【正文】 通信與信息工程學院學 生 姓 名 ：劉 斌專 業(yè) ：電子信息工程班 級 ：0121006學 號 ：2010210755指 導 教 師 ：朱治國答辯組 負責人 ：填表時間：2014 年 5 月重慶郵電大學教務處制重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文）摘 要隨著人們生活水平的不斷提高，科技的不斷進步。最基本的照明已經(jīng)不能滿足人們在現(xiàn)代生活的要求了。發(fā)射端和接收端都是采用89C51單片機作為核心芯片。 【關鍵詞】單片機 紅外遙控 編解碼 燈ABSTRACT With the continuous improvement of people 39。s lives , fast, usability pursuit.【Key words】Microprocessor Infrared remote control Encoding and decoding Light目 錄前 言 ……………………………………………………………………………………1第一章 單片機與紅外線概述……………………………………………………………2 第一節(jié) 單片機系統(tǒng)簡介 ……………………………………………………………2 一 、發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢……………………………………………………………2 二 、單片機結構 ……………………………………………………………………2 第二節(jié) 紅外線簡介 ……………………………………………………………3 一 、 紅外線簡介……………………………………………………………………3 二 、 紅外線發(fā)射原理………………………………………………………………3第二章 系統(tǒng)總體設計 …………………………………………………………………6 第一節(jié) 方案選擇 ……………………………………………………………6 一 、 功能需求……………………………………………………………………6 二 、 方案論證……………………………………………………………………6 第二節(jié) 總的遙控設計 ……………………………………………………………7第三章 系統(tǒng)硬件設計 …………………………………………………………………9 第一節(jié) 硬件介紹 ……………………………………………………………9 一 、定時器計數(shù)器 …………………………………………………………………9 二 、鍵盤開關 ……………………………………………………………………12 三 、數(shù)碼管 ………………………………………………………………………13 四 、CD4511譯碼器 ………………………………………………………………14 五 、可控硅 ……………………………………………………………………15 第二節(jié) 電路設計……………………………………………………………15 一 、發(fā)射電路 ……………………………………………………………………15 二 、接收電路 ……………………………………………………………………16 三 、電源電路 ……………………………………………………………………17 四 、過零檢測電路 ………………………………………………………………18 五 、亮度控制電路 ………………………………………………………………19第四章 系統(tǒng)軟件設計 …………………………………………………………………21 第一節(jié) 發(fā)射和接收部分的工作原理 ………………………………………………21 一 、發(fā)射部分工作原理 …………………………………………………………21 二 、接收部分工作原理 …………………………………………………………21 第二節(jié) 遙控發(fā)射及接收程序控制流程圖 …………………………………………21 一 、發(fā)射部分流程圖 ……………………………………………………………22 二 、接收部分流程圖 ……………………………………………………………26結 論 …………………………………………………………………………………31致 謝…………………………………………………………………………………32參考文獻 …………………………………………………………………………………33附 錄 …………………………………………………………………………………34 一、英文原文……………………………………………………………………………34 二、英文翻譯……………………………………………………………………………40 三、工程設計圖紙………………………………………………………………………46 四、源程序………………………………………………………………………………48前 言隨著科技的不斷發(fā)展，單片機技術，紅外線技術也在飛速發(fā)展。