【正文】 圖 37 LED 硬件設(shè)計(jì)接線圖 王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 18 紅外線遙控系統(tǒng) 紅 外遙控器（ IR Remote Control）是利用波長為 ～ m之間的近紅外線來傳送控制信號的遙控設(shè)備。 4．無電磁輻射。這樣才能在選購時有的放矢，更加科學(xué)合理地使用和維護(hù)。這一點(diǎn)是識別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵。如果按鍵沒有按下，則 I/O 端口檢測到的電平仍然是高電平，如果按鍵按下，則 I/O 端口會被拉至到低電平。 AT89C51 提供以下的功能標(biāo)準(zhǔn)： 4K 字節(jié)閃爍存儲器， 128 字節(jié)隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器， 32 個 I/O 口， 2個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器， 1 個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)， 1 個串行通信口，片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。所以避免了遙控器與從機(jī)之間的矛盾。短信系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是用一些特定的 字母來表示本設(shè)計(jì)的手機(jī)命令 ，關(guān)于 其 指令與其含義的對照如下表所示： 王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 10 表 21 指令含義對照表 表22 手機(jī)發(fā)送指令格 式 下面簡要介紹上面的指令功能：命令起始標(biāo)志 yaokong 這個單詞寫這么長是為了能夠準(zhǔn)備無誤找到短信所在地址，因?yàn)?GSM 發(fā)給單片機(jī)的信息不僅僅是短信息，還有一串指令，采用的是 strstr（）函數(shù)來取短信，如果起始指令太短，就很容易找錯地方；設(shè)備號就是要遙控那個受控端；操作鍵就是具體是什么指令，與遙控器端的按鍵是一一對應(yīng)的；時間就是要隔多長時間去執(zhí)行這條指 令，這個主要用于關(guān)設(shè)備，比如說開啟后，就發(fā)定時關(guān)閉信息，以防止忘記關(guān)閉該設(shè)備造成嚴(yán)重的后果。 GSM模塊，采用 TC35i，德國 SIEMENS（西門子）公司的一款雙頻 900/1800MHZ高度集成的 GSM 模塊。 存儲模塊采用 AT24C02， AT24C02 是一個 2K 位串行 CMOS E2PROM， 內(nèi)部含有 256 個 8位字節(jié)， CATALYST 公司的先進(jìn) CMOS 技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。提高 Ip 的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度 T，一些彩電紅王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 8 外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為 1/31/4；一些電器產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是 1/10。 紅外發(fā)射模塊主要是紅外發(fā) 射管以及其外圍電路組成。 （ 5） GSM 通信程序是使用 AT 指令進(jìn)行單片機(jī)與 GSM 模塊通信，從而再與遠(yuǎn)程手機(jī)端進(jìn)行通信，現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)程控制。更重要的是要完成眾多編碼信息的解碼，以及解碼后根據(jù)編碼信息去對應(yīng)處理相應(yīng)功能。從而使人們免除同時面對功能眾多遙控器的煩惱，真正感到：“一遙在手，天下我有”。紅外接口是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。紅外接口是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持；通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)。由于紅外遙控的設(shè)計(jì)制作簡單方便，易于操作，因而成為遙控的主要方式，在國防、軍事、生產(chǎn)、建設(shè)和日常生活中有極廣泛的應(yīng)用。但最早的遙控器之一，是一個叫尼古拉特斯拉（ Nikola Tesla）（ 18561943）的發(fā)明家在 1898 年時開發(fā)出來的（美國專利 613809 號），叫做“ Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的智能遙控器 設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 王剛 學(xué) 號： 11241010110 專 業(yè)： 自動化 班 級： 指導(dǎo)教師： 方寧 四川理工學(xué)院 自動化與電子信息 學(xué)院 20xx 年 6 月 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘要： 本基于單片機(jī)的智能遙控器主要利用了單片機(jī)、紅外線和 GSM 等相關(guān)知識，具有遙控多種家用電器設(shè)備的功能，并且設(shè)計(jì)有自學(xué)習(xí)紅外遙控編碼的功能，可以隨時通過遙控器的自學(xué)習(xí)功能向家庭 中加入新的設(shè)備，而不需要重做遙控器。 