【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)處理后，對(duì)相應(yīng)的受控電器產(chǎn)生控制。 單 片 機(jī) 遙控 按鈕 紅外 發(fā)射 單 片 機(jī) 紅外 接收 控制方式選擇開關(guān) 受控 電器 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 11 方案三：利用紅外遙控開關(guān)電路 用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電器遙控器，可以分別控制 5個(gè)電器的電源開關(guān)，和一個(gè)電燈開關(guān)，并且可以對(duì)電燈進(jìn)行亮度的調(diào)光控制。 紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 當(dāng)按下遙控按鈕時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā) 光二極管發(fā)射出去。 紅外接收部分結(jié)構(gòu)如下： 圖 單 片 機(jī) 按鍵 控制 紅外 發(fā)射 單 片 機(jī) 顯示 紅外接收 受控電器電源開關(guān) 調(diào)光電路 電燈 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 12 當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單片機(jī)處理由顯示設(shè)備顯示出當(dāng)前受控電器的序號(hào)，并判斷是否對(duì)電燈進(jìn)行調(diào)光，如需調(diào)光則經(jīng)調(diào)光電路處理后實(shí)現(xiàn)調(diào)光功能。 方案比較 綜上所述通過比較三套方案，方案一未采用單片機(jī)控制，功能過于單一，僅能對(duì)一路電器進(jìn)行簡單的遙控；方案二和方案三的 紅外線發(fā)射 /接收控制電路采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，電路簡單，實(shí)用性強(qiáng)。 方案二雖可雖可控制多個(gè)電器，但控制功能過 于單調(diào)，僅能實(shí)現(xiàn)電器開關(guān)的控制，實(shí)用價(jià)值不大；方案三不僅可用控制鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制，而且可對(duì)一路電燈進(jìn)行亮度控制，方便實(shí)用。且本設(shè)計(jì)用到的元器件較少，電路相對(duì)簡單實(shí)用。所以本設(shè)計(jì)采用方案三作為設(shè)計(jì)藍(lán)本 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 13 第 2 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 器件選擇 單片機(jī)的選擇 本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)可以用 C－ 31, AT89C－ 51,羚羊單片機(jī)等多種單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。但是 C－ 31 沒有內(nèi)部存儲(chǔ)器，本設(shè)計(jì)需要編寫程序，那么就要用外部擴(kuò)展，比較麻煩。本設(shè)計(jì)所編寫的程序比較簡單，功能也比較少，如用羚羊單片機(jī)過 于麻煩，大材小用，本設(shè)計(jì)所用到的輸入輸出端口也不是很多，所以我們決定用 AT89C－ 51 單片機(jī)來完成本設(shè)計(jì)，及方便也很實(shí)用。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 14 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(shí)鐘電路 顯示器件選擇 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 ,使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管 )和LCD(夜晶顯示器 )。這兩種顯示器成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。但是他們也是各有特點(diǎn)的： LED接口非常簡單，不需要專用的驅(qū)動(dòng)程序，在設(shè)計(jì)程序時(shí)也非常的簡單； LCD顯示的字比較豐富，也比較清楚，給人的感覺很好，但是他接口復(fù)雜，且要自己造字庫，難度不小。對(duì)于萬用表來說，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數(shù)字就夠了，故沒必要采用 LCD，用 LED就夠了。 調(diào)光器件選擇 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所用到的調(diào)光功能僅僅是調(diào)節(jié)電燈的亮暗，所以無需使用復(fù)雜的調(diào)光控制系統(tǒng)，可直接使用一個(gè)光電藕合器，來實(shí)現(xiàn)此功能。 光電耦合器具 有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng) 。 無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用 。 光電耦合器可用于隔離電路、負(fù)載接口及各種家用電器等電路中 。 