【正文】 摘 要隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高。家用電器產(chǎn)品也在不斷的更新?lián)Q代。從始初的晶體管、到電子管；由模擬到數(shù)字；由分立元件到集成電路；從普通向高性能、多功能型；由手動(dòng)控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。此次要設(shè)計(jì)的就是紅外遙控窗簾。它是采用89C2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)220V的可逆、直流電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開(kāi)和關(guān)閉。紅外遙控的重點(diǎn)就在紅外發(fā)送和接收及編碼與解碼問(wèn)題。所以討論的重點(diǎn)也就是這些個(gè)方面。當(dāng)今專用的紅外發(fā)送和接收器件非常多，編碼與解碼的方法也很多，所以要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選取合適的發(fā)送、接收器件和編碼、解碼方法。除此之外，還要 了解單片機(jī)的接口技術(shù)的應(yīng)用和單片機(jī)的抗干擾方法。接口方面主要介紹單片機(jī)的串口。抗干擾技術(shù)有：指令冗余、攔截技術(shù)、軟件陷阱的設(shè)計(jì)、軟件“看門狗”技術(shù)等。關(guān)鍵詞： 遙控，紅外線，編碼 ，抗干擾，智能，串行口ABSTEACTWith the development of electronic technology and automatic technology, people have more and more high expectations for life quality. The home electric equipment products are in constant update too. From the transistor of the beginning of beginning, to the electron tube 。 Imitated it to the figure。 From the discrete ponent to the integrated circuit。 From ordinary to high performance , multifunctional type。 By manual to control to infrared ray remote control, to intelligent to develop. This one that designed less important is an infrared remote control curtain. It adopt minimum system , 89C2051 of MCU design , control one 220V reversible changing speed the motor control to draw back and shut off the curtain.[27]Infrared focal point of remote control in infrared to send with receiving and code and decode the issue. So focal point that discuss the. A specialpurpose one infrared to send and receive device very more, code and method that decode too a lot of nowadays, so will choose suitable sending, receiving the device, code, decoding method according to the real situation. In addition, should understand the application of the interface technology of the onechip puter and onechip puter antiinterference method. Interface respect introduces one cluster of mouths of the onechip puter mainly. Antiinterference technology is as follows, order redundancy, interception technology, design, software, software of trap “guard the gate dog technology, etc.Keywords: Remote control， Infrared ray ，Code ，Antiinterference ，Intelligence，Serial mouth38目 錄摘 要 IABSTEACT II1緒論 12 概述 2 2 33 紅外遙控電路原理及編碼解碼 5 5 84 單片機(jī)介紹 12 12 165 實(shí)際電路設(shè)計(jì) 21 21 21 24總結(jié)與展望 26致 謝 27參考文獻(xiàn) 28附錄1 31附錄2 351緒論當(dāng)今，計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來(lái)了科研和生產(chǎn)的許多重大飛躍，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已滲透到生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。其中單片機(jī)問(wèn)世不久，然而體積小、廉價(jià)、功能強(qiáng)，其銷售額每年近80%的速度增長(zhǎng)。它的性能不斷提高，適用范圍越來(lái)越寬，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域已占有日益重要的地位[1]。 近幾年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，城市建設(shè)步伐的加快，一棟棟居民樓、寫字樓、賓館拔地而起。