【正文】 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì) 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 1 引言 1 引言 1 1. 1 1 選題背景 2 2 系統(tǒng)綜述 2 遙控系統(tǒng)綜述 3 控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù) 3 制控制技術(shù) 3 系統(tǒng)及需求分析 4 主要功能 4 可行性分析 4 遙控器設(shè)計(jì)背景 6 遙控器功能簡介 6 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能 6 紅外信號(hào)接收整形功能 6 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能 6 復(fù)合 MACRO 功能 6 操作 蜂鳴提示功能 7 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo) 7 3 系統(tǒng)分析 7 硬件結(jié)構(gòu)圖 7 功能模塊圖 7 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 硬件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 總電路圖 8 蜂鳴器提示部分設(shè)計(jì) 10 軟件設(shè)計(jì) 13 譯碼原理 13 主體程序流程圖 16 譯碼程序流程圖 17 5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 18 硬件部分的實(shí)現(xiàn) 18 軟件的實(shí)現(xiàn) 20 譯碼信號(hào)發(fā)送程序的實(shí)現(xiàn) 21 對(duì)蜂鳴器鳴叫控制程序的實(shí)現(xiàn) 26 6 系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境及測試分析 26 系統(tǒng) 開發(fā)環(huán)境 26 系統(tǒng)測試分析 27 硬件測試分析 27 程序測試分析 27 全系統(tǒng)測試 28 用戶驗(yàn)收測試 28 7 總結(jié) 29 1 選題背景 隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國電子市場在不斷增大，電子產(chǎn)品走進(jìn)千家萬戶。而在眾多電子產(chǎn)品中紅外線的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，一些家用電器控制幾乎都是用紅外遙控器完成。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。帶紅外遙控器的家電給我們的生活帶來極大的方便，但遙控器多了很容易弄混，如果有一種可對(duì)家中各種紅外遙控器發(fā)射的控制信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、存儲(chǔ)和再現(xiàn)的智能型紅外遙控器，用這樣一個(gè)遙控器控制家中所有電器該有多好。為此，我們試著設(shè)計(jì)一種以單片機(jī)為核心的智能型遙控器 紅外遙控系統(tǒng)編碼及譯碼技術(shù) 本系統(tǒng)中使用的紅外遙控發(fā)射電路 SC6122。它是一塊用于紅外遙控系統(tǒng)中的專用發(fā)射集成電路，采用 CMOS 工藝制造，可以在 2． 0V 至 5． 5V 的低電壓下工作，它通過 SEL 選擇管腳，可支持 128+6 條指令碼，用戶編碼可自由 選擇。接64 個(gè)按鍵，其中有三組雙重按鍵。 SC6122 所發(fā)射的一幀碼含有一個(gè)引導(dǎo)碼， 16 位的用戶編碼和 8 位的鍵數(shù)據(jù)碼。鍵數(shù)據(jù)碼的反碼也同時(shí)被傳送。引導(dǎo)碼由一個(gè) 9ms 的載波波形和 的關(guān)斷時(shí)間構(gòu)成，它作為隨后發(fā)射的碼的引導(dǎo)。這樣，當(dāng)接收系統(tǒng)是由微處理器構(gòu)成的時(shí)候，能更有效地處理碼的接收與檢測及其它各項(xiàng)控制之間的時(shí)序關(guān)系。編碼采用脈沖位置調(diào)制方式 PPM 。利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分“ 0”和“ 1”。每次 8 位的碼被傳送的同時(shí)，它們的反碼也被傳送，以大大減少系統(tǒng)的誤碼率。 制控制技術(shù) 采樣控制理論中有一個(gè) 重要結(jié)論：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。脈寬調(diào)制（ PWM）控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率 脈寬調(diào)制是一種調(diào)制或改變某個(gè)方波的簡單方法。方波占空比基本形式是隨輸入信號(hào)變化的。占空比是指方波的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間之比。一個(gè) 50%占空比的波形會(huì)具有 50%的高電平時(shí)間和 50%的低電平時(shí)間，而一個(gè) 10%占空比的波形則具有 10%的高電平時(shí)間和 90%的低電平時(shí)間。 2 系統(tǒng)及需求分析 主要功能 通過對(duì)生活中經(jīng)常用到的遙控系統(tǒng)的了解以及調(diào)查，本系統(tǒng)基本要實(shí)現(xiàn)以下功能： 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能。在遙控系統(tǒng)接通電源后，就處于工作準(zhǔn)備好狀態(tài)，可以通過遙控器上的矩陣按鍵，就可以發(fā)送紅外信號(hào)。 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能。在遙控器進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，可以按下遙控器的矩陣按鍵，紅外接收頭就會(huì)采集到對(duì)方發(fā)送的紅外信號(hào)，并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)將其存儲(chǔ)。