畢業(yè)設(shè)計-----基于單片機紅外遙控開關(guān)的設(shè)計

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)設(shè)計</b></p><p>　　基于單片機紅外遙控開關(guān)的設(shè)計</p><p>　　The Design of the Infrared-controller Based on SCM</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　紅外遙控技術(shù)

2、的出現(xiàn)，不僅大大提高了勞動生產(chǎn)率，降低了成本，而且減輕了人們的勞動強度，改善了勞動條件。而微機技術(shù)的出現(xiàn)，則使現(xiàn)代科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點從而成為了當今非常流行的一種控制方式</p><p>　　紅外遙控器是一種利用紅外遙控系統(tǒng)來控制被控對象的系統(tǒng).整個系統(tǒng)由數(shù)字電路和模擬電路兩個部分組成。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、L

3、ED紅外發(fā)送器；接收部分包括LED紅外光發(fā)射、解調(diào)、解碼電路。[1]</p><p>　　通過對設(shè)計要求地認真分析和研究，拿出了幾種可行方案，最終選定了一個最佳方案。該方案是采用先進的單片機技術(shù)實現(xiàn)遙控的主要手段。我們所設(shè)計的遙控器能控制5個電器的電源開關(guān)，并且可對一路電燈進行亮度的調(diào)節(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵字：遙控電路，紅外發(fā)射，紅外接收，單片機</p><p&

4、gt;<b>　　Abstract</b></p><p>　　Infrared remote control technology, not only greatly improved labor productivity, reduced costs, and reduce the people's labor intensity and improve the working

5、conditions. And the emergence of computer technology, the modern scientific research has been to make a qualitative leap in the field of modern industrial monitoring and control has brought a new revolution. Infrared rem

6、ote control has a small size, low power consumption, functionality, and low cost in order to become a very popular pres</p><p>　　The infrared remote control is one kind of use infrared remote control system

7、controls is controlled the object the department green overall system is composed by the digital circuit and the analogous circuit two parts. Launches partially including the keyboard matrix, the coded modulation, the LE

8、D infrared transmitter; Receives partially including the LED infrared light launch, the demodulation, decodes the electric circuit.</p><p>　　After analyzing and researching on the request of the design, we t

9、ake 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

10、brightness of one light.</p><p>　　keyword：Remote controlling circuit Infrared emission Infrared receiving, SCM</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒 論1</b>

11、;</p><p>　　1.1 紅外遙控技術(shù)的研究和成果1</p><p>　　1.2 多功能紅外遙控器國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.3 本設(shè)計的方案和比較3</p><p>　　第二章 紅外遙控控制原理5</p><p>　　第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計8</p>&l

12、t;p>　　3.1所需要的器件及選擇8</p><p>　　3.1.1顯示器件的選擇8</p><p>　　3.1.2 按鍵控制方式的選擇8</p><p>　　3.2 電路設(shè)計8</p><p>　　3.2.1 紅外遙控發(fā)射器遙控方式8</p><p>　　3.2.2 發(fā)射電路的設(shè)計9</p&

13、gt;<p>　　3.2.3 發(fā)射電路原理圖9</p><p>　　3.2.4 紅外遙控接收器接收方式10</p><p>　　3.2.5 接收電路原理圖10</p><p>　　3.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)方法11</p><p>　　3.3.1 遙控碼的編碼格式11</p><p>　　3.3.2

14、遙控碼的發(fā)射12</p><p>　　3.3.3 數(shù)據(jù)幀的接收處理12</p><p>　　第四章 紅外遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計14</p><p>　　4.1 遙控發(fā)射部分14</p><p>　　4.2 遙控接收部分15</p><p>　　第五章 設(shè)計調(diào)試18</p><p>　　

15、5.1 調(diào)試前不加電源的檢查18</p><p>　　5.2 靜態(tài)檢測與調(diào)試18</p><p>　　5.3 動態(tài)檢測與調(diào)試18</p><p>　　5.4 調(diào)試注意事項19</p><p>　　第六章 結(jié)論20</p><p><b>　　參考文獻21</b></p>

16、<p><b>　　致謝22</b></p><p>　　附錄 （計算機程序清單）23</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　目前市面上的遙控器鋪天蓋地，對于家電設(shè)備的控制，首選的就是紅外遙控器，然而技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展使得家庭數(shù)字化趨勢越來越強烈，一對一遙控器（即一個遙控器只

17、能控制一種類型的家電設(shè)備）已經(jīng)不能滿足用戶要求。多功能紅外遙控器就是在普通紅外遙控器的基礎(chǔ)上，應(yīng)市場需求而產(chǎn)生的，它能控制不同種類的設(shè)備，并且操作方便，深受顧客的歡迎，這也決定了多功能遙控器具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　1.1 紅外遙控技術(shù)的研究和成果</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

