分析 紅外接收電路的設(shè)計(jì) 紅外接收模塊電路如圖 33 圖 33 紅外接收模塊電路 (一） 電路分析 紅外接收模塊中紅外接收頭 HS0038 的連接方法是： 1腳接電源， 2腳接地， 3腳輸出，接收來至紅外遙控器的 輸出信號，把接收的信號按位傳送給單片機(jī)。此處的 LED 燈主要 用于對修改密碼的提示，單片機(jī)的 口處的按鍵按下的時(shí)間大于學(xué)習(xí)時(shí)間且按鍵彈起后 D1被點(diǎn)亮，提示輸入密碼，若一段時(shí)間后仍沒有密碼輸入， D1就會(huì)閃爍，閃爍大于 60 次時(shí)燈自動(dòng)熄滅，此時(shí)再輸入紅外信號已無效。 （二）電路中所使用的 元 器件 ? 紅外接收頭 HS0038 圖 34 紅外接收頭 HS0038 紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三 個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳，也有些紅外接收頭添加了可以調(diào)節(jié)解調(diào)頻率的端口。應(yīng)用時(shí)必須保證發(fā)射端調(diào)制載波的頻率與接收端相應(yīng)的解調(diào)頻率之間互相匹配。 紅外接收電路如圖 35 圖 35 紅外接收電路 紅外信號接收系統(tǒng)的基本電路結(jié)構(gòu)如圖 35所示，該電路包括紅外光電二極管，前置放大電路，限幅放大電路，帶通濾波器，積分電路，比較器等。圖左側(cè)的紅外光電二極管將接收到的紅外光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后把信號送到放大電路進(jìn)行放大，限幅放大電路在放大信號的同時(shí)又把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的 距離遠(yuǎn)近。交流信號進(jìn)入帶通濾波器，帶通濾波器濾除中心頻率外頻率的噪聲，出來的信號通過解調(diào)電路和積分電路進(jìn)入比較器，比較器輸出高低電平，還原出發(fā)射端的二進(jìn)制信號波形 。 以上電路通常被集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭 (HS0038)，如圖 34 所示 ,中心頻率為 38KHZ，工作電壓 5V，它的 1腳接電源， 2腳接地， 3腳輸出，它把接收到紅外遙控信號的遙控碼轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)的中斷口 INT0。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路 的設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路如圖 36 圖 36數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊電路 (一 ) 電路分析 儲(chǔ)存端由 AT24C02 構(gòu)成， 主要用于對接收到的紅外代碼進(jìn)行存儲(chǔ)， 它的 SCL、 SDA端分別接單片機(jī)的 T0、 T1 端 ,用于與單片機(jī)之間讀寫操作的數(shù)據(jù)傳輸 ； WP接低電平表示單片機(jī)可以對器件進(jìn)行正常的讀 /寫操作； A0、 A A2 是器件地址輸入端，都接低電平表示只有一個(gè) AT24C02 被器件尋址。 (二 ) 電路中所使用的元 器件 ? AT24C02 AT24C02 是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它是內(nèi)含 256179。8 位存儲(chǔ)空間，具有工作電壓寬（ ～ ）、擦寫次數(shù)多（大于 10000 次）、寫入速度快（小于10ms）等特點(diǎn)。 特性 ? 與 400KHz I2C 總線兼容 ? 到 伏工作電壓范圍 ? 低功耗 CMOS 技術(shù) ? 寫保護(hù)功能當(dāng) WP 為高電平時(shí)進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài) ? 頁寫緩沖器 ? 自定時(shí)擦寫周期 ? 1,000 編程 /擦除周期 ? 可保存數(shù)據(jù) 100 年 ? 8 腳 DIP SOIC 或 TSSOP 封裝 ? 溫度范圍商業(yè)級工業(yè)級和汽車級 概述 AT24C02 是一個(gè) 2K 位串行 CMOS E2PROM ，部含有 256 個(gè) 8 位字節(jié)， ATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗， CAT24WC01 有一個(gè) 8 字節(jié)頁寫緩沖器 CAT24WC02/04/08/16 有一個(gè) 16 字節(jié)頁寫緩沖器，器件通過 I2C 總線接口進(jìn)行操作，一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。 管腳配置 圖 37 AT24C02 管腳配置 管腳描述 極限參數(shù) ? 工作溫度：工業(yè)級： 55176。 C +125176。 C 商業(yè)級： 0176。 C +75176。 C ? 儲(chǔ)存溫度： 65176。 C +150176。 C ? 各管腳承受電壓：