到底是誰發(fā)明出第一個遙控器已不可考。在無線遙控領(lǐng)域，目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線遙控、無線電遙控等。通過紅外接口，各類移動設(shè)備可以自由進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過紅外接口，各類移動設(shè)備可以自由進(jìn)行數(shù) 據(jù)交換。為了解決這個問題，本文提出一個多功能遙控器的設(shè)計(jì)方案：該遙控器可以通過自學(xué)習(xí)而擁有對多臺電器的遙控功能，從而來頂替各種遙控器，即省時 、又省力，既方便、又簡潔。具體機(jī)構(gòu)框架如圖所示： A T 8 9 C 5 1顯 示 模 塊存 儲 模 塊G S M 通 信 模 塊紅 外 接 收 模 塊紅 外 發(fā) 射 模 塊復(fù) 位 及 晶 振 電路鍵 盤 模 塊王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 6 手 機(jī)智 能 遙 控 器受 控 端 1紅 外 線 通 信受 控 端 2 受 控 端 3GSM通信上 位 機(jī)下 位 機(jī)受 控 端 4 圖 22 工作流程總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 遙控體系三大組成部分方案設(shè)計(jì) 其中 51 單片機(jī)是整個電路的核心，它作為控制芯片是用來控制各部分模塊協(xié)調(diào)工作，完成任務(wù)，同時肩負(fù)著將紅外發(fā)射編碼通過軟件加載到 38KHz 的載波上，以及將 HS0038 接收的紅外信號通過軟件解碼將其解碼成遙控碼，然后將它們?nèi)看鎯Φ?24C02C 的外部存儲器 EEPROM 中，用來永久保存編碼信息的重大任務(wù)。 （ 4）液晶顯示程序，采用及時按鍵及時刷新液晶的思路，最快地看到按鍵信息。特別需要注意的是按鍵消抖，防止錯誤信息輸入。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高 峰值 Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離。 設(shè)置液晶顯示主要是為了能夠直觀地看到發(fā)射的指令，以檢測控制結(jié)果是否正確。當(dāng)遙控按鍵按下時，單片機(jī)收集按鍵信息，根據(jù)按鍵信息讀取對應(yīng)鍵值所對應(yīng)的編碼。 遠(yuǎn)程手機(jī)端設(shè)計(jì) 由于 能力有限 ，無法在安卓平臺上進(jìn)行界面，程序等相關(guān)設(shè)計(jì)，所以只設(shè)計(jì)一個上位機(jī)的短信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 受控端的設(shè)計(jì)一定要保證該器件在發(fā)射紅外線前，遙控器沒有紅外線發(fā)射，當(dāng)遙控器接收從器件的信號時進(jìn)入了特定中斷不會在發(fā)送紅外線了。片內(nèi)含有 8 位中央處理器和閃爍存儲單元，有較強(qiáng)的功能 的 AT89C51 單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。 按鍵 和 其 產(chǎn)生波形如圖所示： 王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 14 圖 33 按鍵抖動波形 R41 0 k 圖 34 按鍵硬件電路 由上圖可知：當(dāng)開關(guān)未按下時，開關(guān)處于斷開狀態(tài)，具體工作方法是在單片機(jī)輸出 I/O 口輸出高電平后，檢查端口電平來判斷按鍵是否按下。當(dāng)無鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有鍵按下時，行、列線將導(dǎo)通，此時，行線電平將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。這里首先介紹 LCD 液晶顯示器的結(jié)構(gòu)和原理，以及它的技術(shù)和工藝特點(diǎn)。因此，液晶顯示模塊話質(zhì)高而不會閃爍，把眼睛疲勞降到了最低。將 LED 的負(fù)端街接到單片機(jī)的 到 的四個端口上， LED 使用電源加上拉電阻，也就是說控制器送低電平， LED 才會被點(diǎn)亮，送高電平則熄滅。 由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較小（ 100mW 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，最近幾年大多都采用成品紅外接收頭。 通用的紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號，應(yīng)用編碼解碼專用集成芯片來進(jìn)行控制操作如圖所示： 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 38 紅外線工作系統(tǒng) 發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、 LED 紅外發(fā)射器；接收部分包括光電轉(zhuǎn)換 放大器、解調(diào)、解碼電路。它接收紅外頻率為 38kHz，周期為 26181。 