18、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940nm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[2]。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

19、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

20、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

21、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 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

22、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。[2]</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[3]。</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

23、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?！懊}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?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(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。

24、大多數(shù)情況下“高”為有效。“自鎖”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)楦唠娖健４朔N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。“數(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

25、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；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。</p><p>　　1.2 多功能紅外遙控器國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢</p><p>　　

26、目前國外（主要是歐美市場）的遙控器幾乎都是多功能遙控器，它們能夠控制全球的絕大部分的視頻設(shè)備甚至包括空調(diào)器。這些遙控器一般由MCU進行控制，其價格一般都比較貴，達上百美金。值得一提的是，目前全球的遙控器的80%是由中國大陸代工貼牌生產(chǎn)的，但關(guān)鍵芯片是別人的。國外的遙控器主要通過超市等渠道進行銷售，消費者可以根據(jù)自己的需要進行選擇，其發(fā)展趨勢是根據(jù)家庭的需要遙控器擁有更多的功能和更人性化的設(shè)計。</p><p>　

27、　而在國內(nèi)市場，遙控器絕大部分是單一型的遙控器，也就是一個遙控器控制一個視頻設(shè)備，這與我國經(jīng)濟狀況和消費習(xí)慣有關(guān)。多功能（所謂萬能）遙控器只是單一型的遙控器的補充，在一般的主流渠道是沒有多功能遙控器銷售的，許多消費者也就不知道有或者如何購買多功能遙控器，因此多功能遙控器的銷量是相對很少的。也緣于此多功能遙控器的質(zhì)量是參差不齊的，大部分使用不方便，或者名為多功能遙控器但對很多設(shè)備卻難以控制。但正如西方的情況，我國也會經(jīng)歷從使用單一型遙控器

28、走向多功能遙控器，尤其是在信息化迅速發(fā)展的情況下，多功能遙控器有著廣闊的需求和發(fā)展空間。啟動這一塊市場的關(guān)鍵是使多功能遙控器確實好用，能夠完全替代單一型遙控器的功能以及有效的市場推廣。</p><p>　　1.3 本設(shè)計的方案和比較</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求，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。</p><p>　　方案一：（簡易紅

29、外遙控電路）</p><p>　　在不需要多路控制的應(yīng)用場合，可以使用由常規(guī)集成電路組成的單通道紅外遙控電路。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。</p><p><b>　　紅外發(fā)射部分</b></p><p>　　圖1.1方案一紅外發(fā)射部分示意圖</p><p>　　考慮到本方案電路是簡單的單通道

30、遙控器，可直接產(chǎn)生一個控制功能的震蕩頻率，再通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去。</p><p><b>　　紅外接收部分</b></p><p>　　圖1.2方案一紅外接收部分示意圖</p><p>　　當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。</p><p>　　方案二：（利用紅外遙控開關(guān)電

31、路）</p><p>　　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)。 </p><p><b>　　紅外發(fā)射部分：</b></p><p>　　圖1.3方案三紅外發(fā)射部分示意圖</p><p>　　當按下遙控按鈕時，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。</p><

32、p><b>　　紅外接收部分：</b></p><p>　　圖1.4方案三紅外接收部分示意圖</p><p>　　當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)備顯示出當前受控電器的序號。 </p><p><b>　　方案比較</b></p><p>　　綜上所述通過比較三套方案，方案一

33、未采用單片機控制，功能過于單一，僅能對一路電器進行簡單的遙控；方案二的紅外線發(fā)射/接收控制電路采用單片機來實現(xiàn)，電路簡單，實用性強。</p><p>　　第二章 紅外遙控控制原理</p><p>　　紅外遙控就是把紅外線作為載體的遙控方式。由于紅外線的波長遠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。同時，由于采用紅外線遙控器件時

34、，工作電壓低，功耗小，外圍電路簡單，因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來越廣泛。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。</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。遙控發(fā)射具有鍵盤矩陣，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38kHz的截波上，激勵紅外光二級管產(chǎn)生具有脈沖串的紅外波，通過空間的傳送到受控機內(nèi)的遙控接收器。在接收過程中，紅外波信號通過光電二級管轉(zhuǎn)換為

35、38kHz的電信號，此信號經(jīng)過放大、檢波、整形、解調(diào)、送到解碼與接口電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。</p><p>　　圖2.1 紅外遙控原理圖</p><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940nm左右

36、，外形與普通φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同（如圖2.1）。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。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[2]。</p><p>　　圖2.2紅外發(fā)光二極管</p><p>　　接收部分的紅外接收管

37、是一種光敏二極管（如圖2.2）。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方形兩種[2]。</p><p>　　圖2.3紅外接收二極管</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

