【正文】 n, we take several blue print and we selected the best one in the end. The project make use of advanced SCM to realize the remote control. Remote controller we designed can dominate 5 electrical source switches and adjust the brightness of one light. 【 keyword】 Remote controlling circuit Infrared emission Infrared receiving, SCM 5 文獻綜述 紅外遙控技術(shù)是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。由于紅外線的波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，因此在采用 紅外遙控方式時，不會干擾其他電器的正常工作，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。它具有以下特點： 1．由于為不可見光，因此，對環(huán)境影響很小。 2．紅外線為不可見光，具有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜，警戒等安全保衛(wèi)裝置中也得到了廣泛的應(yīng)用。 4．紅外線遙控具有結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，成本低廉，抗干擾能力強，工作可靠性高等一系列優(yōu)點，特別是室內(nèi)遙控的優(yōu)先遙控方式。 它在技術(shù)上的主要優(yōu)點是： ； 2． 具有移動 通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點； 3． 傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)； 4． 信號無干擾，傳輸準(zhǔn)確度高； 它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術(shù)，采用點到點的連接具有方向性，兩個設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物 。 6 60 年代初，一些發(fā)達(dá)國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從有線到無線的超聲波、從振動子到紅外線、再到使用總線的微機紅外遙控這樣幾個階段。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器， 成為當(dāng)今時代的主流。信息可以直接對紅外光進行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強弱進行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息。 由于紅外線的波長遠(yuǎn)小于無線電波的波長，因此在采用 紅外遙控方式時，不會干擾其他電器的正常工作，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。 7 紅外遙控技術(shù)在這十年來得到了迅猛發(fā)展，尤其在家電領(lǐng)域如彩電、 DVD、空調(diào)等，也在其它電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著人們生活水平的提高，對產(chǎn)品的追求是使用更方便、更具智能化，紅外遙控技術(shù)正是一個重點的發(fā)展方向。紅外遙控信號分析儀采用 MCS51 系列單片機為外部采樣處理控制器，并與微機通信完成整個處理過程，并由微機完成作圖、數(shù)據(jù)管理等等。因此，現(xiàn)在紅外遙控在加用電器、室內(nèi)近距離（小于 10 米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。 例如電視機的遙控，音響設(shè)備 的遙控，錄象機的遙控，電風(fēng)扇的遙控，安全保衛(wèi)報警器，遙控空調(diào)器，自 動水龍頭，自動門等均可采用紅外遙控技術(shù)來實現(xiàn) 。當(dāng)發(fā)射端 按下某一按鍵時，相應(yīng)地接收端有不同地輸出狀態(tài)。“脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時， 8 接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在 100ms 左右。此處的“有效 脈沖”和“有效電平”，可能是高、也 可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出 端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖剑瓉淼碗娖阶優(yōu)楦唠娖?。有時亦稱這種輸出形式為“反相”。電視機的選臺就 屬此種情況，其他如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便以后適時地來取數(shù)據(jù)。 除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。 9 第 1 章 總體設(shè)計方案 根據(jù)任務(wù)書的要求，利用單片機設(shè)計一個遙控開關(guān)電路，可以擬定以下的幾種方案。這種遙控電路不需要使用較貴的專用編譯碼器，因此成本較低 。 紅外接收部分 圖 當(dāng)紅外接收頭接收到控制頻率時，由一個電路對其進行解調(diào)并產(chǎn)生相應(yīng)的控制功能。 方案結(jié)構(gòu)圖： 紅外發(fā)射部分： 圖 當(dāng)按下遙控按鈕時，單片機產(chǎn)生相應(yīng)的控制脈沖，由紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。 方案三：利用紅外遙 控開關(guān)電路 用單片機制作一個紅外電器遙控器，可以分別控制 5個電器的電源開關(guān)，和一個電燈開關(guān)，并且可以對電燈進行亮度的調(diào)光控制。 紅外接收部分結(jié)構(gòu)如下： 圖 當(dāng)紅外接收器接收到控制脈沖后，經(jīng)單片機處理由顯示設(shè)備顯 示出當(dāng)前受控電器的序號，并判斷是否對電燈進行調(diào)光，如需調(diào)光則經(jīng)調(diào)光電路處理后實現(xiàn)調(diào)光功能。 方案二雖可雖可控制多個電器，但控制功能過于單調(diào)，僅能實現(xiàn)電器開關(guān)的控制，實用價值不大；方案三不僅可用控制鍵實現(xiàn)對電器的控制，而且可對一路電燈進行亮度控制，方便實用。所以本設(shè)計采用方案三作為設(shè)計藍(lán) 本。 