紅外遙控裝置的設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　保密類別       編 號      </p><p><b>　　xx學(xué)院</b></p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p><b>　　紅外遙控裝置

2、的設(shè)計</b></p><p>　　系 別 電子信息科學(xué)系</p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程</p><p>　　年 級 xxxxxxxx</p><p>　　學(xué) 號 xxxxx</p><p>　　姓 名 xxxx

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 xxxx</p><p>　　2012年 2 月 28 日</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　紅外遙控是20世紀70年代才開始發(fā)展起來的一種遠程控制技術(shù)，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實現(xiàn)對控制對象的遠距離控制，具體來講，就是有發(fā)射

4、器發(fā)出紅外線指令信號，有接收器接收下來并對信號進行處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠程控制。</p><p>　　本設(shè)計采用單片機AT89C51為紅外遙控發(fā)射接收芯片，HS0038作為紅外一體化接收管，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一個簡易的紅外遙控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)射和接收部分，當紅外接收器接受到紅外遙控信號后，將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大，調(diào)解，濾波后，將信號送入單片機中進行信號識別解碼，然后進行數(shù)碼顯示。另外本系統(tǒng)有

5、16個按鍵，可用于擴展控制其他電路。本設(shè)計在proteus上完成仿真。本設(shè)計方案以軟件為主，基于市場的需求，結(jié)合紅外遙控設(shè)計簡單、作方便、成本低廉等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：編碼；解碼；單片機；紅外遙控</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the kind of household ap

6、pliances increased and the use of remote controller being more and more universal. Many people start to choose IR (Infra-red) remote-operated controller. But the market of IR (Infrared) learning remote controller is not

7、as well as the technology in our country. In paper a design of IR learning remote-operated controller with touch screen is to be discussed to improve the production of IR learning technology.</p><p>　　The tr

8、aditional method for IR coding is collecting the IR signal through Interrupt mode or Query mode by single-chip microcomputer. In some condition this method needs repeat for many times. In paper, PC (Personal Computer) is

9、 used to record the whole wave and optimize the wave through software, which makes it easy to finish the decoding for one time; By experiment, the infrared emission distance is turned to be affected by the duty ratio of

10、carrier wave and the current of IR emitting diode. Aft</p><p>　　From simple to complex, remote control receiver decoding device、remote control launcher coding device and universal IR learning remote controll

11、er are made . then, as a typical example as SAA3010 remote controller, the controller is vested functions as follows: IR coding and decoding, launch and receive, keyboard and touch screen, and color display. The final ve

12、rsion of design can replace SAA3010 remote controller in function.</p><p>　　Key words: IR learning；IR decoding；MCU control；sound card sampling；TP calibration</p><p><b>　　目 錄</b></

13、p><p>　　第1章 緒論.........................................................................................................2</p><p>　　1.1 選題的目的意義........................................................

14、...................................................... 2</p><p>　　1.2 紅外遙控簡介…………………………………………………………………………...3</p><p>　　1.3 紅外遙控研究現(xiàn)狀和成果.............................................................

15、................................. 4</p><p>　　第2章 紅外遙控方案設(shè)計................................................................................6</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計概況....................................

16、...............................................................................6</p><p>　　2.2 紅外編碼方案...........................................................................................................

17、........7</p><p>　　2.2.1 紅外遙控發(fā)射電路框圖………………………………………………………………8</p><p>　　2.2.2 紅外遙控接受電路框圖…………………………………............................................9</p><p>　　第3章 紅外遙控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計..........

18、................................................10</p><p>　　3.1 AT89C51系列單片機功能特點........................................................................................10</p><p>　　3.1.1 HS0038介紹

19、...................................................................................................................15</p><p>　　3.2 紅外發(fā)射電路......................................................................

