【導(dǎo)讀】遙控器能控制電器的3個電源開關(guān)。

　　

【正文】 .......................................... 5 第三章 系統(tǒng)軟件部分方案設(shè)計(jì) ................................................................................. 7 紅外編碼原理 ......................................................................................................... 7 ......................................................................... 7 紅外遙控鍵盤掃描、紅外發(fā)射程序 .........................................................................11 紅外遙控接收部分外部中斷程序 ........................................................................... 12 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................................................................... 13 課題設(shè)計(jì)總結(jié) .............................................................................................................. 15 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 16 附 錄 ............................................................................................................................ 17 致 謝 ............................................................................................................................ 33 江西理工大學(xué) 2020 屆專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 當(dāng)今社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與日俱增，人們生活水平也是日益提高，為了減少人們的工作量，所以對各種家用電器、電子器件的非人工控制的要求也是越來越高，針對這種情況，設(shè)計(jì)出一種集成度比較高 的控制體系是必然的。 單片機(jī)的集成度很高，它具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化、使用方便等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小、質(zhì)量輕。所以特別適用與“電腦型產(chǎn)品”，它的應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研、教育以及日常生活用品 (家電、玩具 )等各種領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。單片機(jī)特別適合于把它做到產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件?？墒巩a(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化。 紅外線是一種光線，具有普通光的性質(zhì)，可以以光速直線傳播，強(qiáng)度可調(diào)，可以通過 光學(xué)透鏡聚焦，可以被不透明物體遮擋等等。特別制造的半導(dǎo)體發(fā)光二極管，可以發(fā)出特定波長（通常是近紅外）的紅外線，通過控制二極管的電流可以很方便地改變紅外線的強(qiáng)度，達(dá)到調(diào)制的目的，因此，在現(xiàn)代電子工程應(yīng)用中，紅外線常常被用做近距離視線范圍內(nèi)的通訊載波，最典型的應(yīng)用就是家電遙控器。使用紅外線做信號載波的優(yōu)點(diǎn)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。因此被廣泛地應(yīng)用在各種技術(shù)領(lǐng)域中。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 2 第一章 課題概況 紅外遙控電路設(shè)計(jì)的目的 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是利 用單片機(jī)技術(shù)，并將數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)和紅外學(xué)相關(guān)知識相結(jié)合，設(shè)計(jì)一款 可以實(shí)現(xiàn)燈泡的開關(guān)和調(diào)光（或者電機(jī)啟動和調(diào)速）控制的 紅外遙控電路。通過設(shè)計(jì)紅外遙控電路來 鞏固和加 強(qiáng)對三年來所學(xué) 的理論知識和 鍛煉自己的動手 能力， 熟悉和掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)，熟悉傳感器的使用 ，提高電子電路的設(shè)計(jì)和 動手 能力，加深對單片機(jī)軟硬 件 知識的理解，獲得初步的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。 紅外遙控電路設(shè)計(jì)功能介紹 本設(shè)計(jì)要求紅外遙控電路實(shí)現(xiàn)以下功能： （ 1）利用紅外接收和發(fā)射探頭發(fā)送 和接收紅外線； （ 2）該遙控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)燈泡的開關(guān)（或者電機(jī)啟動）控制； （ 3）能夠按鍵啟動 /停止，使用單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)或者純數(shù)字模擬電路設(shè)計(jì)； 課題方案設(shè)計(jì) 目前紅外遙控器已經(jīng)在各類電器上得到了廣泛應(yīng)用。市場上一般設(shè)備系統(tǒng)均采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，具有制作簡單等特點(diǎn)，但由于這些芯片價格較貴，功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容．所以各機(jī)型的遙控器通常只能針對各自的遙控對象而無法通用，只適用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè) 計(jì)，具有硬件接口簡單方便。編程靈活多樣，操作碼個數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。此方案可用控制鍵實(shí)現(xiàn)對電器的控制，方便實(shí)用。且本設(shè)計(jì)用到的元器件較少，電路相對簡單實(shí)用。 紅外遙控電發(fā)射器主要由單片機(jī)、操作鍵盤和紅外發(fā)射電路三部分組成。紅外發(fā)射部分結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 3 圖 紅外遙控電路發(fā)射設(shè)計(jì)原理框圖 當(dāng)按下遙控按鈕時，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?？