光電耦合器的種類較多 ,但在家電電路中 ,常見的只有 4 種結(jié)構(gòu) : ,為發(fā)光二極管與光電晶體管封裝的光電耦合器 ,結(jié)構(gòu)為雙列直插 4引腳塑封 ,內(nèi)部電路見表一 ,主要用于開關(guān)電源電路中。 ,為發(fā)光二極管與光電晶體管封裝的光電耦合器 ,主要區(qū)別引腳結(jié)構(gòu)不同 ,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封 ,內(nèi)部電路見表一 ,也用于開關(guān)電源 電路中。 ,為發(fā)光二極管與光電晶體管 (附基極端子 )封裝的光電耦合器 ,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6 引腳塑封 ,內(nèi)部電路見表一 ,主要用于 AV轉(zhuǎn)換音頻電路中。 ,為發(fā)光二極管與光電二極管加晶體管 (附基極端子 )封裝的光電耦合器 ,結(jié)構(gòu)為雙列直插 6引腳塑封 ,內(nèi)部電路見表一 ,主要用于 AV轉(zhuǎn)換視頻電路中。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 15 本設(shè)計(jì)采用的就是第二類的一個(gè)型號(hào)為 PS2019。 按鍵控制方式選擇 由于本設(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目較少，所以不用外接擴(kuò)充鍵盤，直接使用單片機(jī)上的接口，直接使用 8個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)即可。 ： 用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電器遙控器，可以分別控制 5個(gè)電器的電源開關(guān)。并且可以對(duì)其中一路電燈進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)控制。 ．發(fā)射電路部分 遙控發(fā)射器遙控方式 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí)，指令信號(hào)電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號(hào)，也就是進(jìn)行編碼，然后經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制，變?yōu)榫幋a脈沖編碼脈沖調(diào)制信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號(hào)。整體過程如下： 圖 指 令 鍵 指 令 編碼 調(diào) 制 驅(qū) 動(dòng) 紅外發(fā)射 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 16 發(fā)射電路的設(shè)計(jì) 本發(fā)射電路采用一個(gè) 12M 的晶體振蕩器，產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)受控開關(guān)的脈沖頻率，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。發(fā)射電路圖如下： 圖 其中第 9 腳（ RST）所接的是一個(gè)最簡單的 RC 上電復(fù)位電路。 接一個(gè)三級(jí)管發(fā)光二級(jí)管利用紅外光為介質(zhì)，將控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射出去，由接收電路再進(jìn)行放大，解調(diào)，信號(hào)還原。 晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用， 本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè) NPN 型的三級(jí)管 9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級(jí)接法。因?yàn)閺?口出來的為高電壓，而三級(jí)管 9013 不能承受此電壓，所以采用了一個(gè)阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級(jí)管上的電壓。 9013 的工作特性如下： 極限值： (Ta=25℃) 參數(shù)名稱 符號(hào) 額定值 單位 最高集電極 發(fā)射極電壓 VCEO 20 V 最高集電極 基極電壓 VCBO 40 V 最高發(fā)射極 基極電壓 VEBO 5 V 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 17 最大集電極電流 Ic 500 mA 耗散功率 Pc 625 mW 最高結(jié)溫 Tj 150 ℃ 貯存溫度 Tstg 55~150 ℃ 電特性： (Ta=25℃) 參數(shù)名稱 符號(hào) 測試條件 最小值 最大值 單位 集電極 基極截止電流 ICBO VCB=40V， IE=0 － 150 nA 發(fā)射極 基極截止電流 IEBO VEB=5V， Ic=0 － 150 nA 共發(fā)射極正向電流 傳輸比的靜態(tài)值 HFE VCE=1V， Ic=50mA 64 300 集電極 發(fā)射極飽和電壓 VCESat Ic=500mA ，IB=50mA － V 基極 發(fā)射極飽和電壓 VBEsat Ic=500mA ，IB=50mA － V 紅外發(fā)射管的工作電壓一般為 至 ，不能直接用 5V的電壓加在上面，所以又接了一個(gè) 39Ω的電阻，起分流作用，以保證紅外發(fā)射管正常工作。 本設(shè)計(jì)采用的紅外發(fā)射管為 J16TE28A6R01MSC 其具體參數(shù)如下： 型號(hào)： 公司： EGamp。