20、...........................................17</p><p>　　3.3 紅外接收電路………………………………………………………………………….18</p><p>　　3.4 數(shù)碼管顯示…………………………………………………………………………….19</p><p>　　3.5 4*4矩陣式鍵盤………………………………

21、…………………………………………21</p><p>　　第4章 紅外遙控系統(tǒng)軟件的設(shè)計..................................................................23</p><p>　　4.1 紅外編碼發(fā)射...............................................................

22、..................................................23</p><p>　　4.2 紅外接收解碼.................................................................................................................25</p><p>

23、;　　4.3 紅外遙控仿真測試……………………………………………………………………28</p><p>　　第5章 總結(jié)………………………………………………………...................30</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………….……31 附件……………………………………………………………………….…32</p><

24、p><b>　　第1章緒論</b></p><p>　　1.1 選題的目的意義</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，人們生活的節(jié)奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也隨之不斷增高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們這個要求。遙控器是由高產(chǎn)的發(fā)明家Robert Adler在五十年代發(fā)明的[1]。</p><p>　　而紅外遙控是20世

25、紀70年代才開始發(fā)展起來的一種遠程控制技術(shù)，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實現(xiàn)對控制對象的遠距離控制，具體來講，就是有發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，有接收器接收下來并對信號進行處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能的遠程控制。</p><p>　　紅外遙控具有獨立性、物理特性與可見光相似性、無穿透障礙物的能力及較強的隱蔽性等特點。隨著紅外遙控技術(shù)的開發(fā)和迅速發(fā)展，很多電器都應(yīng)用了紅外遙控。從單純的在家電面板上通過按鈕

26、控制，到短距離(10M以內(nèi))的遙控，雖然改變不大，但其帶來的便利無疑是巨大的。而紅外遙控技術(shù)的成熟，也使得遙控家電變得設(shè)計簡單，價格低廉。</p><p>　　市場的需求促使了紅外遙控的發(fā)展。隨著“智能化”的興起，家電的功能也越來越多，越來越貼進人們生活。因此，對于紅外遙控的開發(fā)和設(shè)計依然有著較大的實用價值。而本設(shè)計就是以家電為對象，通過紅外遙控實現(xiàn)家電的幾種常用功能如開關(guān)、調(diào)速、定時等的控制，相對于傳統(tǒng)的機械控

27、制，體現(xiàn)出了更加方便快捷的優(yōu)點。</p><p><b>　　1.2紅外遙控簡介</b></p><p>　　60年代初，一些發(fā)達國家開始研究民用產(chǎn)品的遙控技術(shù)，但由于受當時技術(shù)條件的限制，遙控技術(shù)發(fā)展很緩慢。70年代末，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速的進步。在遙控方式上大體經(jīng)歷了從高成本的有線到成本低廉控制方便的無線控制。無論采用何種方式，

28、準確無誤傳輸信號，最終達到滿意的控制效 果是非常重要的。最初的無線遙控裝置大多采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受到外界干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動作。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，成為當今時代的主流。由于紅外線在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強，且安全。

29、具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾，是很好的信息傳輸媒體。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。從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是我們今天看到的大多數(shù)紅外遙控器</p><p>　　紅外線是波長在760nm至1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見光，是一種人的眼睛看不

30、到的光線。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在0.76um至3.0um之間。目前廣泛使用的家電遙控器幾乎都是采用的近紅外線傳輸技術(shù)。但作為無線局域網(wǎng)的傳輸方式，紅外線方式的最大優(yōu)點是不受無線電干擾，且它的使用不受國家無線管理委員會的限制。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在850至900nm之內(nèi)。</p><p

31、>　　1.2紅外遙控研究現(xiàn)狀和成果</p><p>　　常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管；由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量的使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940mm左右，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三

32、種顏色。判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣；用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定，而業(yè)余條件下只能用拉鋸法來粗略判判定。</p><p>　　接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外發(fā)光二極管一般有圓形和

33、方形兩種。</p><p>　　由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右），所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用Μpc1373H、CX20106A等紅外接收專用放大集成電路。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽；一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正（VDD）、電源負（GND）和數(shù)據(jù)輸

