【正文】 做信號載波的優(yōu)點很多：成本低、傳播范圍和方向可以控制、不產(chǎn)生電磁輻射干擾，也不受干擾等等。 紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣穿過障礙物去控制被控對象的能力，所以，在設計家用電器的紅外線遙控器時，不必要像無線電遙控器那樣，每套 (發(fā)射器和接收器 )要有不同的遙控頻率或編碼 (否則，就會隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )?？刂葡到y(tǒng)主要是由 MCS51 系列單片機、電源電路、紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、 LED 顯示電路等部分組成，單片機編碼發(fā)射遙控信號經(jīng)紅外接收處理傳 送給單片機，單片機根據(jù)不同的信息碼控制四 路 LED 發(fā)光二極管各個狀態(tài)，并完成相應的狀態(tài)指示 （如圖 1） 。 由 單片機 AT89S51 定時器 T0 產(chǎn)生周期性的 的矩形脈沖 ,即每隔 13us，定時器 T0 產(chǎn)生中斷輸出一個相反的信號使輸出端產(chǎn)生周期的 38KHz 脈沖信號。 按鍵 編碼 和調(diào)制 紅外發(fā)射 紅外接收 解碼并響應 紅外遙控 紅外接收 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 4 3 總體設計 紅外遙控系統(tǒng)是集中集 光、電于一體的系統(tǒng)。整體設計思路為：根據(jù)掃描到不同的按鍵值對發(fā)射脈沖編碼賦值 后 AT89S51 將按照數(shù)據(jù)處理要求從 輸出控制脈沖與 T0 產(chǎn)生的 8KHz 的載波（周期是 26us）進行調(diào)制，經(jīng) NPN 三極管對信號放大驅(qū)動紅外發(fā)光管將控制信號發(fā)送出去。 發(fā)送端采用單 片機 的定時中斷功能，由定時器 T0 產(chǎn)生周期 為 26us 的矩形脈沖 ,即每隔 13us 定時器 T0 產(chǎn)生中斷輸出一個相反的信號使 單片機 輸出端產(chǎn)生周期 為 38KHz 的脈沖信號。 紅外接收端普遍采用價格便宜 ,性能可靠的一體化紅外接收頭 (HS38B , 它接收紅外信號頻率為 38KHz ,周期約 26μ s)。 圖 5 紅外遙控接收電路框圖 紅外 編碼標準 本設計中采用 不同的脈寬寬度來實現(xiàn)二進制信號的編碼 ,編 碼 由發(fā)送單片機來完成。如圖 7 所示。脈沖位置表示的“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進制碼前 16 位控制指令，控制不同的紅外遙控設備。圖 9 中 ,待發(fā)送的二進制數(shù)據(jù)為 101。 表 示 ‘ 1 ’表 示 ‘ 0 ’表 示 ‘ 1 ’ABCC = A * B杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 8 圖 10 紅外接收頭 接收及 輸出波形 二進制信號的解碼 二進制信號的解碼由接收單片機來完成 ,它把紅外接收頭送來的二進制編碼波形通過解碼 ,還原出發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)。 主要特性 ? 8031 CPU與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命：1000 寫 /擦循環(huán) ) ? － ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz ? 三級程序存儲器保密鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 兩個 16 位 定時器 /計數(shù)器 ? 6 個中斷源 ? 全雙工串行 UART 通道 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ? 低功耗空閑和掉電模式 ? 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP 字節(jié)或頁寫 模式） 功能概述 AT89S51 提供以下標準功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM，32個 I／ O 口線，看門狗（ WDT），兩個數(shù)據(jù)指針，兩個 16 位定時／計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 AT89S51 方框圖： 圖 11 AT89S51 芯片引腳 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 10 圖 12 AT89S51 內(nèi)部功能框圖 引腳功能說明 Vcc：電源電壓 （ 5V）。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口 線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 P3 口除了作為一般的 I／ 0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 表 1 P3 口的第二功能 端口引 腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（ 定時 /計數(shù)器 0外部輸入） T1（定時 /計數(shù)器 1外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復位輸入。 ALE/ PROG ：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時 ， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8位字節(jié)。 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的 PSEN 信號。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 時鐘電路 AT89S51 中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 圖 13 AT89S51 振蕩電路 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 13 復位電路 復位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復位信號 ， 為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號以防電源開關或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位 。本設計采用了按鍵手動復位方式 。 P2 口作為按鍵部分， 口作為發(fā)射部分，然后用三極管的放大驅(qū)動紅外發(fā)射。這里選擇了 P2口，因其內(nèi)部具有上拉電阻故按鍵部分直接接地即可。、 SIR333 管子直徑 5mm。 