主要特性： ： ～ /輸出引腳兼容 5V ： 256x8(2K) 400KHz（ , ） ：寫次數(shù)： 1,000,000 次 – 數(shù)據(jù)保存： 100 年 結(jié)合工作需要，選取 AT24C02 作為本設(shè)計(jì)的外部存儲芯片，關(guān)于 AT24C02使用應(yīng)注意的一些條件及注意事項(xiàng)如下圖所示： 表 33 EEPROM— AT24C02 使用注意事項(xiàng) 王剛：基于單片機(jī)的智能遙控器 22 如果外加條件超過“極限額定參數(shù)”的額定值，并且長時間處于極限條件下，將會影響器件的可靠性，甚至?xí)π酒斐捎谰眯缘钠茐摹?GSM 移動通信網(wǎng)四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 的傳輸速度為 。 1 12 為充電引腳，可以外接鋰電池， 13為對外輸出電壓 (共外電路使用 )，14 為 ACCUTEMP 接負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，用于鋰電池充電保護(hù)控制。 TC35i 的第 32腳 SYNC 引腳有兩種工作模式，一種是指示發(fā)射狀態(tài)時的功率增長情況，另一種是指示 TC35i 的 工作狀態(tài)，可用 AT 命令 AT+SYNC 進(jìn)行切換，本模塊使用的是后一種。雖然高級語言種類繁多，編程也較方便，但是不能對計(jì)算機(jī)硬件直接進(jìn)行操作。能用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在開發(fā)大型軟件時 更 能體現(xiàn)高級語言的 便利 與優(yōu)勢。 if(IE0==1) { key=key_scan()。A’。行值的設(shè)置是由低位到高位分別為 0、 12，列值的設(shè)置是由低位到高位分別四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 為 0、 3。對于后沿抖動，只需要再第一次檢測后，經(jīng)過很短的時間再去檢測一次從而來消除后沿抖動可能產(chǎn)生的影響。 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 keil 簡介 Keil C51 μ Vision4 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系 列 兼容單芯片C 語言整合發(fā)展環(huán)境 (Integrated Development Environment, IDE)，與匯編語言相比， C語言在功能上、架構(gòu)性、可 讀 性、可維護(hù) 性上有明顯的優(yōu)勢，因而 易學(xué) 易 用。強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符來處理。 3 38 可以直接接駐極體話筒來采集聲音（ 37 是話筒正端， 39 是話筒負(fù)端） GSM 硬件連接圖 由于不需要接聽和撥打電話，所以將不會連接麥克風(fēng)，同樣，來電或短信，及時發(fā)出來電音，點(diǎn)偏激沒有語音識別系統(tǒng)，無法識別，所以也沒有必要設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器。它有固定的參數(shù)： 8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無校驗(yàn)位，波特率在 300bps~115kbps 之間可選，默認(rèn) 9600。 SIM 電壓為3V/， TC35i 的數(shù)據(jù)接口 (CMOS 電平 )通過 AT命令可雙向傳輸指令和數(shù)據(jù) ,可選波特率為 300b/s～ 115kb/s , 自動波特率為 ～ 115kb/s。 A0、 A A2：器件地址輸入端，用于多個器件連接時設(shè)置地址，在這里全部接地表明器件地址位 000。 51 單片機(jī)檢測HS0038，并對 HS0038 接收到的數(shù)據(jù)解碼，通過 AT24C02 芯片存儲接收到的鍵值，紅外接收電路如圖所示： P3.3R 1 21 2 kH S 0 0 3 8123C84 .7 u FR 1 31 0 0 圖 311 HS0038 接收電路硬件設(shè)計(jì) 外部存儲器硬件設(shè)計(jì) 四川理工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 由于存儲數(shù)據(jù)較多，且需要永久保存，因此需要擴(kuò)展外部 RAM 來接收信號波形進(jìn)行儲存。在本系統(tǒng)中采用紅外一體化接收頭 HS0038 外觀如圖所示： 圖 310 HS0038 HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗地靈敏度高。也有一些遙控系統(tǒng)采用 36kHz、 40kHz、56kHz 等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。它實(shí)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。液晶顯示模塊都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口十分簡單，操縱也十分方便。液晶顯示模塊的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動芯片上。如圖所示： l0 l1 l2l3h0h1h2h3 圖 35 矩陣鍵盤硬件設(shè)計(jì)圖 當(dāng)按鍵按下時，會有一行被拉至低電平，相與后變?yōu)榈碗娖?，送? 口。因而在開關(guān)閉合和斷開的瞬間都會伴隨一陣的抖動產(chǎn)生。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個復(fù)位。這樣雖然解決了從機(jī)之間的相互沖突，但當(dāng)狀態(tài)改變時無法及時反饋信息，嚴(yán)重影響了實(shí)時性， 當(dāng)然狀態(tài)變