【正文】 e 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(xiàn)綜述 紅外遙控技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)，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(jī)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(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強(qiáng)弱進(jìn)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(jìn)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(jī)為外部采樣處理控制器，并與微機(jī)通信完成整個處理過程，并由微機(jī)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(jī)的遙控，音響設(shè)備的遙控，錄象機(jī)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)?！懊}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(jī)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(jī)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(jìn)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(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。 方案三：利用紅外遙控開關(guān)電路 用單片機(jī)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(jìn)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(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(jìn)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(jī)的選擇 : 本設(shè)計所用的單片機(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(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng) 。 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 PS2022。 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 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(jìn)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 : 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(jìn)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(jìn)行逐行掃 描 ,按照P口值查找鍵號 .最后按照鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序如下