34、出（VO或OUT）。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優(yōu)點是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36 kHz、40

35、kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。</p><p>　　紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。</p><p>　　由于各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即

36、可。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。</p><p>　　多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當發(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)。接收端地輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自饋、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當按發(fā)射端按鍵時，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。“電平”輸出是指發(fā)射端按下鍵時，接收端對

37、應(yīng)輸出端輸出“有效電平”消失。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。大多數(shù)情況下“高”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?，原來低電平變?yōu)楦唠娖?。此種輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一

38、個輸出有效。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?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。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</p><p>　　除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫

39、存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。</p><p>　　第2章紅外遙控方案設(shè)計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計概況</p><p>　　通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編/解碼專業(yè)集成電路芯片來進行控制操作，控制部分包括鍵盤矩陣，編碼調(diào)制，LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光，電轉(zhuǎn)換放大器，解調(diào)，解碼電路。紅外遙控系統(tǒng)框圖如2-1</p&g

40、t;<p>　　圖2-1 紅外遙控系統(tǒng)框圖</p><p>　　紅外通信的基本原理實質(zhì)上就是指利用紅外線來作為載體傳送信息。把單片機等產(chǎn)生的編碼控制信號，經(jīng)由調(diào)制電路調(diào)制為38 KHz的方波信號（提高發(fā)射效率、降低功耗）。在經(jīng)由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)光二極管（IRED）發(fā)出紅外遙控信號；在接收端使用與發(fā)送端相配對的紅外光電二極管，接收含有控制信號的紅外信號，在將該紅外信號解調(diào)為電信號后，在送入單片機進行

41、解碼，以得到相應(yīng)的控制信號，從而完成紅外信息的傳送。</p><p>　　2.1 紅外編碼方案</p><p>　　紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種實現(xiàn)方案：</p><p>　　方案一：脈寬調(diào)制的串行碼。這種遙控碼具有以下特征： 以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周

42、期為2.25ms的組合表示二進制的“1”。 其相關(guān)的波形圖如圖2-2所示: </p><p>　　圖2-2 串行碼編碼</p><p>　　方案二：碼分制。采用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個數(shù)代表不同的被控對象，最小為2個脈沖。為了使接收可靠，第一位碼寬為3ms，其余為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms，如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3 碼分制編碼波

43、形圖</p><p>　　本設(shè)計采用方案一。 </p><p>　　2.2.1 紅外遙控發(fā)射電路框圖</p><p>　　本遙控發(fā)射器采用脈寬調(diào)制方式，脈寬調(diào)制是靠改變脈沖寬度來控制輸出電壓，通過改變周期來控制其輸出頻率。而輸出頻率的變化可通過改變此脈沖的調(diào)制周期來實現(xiàn)。當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，也就是進行編碼，然后經(jīng)AT89C

44、51芯片進行調(diào)制從而產(chǎn)生不同的編碼信號，再由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號。紅外發(fā)射框圖如2-4所示:</p><p>　　圖2-4 紅外發(fā)射框圖</p><p>　　2.2.2 紅外遙控接收電路框圖</p><p>　　紅外接收電路是紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號及檢出電路，通過一體化紅外接收頭（集成紅外線的接收、放大、解調(diào)，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收

45、到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作）然后將接收到的信號發(fā)送給AT89C51, 然后AT89C51通過內(nèi)部程序?qū)φf接收信號進行判斷然后救驅(qū)動相應(yīng)的外部設(shè)備進行相應(yīng)的動作。此設(shè)計的遙控開關(guān)是在通用通用遙控的基礎(chǔ)上加以改進的，其實就是將紅外遙控器接收部分采用單片機AT89C51來控制。即當一體化紅外接收器接收到的紅紅外遙控紅外信號，經(jīng)放大、解碼濾波后，將原編碼信號傳送入單片機AT89C51中進行信號識別編碼然后進行相應(yīng)的處理，已達到控制電路