38、。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

39、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 kHz、56 kHz等，一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。</p><p>　　紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體 ，即通信信道。

40、紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制PWM（Pulse-width modulation）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制PTM(Pulse-time modulation)兩種方法 。</p><p>　　簡而言之，紅外通信的實質(zhì)就是對二進制數(shù)字信號進行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進行傳輸；

41、紅外通信接口就是針對紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。</p><p>　　通常發(fā)送端采用脈時調(diào)制（PTM）方式，將二進制數(shù)字信號調(diào)制成某一頻率的脈沖序列，并驅(qū)動紅外發(fā)射管以光脈沖的形式發(fā)送出去；接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進行解調(diào)，還原為二進制數(shù)字信號后輸出 。</p><p>　　對于發(fā)送端來說，當無紅外脈沖發(fā)射時，發(fā)送的是二進制數(shù)據(jù)1；而有紅外脈沖發(fā)射時

42、發(fā)送的是二進制數(shù)0。而對于接收端來說，沒有接收到紅外光，則認為是1；接收到則認為是0。</p><p>　　相比之下，96年發(fā)布的FIR不再依托UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter，通用異步收發(fā)器），其最高通訊速率有了質(zhì)的飛躍，可達到4Mbps的水平 。FIR采用了全新的4PTM調(diào)制解調(diào)，即通過分析脈沖的相位來辨別所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，每2個二進制數(shù)據(jù)位有4

43、種狀態(tài)，把每個位分為4個相，脈沖出現(xiàn)不同的相位上表示兩位數(shù)據(jù)的不同狀態(tài)。[4] </p><p>　　第三章 紅外遙控器的硬件系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.1所需要的器件及選擇</p><p>　　3.1.1顯示器件的選擇</p><p>　　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)和LCD(夜晶顯示器)。這兩種顯示器

44、成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。但是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。對于萬用表來說，在配置一些指示燈的前提下，只顯示數(shù)字就夠了，故沒必要采用LCD，用LED就夠了</p><p>　　3.1.2 按鍵控制方式的選擇</p><p>　　

45、由于本設(shè)計所控制的電器數(shù)目較少，所以不用外接擴充鍵盤，直接使用單片機上的接口，直接使用8個點觸式開關(guān)即可。</p><p><b>　　3.2 電路設(shè)計</b></p><p>　　用單片機制作一個紅外電器遙控器，可以同時分別控制5個電器的電源開關(guān)。</p><p>　　3.2.1 紅外遙控發(fā)射器遙控方式</p><p>

46、;　　本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，“碼分制”是對信號進行正交編碼，利用數(shù)學(xué)上的正交特性區(qū)別不同信號，在頻率上、時間上和空間上不分割，接受端根據(jù)相應(yīng)的“碼型”來識別和選擇所需的信號。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。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)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

47、外信號[5]。整體過程如下：</p><p>　　圖3.1碼分制遙控方式示意圖</p><p>　　3.2.2 發(fā)射電路的設(shè)計</p><p>　　本發(fā)射電路采用一個12M的晶體振蕩器，產(chǎn)生相對應(yīng)受控開關(guān)的脈沖頻率，通過紅外發(fā)射管發(fā)射出去。</p><p>　　單片機第9腳（RST）所接的是一個最簡單的RC上電復(fù)位電路。P3.5接一個三級管發(fā)

48、光二級管利用紅外光為介質(zhì)，將控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射出去，由接收電路再進行放大，解調(diào)，信號還原。</p><p>　　晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，本設(shè)計采用的是一個NPN型的三級管9013，為了得到更大的放大倍數(shù)，采用了類似共射級接法。因為從p3.5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。</p>&l

49、t;p>　　3.2.3 發(fā)射電路原理圖 </p><p>　　下圖為該系統(tǒng)遙控發(fā)射器電路原理圖，其中第1腳至第5腳接5個點觸式的開關(guān)，用來遙控電器電源開關(guān)，第9腳為單片機的復(fù)位腳，采用簡單的RC上復(fù)位電路，15腳作為紅外線遙控碼的輸出口，用于輸出40kHz載波編碼，18,19腳接12MHz晶振[5][6]。</p><p>　　圖3.2發(fā)射電路電路圖</p><p

50、>　　3.2.4 紅外遙控接收器接收方式</p><p>　　圖3.3接收器接收方式示意圖</p><p>　　由上述可見，紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號及檢出電路，在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路構(gòu)成，而且要有調(diào)制和解調(diào)的過程，因為碼分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率極低，為超低頻，如果不用調(diào)制與解調(diào)電路，外界突然的光線變化可能會對接收電路造成干擾，產(chǎn)生誤動作，系統(tǒng)的抗干擾能力及可靠性就難以保證。

