【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 Infrared remote control motor system based on 51 MCU Student:Jiao Deng Feng Teacher:Xu Ai Jun/ professor、 Zhu Rong Tao/ teaching assistant 【 Abstract】： 51 MCU is a typical representative of Embedded System, the electronical products belong to Embedded System, such as intelligent mobile, PDA, and so on. With the advantages of small in size, good performance, the learning of facilitate, the Embedded System is more and more familiar with majority of the electronic hobbyist and many electronics manufacturers. We can use the Embedded System to improve and simplify our lives, making our work and learning more efficient, So as to achieve greater productivity. This design is by design a new measurement and control the speed of electrical systems to understand and grasp a mon tracking control system design. design in hardware and software are down to analyse and discuss the system is simple, easy to learn, and easy operation, is a more practical tracking control system. Infrared remote control device has small size, low power consumption, strong function, and low cost, is currently widely used in a shortrange wireless munication and remote control. To meet the industrial and agricultural production in the right motor speed realtime measurement and control requirements, this infrared remote control electrical system design studies, detailed analysis of each functional module of the hardware circuit design and preparation of related software programs. This design includes send and receive infrared signals, LCD, matrix keyboard scanning, stepping motor speed control, and several other important functional blocks. First, the infrared remote control works through the analysis of proposed based on AT89C51 microcontroller coding, decoding, and pulse modulated highfrequency carrier at 38KHz, inhibit infrared interference designed infrared remote control circuit, the preparation of an infrared transmitter and receiver process, finally introduced to improve system scalability specific measures. This design uses two infrared remote control motor system posed of SCM, simple structure and function of strong, reliable operation can be well monitoring and control multiple motors. 英文摘要 VII 【 Keywords】 : 51 microcontroller, infrared remote control, electrical systems, stepper motor, LCD display 長(zhǎng)江大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 文獻(xiàn)綜述 題 目 名 稱 基于 51單片機(jī)的紅外遙控電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 題 目 類 型 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 系 部 信 息 系 專 業(yè) 班 級(jí) 自動(dòng)化 0601 班 學(xué) 生 姓 名 焦 登 鋒 指 導(dǎo) 教 師 徐愛鈞 / 教授 輔 導(dǎo) 教 師 朱嶸濤 / 助教 完 成 時(shí) 間 2021 年 6 月 1 日 前言 第 1 頁(yè) （ 共 76 頁(yè) ） 前言 目前， 51 系列單片機(jī)在我國(guó)已得到大力推廣和廣泛應(yīng)用，從工業(yè)控制到小型電子產(chǎn)品都可以見到 51 單片機(jī)的身影。 紅外線遙控是目前使用廣泛的一種通信和遙控手段，它不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備；電路調(diào)試簡(jiǎn)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(jìn)行多路遙控。電動(dòng)機(jī)是機(jī)電行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一，是其它機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力源泉。