46、的目的。紅外接收框系統(tǒng)圖如2-5所示:</p><p>　　圖2-5 紅外接收框圖</p><p>　　第3章紅外遙控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　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。&

47、lt;/p><p>　　3.1 AT89C51系列單片機功能特點</p><p>　　AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作

48、，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。</p><p><b>　　AT89C51引腳</b></p><p>　　—VCC：供電電壓。</p><p><b>　　—GND：接地。</b></p>&

49、lt;p>　　—P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FLASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部電位必須被拉高。</p><p>　　—P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸

50、出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　—P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸

51、出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p>　　—P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1

52、”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：</p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p>　　P3.2 (外部

53、中斷0)</p><p>　　P3.3 (外部中斷1)</p><p>　　P3.4 T0(記時器0外部輸入)</p><p>　　P3.5 T1(記時器1外部輸入)</p><p>　　P3.6 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p>　　P3.7 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</p><p>

54、　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。</p><p>　　—RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。</p><p>　　—：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的

55、脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。</p><p>　　—：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不

56、出現(xiàn)。</p><p>　　—：當保持低電平時，訪問外部ROM；注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當端保持高電平時，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，</p><p>　　此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p>　　—XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p>　　—XTAL2：

57、來自反向振蕩器的輸出[2]。</p><p>　　AT89C51一共有40個引腳，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 AT89C51引腳圖</p><p>　　AT89C51的基本操作</p><p>　　如圖3-2所示，在X1和X2之間接一只石英振蕩晶體構(gòu)成了單片機的時鐘電路，它還有另一種接法，是把外部振蕩器的信號直接連接到XT

58、AL1端，XTAL2端懸空不用。</p><p>　　AT89C51復(fù)位引腳RST/VP通過片內(nèi)一個施密特觸發(fā)器(抑制噪聲作用)與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個機器周期由復(fù)位電路采樣一次。當振蕩電路工作，并且在RST引腳上加一個至少保持2個機器周期的高電平時，就能使AT89C51完成一次復(fù)位。</p><p>　　復(fù)位不影響RAM的內(nèi)容。復(fù)位后，PC指向0000H單元，使單片

59、機從起始地址0000H單元開始重新執(zhí)行程序。所以，當單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可按復(fù)位鍵重新啟動。</p><p>　　MCS-51單片機通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。上電復(fù)位利用電容器充電來實現(xiàn)。按鈕復(fù)位又分為按鈕電平復(fù)位和按鈕脈沖復(fù)位。前者將復(fù)位端通過電阻與Vcc相接；后者利用RC微分電路產(chǎn)生正脈沖來達到復(fù)位目的。復(fù)位電路參數(shù)的選擇應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。</p&g

60、t;<p>　　圖3-2 AT89C51基本操作電路</p><p>　　3.1.1 HS0038介紹</p><p>　　紅外接收電路一體化的紅外接收裝置將遙控信號的接收、放大、檢波、整形集于一身，并且輸出可以讓單片機識別的TTL 信號，這樣大大簡化了接收電路的復(fù)雜程度和電路的設(shè)計工作，方便使用。在本系統(tǒng)中我們采用紅外一體化接收頭HS0038，外觀圖如圖3-1-1 所示。

61、</p><p>　　圖3-1-1 HS0038外觀圖</p><p>　　HS0038 黑色環(huán)氧樹脂封裝，不受日光、熒光燈等光源干擾，內(nèi)附磁屏蔽，功耗低，靈敏度高。在用小功率發(fā)射管發(fā)射信號情況下，其接收距離可達35m。它能與TTL、COMS 電路兼容。HS0038 為直立側(cè)面收光型。它接收紅外信號頻率為38 kHz,周期約26 μs，同時能對信號進行放大、檢波、整形，得到TTL 電平的編

