【正文】 種：無線電波、超聲波、聲控和紅外線等方式。此外，超聲波遙控，其帶寬不寬，外部信號很容易對其進行干擾，而且最終方式精度低、抗干擾能力差和語音識別困難，因此也沒有用。并且，紅外遙控的優(yōu)點也非常多，比如發(fā)射裝置的紅外線發(fā)射二極管價格低廉；數(shù)字信號編碼與二次調(diào)制使得信號傳輸抗干擾性增強，降低的失誤率，功率消耗量降低；不會對其他信號產(chǎn)生干擾；響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高、傳輸效率高等。當獨立式鍵盤電路由按鍵按下的時候，單片機可以檢測到對應(yīng)端口的一個信號，然后單片機將鍵對應(yīng)的操作編碼后通過紅外發(fā)射電路發(fā)射出去，這樣便完成了一次紅外數(shù)據(jù)的發(fā)射。 圖21 紅外發(fā)射端工作原理框圖 紅外接收端原理紅外遙控接收端則大體上由STC89C52單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、電源、紅外接收電路和步進電機控制電路、LCD1602狀態(tài)顯示電路等組成。紅外接收端的工作原理框圖如圖22所示。STC89C52單片機使用的內(nèi)核是行業(yè)標準的C51內(nèi)核，引腳配置和內(nèi)部函數(shù)跟普通8XC52相同。RST（9腳）為復(fù)位輸入端口，是銜接復(fù)位電路的端口。通用I/O端口P0~P3端口，其功能由軟件定義。 b）工作電壓：~（5V單片機）/~（3V單片機）。 d）用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)。 f）通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P0/P1/P2/P3是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻。 h）具有EEPROM功能。 g）共3個16位定時器/計數(shù)器。 k）外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，POWER DOWN模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 m)工作溫度范圍：40~+85攝氏度（工業(yè)級）/0~75攝氏度（商業(yè)級）。AT89C52的引腳圖如圖31所示。執(zhí)行指令時在時鐘電路產(chǎn)生一系列控制信號下CPU取出所需要的指令操作碼在程序存儲器中并且進行譯碼完成指令所規(guī)定的動作。MCS51單片機各功能單元的操作是以時鐘信號為準的，有條不紊的進行工作著，因此時鐘頻率直接影響單片機運行的速度，而且單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會受到時鐘電路質(zhì)量的影響。在一般情況下，單片機都使用內(nèi)部時鐘方式，外接一個振蕩電路，本課題設(shè)計選用內(nèi)部時鐘方式，如圖32所示電路。而復(fù)位電路設(shè)計的好不好、質(zhì)量過不過關(guān)都會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成很大的負面影響。單片機的復(fù)位及其操作是非常重要的。上電復(fù)位和按鍵復(fù)位是復(fù)位操作的二種方式。 b)按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位便是在上電復(fù)位的電容上并聯(lián)一個開關(guān)，開關(guān)閉合時電容便開始放電，復(fù)位引腳（RST）將處于高電平，由于電容充電，因此高電平的狀態(tài)會持續(xù)一段時間用來確保單片機進行復(fù)位。圖33 STC89C52上電復(fù)位 紅外線發(fā)射電路 紅外線發(fā)射管選用了普遍使用的TSAL6200。它是發(fā)光元件，能將電能轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見光）并發(fā)射出去是其主要的能力，在各種光電開關(guān)及遙控電路中被泛所用。工作原理：基于單片機來控制紅外線發(fā)射管，用不同的脈沖間隔時間來表示不同按鍵的編碼值，然后二次調(diào)制成38kHz信號由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。單個輸入比較適合用獨立式鍵盤，每個按鍵都有與之對應(yīng)的 I/O 口，只要查詢 I/O 口的高低電平就可以確定按鍵的狀態(tài)。常用行掃描法、列掃描法和線翻轉(zhuǎn)法來查詢按鍵的狀態(tài)。硬件消抖涵蓋RC濾波電路，單穩(wěn)態(tài)電路和雙穩(wěn)態(tài)電路,雙穩(wěn)態(tài)的RS觸發(fā)器電路是目前用的最多且效果最好的。此次設(shè)計選擇了軟件消抖。當鍵S5被按下時，對應(yīng)的操作為“右轉(zhuǎn)”（正轉(zhuǎn)），步進電機正轉(zhuǎn)；當鍵S6被按下時，對應(yīng)的操作為“左轉(zhuǎn)”（反轉(zhuǎn)），步進電機反轉(zhuǎn)；當鍵S7被按下時，對應(yīng)的操作為“減速”，步進電機減速；當鍵S8被按下時，對應(yīng)的操作為“加速”，步進電機加速；當鍵S9被按下時，對應(yīng)的操作為“停止”，：圖36 獨立式鍵盤電路與單片機連接圖 紅外線接收電路紅外線接收頭(又稱紅外線接收模組,IRM)是集成紅外線接收PD二極管、放大、濾波和比較器輸出等IC模塊。 