【正文】 3 方式 .................................................... 3 方式 .................................................. 3 方式選擇 .................................................... 3 2 總體設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 4 方案一：最簡紅外遙控電路 .................................... 4 方案二： 紅外遙控開關(guān)電路（簡單控制） ........................ 4 方案三：利用紅外遙控開關(guān)電路（復(fù)雜控制） .................... 5 方案比較 .................................................... 6 3 硬件部分設(shè)計(jì) ...................................................... 6 單片機(jī)的選擇 ................................................ 6 顯示器的選擇 ................................................ 7 調(diào)光器的選擇 ................................................ 7 按鍵的選擇 .................................................. 7 紅外發(fā)射管與接收頭的選擇 .................................... 7 電路設(shè)計(jì) .................................................... 8 4 軟件部分設(shè)計(jì) ..................................................... 13 遙控碼的信息協(xié)議 ........................................... 13 程序設(shè)計(jì) ................................................... 15 5 最后總結(jié) ......................................................... 19 6 主要參考文獻(xiàn) ..................................................... 20 皖西學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì) 學(xué)生： （指導(dǎo)老師：） （皖西學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院） 摘 要 ： 遙控，即控制對象的遠(yuǎn)程控制，使其根據(jù)指令執(zhí)行動作。小到日常生活中的電器控制，大到工業(yè)上高危高險(xiǎn)作業(yè)的遙控以及航天科學(xué)上的衛(wèi)星管控，這些都是遙控的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。發(fā)射端電路采用碼分制的信息傳輸格式并通過紅外線載體傳遞控制信號；接收端通過解碼器解碼識別發(fā)射端發(fā)射的紅外信號再由單片機(jī) AT89C51 輸出相對應(yīng)的控制電平控制受控的對象。 關(guān)鍵詞：遙控器；單片機(jī)；紅外信號；解碼器 Electric Remote Control Microcontroller Based Design Student: chenyang (Faculty Adviser： zhangbin) （ College of Mechanical and Electronic Engineering， West Anhui University） Abstract: remote control, namely the controlled object remote control to operate according to instructions. And now with the rapid development of remote control technology plays an increasingly important role in the production of life. Small everyday electrical control, highrisk insurance to large industrial operations, and satellite remote control on space science, these are the realities of remote applications. With the development of electronic technology using singlechip micro remote control system is an important direction for future development of the control field. Microcontrollerbased remote control designed using AT89C51 core processors, designed into the transmitter and receiver circuit processing circuit two parts. Code transmitter circuit using the transmission format of the system information and control signals transmitted by infrared carrier。 MCU。 decoder 基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì) 前言 隨著科技的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高，越來越多的電器產(chǎn)品進(jìn)入了尋常百姓的家中。智能化以及遠(yuǎn)程操控更是未來電器的發(fā)展方向。不過鑒于本人知識水平的限制，本設(shè)計(jì)只能通過紅外遙的方式控制 5 個電器的開關(guān)，以及隊(duì)一組 LED 燈光的明暗控制。因此，無線電波收發(fā)器和發(fā)送器的接收頻率必須相同。 由于無線電的使用可能會干擾和影響其他電子設(shè)備的工作，比如飛機(jī)在飛行中要求乘員關(guān)閉手機(jī)等無線通訊設(shè)備。在不同的場合、不同的工作性質(zhì)下都有專門的對無線電的頻率、功率的約束。 單純從遙控的效果來說，無線電的發(fā)射功率、接收器件的接受靈敏度以及工作頻率都是影響它的重要因素。 而這 兩點(diǎn)恰恰就是無線電遙控電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。因此為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求在基礎(chǔ)的收發(fā)電路之上我們就需要加入許多附加電路。因此對于本設(shè)計(jì)無論是成本上、實(shí)現(xiàn)難度上、以及設(shè)計(jì)本身的應(yīng)用范圍上來說使用無線電遙控都不是最佳選擇，甚至都不是可選項(xiàng)。發(fā)射端 經(jīng)過紅外線發(fā)射 LED 發(fā)送紅外線控制信號，信號被紅外接收模塊接受，并對信號進(jìn)行譯碼而做出相匹配的控制動作完成遙控。和基本性能用的紅外光，而且不容易產(chǎn)生相互干擾的直線傳播，是理想的信息載體的傳播。 再者，使用紅外遙控器件時，工作電壓低，功耗小，附加電路簡單，對于本設(shè)計(jì)來說恰恰符合需求。 