【正文】 長沙理工大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)論文 基于單片機(jī)的遙控?zé)艄庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì) 站 點(diǎn) : 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 專 業(yè) : 電子信息工程 考 籍 號(hào) : 205509378017 姓 名 : 滕 昌 汐 摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，當(dāng)人們?cè)谝惶旆泵Φ墓ぷ髦?，回到家里需要有個(gè)輕松舒適的環(huán)境。而燈光在家庭環(huán)境中占了很大的部分，能夠輕松控制燈光成為人們一個(gè)共同的 要求，所以我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制系統(tǒng)，來滿足人們的要求。 本問闡述了遙控技術(shù)的發(fā)展和歷史，生活中的應(yīng)用，為我們的生產(chǎn)生活提供的諸多方便，在遙控技術(shù)中主要闡述了用紅外線的遙控方式在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。本文就是通過遙控技術(shù)和單片機(jī)的相互結(jié)合設(shè)計(jì)燈光控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)，用遙控的方式對(duì)系統(tǒng)燈光進(jìn)行控制。本人設(shè)計(jì)了分為遙控發(fā)射模塊和遙控接收模塊，調(diào)光控制電路幾個(gè)重要部分。本設(shè)計(jì)主要解決信號(hào)的發(fā)射和接收，在信號(hào)的處理接收之后對(duì)信號(hào)的處理程序，通過電路對(duì)燈光系統(tǒng)進(jìn)行控制， 這樣我們就可 以很方便的控制室內(nèi)燈 光的開關(guān)和亮度了。 關(guān)鍵詞 ：遙控技術(shù) 紅外線 單片機(jī) AT89C51 可控硅 目 錄 前 言 .............................................................. 1 第 1章 緒論 ......................................................... 2 遙控技術(shù)的基本概念 ............................................ 2 遙控技術(shù)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 ...................................... 2 遙控技術(shù)的發(fā)展前景及應(yīng)用 ...................................... 3 第 2章 總體設(shè)計(jì)方案 ................................................. 5 總體設(shè)計(jì)思路 .................................................. 5 總體方案的確定 ................................................ 5 第 3章 無線模塊的設(shè)計(jì) ............................................... 7 無線遙控方案的選擇 ............................................ 7 紅外線遙控的基本原理 .......................................... 7 系統(tǒng)的遙控功能實(shí)現(xiàn)方法的設(shè)計(jì) .................................. 9 頻分制與碼分制的選擇 ....................................... 9 碼分制遙控功能實(shí)現(xiàn) ........................................ 10 硬件電路的設(shè)計(jì) ............................................... 12 單片機(jī)的介紹 .............................................. 12 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計(jì) ...................................... 16 紅外線接收及控制電路的設(shè)計(jì) ................................ 18 結(jié) 論 .............................................................. 