常用的紅外接收頭的外形，均有三只引腳，分別為電源負(GND) 、電源正（VDD）和數(shù)據(jù)輸出(Out)。 普通的紅外接收頭主要參數(shù)如下：工作電壓：～ 工作電流：～ 接收頻率： 峰值波長：940nm 靜態(tài)輸出：高電平 輸出低電平：≤ 輸出高電平：接近工作電壓。HS0038是一種常用的紅外接收頭，因為其集接收電路，低通濾波，調(diào)制和解調(diào)電路，放大電路和控制電路作為一個整體，方便，簡單，實用。HS0038接收頭內(nèi)部構(gòu)造如圖38所示。圖39 HS0038應(yīng)用電路圖本設(shè)計主要是采用HS0038紅外接收頭實物如圖310。液晶顯示屏（LCD）具有很多優(yōu)點，如體積小、微功耗、小巧輕薄、顯示的內(nèi)容豐富等，廣泛的應(yīng)用各個領(lǐng)域中，特別是在低功耗和便攜式儀表系統(tǒng)。VSS與BLK之間可以接三極管NPN，讓三極管NPN做開關(guān)，控制液晶顯示屏的開關(guān)，可以用于省電模式。圖 311 LCD1602實物引腳圖LCD1602與單片機連接圖如圖312所示。當它處于非超載的情況下時，電機停止的位置、速度僅依賴于脈沖和脈沖頻率信號的數(shù)目，它獨立于負載的變化，每當步進電機驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，步進電機就向設(shè)定的方向旋轉(zhuǎn)一個固定的角度，稱為“步距角”。使得在速度、位置等領(lǐng)域用步進電機來控制將會變得非常容易。它僅可以在雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成系統(tǒng)中使用。步進電機實物圖如圖313所示。b)步進電機的轉(zhuǎn)向控制：在一定的工作方式下，步進電機正轉(zhuǎn)則是正序換相通電，反之則反轉(zhuǎn)。二個脈沖之間的時間間隔越短則步進電機速度就越快。步進電機收到一個脈沖信號就轉(zhuǎn)動一步。分述如下：功耗小，精密度好，但扭矩小，振動大。以這種方式控制步進電機轉(zhuǎn)動時，其勵磁順序如表31所示。表31 步進電機1相勵磁法b)二相勵磁法：一瞬間導(dǎo)通二相。勵磁順序為AB→BC→CD→DA→AB。如果激勵信號反向傳輸，則步進電機反轉(zhuǎn)。因其分辨率增強，運行平穩(wěn)，因此也廣泛使用。如果激勵信號反向傳輸，則步進電機反轉(zhuǎn)。單拍與雙拍相比較而言，它們步距角相等，但單拍轉(zhuǎn)動力矩小。本設(shè)計采用4相步進電機MP28GA，其驅(qū)動方法為4相8拍，額定電壓為5V，電源供電方式為單極性直流。 步進電機的驅(qū)動電路因為單片機I/O口輸出的電流比驅(qū)動步進電機所需的電流要小，因此系統(tǒng)要靠一個ULN2003芯片來放大此時的電流從而驅(qū)動步進電機進行工作。圖314 ULN2003引腳圖單片機控制步進電機工作流程圖如圖315所示。 圖 316 步進電機驅(qū)動電路圖4. 系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計的軟件部分由二個部分構(gòu)成：紅外發(fā)射端程序和紅外接收端程序。 紅外編碼子程序設(shè)計a）載波：如圖41所示， 25us的周期即38KHz頻率的載波，平時一般通過硬件來產(chǎn)生這個載波，但為了簡化電路，節(jié)省成本，此次設(shè)計由軟件來完成。其中361個周期的載波就可以表示9000us。載波長度640us相當于25個周期的載波。e）數(shù)據(jù)1的傳送：如圖43所示，發(fā)送標志后延遲480us表示數(shù)據(jù)1”。圖44數(shù)據(jù)幀的構(gòu)成發(fā)射引導(dǎo)碼后從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中取出數(shù)據(jù)，是 “0”調(diào)用“0”發(fā)射模是1調(diào)用“1”發(fā)射模，直到整個數(shù)據(jù)發(fā)射完。圖45紅外編碼子程序編碼流程圖 按鍵子程序設(shè)計當按下一個按鈕，程序的消抖再次確認按鈕是否被按下，如果沒有，繼續(xù)等待按鈕被按下，如果有鍵被按下，掃描程序，確定相應(yīng)的鍵值。圖46按鍵掃描子程序流程圖 LCD顯示電路程序設(shè)計LCD1602讀操作時序圖如圖47所示:圖47 LCD1602讀操作時序LCD1602讀操作時序圖如圖47所示:圖48 LCD1602寫操作時序 紅外線解碼判斷子程序設(shè)計所謂紅外解碼顧名思義就是紅外編碼反操作，將一段二進制數(shù)解碼出來。若否，則判定此次接收失敗，程序結(jié)束。 圖49紅外線解碼波形 步進電機控制程序步進電機的控制程序，根據(jù)紅外解碼程序代碼的值，相應(yīng)的查詢代碼值的操作，控制芯片的I / O口發(fā)出相應(yīng)的操作指令，使步進電機進入相應(yīng)的工作狀態(tài)。圖410 紅外接收端主程序流程圖5. 