不過本設(shè)計(jì)如果使用 wifi 傳遞控制信息，則遙控器端以及受控端要加裝 wifi模塊。 方式 ZigBee 是一種無線連接，可工作在 分別具有最高 250kbit/s、 20kbit/s和 40kbit/s 的 傳輸速率 ，它的傳輸距離在 1075m的范圍內(nèi) ,但可以繼續(xù)增加。但是 ZigBee 在實(shí)際使用過程中還要考慮不同設(shè)備之間同時收發(fā)信息時設(shè)備之間的沖突問題。本設(shè)計(jì)中使用的是 AT89C51 單片機(jī)，在功能上就難以支持 ZigBee 復(fù)雜的信息傳遞，并且對此設(shè)計(jì)本身來說使用 ZigBee 來說成本還是過高。紅外遙控應(yīng)用簡單、 成本低廉、控制范圍基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種簡單的控制電路并不需要專門配置譯碼器，所以成本比較低。 紅外接收端示意圖： 紅 外 接 收 解 調(diào) 控 制 受 控 目 標(biāo) 圖 紅外接收端 當(dāng)紅外接收端接收到控制頻率時，由一個附加電路對其進(jìn)行解調(diào)并產(chǎn)生相對應(yīng)的控制功能。 紅外發(fā)射端示意圖： 皖西學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 遙 控 按 鈕 單 片 機(jī) 紅 外 發(fā) 射 圖 簡單紅外發(fā)射端 當(dāng)按下遙控按鍵時，單片機(jī)發(fā)出對應(yīng)的控制脈沖，由紅外 LED 發(fā)射出去。 方案三 ：利用紅外遙控開關(guān)電路（復(fù)雜控制） 使用單片機(jī)制作一個紅外電器遙控器，可以控制最多 5 個電器的電源開關(guān)，和一個發(fā)光 LED 的開關(guān)，并且可以對發(fā)光 LED 的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 紅外接收端示意圖： 紅 外 接 收受 控 目 標(biāo) 電 源開 關(guān)L E D調(diào) 光 電 路單 片 機(jī)顯 示 器 圖 復(fù)雜紅外接收端 當(dāng)控制接收通過微控制器發(fā)送的紅外 脈沖將解析到顯示器上的控制對象的信息，并確定 LED 是否調(diào)光，調(diào)光，如果需要調(diào)光跳躍處理的調(diào)光電路的功能。 不過，方案二雖然實(shí)現(xiàn)了對多個電器的控制但是只能進(jìn)行簡單的開關(guān)變換，功能上來說還是比較單薄。所以相比較而言本設(shè)計(jì)使用方案三。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)FLASH 存儲器 （ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位 微處理器 ，俗稱 單片機(jī) 。單片機(jī)的 EEPROM 可擦除重復(fù) 1000 次。因?yàn)?CPU8 和多功能組合在 單個閃速存儲器芯片中， ATMEL AT89 C51 是用于單片機(jī)一種高 效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 顯示器的選擇 單片機(jī)系統(tǒng)使用中應(yīng)用最多的顯示器主要有 LED 和 LCD（液晶顯示器）。不過它們之間的使用也是各有特點(diǎn)： LED 接口簡單不需要專門的驅(qū)動程序； LCD 顯示的字體比較豐富，也清楚，但是 LCD 的接口復(fù)雜要想顯示文字還要自己造字庫，難度比較大。 調(diào)光器的選擇 本設(shè)計(jì)中用到的調(diào)光功能只是調(diào)節(jié) LED 等的亮暗，因此不用使用復(fù)雜的調(diào)光控制系統(tǒng)，使用一個光電耦合器就可以完成。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。 按鍵的選擇 本設(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目比較少，因此沒必要外加鍵盤，直接使用單片機(jī)上的控制接口，使用 8 個點(diǎn)觸式開關(guān)就夠了。 LF5038 有 2 個引腳，“ A”和“ K”是它的陽極和陰極。 LF5038 主要參數(shù)為：峰值波長 940nm；正向工作電壓值為 ，最大電壓基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì) 值為 ；一般來收正向工作電流越大 LF5038 的發(fā)射距離越遠(yuǎn)。；當(dāng)無信號接收時 LF0038F 的靜態(tài)工作電流為 ；若以寬度為 600us 發(fā)射脈沖，在 5m的范圍內(nèi)，取 50 次平均值得到 LF0038F 的接收脈沖寬度范圍是 500700us。當(dāng)不同的指令鍵被按下時，指令信號電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號，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，再由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號。使用 AT89C51 單片機(jī)可以很簡單的產(chǎn)生這種載波信號，但是需要使用單片機(jī)自帶的一個定時器資源。 紅外發(fā)射的數(shù)字基帶信號也可以用單片機(jī)產(chǎn)生。數(shù)字基帶信號和載波信號經(jīng)過“與非”門輸出以后成為紅外發(fā)射端的控制信號。所以為了增加有效距離必須要重新設(shè)計(jì)驅(qū)動電路。考慮到三極管的最大集電極電流要大于紅外發(fā)射管的 IF，三極管 9012 和 9013 都能符合技術(shù)要求。因此發(fā)射端電路使用 NPN 電路。 圖示為核心電路圖： 圖 發(fā)射端核心電路 圖中第 9 腳（ RST）所接的是一個最簡單的 RC 上電復(fù)位電路（用來替代看門狗）。 晶體三極管主要用于放大電路中起放大用，本設(shè)計(jì)采用的是一個 NPN 型的三級管 9013， 為了得到更大的放大倍數(shù)，采了類似共射級接法。 皖西學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 發(fā)射電路完整電路圖 圖 發(fā)射端完整電路 上圖為發(fā)射電路完整電路圖，圖中第 1 腳到第 7 腳接 7 個點(diǎn)觸式開關(guān)。 接收電路部分 接收部分 紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號以及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路組成。否則就有可能因?yàn)橥饨绲墓饩€突變造成對接收電路的干擾，產(chǎn)生誤響應(yīng)，系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性就較差。因此在接收電路中，使用直流穩(wěn)壓電源或者 3 節(jié) 干電池串聯(lián)供電比較適用。 下圖為紅外接收模塊電源電路圖： 圖 電源電路圖 接收電路設(shè)計(jì) 在確定發(fā)射電路的硬件構(gòu)成，本著盡量使用相同原件的原則。第 25 號端口到第 39 號端口接作為 5 個電器的電源控制輸出。 4 軟件部分設(shè)計(jì) 遙控碼的信息協(xié)議 本設(shè)計(jì)中遙控器主機(jī)與從機(jī)（發(fā)射端與接收端）之間的信息交換格式采用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個數(shù)代表不同的碼，最大為 9 脈沖，最小為 2 脈沖。以第 10 號端口輸出波形為例： 基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì) 圖 10 號端口輸出波形