G Judson 相應(yīng)度 Re Min（ A/W） :600m 相應(yīng)度 Re @λ（ m）： 暗電流 ID（ A） 光普范圍（ ℃ ） Min： 800n 光普范圍（ ℃ ） Max： 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 18 說明： 相應(yīng)時(shí)間 tResp（ s）： 反應(yīng)電壓 VR（ v）： 總電容 CT(F): 材料： Ge 遙控發(fā)射器電路原理圖 下圖為該系統(tǒng)遙控發(fā)射器電路原理圖，其中第 1腳至第 7腳接 7個(gè)點(diǎn)觸式的開關(guān)，第 1腳至第 5腳用來遙控電器電源開關(guān)，第 6腳為可調(diào)光電燈的開關(guān)，第7腳，第 8腳為調(diào)節(jié)電燈亮度的控制開關(guān)，當(dāng)按第 7腳開關(guān)時(shí)，電燈增亮，當(dāng)按下第 8腳時(shí)電燈減暗，第 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位腳，采用簡單的 RC 上復(fù)位電路，15腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出 40kHz 載波編碼， 18,19 腳接 12MHz晶振 圖 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 19 ．接收電路部分 紅外遙控接收器的接收過程 圖 由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號(hào)及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路構(gòu)成，而且要有調(diào)制和解調(diào)的過程，因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會(huì)對(duì)接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。 遙控接收器電路原理圖 以下是為該系統(tǒng)的遙控接收器電原理圖。第 1 至 8 接數(shù)碼管 ，用來顯示被控電燈開關(guān)的亮度，顯出數(shù)字 0至 8，顯 0時(shí)最暗，顯 8時(shí)最亮。第 35 至 39 口接作為 5個(gè)電器的電源控制輸出。其中第 34 口為可調(diào)節(jié)亮度的電燈。第 28腳為光電耦合調(diào)光燈的調(diào)光脈沖輸出，第 10 腳為 50Hz 交流市電相位基準(zhǔn)輸入，第 12腳為中斷輸入口，第 11 腳用于接收紅外遙控碼輸入信號(hào)。 紅外接收 前置放大 解調(diào) 指令解碼 記憶驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 20 ` 圖 ．遙控碼的編碼格式 該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼，最小為 2 個(gè)脈沖，最大為 9 個(gè)脈沖，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，如下圖所示：第 10 腳輸出編碼波形 圖 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 21 ．遙控碼的發(fā)射 當(dāng)某個(gè)被控電器的電源開關(guān)被按下時(shí) ,單片機(jī)先讀出鍵值 ,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù) ,再調(diào)制成 40kHz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)身出去。發(fā)射電路的第 15 腳的輸出調(diào)制波如下圖所示 : 圖 ．?dāng)?shù)據(jù)幀的接收處理 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí) ,第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序 ,實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀 .在數(shù)據(jù)幀接收時(shí) ,將對(duì)第一位 (起始位 )碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證 .若第一位低電平碼的脈寬小于 2ms,將作為錯(cuò)誤碼處理 .當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms時(shí) ,結(jié)束接收 ,然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個(gè)數(shù) ,執(zhí)行相應(yīng)輸出口的操作 .下圖為紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖 . 圖 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 22 遙控發(fā)射部分： 圖 上圖是遙控發(fā)射的主程序，首先初始化程序 ,然后調(diào)用鍵掃描處理子程序 . N Y 圖 開始 初始化 調(diào)用鍵掃描 處理子程序 掃鍵開始 鍵按下？ 逐行掃描，按 P 口值查鍵號(hào) 按鍵號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序 返回 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 23 掃鍵