【正文】 紅外遙控汽車畢業(yè)設(shè)計第1章 概 述 引言單 片 機 以 其 強 大 的 控 制 能 力 已 經(jīng) 被 廣 泛 應(yīng) 用 于諸多領(lǐng)域，配以各種接口傳感器可以實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。無論是在工業(yè)控制領(lǐng)域、醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域、還是在國防軍事領(lǐng)域、航天航空領(lǐng)域，微控制器都起著舉足輕重的作用。從最初的8位控制器到現(xiàn)在的16位、32位控制器都還有很大的發(fā)展和應(yīng)用空間。單片機的最明顯的優(yōu)勢，就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。這一點是巨型機和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。單片機在內(nèi)部已集成了越來越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時器，比較器，A/D轉(zhuǎn)換器，D /A轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog電路，LCD控制器等。電子技術(shù)的應(yīng)用，將玩具的趣味性、科學(xué)性、藝術(shù)性和實用性很好地結(jié)合起來，不僅可使游戲者玩起來感到有趣，還可以激發(fā)其科學(xué)興趣、開發(fā)兒童智力?，F(xiàn)今，大多數(shù)玩具發(fā)展成為會笑、會哭、會說、會動、會唱的引人入勝的電子類玩具。電子技術(shù)的應(yīng)用程度日益加深，電子玩具也日新月異，并且占玩具市場比重越來越大。各種新型電子玩具層出不窮，其功能越來越豐富。當(dāng)今世界玩具產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是人性化和科技化。玩具集光、機、電等為一體，高科技電子玩具已是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。 初識單片機 所謂單片機，通俗的來講，就是把中央處理器CPU（Central Processing Unit），存儲器（memory），定時器，I/O（Input/Output）接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機又稱為“微控制器MCU”。中文“單片機”的稱呼是由英文名稱“Single Chip Microputer”直接翻譯而來的。單片機的主要分類：①、 按應(yīng)用領(lǐng)域可分為：家電類，工控類，通信類，個人信息終端類等等；②、 按通用性可分為：通用型和專用型。③、 按總線結(jié)構(gòu)可分為總線型和非總線型。 單片機的發(fā)展過程1971年intel 公司研制出世界上第一個4位的微處理器； 1973年intel 公司研制出8位的微處理器8080； 1976年intel 公司研制出MCS48系列8位的單片機，這也是單片機的問世。80年代初，intel 公司在MCS48單片機基礎(chǔ)上，推出了MCS51單片機。也就是說，51單片機最早的出現(xiàn)是在80年代初單片機的主要生產(chǎn)廠家和機型我國目前最常用的單片機有如下幾家： Intel (MCS51系列,MCS96系列)Atmel (AT89系列,MCS51內(nèi)核)Microchip (PIC系列)Motorola (68HCXX系列)Zilog (Z86系列)Philips (87,80系列,MCS51內(nèi)核)Siemens (SAB80系列,MCS51內(nèi)核)NEC (78系列)Epson (系列) MCS51系列單片機介紹 MCS51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。 MCS51系列單片機分為兩大系列，即51子系列與52子系列。51子系列：基本型，根據(jù)片內(nèi)ROM的配置，對應(yīng)的芯片為803805875895152子系列：增強型，根據(jù)片內(nèi)ROM的配置，對應(yīng)的芯片為8038058758952。 紅外遙控系統(tǒng)概述講紅外遙控之前，首先講一講什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見廣按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。～；～。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線，～。紅外遙控系統(tǒng)：常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負(fù)（GND）和數(shù)據(jù)輸出（VO或OUT）。圖11給出一些成品紅外接收頭的外形。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz247。12≈≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。圖11 一體化紅外接受頭 多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當(dāng)發(fā)射端按下某一按鍵時，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。接收端地輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自饋、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高、也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效。“自鎖”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”?！盎ユi”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。 紅外遙控的的特點紅外遙控技術(shù)是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它在技術(shù)上的主要優(yōu)點是：無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；具有移動通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點；傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)；信號無干擾，傳輸準(zhǔn)確度高；成本低廉。