因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)控是非常重要的。 本設(shè)計(jì) 介紹了一種基于 AT89S52 單片機(jī)的紅外遙控步進(jìn)電機(jī) 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) ,系統(tǒng)分為紅外遙控編 碼 解碼、 LCD 顯示和驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)三個(gè)模塊 。 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能通過遙控器來控制步進(jìn)電機(jī)的速度方向，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)和單獨(dú)動(dòng)作，并且步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)能通過 LCD 液晶模塊實(shí)時(shí)顯示出來，使人們直觀的看出步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。本系統(tǒng)是基于單片機(jī)控制的綜合系統(tǒng)，單片機(jī)通過對(duì)紅外信號(hào)的解碼來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的速度控制、方向控制、聯(lián)動(dòng)控制及 LCD 實(shí)時(shí)顯示步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。它綜合了 電子技術(shù) 和 單片機(jī)軟硬件技術(shù) ，本設(shè)計(jì)采用 AT89S51 單片機(jī)為核心包含紅外編碼發(fā)射電路、接收解碼電路、 LCD 顯示電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。通過紅外編碼遙控發(fā)射不同的碼值來控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)、加速減速以及啟動(dòng)停止、多個(gè)電機(jī)的聯(lián)動(dòng)、獨(dú)個(gè)電機(jī)的單獨(dú)動(dòng)作，并通過 LCD 顯示出步進(jìn)電機(jī)的狀態(tài)。本課題 首先通過對(duì)紅外線遙控工作原理的分析，提出 了 基于 51 單片機(jī)進(jìn)行編碼、譯碼，并將脈沖信號(hào)調(diào)制在 38KHz 的高頻載波上 發(fā)射和接收 ，設(shè)計(jì)了紅外遙控電路，編寫了紅外發(fā)射和接收程序 。通過解碼控制多個(gè)以電動(dòng)機(jī)為代表的動(dòng)作單元完成特定的動(dòng)作，鞏固了運(yùn)用微控制器設(shè)計(jì)一定的控制系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。動(dòng)作單元還可以是其他的可執(zhí)行元件（繼電器、電磁閥、電阻絲 、晶閘管、 PLC、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器 ??），該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在日常生活、 工業(yè) 生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中、比如紅外遙控的家用電器、 數(shù)控機(jī)床 ??具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 本論文 對(duì) 該系統(tǒng)的 工作原理、硬件電路和軟件進(jìn)行了詳細(xì)介紹。 基于 51單片機(jī)的紅外遙控電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) （ 共 76 頁(yè) ） 基于 51 單片機(jī)的紅外遙控電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) １ 緒論 題目來源 生產(chǎn) /社會(huì)實(shí)際 研究目的和意義 51 系列單片機(jī)是一類很常見并且應(yīng)用很廣泛的單片微型計(jì)算機(jī)。 紅外線遙控是目前使用廣泛的一種通信和遙控手段，它不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備；電路調(diào)試簡(jiǎn)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(jìn)行多路遙控。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄像機(jī)之后，在錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。電動(dòng)機(jī)是機(jī)電行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的設(shè)備之一，是其它機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力源泉。因此，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)控是非常重要的。本紅外遙控系統(tǒng)就是利用單片機(jī)通過紅外線進(jìn)行對(duì) 步進(jìn)電機(jī)的 控制，主要包括紅外線信號(hào)的收發(fā) 、液晶顯示、矩陣鍵盤掃描、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 及方向 控制等幾個(gè)重要功能模塊。經(jīng)實(shí)踐證明，本設(shè)計(jì)的測(cè)控原理及方法不僅適用于 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)，還可以對(duì)交流 及直流 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)控。 本課題 首先通過對(duì)紅外線遙控工作原理的分析，提出 了 基于 51 單片機(jī)進(jìn)行編碼、譯碼，并將脈沖信號(hào)調(diào)制在38KHz 的高頻載波上 發(fā)射和接收 ，設(shè)計(jì)了紅外遙控電路，編寫了紅外發(fā)射和接收程序 。通過解碼控制多個(gè)以電動(dòng)機(jī)為代表的動(dòng)作單元完成特定的動(dòng)作，鞏固了運(yùn)用微控制器設(shè)計(jì)一定的控制系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。