刂葡到y(tǒng)采用 3V 電源電壓，并具有低功耗空閑和掉電方式控制。 紅外遙控電發(fā)射器主要由單片機(jī)、指示電路和紅外接收電路三部分組成。紅外接收部分結(jié)構(gòu) 如圖 所示： 圖 紅外遙控電路接收設(shè)計(jì)原理框圖 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，并判斷是否對電燈進(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。系統(tǒng)采用 5V單電源電壓供電，能滿足低功耗空閑狀態(tài)，并具有掉電記憶控制功能。 +5V 電源 紅外接收電路 AT89C52 單片機(jī) 彩燈 指示燈 +5V 電源 紅外發(fā)射電路 AT89C52 單片機(jī) 鍵盤輸入 發(fā)射指示燈 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 4 第二章 系統(tǒng)硬件部分方案設(shè)計(jì) 紅外遙控接發(fā)電路的主控芯片 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序 存儲器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元， AT89C52 單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 編輯本段主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (大于 1000 次） Flash ROM； 2 個雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 3 個 16 位可編程定時 /計(jì)數(shù)器中斷； 時鐘頻率 024MHz； 2 個串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2 個外部中斷源，共 8 個中斷源； 2 個讀寫中斷口線， 3 級加密位； 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； 1 有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89C52 為 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo) PDIP 封裝的 AT89C52 引腳圖 準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部 件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 5 紅外發(fā)送電路 單片機(jī)遙控發(fā)射器原理圖如圖 所示，單片機(jī)遙控發(fā)射器主要由 AT89C52單片機(jī)、操作鍵盤和紅外發(fā)射電路等組成。單片機(jī)部分主要完成遙控發(fā)射器發(fā)射過程的控制、鍵盤掃描的管理和顯示。其中 P1． 3 用于輸出控制紅外發(fā)射電路的工作的信號， P2..1 到 連接 鍵盤，用于接受鍵盤的信號。電路采用 5V 電池供電，當(dāng)有按鍵被按下，遙控器信息碼由 AT89C52 單片機(jī)的定時器 1 中斷產(chǎn)生38KHZ 的紅外線信號，由 口輸出 — ，經(jīng)過三極管 9013 放大，由紅外發(fā)射管發(fā)送。待發(fā)送完畢。電路采用 LED 發(fā)光二極管來實(shí)現(xiàn)按鍵的操作指示。 圖 紅外發(fā)射原理圖 遙控器采用按鍵中斷掃描方式。當(dāng)按下按鍵 K1 時，所有燈滅；當(dāng)按下按鍵K2 時，紅燈亮，其他燈滅；當(dāng)按下按鍵 K3 時，黃燈亮，其他等滅；當(dāng)按下按鍵 K4 時，綠燈亮，其他燈滅；按鍵 K5 是備用按鍵。 紅外接收電路 單片機(jī)遙控 接受器原理圖如圖 所示，單片機(jī)遙控發(fā)射器主要由 AT89C52單片機(jī)、紅外線接收電路、和電燈亮滅電路等組成。當(dāng)紅外接受接收到遙控器發(fā)射的信號后，將信號傳給 AT89C52 單片機(jī)， AT89C52 單片機(jī)根據(jù)收到的信息碼的不同，進(jìn)行相應(yīng)的狀態(tài)指示。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 6 圖 紅外接收原理圖 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 7 第三章 系統(tǒng)軟件部分方案設(shè)計(jì) 紅外編碼原理 遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運(yùn)用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本 NEC 的 uPD6121G 組成發(fā)射電路為例說明編碼 原理。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征： 采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進(jìn)制的“ 1”，其波形如下圖所示。 上述“ 0”和“ 1”組成的 32 位二進(jìn)制碼經(jīng) 38kHz 的載頻進(jìn)行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達(dá)到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。編碼數(shù)據(jù)，載波，發(fā)射，接收解碼如下圖所示 ： UPD6121G 產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的 32 位二進(jìn)制碼組，其中前 16 位為用戶識別江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 8 碼，能區(qū)別不同的電器設(shè)備，防止不同機(jī)種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進(jìn)制 01H；后 16 位為 8 位操作碼（功能碼）及其反碼。 UPD6121G最多額 128 種不同組合的編碼。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同 一種 32 位二進(jìn)制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進(jìn)制“ 0”和“ 1”的個數(shù)不同而不同，大約在 45～ 63ms 之間，發(fā)射波形圖如下圖所示。 當(dāng)一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組 108ms 的編碼脈沖 ,這108ms 發(fā)射代碼由一個起始碼（ 9ms） ,一個結(jié)果碼（ ） ,低 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,高 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,8 位數(shù)據(jù)碼（ 9ms~18ms）和這 8 位數(shù)據(jù)的反碼（ 9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（ 9ms）和結(jié)束碼（ ）組成。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文 ） 9 紅外遙控初始化程序和主程序 紅外遙控接收部分與發(fā)射部分初始化程序如圖 、圖 所示，紅外遙控接收部分與發(fā)射部分主程序如圖 、圖 所示。 N