13 發(fā)射電路部分 器件選擇 單片機的選擇 : 本設(shè)計所用的單片機可以用 C－ 31, AT89C－ 51,羚羊單片機等多種單片機來實現(xiàn)。本設(shè)計所編寫的程序比較簡單，功能也比較少，如用羚羊單片機過于麻煩，大材小用，本設(shè)計所用到的輸入輸出端口也不是很多，所 以我們決定用AT89C－ 51 單片機來完成本設(shè)計，既方便也很實用。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 ? 指令集和輸出管腳相兼容。 主要特性： 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 三級程序存儲器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個中斷源 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 振蕩器 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時 鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。另外一種是 外部時鐘方式，即將 XTAL1 接地，外部時鐘信號從 XTAL2 腳輸入。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在閑置模式下， CPU 停止工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。因此本設(shè)計決定選用 15 芯片 89C51 作為核心芯片。 頻率發(fā)生選擇 可用一 12M 晶體震蕩器發(fā)生滿足要求的頻率。 在確定選擇 AT89C51 作為本設(shè)計發(fā)射電路核心芯片和點觸式開關(guān)作為控制鍵后，加上一個簡單紅外發(fā)射電路和 12M 晶體震蕩器便可實現(xiàn)紅外發(fā)射。因為從 口出來的為高電壓，而三級管 9013 不能承受此電壓，所以采用了一個阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管上的電壓。 顯示設(shè)備選擇 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中 ,使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管 )， LCD(夜晶顯示器 )。但是 17 他們也是各有特點的： LED接口非常簡單，不需要專用的驅(qū)動程序，在設(shè)計程序時也非常的簡單； 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。 下面簡單介紹一下 LED顯示器的結(jié)構(gòu)和引腳 LED顯示器是有發(fā)光二極管來顯示字段的器件。發(fā)光二極管的陽極連在一起稱共陽極顯示器，陰極連在 一起的稱共陰極顯示器。一個顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管控制 a～ g七段的亮或暗，另外一個發(fā)光二極管控制一個小數(shù)點的亮或暗。 圖 LED有兩種顯示方式：動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。例如對于共陰極 LED顯示器，當(dāng)其 a,b,c,d,e,f 為高電平， g,dp 為低電平時，為高電平的引腳恒定截止，顯示器顯示“ 0”。 靜態(tài)顯示方式，顯示器中的各位相互獨立，而且各位的顯示字符一經(jīng) 18 確定，相應(yīng)鎖存的輸出將維持不變。這種顯示方式編程容易，管理也較簡單，但占用 I/O口資源較多，因此在顯示位數(shù)較多時，一般采用動態(tài)顯示方式。動態(tài)顯示方式是一位一位地分時輪流點亮各位顯示器，對沒一位顯示器來說，每隔一段時間輪流點亮一次。調(diào)整導(dǎo)通電流和時 間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。下圖利用 P2 口控制各顯示器輪流選通， P0口接各顯示器的段選位，提供各顯示器的顯示數(shù)據(jù)。比如在本設(shè)計中需要采用 5 個數(shù)碼管，一個要 9 個口子，那總共需要 45 個口子，這是無法達(dá)到的，而動態(tài)只要 8個就可以了。 調(diào)光設(shè)備選擇 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 。 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 。 ,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。 19 ,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。 本設(shè)計采用的就是以上第 二類的一個型號為 PS2021。 碼分制紅外遙控就是指令信號產(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。 動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外光信號。智力的指令信號檢出電路是與發(fā)射器中編 碼電路相對應(yīng)的譯碼電路，它將指令信號譯出。 設(shè)計電路圖如下 : 圖 其中芯片端口 至 接數(shù)碼管的 a 至 h 這 8 個引腳，用來顯示被控發(fā)光二極管的序號。因為從 口出來的為高電壓，而三極管 9012 不能承受此電壓，所以采用了一個阻值較大的電阻來起分壓作用，從而緩沖了加到三級管上的電壓。 圖 接收頻率部分和紅外接收設(shè)計 為了與發(fā)射端對應(yīng)，同樣采用一個 12M 晶體震蕩器與一個紅外接收的二極管配合可對發(fā)射出的頻率進行 接收。 端口 至 接 6 個發(fā)光二極管的電源控制輸出。端口 ，端口 為 50Hz 交流市電相位基準(zhǔn)輸入，端口 為中斷輸入口，端口 用于接收 22 紅外遙控碼輸入信號。發(fā)射電路的端口 的輸出調(diào)制波如下圖所示 : 23 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 ,第一位碼的低電平將啟動中斷程序 ,實時接收數(shù)據(jù)幀 .在數(shù)據(jù)幀接收時 ,將對第一位 (起始位 )碼的碼寬進行驗證 .若第一位低電平碼的脈寬小于 2ms,將作為錯誤碼處理 .當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms時 ,結(jié)束接收 ,然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個數(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 ： 遙控發(fā)射部分： 下圖是遙控發(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 . 24 圖 掃鍵過程 :首先判斷控制鍵是否按下 ,若有控制鍵按下則進行逐行掃描 ,按照P口值查找鍵號