【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)論 文 題 目：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 摘 要本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括了紅外接收，紅外解碼和步進(jìn)電機(jī)控制三大塊。如今紅外遙控技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；其利用紅外線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，這種情況下不需要實(shí)體連線，體積小，成本低，功能強(qiáng)。我們?nèi)粘Ｉ钪械碾娨暀C(jī)，洗衣機(jī)，空調(diào)，航天飛機(jī)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等都運(yùn)用了紅外遙控的技術(shù)。本設(shè)計(jì)中發(fā)射端采用專用的發(fā)射芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外遙控碼的發(fā)射，且遙控碼格式是NEC標(biāo)準(zhǔn)。接收端采用市面上流行的1838一體化紅外接收頭，接收到的紅外信號(hào)經(jīng)由1838接收頭完成 光/電轉(zhuǎn)化和解調(diào)的工作，然后把33位的完整碼發(fā)送到解碼芯片中去完成解碼工作。本設(shè)計(jì)中的主芯片是STC89C52單片機(jī)，主芯片和解碼芯片之間進(jìn)行串行通訊。系統(tǒng)啟動(dòng)后，解碼芯片將解碼后得到的8位數(shù)據(jù)碼串行發(fā)送到主芯片中，然后通過(guò)主芯片來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，加速，減速。本設(shè)計(jì)中的被控對(duì)象是步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)最適合做數(shù)字控制。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。本設(shè)計(jì)中通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。關(guān)鍵詞： 紅外遙控技術(shù) 步進(jìn)電機(jī)控制 單片機(jī)控制AbstractThis design is based on the infrared remote control MCU system design, design elements include the infrared receiver, infrared decoding and stepper motor control three blocks.First, the infrared remote control technology has been a wide range of applications。 use infrared to transfer the data, this case does not require a physical connection, small size, low cost, function. In our daily lives, televisions, washing machines, air conditioners, space shuttle, the industrial field devices and so the use of the technology of infrared remote sender of this design using a dedicated transmitter chip to achieve the emission of infrared remote control code, and the remote control code format is the NEC receiving end of the popularity of the 1838 integration of infrared receiver, the infrared signal received through 1838 to receive the head, the optical / electrical conversion and demodulation of the 33 plete code sent to the decoder chip to plete the decoding.The design of the main chip is STC89C52. Serial munication between the main chip and decoder chip. System startup, the decoder chip decoding 8bit serial data code sent to the main chip, and then through the main chip to control the stepper motor forward, reverse, speed up, slow down.The design of the controlled object is a stepper motor, stepper motor is the most suitable for digital control. The stepper motor is the electrical pulses into angular displacement or linear displacement of the openloop control element. This design by controlling the number of pulses to control the amount of angular displacement, so as to achieve accurate positioning purposes。 