28 參考文獻(xiàn) ........................................................... 29 1 前 言 隨著人們生活質(zhì)量的提高， 人們對(duì)住宅裝飾愈來愈講究，新潮家具配上豪華燈具，不但給人以富麗堂皇的感覺而且可使人們?cè)趧诶壑嘤袀€(gè)舒適的休息環(huán)境，燈具已不單純是室內(nèi)的基本照明工具，而且是建筑裝飾的一種實(shí)用藝術(shù)品，當(dāng)家里有各式各樣的燈具之后，將它們精心地搭配在一起，達(dá)到最適合的氣氛效果是高品質(zhì)生活的需要，目前燈光的控制主要還是手動(dòng)形式，逐個(gè)控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下，也不符合現(xiàn)代舒適生活的標(biāo)準(zhǔn)。 生活中常常遇到這些問題，當(dāng)在看電視或看書時(shí)， 并不需要太強(qiáng)烈的燈光，就可以用調(diào)光系統(tǒng)來調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度。 因此，設(shè)計(jì)一個(gè)可以便捷地控制燈光等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實(shí)用價(jià)值，而且還具有廣闊的市場(chǎng)前景。 智能不是昂貴和不實(shí)際的代名詞，而是方便。智能燈光控制，能控制不同生活區(qū)域、不同場(chǎng)合的各種照明效果，提高生活品質(zhì)。 當(dāng)今的發(fā)展，室內(nèi)的電視、臺(tái)燈、地?zé)?、魚缸照明、夜燈、廊燈、吧臺(tái)燈等開關(guān)與床頭燈調(diào)光開關(guān)均集中安裝在床頭柜處。由于開關(guān)較多且固定在一個(gè)位置，想開燈時(shí)必須先看清開關(guān)下面的標(biāo)記才能正確開燈，有時(shí)為開一盞燈竟把所有的開關(guān)都按了一遍，使用時(shí)極為不便。 現(xiàn)在都采用微動(dòng)開關(guān)輕觸式集中控制面板。但是開關(guān)多且固定仍不是十分方便。本人采用 8051系列單片機(jī)將原來固定的機(jī)械式開關(guān)改用紅外線遙控，利用紅外線技術(shù)來發(fā)送信號(hào)。紅外線技術(shù)是最近幾十年發(fā)展起來的一門新興科技。紅外線是十分豐富的波譜資源，目前在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療衛(wèi)生等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 這樣一個(gè)紅外線遙控器再結(jié)合單片機(jī)就可以控制室內(nèi)的燈光開啟，美觀且實(shí)用即大方便的使用。 2 第 1 章 緒 論 遙控技術(shù)的基本概念 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，遙控技術(shù)在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常 生活、科學(xué)研究、國防建設(shè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得可喜成果。遙控技術(shù)就是按照預(yù)定的目標(biāo)對(duì)被控對(duì)象的參數(shù)、工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制的一門技術(shù)?，F(xiàn)代遙控技術(shù)又是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)和技術(shù)。現(xiàn)在遙控技術(shù)已經(jīng)普遍地應(yīng)用于各類家用電器中。例如電視遙控、電燈遙控、電風(fēng)扇遙控、空調(diào)遙控等。這類應(yīng)用提高了家電的功能和檔次，給使用者帶來了極大的方便。設(shè)有遙控功能的電視機(jī)，使用者不必離開座位，只需要使用手持紅外遙控器就可以進(jìn)行節(jié)目切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)音量、對(duì)比度等的調(diào)節(jié)。在這些應(yīng)用中說明，“遠(yuǎn)” “近”都是相對(duì) 的。有“千里之遙”，也有“一步之遙”之說，家用電器的遙控就是一個(gè)生動(dòng)的實(shí)例。操作者與被控者之間對(duì)負(fù)載非接觸式的一種自動(dòng)控制方式。 遙控技術(shù)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 早在 20世紀(jì) 20年代，就有了遙控系統(tǒng)的雛形，人們?cè)噲D利用遙控技術(shù)來控制無人駕駛飛機(jī)，但由于技術(shù)不夠完善，沒有得到實(shí)際運(yùn)用。直到第二次世界大戰(zhàn)末期，德國首先制成了 V1和 V2導(dǎo)彈以及無線電指令制導(dǎo)的防空導(dǎo)彈，才使遙控技術(shù)進(jìn)入了使用階段。 