從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能。 復(fù)合 MACRO 功能。該功能能夠?qū)崿F(xiàn)一 個(gè)按鍵可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)按鍵的功能。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。在對(duì)遙控系統(tǒng)在學(xué)習(xí)狀態(tài)下獲取到信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的時(shí)候，就需要將數(shù)字信號(hào)保存到存儲(chǔ)模塊當(dāng)中。 可行性分析 要完成本系統(tǒng)功能，主要需要解決三大方面的內(nèi)容：第一個(gè)就是對(duì)紅外信號(hào)的譯碼問題，通過查找具體型號(hào)遙控器的技術(shù)資料，了解其編碼規(guī)則，并在存儲(chǔ)式示波儀上觀察其具體波形，在以上基礎(chǔ)上還可直接用單片機(jī)將數(shù)據(jù)通過串口傳到 PC 機(jī)上進(jìn)行具體分析；第二個(gè)就是通過按鍵發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)功能的實(shí)現(xiàn)，通過單片機(jī)譯出各按鍵的鍵碼值，然后通過紅外發(fā)送頭發(fā)送信號(hào)。第三個(gè)就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的 實(shí)現(xiàn)，將接收后轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在技術(shù)難度方面，由于有指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和相關(guān)參考文獻(xiàn)，因此完全可以實(shí)現(xiàn)。 在系統(tǒng)中使用的單片機(jī)是 AT89S52， AT89S52 是一個(gè)低功耗 ,高性能 CMOS 8位單片機(jī) ,片內(nèi)含 8k Bytes ISP Insystem programmable 的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲(chǔ)器 ,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造 ,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu) ,芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元 ,功能強(qiáng) 大的微型計(jì)算機(jī)的 AT89S52 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S52 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳 ,8k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ,256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） ,32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ,5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2 層中斷嵌套中斷 ,2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口 ,看門狗（ WDT）電路 ,片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 3 遙控器設(shè)計(jì)背景 以方便人們生活對(duì)電器的控制為宗旨，以減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)為主要目的。采用先進(jìn)的技術(shù)和方法，依靠高素質(zhì)的科研人員和高水平的 檢測檢驗(yàn)隊(duì)伍，提供分析監(jiān)控服務(wù)，同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控技術(shù)和方法的研究。給人們的日常生活帶來更多的方便，建立， 遙控器功能簡介 本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下各功能：紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能、紅外信號(hào)接收整形功能、紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能、復(fù)合 MACRO 功能、操作時(shí)蜂鳴提示功能。 紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能 本紅外遙控系統(tǒng)運(yùn)行后，并不立刻發(fā)送數(shù)據(jù)，必須要按下按鍵矩陣中的任何一個(gè)鍵后才會(huì)發(fā)送信號(hào)，若持續(xù)按鍵時(shí)間超過一定時(shí)間將會(huì)自動(dòng)默認(rèn)你已經(jīng)松開按鍵，發(fā)送頭將按正常情況發(fā)送信號(hào)。 紅外信號(hào)接收整形功能 當(dāng)遙控系統(tǒng)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)下的時(shí)候 ，當(dāng)外界有相應(yīng)的紅外信號(hào)發(fā)送過來，紅外接收頭將會(huì)接收到該信號(hào)并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字傳輸給單片機(jī)。 紅外信號(hào)學(xué)習(xí)功能 當(dāng)單片機(jī)收到紅外接收頭傳送來的數(shù)字信號(hào)的時(shí)候靜態(tài)穩(wěn)定高亮顯示，用來顯示系統(tǒng)所處狀態(tài)。 