at the same time by controlling the pulse frequency to control the motor rotation speed and acceleration, so as to achieve the purpose of speed control.Key word： Stepper motor Infrared remote control SingleChip Microputer Control目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 課題研究背景及意義 1 本設(shè)計(jì)的主要工作 12 硬件設(shè)計(jì) 2 整體設(shè)計(jì)方案及框圖 2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 3 紅外收發(fā)模塊 3 6 顯示模塊 7 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)模塊 9 電源模塊 14 主機(jī)模塊 143 軟件設(shè)計(jì) 19 主程序設(shè)計(jì) 19 解碼程序設(shè)計(jì) 244 調(diào)試及開(kāi)發(fā)環(huán)境 28 硬件調(diào)試及開(kāi)發(fā)環(huán)境 28 305 總結(jié)和改進(jìn) 33 設(shè)計(jì)總結(jié) 33 設(shè)計(jì)改進(jìn) 33致 謝 34附錄一 35附錄二 56附錄三 57參考文獻(xiàn) 58VI江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 紅外遙控步進(jìn)電機(jī)1 緒論 課題研究背景及意義本設(shè)計(jì)采用紅外線來(lái)遙控步進(jìn)電機(jī)。紅外遙控是如今廣泛使用的一種通信和遙控手段；紅外線遙控利用紅外線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，這種情況下不需要實(shí)體連線，體積小，成本低，功能強(qiáng)；因此紅外遙控設(shè)備已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在如今的電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)交互和設(shè)備控制中[2]。比如航空航天及我們?nèi)粘Ｖ械碾娨暀C(jī)，洗衣機(jī)，空調(diào)等。并且在工業(yè)設(shè)備中，在輻射，高壓，粉塵，有毒氣體，許多惡劣的環(huán)境中能夠有效的隔離電氣干擾。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，通常需要控制機(jī)械部件的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)[4]，這些機(jī)械部件的驅(qū)動(dòng)大多采用交流電機(jī)，直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，在這三種電機(jī)中，步進(jìn)電機(jī)最適合做數(shù)字控制，因此在數(shù)控機(jī)床，家用電器，步進(jìn)電機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用。由于紅外遙控和步進(jìn)電機(jī)的優(yōu)越性，本設(shè)計(jì)中采用了單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外解碼及產(chǎn)生步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)。因?yàn)榧t外遙控和步進(jìn)電機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用，所以此課題基于紅外遙控步進(jìn)電機(jī)是很有實(shí)際意義的。本設(shè)計(jì)是紅外遙控步進(jìn)電機(jī)，設(shè)計(jì)的工作主要包括以下幾個(gè)方面。（1）硬件電路設(shè)計(jì)，包括紅外接收電路，紅外解碼電路，主電路，顯示電路，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，雙機(jī)通訊等。（2）軟件設(shè)計(jì)，在keil uVison3平臺(tái)上編寫(xiě)步進(jìn)控制主程序，顯示程序，紅外解碼程序。（3）軟硬件的調(diào)試，包括在protel99se平臺(tái)下原理圖的繪制，焊接電路板，keil平臺(tái)下程序的編寫(xiě)及調(diào)試，STC_ISP下載等。（4）總結(jié)以及改進(jìn)。2硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是NEC編碼的遙控器，當(dāng)遙控器的某個(gè)按鍵被按下以后，遙控器產(chǎn)生紅外脈沖信號(hào)通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射出去[2]，接收端采用1838的紅外接收頭來(lái)接收紅外脈沖信號(hào)，1838接收頭的信號(hào)輸出端OUT連接到STC12C2052的外部中斷INT0,這樣1838把接收到的紅外脈沖信號(hào)送到STC12C2052去解碼，解碼處理完成后得到的8位有效數(shù)據(jù)通過(guò)串行口TXD發(fā)送到主機(jī)STC89C52去處理，主程序中的switch語(yǔ)句能夠判斷出什么鍵被按下了，同時(shí)根據(jù)不同鍵值產(chǎn)生不同的控制策略，~，經(jīng)由ULN2003功率放大，驅(qū)動(dòng)4相5線的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)P0口能送出段碼使數(shù)碼管上顯示轉(zhuǎn)速。