我們會發(fā)現(xiàn)，在我們當今的生活中已經(jīng)離不開遙控器了，家用電器都配有一個遙控器。本次設計主要是用遙控器來控制家庭的多路開關，能用一個遙控器來控制家中較多的電器電源開關。第一章 單片機與紅外線概述第一節(jié) 單片機的發(fā)展歷史及趨勢一、單片機的發(fā)展過程單片機誕生于20世紀70年代末,單片機的發(fā)展歷史可劃分為以下幾個階段: 第二階段(1976年~1978年):為低性能單片機階段,即單片機的控索階段。此時的單片機 由一塊芯片構成,但性能低、品種少。第四階段(1982年~1990年):8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段, 是單片機向微控制器發(fā)展的階段。隨著單片機在各個領域全面深入地發(fā)展和應用,出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位16位32位通用型單片機,以及小型廉價的專用型單片機。 ①制作工藝CMOS化。④增大存儲容量。⑧和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，~。但是本次設計不采用這種編碼方式，因為這種編碼方式要用到專用的集成電路芯片來進行編解碼，不是很方便。波形如圖： 圖21 串行碼編碼 遙控器發(fā)射信號由一串的0和1二進制代碼組成，由于芯片的不同，對0和1的編碼也不同。當遙控器按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。遙控器發(fā)射代碼時．都是低位在前，高位在后。不同的設備可用戶識別碼也是不同的．由于地址碼的不同，不同設備間是不會產(chǎn)生相互干擾的。若數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼不是相反的關系．則本次遙控接收有錯，數(shù)據(jù)應丟棄。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms，如圖22所示。不需要像專業(yè)領域那樣，比如一個品牌的遙控器就必須有他們自己的編碼方式。遙控器最基本的組成就得有很多按鍵，來作為我們?nèi)藶樾盘柕妮斎?，像單片機輸入信號，從簡單的角度出發(fā)，易操作，易實行，我選用44矩陣鍵盤，這樣便可以控制16路電器的開關，但是我實際只用到8個按鍵開關，另外8個開關按鍵本次設計中沒用到，用法其實都一樣，這里暫且不用，可以作為需要時的擴展處理。本次設計單片機遙控應用系統(tǒng)采用紅外線脈沖個數(shù)編碼，具有編碼靈活，操作碼個數(shù)可隨意設定的優(yōu)點實現(xiàn)對8個小燈的開關控制，其中一路為一個交流電燈，可以進行亮度遙控。然后單片機對接收到的信號進行處理，然后根據(jù)我們向單片機置入的程序進行相應的子程序操作。 脈寬調(diào)制（PWM）是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。可控硅調(diào)光是目前白熾燈調(diào)光應用中最普遍的一種調(diào)光方式?？煽毓枵{(diào)光是一種物理的調(diào)光，PWM調(diào)光是通過脈沖調(diào)光，其原理不一樣。在光的強度調(diào)節(jié)過程中，光線的強弱會平穩(wěn)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)準確、效率高。 第二節(jié) 總的遙控設計 首先本次設計題目基于單片機的紅外控制，核心控制芯片便是AT89C51單片機，然后便是用到紅外線，設計到紅外線的編碼解碼。50Hz交流過零檢測電路也是由220V交流電提供的，用來控制可控硅。第三章 系統(tǒng)硬件設計第一節(jié) 硬件介紹一、定時器計數(shù)器它的組成是由兩個16位的定時器TO和T1，以及他們的工作方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON等組成。AT89C51單片機的定時器/ 89C51 定時器/計數(shù)器結構圖（1）工作方式寄存器TMOD定時器/。C/T=1為計數(shù)器模式，計數(shù)脈沖為外部引腳T0或T1的引入的外部脈沖信號；C/T=0，為定時器模式，計數(shù)脈沖由內(nèi)部提供，計數(shù)周期等于機器周期。=1，且INT1為高電平時，TR1置1啟動定時器1；當GATE=0時，TR1置1啟動定時器1. TF0：定時器0溢出標志，其功能及操作方法同TF1。