進(jìn)入尋常百姓的家用電器品種與數(shù)量愈來(lái)愈多，這些家用電器有的能減輕人們的家務(wù)、有的能豐富人們的文娛生活，有的則能提高人們的生活質(zhì)量……為了進(jìn)一步滿足人們高水準(zhǔn)生活的需要，家用電器產(chǎn)品性能也在不斷的更新挽代，從始初的晶體管、到電子管；由模擬到數(shù)字；由分立元件到集成電路；從普通向高性能、多功能型；由手動(dòng)控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。與此同時(shí)，窗簾作為裝修業(yè)不可缺少的一部分，也日益火爆起來(lái)，目前，常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑輪式，只有一部分高收入的家庭采用是電動(dòng)遙控軌道。但價(jià)格相當(dāng)昂貴，不能普及。所以設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)功能全、造價(jià)省。能夠進(jìn)入大眾生活。一款使用微電腦管理的、紅外遙控器控制的多功能窗簾，控制器符合當(dāng)今的發(fā)展趨勢(shì)。該窗簾控制器采用89C2051單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制一個(gè)220V的可逆、直流電動(dòng)機(jī)控制窗簾的拉開(kāi)和關(guān)閉。窗簾控制器可以使用紅外遙控器進(jìn)行遠(yuǎn)程手動(dòng)開(kāi)、手動(dòng)關(guān)和手動(dòng)?？刂疲豢梢詧?zhí)行事先輸入的開(kāi)啟時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間進(jìn)行時(shí)間控制；還可以根據(jù)室外環(huán)境亮度實(shí)現(xiàn)環(huán)境亮度光控。三種工作方式可以方便地進(jìn)行選擇，當(dāng)選擇時(shí)間控制的方案時(shí)，數(shù)碼管還能顯示當(dāng)時(shí)小時(shí)和分鐘時(shí)間，不過(guò)時(shí)間數(shù)據(jù)只能順序顯示，顯示一遍后，略等片刻再顯示下一遍時(shí)間。另外、電機(jī)拉動(dòng)窗簾的工作的時(shí)間長(zhǎng)度，電機(jī)工作的時(shí)候是否有鳴響提示，以及光控狀態(tài)下環(huán)境亮度的控制參數(shù)的調(diào)整等等都可以通過(guò)遙控器進(jìn)行設(shè)置[16]。2 概述隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)在高科技研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、通訊技術(shù)、軍事技術(shù)、家用電器等諸多領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，特別是隨著各類遙控專用集成電路的不斷問(wèn)世，使得各類遙控設(shè)備的性能也更加優(yōu)越可靠，功能更加完善[3]。 遙控種類繁多，有聲控、無(wú)線電控制、紅外線控制等。其中還包含著各種不同類型的控制。我在本次設(shè)計(jì)中主要研究的是利用單片機(jī)的智能紅外線遙控電路的設(shè)計(jì)。隨著科學(xué)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，人民生活水平的提高，工作壓力也越來(lái)越大，人人都希望回到家或是在辦公室都有一個(gè)舒適的環(huán)境。能得到很好的休息，這就使得自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展。當(dāng)今，遙控已經(jīng)很普遍。但不是說(shuō)就沒(méi)有他的研究?jī)r(jià)值，為了進(jìn)一步滿足人們高水準(zhǔn)生活的需要，家用電器產(chǎn)品性能也在不斷的更新挽代，從始初的晶體管、到電子管；由模擬到數(shù)字；由分立元件到集成電路；從普通向高性能、多功能型；由手動(dòng)控制向紅外線遙控、向智能化發(fā)展。紅外線遙控是目前應(yīng)用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。因此，彩電、錄像機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)、玩具、門鈴以及遙控汽車路牌等其它小型裝置上也紛紛采用紅外線遙控。與此同時(shí)，窗簾作為裝修業(yè)不可缺少的一部分，也日益火爆起來(lái)，目前，常用的窗簾軌道都是鋼絲繩手拉式或滑輪式，只有一部分高收入的家庭采用是電動(dòng)遙控軌道。但價(jià)格相當(dāng)昂貴，不能普及。所以，現(xiàn)在的重點(diǎn)是如何研制出功能全、造價(jià)省的家用自動(dòng)控制裝置[13]。同時(shí)，單片機(jī)也有它突出的優(yōu)點(diǎn)。從1974年開(kāi)始，單片機(jī)就以它的體積小、質(zhì)量輕、耗電省、可靠性高、價(jià)格低等特點(diǎn)，開(kāi)始不斷發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家電電器、醫(yī)用設(shè)備、航天航空、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域。單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。 可預(yù)見(jiàn)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向大容量、高性能話、外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展，也就是對(duì)CPU、存儲(chǔ)器、片內(nèi)I/O的改進(jìn)，低功耗，特別是系統(tǒng)的單片機(jī)是目前單片機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。而從目前國(guó)內(nèi)對(duì)單片機(jī)的需求來(lái)看：在未來(lái)幾年里，8位、16位單片機(jī)將是單片機(jī)的發(fā)展主流，它的新發(fā)展表現(xiàn)在：（1）CPU功能的增加 （2）內(nèi)部資源的增多 （3）引腳的多功能化 （4）低電壓、低功耗。 