它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術(shù)，采用點到點的連接，具有方向性，兩個設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物， 而且通訊距離較短，此外紅外線LED不是一種十分耐用的器件。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，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，可進行多路遙控。由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。 題目評析隨著電子技術(shù)在玩具工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，玩具的趣味性、科學(xué)性、藝術(shù)性和實用性很好地結(jié)合起來，不僅可使游戲者玩起來感到有趣，還可以激發(fā)其科學(xué)興趣、開發(fā)兒童智力。當(dāng)今世界玩具產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是人性化和科技化。玩具集光、機、電等為一體，高科技電子玩具已是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流。在國外，特別是在日本，玩具設(shè)計師往往會把科學(xué)家在其他研究領(lǐng)域發(fā)明、創(chuàng)造的高新技術(shù)，應(yīng)用到玩具的設(shè)計開發(fā)上，或用來對傳統(tǒng)玩具進行改造創(chuàng)新。例如，日本玩具制造廠商利用嵌入式語音識別技術(shù)研制與生產(chǎn)了的能識別主人聲音的智能化電子玩具。 紅外技術(shù)是用850nm的紅外光傳輸語音及數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)傳輸和簡單的文件同步。由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜度小、成本低、方向性好、信息安全性高、可用頻率資源多等優(yōu)點，因此在家用電器的遙控技術(shù)中確立了主導(dǎo)地位。正是由于玩具的趣味性、科學(xué)性、藝術(shù)性和實用性的發(fā)展以及紅外遙控技術(shù)在日常生活中的普遍應(yīng)用，所以選擇本設(shè)計是紅外技術(shù)與電子技術(shù)的完美結(jié)合。在設(shè)計以前，本人對紅外通信技術(shù)以及單片機技術(shù)進行了長期、全面地了解和學(xué)習(xí)，并對很多前輩們的研究成果進行了研究，以求嘗試在學(xué)習(xí)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上取得新的突破。 第2章 方案論證與比較按照遙控信號的傳輸載體，可以分為聲、光、無線電波。其中聲、光包括聲音、超聲波、可見光、紅外光四種情況，其中又以紅外遙控最具代表性，這樣遙控電路就可以分為紅外線和無線電兩大類。為方便計，表21給出了紅外線和無線電遙控的各自特點。表21 紅外線和無線電遙控特點對比紅外遙控?zé)o線電遙控遙控距離2米～10米幾使米～十幾千米遙控條件發(fā)射的紅外線必須對準(zhǔn)接受，受障礙物阻擋的影響大受地形或障礙物影響小干擾與抗干擾對其他設(shè)備干擾小，本身抗干擾能力強對其他電子設(shè)備干擾大，本身抗干擾能力差保密性較強較差工作頻率低，基帶信號傳送或低載頻調(diào)制傳送高，射頻載波傳送，適用于多種傳送方式無線電管理利用紅外光傳送，無須申請頻點利用電磁波傳送，必須利用業(yè)余頻段，占用一定的頻率資源，應(yīng)遵守?zé)o線電管理規(guī)定制作難度難度低，調(diào)整容易難度高，特別是高頻電路制作與調(diào)試?yán)щy成本低高適用場合森林防火遙控，銀行防盜檢測，遙控各種電器，電腦紅外接口，汽車防撞探測，危險區(qū)禁入探測報警各種電器控制，防盜報警系統(tǒng)，多用戶多通道遙控需要指出的是：無線電遙控必須在業(yè)余頻段內(nèi)進行，～、50MHz～54MHz、144 MHz～148 MHz和420 MHz～448 MHz等。對于控制距離在幾十米到百余米的發(fā)射機，有時并未設(shè)定在業(yè)余頻段，由于發(fā)射功率小，尚無人理會；如果發(fā)射距離（發(fā)射半徑）達到十余千米，其無線覆蓋區(qū)將是以發(fā)射點為圓心、發(fā)射距離為半徑的圓，使用這樣的無線電設(shè)備需要到當(dāng)?shù)氐臒o線電管理部門申請頻點，經(jīng)過批準(zhǔn)方可使用，否則被視為違規(guī)操作，要負(fù)法律責(zé)任的。 遙控電路的選擇 超聲波遙控發(fā)射/接收電路如圖22 超聲波發(fā)射由555定時器組成多諧振蕩器，其中RP、RC1為定時元件，由振蕩周期計算公式（設(shè)W1=）如公式1所示： T=（W1+2R1）C1*ln2=(+2*47)*10179。*(10ˉ178。)178。*10ˉ179。*ln2=25*(10ˉ178。)179。s （公式1）則振蕩頻率的計算如公式2所示： f=1/T=1/[25*(10ˉ178。)179。]=40 （公式2）調(diào)節(jié)W1使振蕩頻率為40KHz，于是555的③腳輸出40KHz的方波，通過T1驅(qū)動超聲發(fā)射頭T40。超聲波接收頭為R40，必需與T40成對使用。IC1構(gòu)成40Kz雙T網(wǎng)絡(luò)選頻放大器；CCVDVD2為倍壓檢波。圖22 超聲波遙控發(fā)射電路通常超聲波遙控距離2m～10m，可以通過調(diào)整IC1的增益電阻R3和IC2比較電平電阻R7，兼顧靈敏度和抗干擾性能。本電路可以用于防盜報警和危險禁入報警。 多路紅外遙控發(fā)射/接收電路 利用編/解碼技術(shù)可以實現(xiàn)單用戶、多通道和多用戶、多通道遙控。它和無線發(fā)射/接收頭、紅外管等進行組合，可設(shè)計出異彩紛呈的各種電路。本設(shè)計就是利用單片機進行編/解碼和紅外發(fā)射、接收模塊的完美結(jié)合。采用不同的脈沖電路實現(xiàn)不同的二進制信號的編碼，由單片機完成。載波信號采用38KHz的矩形波，它由子程序產(chǎn)生，矩形波周期為26μs，對要發(fā)送的信號進行調(diào)制。接收電路采用紅外接收模塊SM0038，輸出信號是解調(diào)后的反向信號，接收信號解碼時要經(jīng)過反向才能和發(fā)送信號一致。電路圖將在第三章介紹。紅外遙控技術(shù)是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它主要有以下優(yōu)點：無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；具有移動通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點；信號無干擾，傳輸準(zhǔn)確度高；成本低廉?；谏鲜鰞?yōu)點，所以我們采用紅外發(fā)射/接收電路作為遙控電