62、碼信號。三個管腳分別是地、＋5 V 電源、解調(diào)信號輸出端。紅外一體化接收頭的測試可以利用圖3-1-2 所示的電路進行， </p><p><b>　　圖3-1-2</b></p><p>　　在HS0038 的電源端與信號輸出端之間接上一只二極管及一只發(fā)光二極管后，再配上規(guī)定的工作電源（為＋5V），當手拿遙控器對著接收頭按任意鍵時，發(fā)光二極管會閃爍，說明紅外接收頭和遙

63、控器工作都正常；如果發(fā)光二極管不閃爍發(fā)光，說明紅外接收頭和遙控器至少有一個損壞。只要確保遙控器工作正常，很容易判斷紅外接收頭的優(yōu)劣。</p><p>　　3.2 紅外發(fā)射電路</p><p>　　本遙控發(fā)射器采用NEC編碼方式。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。</p>&l

64、t;p>　　發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的便是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通Φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同[6]。</p><p>　　遙控發(fā)射通過鍵盤，每按下一個鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號調(diào)制在40KHz的載波

65、上，激勵紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過空間的傳送到受控機的遙控接收器。P1口作為按鍵部分，P3.6口作為發(fā)射部分。電路圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖 3-3 紅外發(fā)射電路</p><p>　　3.3 紅外接收電路</p><p>　　在接收過程中，脈沖通過光學(xué)濾波器和紅外二極管轉(zhuǎn)換為38KHZ的電信號，此信號經(jīng)過放大，檢波，整形，解調(diào)，送到解碼與接口

66、電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。P0口接數(shù)碼管段選，P2口接數(shù)碼管位選。P3_6口作為接收部分。電路圖如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4 紅外接收電路</p><p>　　通常，紅外遙控器將遙控信號調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號發(fā)射出去。將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38KHz(周期為26μs)的載波信號進行脈寬調(diào)制(PWM )，再經(jīng)緩沖放大

67、后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。</p><p>　　根據(jù)遙控信號編碼和發(fā)射過程，遙控信號的識別——即解碼過程是去除38KHz載波信號后識別出二進制脈沖碼中的0和1。由MCS—51 系列單片機AT89C51、一體化紅外接收頭、還原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動電路組成。</p><p>　　接收部分主要元件是紅外接收管，它是一種光敏二極管（實際上是三極管，基極為感光部分）。在實際應(yīng)用中要給紅外

68、接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。</p><p><b>　　3.4 數(shù)碼管顯示</b></p><p>　　7段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理：</p><p>　　由LED組成的7段發(fā)光管顯示器是不太復(fù)雜的單片機應(yīng)用系統(tǒng)常用外部設(shè)備之一。</p><p&

69、gt;　　7段數(shù)碼管一般由8個發(fā)光二極管組成，其中由7個細長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。</p><p>　　當發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光。控制相應(yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡單，使有也方便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起的稱為共陰極數(shù)碼管，如圖3-5所示[5]。<

70、;/p><p>　　圖3-5 7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　如果將公共陰極接地，而在a～g各段的陽極加上不同的電壓，就會使各段的發(fā)光情況不同，形成不同的發(fā)光字符。加在7段陽極上的電壓可以用數(shù)字量表示，如果某一段的陽極為數(shù)字量1，則這個段就發(fā)光；如為0，則不發(fā)光。數(shù)字量與段的對應(yīng)關(guān)系如表3-6所示:</p><p>　　圖3-6 數(shù)碼管顯示格式</p>

71、;<p>　　本設(shè)計選用8位數(shù)碼管7SEG-MPX8-CA作為顯示器，如圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 7SEG-MPX8-CA</p><p>　　7SEG-MPX8-CA是共陽極數(shù)碼管顯示器，它左下側(cè)的abcdefg dp是LED數(shù)碼管顯示器的I/O口，是段選信號，右下側(cè)的12345678是它的位選信號，就是從左到右分別是第一位到第八位，段選信號與位選信號分