正因?yàn)閱纹瑱C(jī)有著如此多的優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)在工業(yè)控制中和家用電器等上的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，故又稱為微控制器（Microcontroller）（1） 因?yàn)樗哂小靶　⑤p、廉、省”的特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源的體積小、重量輕，所以特別適用于“電腦型產(chǎn)品”，在家電、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子秤、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等許多產(chǎn)品上得到應(yīng)用。（2） 適用于儀器儀表，不僅能完成測(cè)量，還具有處理、監(jiān)控等功能，易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化。（3） 廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、繪圖儀等許多計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備，特別是用于智能終端，可大大減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)。（4） 用于各種工業(yè)控制，如溫度控制、液面控制、生產(chǎn)線順序控制等[2]。上述的歸納還不夠完整，但已知單片機(jī)的應(yīng)用已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，而且可以預(yù)見(jiàn)，隨著單片機(jī)性能的進(jìn)一步提高，它的應(yīng)用將更趨廣泛。它對(duì)我國(guó)許多產(chǎn)品的升級(jí)換代、工廠企業(yè)的設(shè)備更新都將起著十分巨大的作用。所以利用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)較多的功能的前提下降低設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本。課題名稱是“紅外通訊遙控電路”，課題設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)紅外信號(hào)的發(fā)射和接收。保證發(fā)射出的信號(hào)要有足夠的強(qiáng)度，在傳播過(guò)程中要能有防止其他無(wú)線電信號(hào)的干擾能力。同時(shí)接收機(jī)要能夠在足夠遠(yuǎn)的距離上接收到準(zhǔn)確的控制信號(hào)，起到控制電路工作的作用。和用電磁波用作無(wú)線電遙控的信號(hào)傳播媒介一樣，在紅外遙控電路中用紅外線作為紅外線遙控的信號(hào)傳播媒介。借助于紅外線具有直線傳播的特性，利用專用的紅外傳感器具有靈敏度高，響應(yīng)快和光譜范圍窄的性能，制成靈敏度高，抗干擾性能良好的紅外遙控裝置。利用單片機(jī)控制的紅外遙控電路，它是利用單片機(jī)的異步通訊口，用紅外發(fā)射口和紅外接收來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收點(diǎn)信號(hào)功能。 單通道遙控開(kāi)關(guān)電路的紅外線發(fā)射控制電路是利用脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高頻脈沖方波驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管，使其發(fā)射出一系列等幅的紅外方波脈沖。方波的占空比用1：1或1比幾。其目的是在一定的電源電壓下，達(dá)到盡可能高的脈沖峰值，提高發(fā)射機(jī)的效率，以增大控制距離，而且節(jié)省電源。例如：一個(gè)峰值電流為3A的脈沖，占空比為1：3，它的平均消耗電流只有1A。這對(duì)于使用干電池作電源的發(fā)射機(jī)是很有實(shí)用價(jià)值的。在接收機(jī)方面，由光電二極管或光電三極管將接收到的紅外脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成微弱的脈沖電信號(hào)，由電壓放大級(jí)將這個(gè)微弱的信號(hào)加以放大，使其能夠可靠地出發(fā)雙穩(wěn)態(tài)電路的翻轉(zhuǎn)，有的電路還加以限幅放大，以削去干擾尖脈沖。最后將雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的控制信號(hào)進(jìn)行功率放大并驅(qū)動(dòng)繼電器，達(dá)到控制開(kāi)關(guān)的目的。脈沖發(fā)射器脈沖功放紅外發(fā)射紅外接收電壓放大限幅放大雙穩(wěn)觸發(fā)繼電器濾波或整形 紅外遙控的基本原理由于一般的遙控電路，其控制距離都不超過(guò)10米。這不僅是由于發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率一般都小的原因，而更重要的是因?yàn)榧t外線具有可見(jiàn)光的散射特性，在經(jīng)過(guò)一段距離后它的發(fā)射面積增大，使控制信號(hào)的能量分散，單位面積上的能量強(qiáng)度減弱，因而失去控制功能。如果在增大發(fā)射機(jī)發(fā)射功率的同時(shí)，又將發(fā)射光或接收光聚焦，則控制距離可大大增加。本次設(shè)計(jì)的要求是控制距離為4050米，所以，一般的遙控電路不能滿足要求。所以就要求我們能設(shè)計(jì)出能適用于中遠(yuǎn)距離遙控的電路。 3 紅外遙控電路原理及編碼解碼通常紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩部分組成，應(yīng)用編/解碼電路專用集成電路芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、紅外發(fā)送器。接收部分包括光電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外發(fā)送每次編碼的發(fā)送是一個(gè)鍵值，即一個(gè)十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)。為了達(dá)到一次能發(fā)送一組數(shù)據(jù)（如車次號(hào)，通常為三位十進(jìn)制數(shù)），我們可以采用89C2051的軟件編碼/解碼的方法，先一次性輸入一組車號(hào)，按下發(fā)送鍵后，全部發(fā)送出；同時(shí)在接收時(shí)，用連續(xù)接收方法，一次性解碼所有數(shù)據(jù)[6]。 