復(fù)合 MACRO 功能 復(fù)合 MACRO 功能就是能夠人那個(gè)單片機(jī)的學(xué)習(xí)功能更加強(qiáng)大，減小遙控器的體積，復(fù)合 MACRO 功能就是一個(gè)鍵可以學(xué)習(xí)多個(gè)功能，即可以發(fā)送多種不同的信號(hào)。 操作蜂鳴提示功能 在本系統(tǒng)中只要按鍵就發(fā)出不同的蜂鳴提示。在系統(tǒng)剛接通時(shí)，蜂鳴器會(huì)連續(xù)鳴叫兩聲，表示系統(tǒng)已經(jīng)準(zhǔn)備好工作。在按鍵矩陣任 意按下鍵時(shí)，蜂鳴器都會(huì)鳴叫一聲，表示信號(hào)發(fā)送成功。 系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo) （ 1）開發(fā)出滿足上述功能的系統(tǒng)； （ 2）努力使該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、耐用、可靠度高、使用方便等特點(diǎn)； （ 3）盡量降低成本、優(yōu)化系統(tǒng)； （ 4）改進(jìn)設(shè)計(jì)以適合廣泛應(yīng)用。 3 系統(tǒng)分析 硬件結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)電路應(yīng)該包括以下幾個(gè)基本電路。其電路組成圖如下： 圖 1 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 功能模塊圖 根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，本系統(tǒng)具有紅外信號(hào)產(chǎn)生發(fā)送功能、紅外信號(hào)接收整形功能、紅外信號(hào)學(xué)習(xí)識(shí)別功能、復(fù)合 MACRO 功能 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。其功能框圖如下： 圖 2 智能學(xué)習(xí)型遙控系統(tǒng)功能圖 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 在該設(shè)計(jì)中，電路的設(shè)計(jì)都是經(jīng)過再三斟酌的，并且用 Protel 畫出電路圖，為以后做 PCB 以及焊接電路做好準(zhǔn)備。 總電路圖 本系統(tǒng)電路包括電源部分電路、紅外接發(fā)送與接收點(diǎn)路、單機(jī)最小系統(tǒng)電路、蜂鳴器聲音提示電路、數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)電路，在本電路中，主要用到單片機(jī)的 P0 和 P1 口， P0 口把單片機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)傳送到三極管基極，然后再由紅外發(fā)送頭將它發(fā)送出去。 P1 口連接矩陣按鍵，來控制單片機(jī)應(yīng)該發(fā)送那 個(gè)信號(hào)。 圖 3 紅外遙控系統(tǒng)總電路 紅外接收部分電路設(shè)計(jì) 該圖是紅外線遙控器信號(hào)接收頭的簡易電路，它可接收載波頻率從33~57KHz 的遙控器信號(hào)。 10Ω電阻起到限流的作用， 47uF 電容濾波減少干擾 ,當(dāng)紅外接收頭 OUT 端沒有信號(hào)輸出時(shí) ,10K 的電阻能使紅外接收頭 OUT 端保持高電平。以邏輯筆接觸紅外線接收模塊的信號(hào)輸出端（ OUT），便可以偵測當(dāng)按下紅外線遙控器某一按鍵時(shí)，紅外線數(shù)字信號(hào)的發(fā)射。若有發(fā)射紅外線數(shù)字信號(hào)則經(jīng)過紅外線接收模塊取出數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)，邏輯筆脈沖 LED 便會(huì)閃動(dòng)。這是檢測紅外線遙控器好壞最簡單 的方法。當(dāng)外部有紅外線信號(hào)時(shí)，該 LED 燈會(huì)閃爍提示。 PNP型三極管的基極接在紅外接收頭的信號(hào)輸出引腳 ,三極管的集電極極接地 ,發(fā)射極接光發(fā)二極管 ,然后通過 1K的電阻接電源正極 ,其中 1K的電阻在此電路中起限流的作用。當(dāng)沒有紅外線信號(hào)的時(shí)候，其輸出腳保持高電平，此時(shí)三極管截止，當(dāng)有紅外線信號(hào)時(shí)，紅外線接收頭的輸出會(huì)出現(xiàn)低 變，此時(shí)三極管出現(xiàn)導(dǎo)通電流，所以發(fā)光二極管閃動(dòng)。 圖 4 紅外遙控系統(tǒng)接收電路 蜂鳴器提示部分設(shè)計(jì) 本紅外遙控系統(tǒng)的蜂鳴器聲音提示部分電路如上圖所示，在單片機(jī)的 P2． 5腳通過 1K 的電阻與 8550 三極管的基極相連，三極管的集電極接地，發(fā)射極與蜂鳴器的負(fù)極相連，蜂鳴器的正極接電源正極。電源正極通過 10K 電阻與單片機(jī)的P2． 5 腳相連。因此當(dāng) P2． 5 腳沒有信號(hào)輸出高電平時(shí)， P2． 5 腳相當(dāng)與接一個(gè)10K 上拉電阻而保持高電平，三極管截止，沒有電流通過蜂鳴器。當(dāng) P2． 5 腳輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通 ,有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音，其中 1K的電阻起限流作用。因此可以通過程序控制單片機(jī) P2． 5 腳的輸出狀態(tài)來控制蜂鳴器的蜂鳴頻率及蜂鳴時(shí)間。 圖 5 遙控系統(tǒng)蜂鳴器提示電路 單片機(jī)最小系統(tǒng)及部分周邊電路設(shè)計(jì) 單片 機(jī)的最小系統(tǒng)包括震蕩電路、復(fù)位電路、工作指示燈等。系統(tǒng)中采用 的振和 2 個(gè) 30P 的片電容構(gòu)成震蕩電路，由 1K 電阻和 22uF 電容和一個(gè)按鍵構(gòu)成上電復(fù)位電路，通電工作時(shí)工作指示燈為亮。 圖 6 單片機(jī)最小電路 遙控系統(tǒng)按鍵矩陣電路設(shè)計(jì) 本實(shí)用新型涉及按鍵控制技術(shù)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)Ｉ／Ｏ端口用量大、成本高的缺陷，提供一種按鍵矩陣，包括按鍵電路和