72、別接到單片機的不同輸出口。</p><p>　　3.5 4*4矩陣式鍵盤</p><p>　　4*4矩陣式鍵盤系統(tǒng)概述：</p><p>　　矩陣式鍵盤模式以N個端口連接控制N*N個按鍵，實時在LED數(shù)碼管上顯示按鍵信息。顯示按鍵信息，既降低了成本，又提高了精確度，省下了很多的I/O端口為他用，相反，獨立式按鍵雖編程簡單，但占用I/O口資源較多，不適合在按鍵較多的場

73、合應(yīng)用。并且在實際應(yīng)用中經(jīng)常要用到輸入數(shù)字、字母、符號等操作功能，如電子密碼鎖、電話機鍵盤、計算器按鍵等，至少都需要12到16個按鍵，在這種情況下如果用獨立式按鍵的話，顯然太浪費I/O端口資源，為了解決這一問題，我們使用矩陣式鍵盤。</p><p>　　矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個交叉點上設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個數(shù)就為N*N個。這種

74、行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率[3]。</p><p>　　最常見的鍵盤布局如圖3-7所示。一般由16個按鍵組成，在單片機中正好可以用一個P口實現(xiàn)16個按鍵功能，這也是在單片機系統(tǒng)中最常用的形式，本設(shè)計就采用這個鍵盤模式。</p><p><b>　　圖3-7 鍵盤布局</b></p><p><b>　　矩陣

75、式鍵盤電路</b></p><p>　　AT89C51單片機的并行口P1接4×4矩陣鍵盤，以P1.0－P1.3作輸入線，以P1.4－P1.7作輸出線；P1口輸出按鍵信息，在數(shù)碼管上顯示每個按鍵的值。實際電路圖連接如圖3-8所示。</p><p>　　圖3-8 矩陣式鍵盤電路</p><p>　　當無按鍵閉合時，P1.0--P1.3與P1.4-

76、-P1.7之間開路。當有鍵閉合時，與閉合鍵相連的兩條I/O口線之間短路。</p><p>　　判斷有無按鍵按下的方法是：</p><p>　　第一步，置列線P1.4--P1.7為輸入狀態(tài)，從行線P1.0--P1.3輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。</p><p>　　第二步，行線輪流輸出低電平，從列線P1.4--P1.7讀入數(shù)據(jù)，若

77、有某一列為低電平，則對應(yīng)行線上有鍵按下。</p><p>　　綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號。</p><p>　　但是鍵閉合一次只能進行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會連續(xù)多次進行同樣的鍵操作。</p><p>　　第4章 紅外遙控系統(tǒng)軟件的設(shè)計</p><p>　　紅外遙控軟件的設(shè)計分為兩

78、大部份：紅外編碼發(fā)射的設(shè)計和紅外接收解碼的設(shè)計。</p><p><b>　　4.1紅外編碼發(fā)射</b></p><p>　　當某個操作按鍵按下時，單片機先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值編碼，再調(diào)制成38kHz方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。</p><p>　　通常，紅外遙控是將遙控信號調(diào)制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外

79、信號發(fā)射出去的。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38KHz（周期為26us）的載波信號進行脈寬調(diào)制（PWM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去[4]。</p><p><b>　　發(fā)射端程序流程圖</b></p><p>　　發(fā)射控制程序由主程序和鍵掃描程序、編碼發(fā)送程序組成，在主程序中，采用鍵掃描子程序完成各個按鍵的功能

80、。紅外發(fā)送程序如下：</p><p>　　void irsend(bit BT,uint x)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TH0 = x>>8; </p><p><b>　　TL0 = x;</b></p>&l

81、t;p>　　TF0=0; *定時器清0</p><p>　　TR0=1; *打開定時器</p><p>　　if(BT == 0) while(!TF0); *判斷是否有按鍵按下</p><p>　　else while(1) </p><p><b>　?。?</b