控制系框圖遙控發(fā)射器及其編碼 現(xiàn)在專用的發(fā)射與接收器件越來(lái)越多，在這就不做過(guò)多的介紹。下面介紹一款用AT89C2051單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的遙控裝置。工作原理：，K0至K7為遙控按鈕。T1作為發(fā)射時(shí)間控制器，T0作為紅外線發(fā)射頻率控制器。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，控制軟件啟動(dòng)定時(shí)器T0、T1， T0定時(shí)溢出，寫入定時(shí)器的初值不同，在輸出端口就可得到不同的發(fā)射頻率。T1定時(shí)溢出，中斷程序關(guān)閉T0定時(shí)器，停止紅外線發(fā)射。程序見(jiàn)清單。軟件設(shè)計(jì)參數(shù)為：T1定時(shí)時(shí)間為100ms，K0至K7按鈕所對(duì)應(yīng)的紅外線發(fā)射頻率分別為300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400 Hz[21]。程序清單見(jiàn)附錄1。下面介紹另外一種編碼方法：遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成脈沖寬度調(diào)制和脈沖相位調(diào)制兩大類。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”。 波形圖上述“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。UPD6121G產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進(jìn)制碼組，其中前16位為用戶識(shí)別碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識(shí)別碼固定為十六進(jìn)制01H；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。UPD6121G最多額128種不同組合的編碼。遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進(jìn)制碼，周期約為100ms。一組碼本身的持續(xù)時(shí)間隨它包含的二進(jìn)制“0”和“1”的個(gè)數(shù)不同而不同，大約在45～63ms之間。當(dāng)一個(gè)鍵按下超過(guò)36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個(gè)起始碼（9ms）,一個(gè)結(jié)果碼（）,低8位地址碼（9ms~18ms）,高8位地址碼（9ms~18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms~18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過(guò)108ms仍未松開(kāi)，接下來(lái)發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結(jié)束碼（）組成。代碼格式（以接收代碼為準(zhǔn)，接收代碼與發(fā)射代碼反向）①位定義 　 　　 　 　②單發(fā)代碼格式 　 　 　 ?、圻B發(fā)代碼格式 注：代碼寬度算法： 16位地址碼的最短寬度：16=18ms 16位地址碼的最長(zhǎng)寬度：16=36ms易知8位數(shù)據(jù)代碼及其8位反代碼的寬度和不變：（+）8=27ms∴32位代碼的寬度為（18ms+27ms）~(36ms+27ms)1． 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”,“1”,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別“0”和“1”。，開(kāi)始延時(shí)，若讀到的電平為低，說(shuō)明該位為“0”，反之則為“1”，為了可靠起見(jiàn)，,否則如果該位為“0”，讀到的已是下一位的高電平，因此?。?）/2=。2． 2． 根據(jù)碼的格式，[6]。 紅外接收電路先介紹一款接收電路。電路原理： ，主要由紅外接收頭和ＩＣ４０６９組成的紅外控制開(kāi)關(guān)電路。紅外接收頭靜態(tài)時(shí)輸出高電平。當(dāng)收到遙控發(fā)射器送來(lái)的紅外脈沖信號(hào)時(shí)，接收頭的第腳輸出低電平（脈沖信號(hào)）。經(jīng)ＩＣａ整形、放大、倒相而得到負(fù)脈沖信號(hào)，再由Ｄ５、Ｃ４、Ｒ３檢波，延時(shí)送至ＩＣｂ（達(dá)到反相器的閾值電壓），致使ＩＣｂ輸出低電平，然后Ｃ４端電壓經(jīng)Ｒ３放電，使ＩＣｂ輸入端低于反相器的閾值電壓，ＩＣｂ輸出端恢復(fù)高電平。這樣，每按動(dòng)一次紅外發(fā)射器，在ＩＣ６輸出端就得到一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，去觸發(fā)由ＩＣｃ和ＩＣｄ組成的雙穩(wěn)態(tài)電路，促使雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)，輸出Ｈ或Ｌ電平，通過(guò)Ｒ８控制單向可控硅的導(dǎo)通或截止 紅外接收電路紅外遙控接收頭解調(diào)出的編碼是串行二進(jìn)制碼，包含著遙控器按鍵信息。但它還不便于CPU讀取識(shí)別，因此需要先對(duì)這些串行二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼。 經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換，我們得到了8位并行遙控碼。為了讓CPU讀取這個(gè)并行遙控碼，通常的方法是在轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生一個(gè)中斷，通知CPU來(lái)讀取遙控信息。但這樣做要占用CPU一個(gè)外部中斷資源并需編寫額外的中斷服務(wù)程序，顯得比較煩瑣。尤其是當(dāng)儀器系統(tǒng)的軟件不是由自己開(kāi)發(fā)而又要加裝遙控時(shí)更是無(wú)能為力。因此，我們想尋求一種不占用儀器CPU的軟、硬件資源而實(shí)現(xiàn)遙控的方法，使鍵盤輸入和遙控輸入統(tǒng)一起來(lái)，占用同一個(gè)端口、同一個(gè)中斷、同一個(gè)中斷服務(wù)程序。簡(jiǎn)言之，要做到對(duì)CPU是透明的，