20世紀(jì) 30年代，無線電遙控技術(shù)首先用于天氣預(yù)報(bào)，研制出第一部無線點(diǎn)測(cè)候儀，可以測(cè)量高空中的溫度、濕度、大氣壓力 等氣象參數(shù)并通過無線電波傳送到地面。 20世紀(jì) 40年代，由于軍事山的需要，飛機(jī)、導(dǎo)彈的研究進(jìn)展非常迅速，必須采用遙控技術(shù)進(jìn)行測(cè)量與控制。 從 20世紀(jì) 50年代起，美國和前蘇聯(lián)都積極開展衛(wèi)星、導(dǎo)彈研制工作，使遙控技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 1957年蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，標(biāo)志著遙控技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新的階段。 1969年美國“阿波羅 11”將送上月球，實(shí)現(xiàn)了載人登月的往返飛行，從而將遙控技術(shù)推向一個(gè)新的高度。 從技術(shù)方面，也經(jīng)歷了幾代的發(fā)展，在晶體管出現(xiàn)以前，遙控裝置都是由電子管組裝而成的，由于受到的容器和載重的限制 ，通常只用電子管組裝。這種接 3 收機(jī)易受外界干擾而發(fā)生誤控及失控事件，因此在普及與提高方面受到限制。上個(gè)世紀(jì) 60年代初就有了全晶體管化的單通道遙控裝置，其接收機(jī)僅有火柴盒那么大，地面遙控距離只有 200M左右。 60年代中期又出現(xiàn)了多通道晶體管化遙控設(shè)備，對(duì)遙控技術(shù)發(fā)展起到了較大的推動(dòng)作用。 20世紀(jì) 70年代中期，集成電路的問世，特別是 20世紀(jì) 80年代至今，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路飛速發(fā)展，將微處理器引入遙控測(cè)系統(tǒng)，給遙控測(cè)帶來了革命性的變化，使遙控遙測(cè)技術(shù)得到了一次又一次的飛躍。 遙控技術(shù)的發(fā)展前景及應(yīng)用 十 年來，遙控技術(shù)在電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信理論、電子元器件發(fā)展的基礎(chǔ)上，得到了極其迅速的發(fā)展，應(yīng)用前景廣闊。今后發(fā)展趨向主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : ，以滿足各種不同用途的需要。以前的遙控系統(tǒng)，大都是按照特定的任務(wù)設(shè)計(jì)的，其性能完全由系統(tǒng)的硬件所決定。系統(tǒng)傳輸信號(hào)的數(shù)目、信息速率、采樣頻率以及各種參數(shù)基本上固定的。雖然在一定程度上能通過更換硬件或某些接線來改變工作狀態(tài)，但其變化范圍有限，不能適應(yīng)多方面的需要。為此，就要求發(fā)展一種靈活通用的可編程序遙控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力與實(shí)時(shí) 性能，能夠根據(jù)不同用途的需要，隨時(shí)改變系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 ，以提高信息傳輸?shù)母呖煽啃院头€(wěn)定性。 ，以提高可靠性，減小設(shè)備體積、重量，降低成本及系統(tǒng)消耗。 、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上，應(yīng)向超時(shí)空、大容量、多媒體、智能化的方向發(fā)展。 。如我國一年中，煤礦發(fā)生多起瓦斯爆炸事故，奪走許多煤礦工人的寶貴生命，如果采用地下無人采煤遙控系統(tǒng)，系統(tǒng)包括采煤機(jī)操作系統(tǒng)， 煤塊向上運(yùn)輸提升系統(tǒng)，有害氣體濃度監(jiān)督測(cè)、報(bào)警、吸收處理及轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。有這樣一套完整的生產(chǎn)自動(dòng)線，再也不會(huì)發(fā)生人身事故了。這種設(shè)想，經(jīng)過廣大技術(shù)人員的科技攻關(guān)，不久的將來變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 無線遙控的出現(xiàn)，首先應(yīng)用在軍事上。二次世界大戰(zhàn)中，由于戰(zhàn)爭的需要，出現(xiàn)了無線電遙控的坦克、魚雷快艇、無人駕駛飛機(jī)和導(dǎo)彈。戰(zhàn)后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和集成電路的出現(xiàn)，不僅無人駕駛飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星等離不開無線電遙控，而且在軍事訓(xùn)練中也廣泛應(yīng)用無線電遙控設(shè)備。 