本設(shè)計(jì)硬件包含了5個(gè)主要部分。(1) 紅外接收部分，包括1838紅外接收器及其外圍電路。(2) 紅外解碼電路，包括STC12C2052做解碼芯片。(3) 顯示部分 ，包括有3個(gè)運(yùn)行指示燈和4位8段數(shù)碼管。(4) 主機(jī) STC89C52 及其外圍電路，復(fù)位電路，晶振電路等。(5) 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路，ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)4相5線的步進(jìn)電機(jī)。 系統(tǒng)整體的框圖如圖21所示。紅外發(fā)射運(yùn)行指示燈步進(jìn)電機(jī)紅外接收STC12C2052INT0TXD解碼芯片~~ ~ 主機(jī)STC89C52數(shù)碼管顯示步進(jìn)驅(qū)動(dòng)圖21 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) 紅外收發(fā)模塊紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩個(gè)部分組成。發(fā)送部分包括了遙控器鍵盤，編碼調(diào)制芯片，LED紅外發(fā)射器；接收部分包括了光/電轉(zhuǎn)化放大器[2]，解碼，解調(diào)。本設(shè)計(jì)采用現(xiàn)成遙控器，此遙控器使用了專用的集成發(fā)射芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控碼的發(fā)射。信號(hào)發(fā)射，就是將某個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼，調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)由放大，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去。而接收電路采用紅外線接收和放大于一體的一體化紅外接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號(hào)兼容的所有工作，而體積和普通的的塑料封裝的三極管大小一樣，它適用于各種紅外遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。如圖22所示。圖22 紅外線遙控系統(tǒng)框圖由于不同公司的遙控芯片，采用的遙控碼格式不一樣?，F(xiàn)在市場(chǎng)上較為普遍的編碼標(biāo)準(zhǔn)有兩種，一種是NEC標(biāo)準(zhǔn)，一種是PHILIPS標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中的遙控器的遙控芯片是NEC標(biāo)準(zhǔn)，下文介紹一下什么是NEC標(biāo)準(zhǔn)。遙控發(fā)射的信號(hào)調(diào)制在頻率38KHz的載波上；當(dāng)用戶按下按鍵時(shí)發(fā)送一個(gè)完整碼。一個(gè)完整碼[7] = 一位引導(dǎo)碼 + 8位用戶碼 + 8位用戶碼 + 8位數(shù)據(jù)碼 + 8位數(shù)據(jù)反碼 ，總共33位，其中引導(dǎo)碼是9ms = ms 的高電平 + ms的低電平；其中用戶碼16位，它的作用是用來(lái)區(qū)分不同的遙控設(shè)備，不至于不同的遙控設(shè)備互相干擾。注意同一個(gè)遙控器，按哪個(gè)鍵用戶碼都是一樣的。最后發(fā)送的是16位的數(shù)據(jù)碼，數(shù)據(jù)碼是有8位的數(shù)據(jù)碼和8位的數(shù)據(jù)反碼組成[12]，數(shù)據(jù)反碼用來(lái)校驗(yàn)接收的是否準(zhǔn)確。在本設(shè)計(jì)中，真正需要的是8位的數(shù)據(jù)碼，所以解碼過(guò)程中最重要的工作就是判斷出這8位的二進(jìn)制數(shù)據(jù)碼是什么？需要逐次判斷出8位數(shù)據(jù)碼中每一位是0還是1，這就是所謂的解碼。然后發(fā)送給主機(jī)的就是解碼后的8位數(shù)據(jù)碼。由于0碼和1碼電平持續(xù)的時(shí)間是不同的，通過(guò)判斷0 ，1電平持續(xù)的時(shí)間的不同來(lái)區(qū)分。由于NEC標(biāo)準(zhǔn)中：0的表示： + = 1的表示： ＋ = 但是要非常注意的是當(dāng)LED發(fā)射管發(fā)射高電平的時(shí)候，1838紅外接收管輸出的是低電平。且當(dāng)LED發(fā)射管發(fā)射的是低電平的時(shí)候，1838紅外接收管輸出的是高電平；所以1838接收頭輸出的波形是與發(fā)射波形反向的。紅外信號(hào)是從1838的OUT端獲得的，所以解碼時(shí)候要按照如下來(lái)判斷0，1：0的表示 ： + = 1的表示 ： ＋ = 顯而易見(jiàn)，由于低電平時(shí)間一致；，那么就是碼0；，那么這位碼就是1。遙控器發(fā)射的信號(hào)和1838輸出的信號(hào)的區(qū)別如圖23所示。 圖23 遙控器輸出信號(hào)和1838輸出信號(hào)對(duì)比本設(shè)計(jì)采用protel99se繪制紅外接收電路，1838是自建的元件庫(kù)畫(huà)出來(lái)的，與47UF電容配合做電源濾波用。22k是上拉電阻，100歐是限流電阻。1838紅外接收頭的OUT端是信號(hào)輸出端，GND端接地，VCC端供電。信號(hào)輸出端OUT端接到解碼芯片的INT0口。 圖24 紅外接收電路 紅外解碼電路模塊（1）本設(shè)計(jì)中采用STC