動(dòng)作單元還可以是其他的可執(zhí)行元件（繼電器、電磁閥、電阻絲、晶閘管、 PLC、變 頻器 、伺服驅(qū)動(dòng)器 ??），該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在日常生活、 工業(yè) 生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中、比如紅外遙控的家用電器、 數(shù)控機(jī)床 ??具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)與研究的主攻方向 隨著科技的日益發(fā)展，人們對(duì)近距離的現(xiàn)場(chǎng)遙控以及無線通信的技術(shù)指標(biāo)要求越緒論 第 3 頁(yè) （共 76 頁(yè)） 來越高，尤其是在模擬鎖相環(huán)集成電路和傳感器技術(shù)的巨大進(jìn)步下 ， 大大加速了這個(gè)進(jìn)程。目前無線產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域中已相當(dāng)普遍的被使用，但大多都存在著很大的局限性，如：電路繁雜，計(jì)算難度大且多數(shù)運(yùn)用的是模擬電路。這不僅使其抗干擾能力差、準(zhǔn)確度低 ， 也加劇了電路的調(diào)試和維護(hù)難度。于是越 來越多的遙控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)引入了不可見的紅外線作為傳輸媒介進(jìn)行通信 ， 組成了無線紅外遙控系統(tǒng)。 紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有信息傳輸可靠 、 抗干擾能力強(qiáng) 、安全度高 、功耗低、成本低 、 易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn) ，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種通信和遙控手段 [10]。 紅外線遙控不具有像無線電遙控那樣 可以 穿過障礙物去控制被控對(duì)象的能力 ，屬運(yùn)用 紅外線 的發(fā)射和接收原理為基礎(chǔ)的遙控技術(shù)。 由于紅外線為不可見光 ， 因此對(duì)環(huán)境影響很小，再由紅外光波 的 波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于無線電波的波長(zhǎng)，所以紅外線遙控不會(huì)影響其他家用電器，也不會(huì)影響臨近的無線電 設(shè)備。所以，在設(shè)計(jì)家用電器的紅外線遙控器時(shí)，不必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(huì)隔墻控制或干擾鄰居的家用電器 )。 所以同類產(chǎn)品的紅外線遙控器，可以有相同的遙控頻率或編碼，而不會(huì)出現(xiàn)遙控信號(hào) “ 串門 ” 的情況。這對(duì)于大批量生產(chǎn)以及在家用電器上普及紅外線遙控提供了極大的 方便 。 紅外遙控系統(tǒng)作為以紅外線為傳送信息媒介的短距離無線遙控控制電路系統(tǒng)，具有準(zhǔn)確度高、速度快、既方便又實(shí)用等諸多的優(yōu)點(diǎn)。它可以方便地達(dá)到讓你隨意操縱用電器之目的，因而有很大的推廣和使用價(jià)值。 基于 51 單片 機(jī)的紅外遙控電機(jī)系統(tǒng)就是紅外遙控系統(tǒng)的應(yīng)用之一。本課題研究如何用 51 單片機(jī)進(jìn)行紅外編碼及解碼并控制多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)或者單獨(dú)動(dòng)作，動(dòng)作方式有同時(shí)或者單獨(dú)的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)向變化。 此 系統(tǒng)通過適當(dāng)修改，可用于各種運(yùn)動(dòng)裝置的電機(jī)控制系統(tǒng)。 主要研究?jī)?nèi)容、需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 (1) 主要研究?jī)?nèi)容： 如何用 51 單片機(jī)進(jìn)行紅外編碼及解碼并控制多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)或者單獨(dú)動(dòng)作，動(dòng)作方式有同時(shí)或者單獨(dú)的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)向變化。還要 在 控制過程中把電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和轉(zhuǎn)速用 LCD 液晶顯示器顯示出來。 (2) 需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題 ： 基于 51單片機(jī)的紅外遙控電機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) （ 共 76 頁(yè) ） 需重點(diǎn)研究 51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和編程方法及最小系統(tǒng)；字符型 LCD 液晶顯示接口技術(shù)； LED 數(shù)碼管接口技術(shù)；鍵盤接口技術(shù)；紅外編碼及解碼原理；步進(jìn)電機(jī)的控制原理；器件的選型。 (3) 解決思路： 溫顧所學(xué)的 51 單片機(jī)知識(shí)，查找與最小系統(tǒng)；字符型 LCD 液晶顯示接口技術(shù)；LED 數(shù)碼管接口技術(shù)；鍵盤接口技術(shù)；紅外編碼及解碼原理；步進(jìn)電機(jī)的控制原理；器件的選型相關(guān)的圖書資料。 設(shè)計(jì)思路主要是模塊思想，即整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括以下兩個(gè)模塊： 硬件模塊 主要有 cpu，數(shù)據(jù)顯示模塊；鍵盤控制模塊；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。 軟件模塊 紅外編碼 模塊； 紅外解碼 模塊； 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 模塊； 另外，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所要養(yǎng)成的思維方法和思考模式對(duì)以后自己從事此類技術(shù)