在工業(yè)生產(chǎn)方面，無線電遙控技術(shù)也大有用武之地，煉油廠、發(fā)電廠等大型 4 聯(lián)合企 業(yè)，工藝流程復(fù)雜，牽涉的范圍廣，人工操作管理難以準(zhǔn)確及時(shí)地掌握遠(yuǎn)處設(shè)備的運(yùn)行情況，容易產(chǎn)生誤差和造成不穩(wěn)定。采用遙控和其他相應(yīng)的裝置后，設(shè)備可以按照預(yù)定的工作程序準(zhǔn)確運(yùn)轉(zhuǎn)，提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 在農(nóng)林漁業(yè)生產(chǎn)方面，人們可以采用遙控的方式，定時(shí)定量的給莊稼澆水、噴灑農(nóng)藥；對(duì)養(yǎng)雞養(yǎng)豬場(chǎng)，可以采用遙控一條龍的飼料加工、生產(chǎn)、自動(dòng)送料喂養(yǎng)系統(tǒng)。遙控檢測(cè)雞舍溫度，可以提高產(chǎn)單率?？梢圆捎眠b控技術(shù)定時(shí)、定量喂養(yǎng)，檢測(cè)魚的新鮮程度和生長情況。 神通廣大的遙控技術(shù)正在日益深入到我們的生活領(lǐng)域中。無線遙控的地鐵機(jī)車自動(dòng)駕 駛設(shè)備，提高的車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，使你快捷舒適地到達(dá)目的地；天然氣、自來水管線的自動(dòng)檢測(cè)和控制裝置把天然氣和自來水送到你的家中；利用無線遙控的機(jī)器人，按照預(yù)定編號(hào)的程序，代替人做家務(wù)勞動(dòng)，如洗衣、做衣，當(dāng)你辛苦工作下班回到家中，呈現(xiàn)你面前的是一桌美味佳肴。無線遙控的電視機(jī)、空調(diào)機(jī)、電風(fēng)扇等家用電器，使你的生活更加豐富多猜。 除上述外，無線遙控在體育運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用，在體育比賽中，我們看到航模表演，模型飛機(jī)在跑道上加速滑行，離開地面，飛向天空。時(shí)而從水平方向突然向上直沖太空，時(shí)而以急轉(zhuǎn)彎向下俯沖；海模比賽 ，海模在水中乘風(fēng)搏海，勇往直前，動(dòng)作優(yōu)美準(zhǔn)確，迎來陣陣喝彩，無數(shù)觀眾為之傾倒。小小的航模、海模不可能有飛行員操縱，而是地面上的運(yùn)動(dòng)員通過遙控方式，使之展示高超的技藝。在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也很廣泛，如運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下控制儀器測(cè)量心電圖，利用超聲波能順利通過人體，且沒有放射性的危害的特點(diǎn)，可以觀察母體內(nèi)胎兒狀態(tài)，成了婦產(chǎn)科必備的器具。超聲波多普勒血流計(jì)，可實(shí)施非創(chuàng)上傷的血流測(cè)量。利用遙控測(cè)量技術(shù)的傳感器，可以對(duì)排放的污水水質(zhì)進(jìn)行控制與測(cè)量，可以檢測(cè)大氣污染情況，檢測(cè)有害氣體，還人們一片潔凈的藍(lán)天。 5 第 2 章 總 體設(shè)計(jì)方案 在確定基于單片機(jī)的無線燈光控制系統(tǒng)前，我們還要自己擬定一個(gè)本系統(tǒng)的基本步驟及其的要遵循的基本原則，從而使設(shè)計(jì)更合理化，更加有條理性。 總體設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)本單片機(jī)的燈光控制系統(tǒng)大致上可以分為以下幾個(gè)步驟： 系統(tǒng)分析過程 ① 根據(jù)系統(tǒng)的目標(biāo)，明確所采用燈光控制系統(tǒng)的目的和任務(wù)。 ② 確定系統(tǒng)所在的工作環(huán)境。 ③ 根據(jù)系統(tǒng)的工作要求，確定系統(tǒng)的基本功能和方案。如系統(tǒng)的無線傳輸 類型、無線遙控功能的方法、對(duì)發(fā)送 信號(hào)的要求、對(duì)燈光的開關(guān)控制、燈光亮度控制。 總體設(shè)計(jì)過程 ① 因?yàn)榇讼到y(tǒng)是基于單片機(jī)無線控制燈光系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)無線遙控功能，就首先需要選擇實(shí)現(xiàn)這遙控功能的通信方式。如藍(lán)牙通信、紅外線無線遙控等。 ② 在確定通信方式后，我們想的是以何種形式來發(fā)送這種控制信號(hào)。根據(jù)比較來確定控制信號(hào)的形式。 ③ 在確定控制信號(hào)的形式后，我們就對(duì)這控制信號(hào)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。 ④ 要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，單片機(jī)是必不可少的。就要確定單片機(jī)的類型。 ⑤根據(jù)系