單片機通過軟件編程將調(diào)制好的脈沖信號 從 P3口第 6 腳（ ）將數(shù)據(jù)輸出 。 8050 的基極接千歐級電阻，這里選用 歐姆的電阻。整體框圖見圖 5. 一體化紅外接收頭采用 HS38B，它負責 對接收到的 紅外遙控信號的解調(diào)。并通過數(shù)碼管顯示用杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 15 電設備的個數(shù)。 它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，中心頻率 。 紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，依次在接收頭的供電腳上必須加上濾波電容。光電耦合器是由發(fā)光二極管和光敏三極管組合起來的器件，發(fā)光二極管是把輸入邊的電信號變換成相同規(guī) 律變化的光，而光敏三極管是把光又重新變換成變化規(guī)律相同的電信號，因此，光起著媒介的作用。光電隔離是通過光電耦合器實現(xiàn)的。光電耦合的響應時間一般不超過幾個微秒。 光電耦合器中光敏三極管的基極有引出和不引 出兩種形式。 我們這里采用的是一種無引出的光電耦合器。通過七個發(fā)光二極管亮暗的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號。 譯碼為編碼的逆過程，它將編碼時賦予代碼的含義“翻譯”過來。 dp g f e d c b a 字形 字形碼 1 1 0 0 0 0 0 0 0 C0H 1 1 1 1 1 0 0 1 1 F9H 1 0 1 0 0 1 0 0 2 A6H 1 0 1 1 0 0 0 0 3 B0H 1 0 0 1 0 0 1 0 4 99H 1 0 0 1 0 0 1 0 5 92H 1 0 0 0 0 0 1 0 6 82H 1 1 1 1 1 0 0 0 7 F8H 1 0 0 0 0 0 0 0 8 80H 1 0 0 1 0 0 0 0 9 90H 0 1 0 0 0 0 0 0 0 40H 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 18 圖 22 74LS47管腳圖 單片機內(nèi)部軟件對處于工作狀態(tài)的設備進行計數(shù)， 因受控設備總數(shù)為四，故計數(shù)最大值也為四，所以系統(tǒng)只需一位數(shù)碼管即可。 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 在設計中分出了 2個支路，一個輸出的電壓為 9V，另外一個輸出的電壓為 5V。即本設計為軟件編解碼。 MCS51 單片機 通常使用匯編語言和 C 語言來進行軟件開發(fā)。同時具有完善的調(diào)試功能 。表示本次數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。為‘ 0’則先發(fā)送 的低電平，為‘ 1’則先發(fā)送 的低電平。 中斷服務程序： INTT1: CPL 。八位數(shù)據(jù)發(fā)送完畢退出 RET SEND: CLR TR1 。發(fā)射 0 碼 進 入 發(fā) 射 子 程 序待 發(fā) 射 位 為 0 ？延 時 1 . 6 8 m s開 中 斷 發(fā) 射 0 . 5 6 m s 脈 沖延 時 0 . 5 6 m s關 中 斷八 位 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 完 畢 ？退 出 發(fā) 射 子 程 序YNYN圖 27 紅外發(fā)射子程序流程圖 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 22 SEND0: MOV R4,69H 。開 T1 中斷 SETB TR1 。關 T1 中斷 CLR 。因此其接收到的引導碼為 5ms 低電平和 3ms 的高電平，低電平引發(fā)接收端單片機中斷。如何將其還原為二進制中的‘ 1’和‘ 0’是軟件 設計的關鍵。若為低電平即為原碼的‘ 1’，高電平為原碼‘ 0’。當接收到結束碼‘ 1’后，單片 機開始對控制碼進行響應，對相關 IO 口置位，之后返回 LED 數(shù)碼管顯示程序。電平采樣后軟件延時等待下一個高電平的出現(xiàn)。關外中斷 JNB ,READ 。退出中斷 進 入 讀 碼 子 程 序八 位 數(shù) 據(jù) 是 否 讀 完接 收 頭 電 平 高 ？延 時 0 . 8 m s0 累 加 器 A1 累 加 器 A等 待 高 電 平 結 束等 待 下 一 個 高 電 平 出 現(xiàn)退 出 子 程 序YNYN杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 25 READ: CLR A 。用 DPTR 對低電平計數(shù) MOV R1,04H DJNZ R1,$ AJMP HEAD 。3ms 空隙 讀碼子程序： READ01: MOV CODENUM,08H 。取碼 CPL C 。 因本設計是基于單片機的課題，故可采用軟件對系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié) 進行 仿真調(diào)試，以證實設計的可靠性，并對原設計的不足之處做出更改。 它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。 在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 這里主要采用這兩款軟件進行來聯(lián)調(diào)，以驗證軟硬件的協(xié)調(diào)性。在軟件編譯無錯后可進行軟硬件聯(lián)調(diào)。 經(jīng)過仿真并通過觀察波形對設計中的軟硬件進行修改以達到需要的功能。因客觀條件限制，無法制作印刷電路板，故本次設計電路均采用萬用版手工焊接。 根據(jù)各電路的功能且 為方便焊接 與調(diào)試，把電路按其功能分別采用一塊電路板焊接 。 程序下載 本設計中采用的 AT89S51 單片機具有靈活的在系統(tǒng)編程功能，故在硬件制作中只需為 ISP 串行編程接口留出引腳，方便程序的下載。 本電路總共設計了 6 個輸入按鍵， 5 號 ,6 號按鍵 為特殊按鍵。 當先后 按下兩個鍵 3和 4時， 3號和 4號二極管亮，數(shù)碼管顯示 2。 杭州電子科技大學本科畢業(yè)設計 29 7 結論 由于目前的遙控裝置大多對某一設備進行單獨控制，而在本設計中的紅外遙控電路設計了多個 控制按鍵，可以對 不同的設備，也可以對同一設備的多個功能進行 控制。例如設計中可 通過增加紅外線發(fā)射功率 進而 增加遙控距離， 改進信號編碼方式以提高數(shù)據(jù)的傳輸速度， 使用小型單片機以降 低功耗 等 。 這次畢業(yè)設計對于我來說，既 是一次機遇，又是一次挑戰(zhàn)。在實 際應用中遇到很多的問題，這都需要我對問題進行具體的分析，并一步一步地去解決它。 這次畢業(yè)設計 ,我選擇了 方志華 老師所帶的這個比較具有實用性的有意思的課題 —— 基于單片機的 紅外遙控電路設計。在此，祝愿我校日后蓬勃發(fā)展，成為一所獨具風格的綜合性大學。定時器 T1 中斷入口地址 LJMP INTT1 。按鍵碼 OPPBUT EQU 33H 。關所有中斷 MOV I