【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 站 點 : 湖南電子科技職業(yè)學(xué)院 專 業(yè) : 電子信息工程 考 籍 號 : 205509378017 姓 名 : 滕 昌 汐 摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，當(dāng)人們在一天繁忙的工作之后，回到家里需要有個輕松舒適的環(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共同的 要求，所以我們需要設(shè)計一個燈光控制系統(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)，用遙控的方式對系統(tǒng)燈光進(jìn)行控制。本人設(shè)計了分為遙控發(fā)射模塊和遙控接收模塊，調(diào)光控制電路幾個重要部分。本設(shè)計主要解決信號的發(fā)射和接收，在信號的處理接收之后對信號的處理程序，通過電路對燈光系統(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)計方案 ................................................. 5 總體設(shè)計思路 .................................................. 5 總體方案的確定 ................................................ 5 第 3章 無線模塊的設(shè)計 ............................................... 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)的遙控功能實現(xiàn)方法的設(shè)計 .................................. 9 頻分制與碼分制的選擇 ....................................... 9 碼分制遙控功能實現(xiàn) ........................................ 10 硬件電路的設(shè)計 ............................................... 12 單片機(jī)的介紹 .............................................. 12 紅外線發(fā)射電路的設(shè)計 ...................................... 16 紅外線接收及控制電路的設(shè)計 ................................ 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在勞累之余有個舒適的休息環(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形式，逐個控制所有的燈具，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， 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)計一個可以便捷地控制燈光等功能的智能化燈光系統(tǒng)不僅具有實用價值，而且還具有廣闊的市場前景。 智能不是昂貴和不實際的代名詞，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、臺燈、地?zé)簟Ⅳ~缸照明、夜燈、廊燈、吧臺燈等開關(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)較多且固定在一個位置，想開燈時必須先看清開關(guān)下面的標(biāo)記才能正確開燈，有時為開一盞燈竟把所有的開關(guān)都按了一遍，使用時極為不便。 現(xiàn)在都采用微動開關(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。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)對被控對象的參數(shù)、工作狀態(tài)實現(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)、計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)等多學(xué)科知識和技術(shù)?，F(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，實現(xiàn)對音量、對比度等的調(diào)節(jié)。在這些應(yīng)用中說明，“遠(yuǎn)” “近”都是相對 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生動的實例。操作者與被控者之間對負(fù)載非接觸式的一種自動控制方式。 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，人們試圖利用遙控技術(shù)來控制無人駕駛飛機(jī)，但由于技術(shù)不夠完善，沒有得到實際運用。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，研制出第一部無線點測候儀，可以測量高空中的溫度、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)入一個新的階段。 1969年美國“阿波羅 11”將送上月球，實現(xiàn)了載人登月的往返飛行，從而將遙控技術(shù)推向一個新的高度。 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，對遙控技術(shù)發(fā)展起到了較大的推動作用。 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系統(tǒng)，給遙控測帶來了革命性的變化，使遙控遙測技術(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)計的，其性能完全由系統(tǒng)的硬件所決定。系統(tǒng)傳輸信號的數(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)能力與實時 性能，能夠根據(jù)不同用途的需要，隨時改變系統(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)， 煤塊向上運輸提升系統(tǒng)，有害氣體濃度監(jiān)督測、報警、吸收處理及轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。有這樣一套完整的生產(chǎn)自動線，再也不會發(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。 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)確及時地掌握遠(yuǎn)處設(shè)備的運行情況，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，定時定量的給莊稼澆水、噴灑農(nóng)藥；對養(yǎng)雞養(yǎng)豬場，可以采用遙控一條龍的飼料加工、生產(chǎn)、自動送料喂養(yǎng)系統(tǒng)。遙控檢測雞舍溫度，可以提高產(chǎn)單率?？梢圆捎眠b控技術(shù)定時、定量喂養(yǎng)，檢測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)車自動駕 駛設(shè)備，提高的車輛的運轉(zhuǎn)效率，使你快捷舒適地到達(dá)目的地；天然氣、自來水管線的自動檢測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)定編號的程序，代替人做家務(wù)勞動，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，無線遙控在體育運動領(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。時而從水平方向突然向上直沖太空，時而以急轉(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，而是地面上的運動員通過遙控方式，使之展示高超的技藝。在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用也很廣泛，如運動狀態(tài)下控制儀器測量心電圖，利用超聲波能順利通過人體，且沒有放射性的危害的特點，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，可實施非創(chuàng)上傷的血流測量。利用遙控測量技術(shù)的傳感器，可以對排放的污水水質(zhì)進(jìn)行控制與測量，可以檢測大氣污染情況，檢測有害氣體，還人們一片潔凈的藍(lán)天。 5 第 2 章 總 體設(shè)計方案 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)計更合理化，更加有條理性。 總體設(shè)計思路 設(shè)計本單片機(jī)的燈光控制系統(tǒng)大致上可以分為以下幾個步驟： 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、對發(fā)送 信號的要求、對燈光的開關(guān)控制、燈光亮度控制。 總體設(shè)計過程 ① 因為此系統(tǒng)是基于單片機(jī)無線控制燈光系統(tǒng)，要實現(xiàn)無線遙控功能，就首先需要選擇實現(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。根據(jù)比較來確定控制信號的形式。 ③ 在確定控制信號的形式后，我們就對這控制信號進(jìn)行具體設(shè)計。 ④ 要實現(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