系統(tǒng)調(diào)試與測試 軟件調(diào)試與測試系統(tǒng)的軟件測試比硬件測試更加的麻煩，因為軟件測試的時候沒有很多資料區(qū)作參考，更多的時候是靠自己的想法并且通過測試區(qū)一步一步的靠近正確的結(jié)果。通過調(diào)試程序在keil編譯一般有以下幾點錯誤：一是邏輯錯誤，也是語法上的錯誤，很容易被發(fā)現(xiàn)；另一個是錯誤的功能，是指在語法上正確的前提下，由于一個錯誤的設(shè)計想法或問題，軟件的功能無法實現(xiàn)。b）在仿真設(shè)計系統(tǒng)的過程中，步進電機不工作，經(jīng)調(diào)查，原因是主程序不調(diào)用的步進電機程序，把調(diào)用語句放在合適的位置后步進電機就可以正常工作了。 硬件調(diào)試與測試系統(tǒng)的硬件測試主要的功能就是確定電路是否具有可行性、電路焊接的是否正確以及系統(tǒng)運行的是否穩(wěn)定。在整個系統(tǒng)的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)了如下問題：a）硬件調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)紅外發(fā)射二極管正常工作但紅外接收端卻接收不到信號，通過排查研究，發(fā)現(xiàn)可能是發(fā)射管工作電壓太低，所以在電路上增加一個三極管后發(fā)射管工作正常，接收端就可以收到紅外信號了。系統(tǒng)整體運行狀態(tài)如圖5553所示。最終設(shè)計成果經(jīng)過調(diào)試以后能穩(wěn)定完美的運行，步進電機能順利的完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、啟動、停止的功能。本次設(shè)計是紅外控制步進電機，紅外遙控這個技術(shù)現(xiàn)如今已經(jīng)有了很大的發(fā)展，以后也必定會有很大的發(fā)展前途。步進電機有非常廣發(fā)的用途，例如可以用到很多精密加工的機械上，工業(yè)流水線上等，我們在步進電機加上紅外線控制模塊，可以無線遙控，解決了很多特殊需求，試步進電機用途更加的廣乏。整個設(shè)計制作過程不是我原來想象的那么簡單的，遇到很多意想不到的困難，整個系統(tǒng)是在調(diào)試中不斷完善的，不斷的調(diào)試中我也明白了學(xué)習(xí)電子科技不是光看看書就有用的，自己動手去焊接連接電路在這個過程中去發(fā)現(xiàn)問題去解決問題這個才是最好的方法?？傊?，在設(shè)計過程中，比以往更深刻的學(xué)習(xí)了關(guān)于單片機、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的知識，不僅僅是知識的沉淀，還有就是加強的實踐能力不僅在硬件設(shè)計方面還有軟件設(shè)計方面，相信這些能力將有助于我未來的職業(yè)生涯。此次畢業(yè)設(shè)計很好的展現(xiàn)了我大學(xué)所學(xué)的東西。整個畢業(yè)得到了很多人的熱心幫助和建議，在此我對他們表示我衷心的感謝。其次，我要還要特別感謝我的指導(dǎo)老師，在我的論文書寫及設(shè)計期間給了我大量的幫助和非常悉心的指導(dǎo)，幫我理清了設(shè)計思路和操作方法以及遇到的各種困難，并且?guī)臀业恼n題做了很多有效的修改和改進。最后再次表示對朱曉琴老師衷心的感謝。謝謝你們！ 簽名： 日期： 年 月 日附錄：附錄1：基于單片機紅外發(fā)射步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計電路原理圖附錄2：基于單片機紅外發(fā)射步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計元件清單附錄3：基于單片機紅外發(fā)射步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計源程序45附 錄器件名稱數(shù) 量單片機2個按鍵5個紅外線發(fā)射二級管1個紅外線接收頭1個LED燈2個晶振2個電容若干三極管1個液晶顯示屏1個步進電機1個ULN20031個滑動變阻器1個電阻若干附錄3. 基于單片機紅外發(fā)射步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計源程序發(fā)射部分電路程序：【紅外編碼IR】include include sbit IR_Bit = P2^5。 。 while (i)。 Delay12us()。 Delay12us()。 }}/* 延時400us函數(shù)單片機：AT89S52晶 振：12Mhz*/void Delay400us(void) { unsigned char i。 i = 197。}/* 延時4ms函數(shù)單片機：AT89S52晶 振：12Mhz*/void Delay4ms(void) { unsigned char i, j。 j = 197。 } while (i)。 i = 2。 do { while (j)。}/* 延時115us函數(shù)單片機：AT89S52晶 振：12Mhz*/void Delay115us() { unsigned char i。 while (i)。 。 while (i)。 Make_n_Carrier(361)。 Delay400us()。i