當CPU響應中斷，轉向中斷服務程序時，該位由硬件清0.（3）4種工作方式每個定時器/計數(shù)器都有4種工作方式，它們由MIM0設定。當用定時器的方式0工作時，設機器周期為Tcy，定時器產(chǎn)生一次中斷時間為t，那么需要計數(shù)的個數(shù)N=t/Tcy，裝入THX和THX的數(shù)分別為 THX=（8192N）/32，TLX=（8192N）%32計數(shù)機器周期Tcy，用12MHz晶振時，機器周期為12X(1/12000000)=1us,如果t=5ms，那么N=5000/1=5000。由于定時器方式2能有效降低時間誤差，故本次設計采用的是方式2的工作方式。矩陣鍵盤的工作原理：此處用到的是4，將16個按鍵排成4行4列，一行將每個按鍵的一端連接在一起構成行線，第一列將每個按鍵的另外一端連接在一起構成列線，我們將8根線連接到單片機的8個I/O端口上，本設計接的是P3口。我選用的是共陰極的。如果我們用到比較多的數(shù)碼管，而單片機又沒有這么多I/O接口時，就會用到鎖存器來控制數(shù)碼管，進行短選和位選，控制相應的數(shù)碼管顯示我們需要的數(shù)值。 共陰極數(shù)碼管編碼符號編碼符號編碼00x3f80x7f10x0690x6f20x5bA0x7730x4fb0x7c40x66C0x3950x6dd0x5e60x7dE0x7970x07F0x71 四、CD4511譯碼器 CD4511 是一片 CMOS BCD—鎖存/7 段譯碼/驅動器，用于驅動共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼—七段碼譯碼器。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。具有體積小、結構相對簡單、功能強等特點，是比較常用的半導體器件之一。第二節(jié) 電路設計一、發(fā)射電路 是發(fā)射部分的電路原理圖。數(shù)碼管顯示的值是矩陣鍵盤的按鍵值，以讓我們使用時能清楚的知道當前按下的是那個鍵。其主要組成有AT89C51單片機，帶有CD4511的譯碼管的顯示電路，5V電源電路，按鍵顯示電路，過零檢測電路，7個小燈和一個可以控制亮度的交流燈。當控制的是其他7個小燈時由另外的數(shù)碼管顯示按鍵值。如果要想得到一個穩(wěn)定的電壓，需要用到比較常用的LM7805三端穩(wěn)壓器來穩(wěn)壓后再經(jīng)過電容濾波和阻尼作用后才可以輸出5V電源電壓，用來驅動我們的單片機。當UA=UBE=，Q2三極管導通，Q1三極管截止，B點為低電平，P3^0為高電平；當UA=UBE，Q2截止，Q1導通，B點為高電平，P3^0為低電平。由于單片機端電流是比較低的，而控制電路是220V交流市電，因此需要用到光電耦合器來來起隔離作用，防止外部電路故障影響到單片機芯片；單片機有多個輸入口，都在接收來自外來設備的信號，如果環(huán)境比較差時，會存在較大的噪聲干擾，導致準確性降低，產(chǎn)生誤差，因此要用到光電耦合器對信號和噪聲進行隔離。當單片機的P27口為低電平時，9012三極管導通。,。從圖中可以看出亮度為7時導通區(qū)域大于亮度為4大于亮度為1時的導通區(qū)域，因此亮度為7是最亮，依次是亮度為6，依次類推，亮度為0最暗，這個具體的延時，在軟件部分介紹。為了接收可靠，第一位碼的碼寬我們設計成3ms，其余的為1ms，遙控的數(shù)據(jù)幀間大于10ms。右邊是按鍵掃描程序，先是程序不斷掃描鍵盤是否有按鍵按下，如果有按鍵按下，便調(diào)用發(fā)射子程序和顯示子程序。//開定時器1delayms(3)。m0。 delayms(1)。 //40KHZ發(fā)1毫秒 }delayms(10)。這里設置的燈光亮度總共有8個檔位，分別是0~7。 delay1ms(s)。 } 上面一段程序是在初始化后，主函數(shù)執(zhí)行的程序，首先調(diào)用了loop（）子程序，loop子程序主要功能是進行亮度顯示，和延時時間的裝載，程序如下： loop(){switch(disoutamp。break。break。break。break。YN 是中斷過程：進入中斷后，先判斷接收到的低電平脈寬度是否大于2ms，若不是，直接中斷返回；若低電平大于2ms了，則接收并計數(shù)器對低電平脈沖進行計數(shù)。keyvol=0。k=0。goto OOUUTT。由圖可知，當高電平大于3ms時，我們可以判斷此時接收脈沖發(fā)射已經(jīng)結束。} case 3:{K2=~K2。} case 5:{K4=~K4。} case 7:{K6=~K6。} case 9:{if(disout==0x00){disout=0xff。} default:bre