82、></p><p><b>　　IR = 1;</b></p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　

83、if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p>　　if(TF0)break;</p><p><b&

84、gt;　　IR=0; </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　TR0=0; </p><p>　　TF0=0; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　遙控發(fā)射主程序的流程

85、圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖 4-1遙控發(fā)射主程序流程圖</p><p>　　4.2 紅外接收解碼</p><p>　　遙控接收部分的主程序及初始化及延時過程如下:首先初始化,然后判斷是否接收紅外信號,若有則紅外解碼，數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù);若無鍵按下，則返回。主程序如下</p><p>　　void main(void)</p&

86、gt;<p><b>　　{ </b></p><p>　　X1=X2=X3=X4 = X5=X6=X7=X8=0; *數(shù)碼管顯示00000000</p><p>　　IT0 = 1; *打開定時器0</p><p>　　EX0 = 1; *打開外部中斷0</p><p>　　EA = 1;

87、 *打開總中斷</p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(); *數(shù)碼顯示</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}&l

88、t;/b></p><p>　　流程圖如4-3所示。</p><p>　　圖4-3 紅外接收主程序流程圖</p><p>　　中斷過程：檢測引導(dǎo)碼(9m+4.5m),讀取32位位碼，分辨0和1（周期大于60為1，小于60為0），效驗識別碼和數(shù)據(jù)碼。中斷程序如下：</p><p>　　void exint0() interrupt 0

89、</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　uint t;</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p><b>　　EX0 = 0;</b></p><p><

90、b>　　t = 0;</b></p><p>　　while(!IR) *記錄引導(dǎo)碼時間</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　t++;</b></p><p>　　} </p>

91、<p>　　if(t < 519) *小于519返回</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EX0=1;</b></p><p><b>　　return;</b></p><p>　　} &

92、lt;/p><p>　　t = 0; </p><p>　　while(IR) </p><p>　　if(t++ > 300)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EX0=1;return;</p><p><b>　　} &

93、lt;/b></p><p>　　for(i=0; i<32; i++) *讀取32位位碼 </p><p><b>　　{</b></p><p>　　t = 0;</p><p>　　while(!IR);

94、 </p><p>　　while(IR) </p><p>　　if(t++ > 200)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　EX0=1;return;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　

95、ircode[i/8]=ircode[i/8]>>1; </p><p>　　if(t>60) ircode[i/8] |= 0x80; *分辨0和1 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if((ircode[0] == ~ircode[1]) &&

96、(ircode[2] == ~ircode[3])) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　X1 = ircode[0]/16;</p><p>　　X2 = ircode[0]%16;</p><p>　　X3 = ircode[1]/16;</p>&l

97、t;p>　　X4 = ircode[1]%16;</p><p>　　X5 = ircode[2]/16;</p><p>　　X6 = ircode[2]%16;</p><p>　　X7 = ircode[3]/16;</p><p>　　X8 = ircode[3]%16;</p><p><b>

98、;　　}</b></p><p>　　EX0 = 1; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3 紅外遙控仿真測試</p><p>　　運行仿真電路圖，數(shù)碼管顯示8位0.如圖a所示。</p><p><b>　　圖a</b><

99、/p><p>　　按下鍵盤P1-3,P1-7(鍵值為0x01)，數(shù)碼管顯示如圖b所示。</p><p><b>　　圖b</b></p><p>　　按下鍵盤P1-1,P1-5(鍵值為0x11)，數(shù)碼管顯示如圖c：</p><p><b>　　圖c</b></p><p>　　改

100、動鍵盤P1-1,P1-5的鍵值，使其值為AA（0xaa），數(shù)碼管顯示如圖d：</p><p><b>　　圖d</b></p><p>　　經(jīng)測試，數(shù)碼管分別顯示相應(yīng)的識別碼，識別反碼，數(shù)據(jù)碼和數(shù)據(jù)反碼。完成了紅外信號的發(fā)射和接收。</p><p><b>　　第5章總結(jié)</b></p><p>　

101、　這是一個磨練意志力的過程。從課題的選擇開始，到硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個過程中我得到了很大的鍛煉。首先，系誒寫我們的導(dǎo)師石巖老師對我們這次畢業(yè)設(shè)計的精心指導(dǎo)與幫助。更感謝老師的真誠的關(guān)愛和鼓勵。</p><p>　　3月初，當選題報告，開題報告定下來的時候，我便立刻著手資料的收集工作中，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。在導(dǎo)師細心的指導(dǎo)下，終于使我對自己現(xiàn)在的工

102、作方向和方法有了掌握。4月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中遇到困難我就及時和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，論文也慢慢成型。</p><p>　　當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務(wù)后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設(shè)計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在論文中我

103、充分地運用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識。</p><p>　　通過本次對紅外遙控裝置的設(shè)計與調(diào)試，學(xué)會了紅外遙控編碼和解碼的基本原理。在調(diào)試過程中，對于紅外解碼程序所需要的延時時間要非常精確，所以在進入解碼時，我們選擇外部中斷，還有延時子程序要符合編碼原理，計算要嚴格按照要求，否則就無法進入正確的解碼。每編寫一個程序都要不斷的仿真和調(diào)試，特別是要和前面的程序合并時，所以要有耐心和保持清醒的頭腦。</p>

104、<p>　　這次的設(shè)計還有很多地方需要改進，我會繼續(xù)努力去完善。本次的設(shè)計讓我更進一步了解和學(xué)習(xí)單片機的開發(fā)，對即將步入社會有一個很好的開始。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 華成英，童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M] 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2] 百度百科，htt

105、p://baike.baidu.com/view/1270245.htm.</p><p>　　[3] 吳金戌.8051單片機實踐與應(yīng)用研究[M] .北京：清華大學(xué)出版社，2002,(09) </p><p>　　[4] 瞿貴榮. 15通道紅外遙控電路[J]. 實用電子制作, 2005.</p><p>　　[5] 百度文庫，7段數(shù)碼管顯示電路，http://wen

106、ku.baidu.com/view/290b7d2bbd64783e09122bae.html?from=rec&pos=2&weight=21&lastweight=17&count=5</p><p>　　[6] 胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006,3 </p><p>　　[7] 趙 亮. 單片機C語言編程與實例[

107、M]. 北京: 人民郵電出版社, 2003. </p><p>　　[8] 蔣敏. 從Proteus仿真設(shè)計到實際產(chǎn)品制作[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2009.</p><p>　　[9] 楊路明. C語言程序設(shè)計教程[M] 北京：北京郵電大學(xué)出版社，2005.</p><p>　　[10]霍孟友.單片機原理與應(yīng)用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p

108、><p><b>　　附件</b></p><p><b>　　附件1發(fā)射程序</b></p><p>　　#include <REG51.h></p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　#define uint

109、 unsigned int </p><p>　　#define SBM 0x80 </p><p>　　#define m9 (65536-9000) </p><p>　　#define m4_5 (65536-4500) </p><p>　　#define m1_

110、6 (65536-1680) </p><p>　　#define m_56 (65536-560) </p><p>　　#define m2_25 (65536-2250) </p><p>　　sbit IR = P3^6;</p><p>　　uchar k

111、ey(void);</p><p>　　void disp(void);</p><p>　　void ircode(uchar x);</p><p>　　void Z0(uchar temp);</p><p>　　void irsend(bit BT,uint x);</p><p>　　void de

112、lay(uchar time);</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TMOD = 0x01; </p><p>　　IR=1; </p><p><b>　　while(1) <

113、;/b></p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　disp();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar key(

114、void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar H,L; </p><p><b>　　H=0;</b></p><p><b>　　L=0;</b></p><p>　　P1 = 0xf0;