51、[12][13]</p><p>　　3.2.5 接收電路原理圖</p><p>　　以下是為該系統(tǒng)的遙控接收器電原理圖。第1至8接數(shù)碼管，用來顯示被控電器開關(guān)的序號，顯出數(shù)字0至5。第35至39口接作為5個電器的電源控制輸出，后接繼電器，此處是實現(xiàn)控制電器開關(guān)的主要。當有輸出電流的時候，電流通過繼電器，繼電器檢測到電流后開啟功能，對應(yīng)的電器電源接通。同時電流流過發(fā)光二極管，二極管發(fā)光，我

52、們就可以知道控制是否成功。第10腳為50Hz交流市電相位基準輸入，第12腳為中斷輸入口，第11腳用于接收紅外遙控碼輸入信號[5][6][11]。</p><p>　　圖3.4接收電路電路圖</p><p>　　3.3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)方法</p><p>　　3.3.1 遙控碼的編碼格式</p><p>　　該遙控器采用脈沖個數(shù)編碼，不同的脈沖個

53、數(shù)代表不同的碼，最小為2個脈沖，最大為9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，如下圖所示：第11腳輸出編碼波形[4][8]。</p><p>　　圖3.5第10腳輸出編碼波形</p><p>　　3.3.2 遙控碼的發(fā)射</p><p>　　當某個被控電器的電源開關(guān)被按下時，單片機先讀出鍵值，然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的

54、脈沖個數(shù)，再調(diào)制成40kHz方波由紅外線發(fā)光管發(fā)身出去。發(fā)射電路的第15腳的輸出調(diào)制波如下圖所示[4][8]：</p><p>　　圖3.6第 15腳輸出編碼波形</p><p>　　3.3.3 數(shù)據(jù)幀的接收處理</p><p>　　當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.

55、若第一位低電平碼的脈寬小于2ms，將作為錯誤碼處理。當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[4][8]。</p><p>　　圖3.8紅外線接收器的一幀遙控碼波形圖</p><p>　　第四章 紅外遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　4.1 遙控發(fā)射部分</

56、p><p>　　圖4.1遙控發(fā)射主程序</p><p>　　上圖是遙控發(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。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4.2掃鍵過程流程圖</p><

57、;p>　　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，最后按照鍵號轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序如下所示。</p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖4.3紅外信號發(fā)射程序</p><p>　　紅外信號發(fā)射

58、過程：首先裝入發(fā)射脈沖個數(shù)(發(fā)射時為3ms脈沖，停發(fā)時為1ms脈沖)，此時若發(fā)射脈沖個數(shù)為1則返回主程序，若不為1則發(fā)1ms脈沖，然后停發(fā)1ms脈沖，這樣便結(jié)束整個發(fā)射過程。</p><p>　　在實踐中，采用紅外線遙控方式時，由于受遙控距離，角度等影響，使用效果不是很好，如采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收碼，可提高遙控距離，并且沒有角度影響。</p><p>　　4.2 遙控接收部分</p&

59、gt;<p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4.4遙控接收部分主程序</p><p>　　遙控接收部分的主程序及初始化及延時過程如上：首先初始化，然后按照顯示數(shù)據(jù)設(shè)定控制脈沖延時值，看P3.1口的脈沖是否為0，若不為0則調(diào)入延時程序，此時P2.7口輸出控

60、制脈沖然后返回；若為0則直接返回。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　Y</b></p><p><b>　

61、　圖4.5</b></p><p>　　圖4.5中斷過程程序</p><p>　　中斷過程：首先判斷低電平脈寬度是否大于2ms,若脈寬不到2ms，則中斷返回；若低電平大于2ms，則接收并地低電平脈沖計數(shù)，接下來看判斷高電平脈寬度沖是否大于3ms，若脈寬不到3ms，則返回上一接收計數(shù)過程；若高電平脈寬大于3ms，則按照脈沖個數(shù)至對應(yīng)功能程序.此時中斷返回。[4][6][10]&l

62、t;/p><p><b>　　第五章 設(shè)計調(diào)試</b></p><p>　　控制電路板的安裝與調(diào)試在整個電路的設(shè)計中占有重要位置，它是把理論付諸實踐的過程，也是把紙面設(shè)計轉(zhuǎn)變位實際產(chǎn)品的必經(jīng)階段。對試驗階段的電路板的安裝一般有兩種方式即焊接方式和面包板插接方式。使用面包板焊接更加方便，容易更換線路和器件，而且可以多次使用。</p><p>　　本設(shè)

63、計常用的調(diào)試儀器有：萬用表、穩(wěn)壓電源、示波器、信號發(fā)生器等。</p><p>　　5.1 調(diào)試前不加電源的檢查</p><p>　　對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確，包括錯接、少接、多接等；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插是否良好；元器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性是否正確；電源供電包括極性、信號源連線是否正確；電源端對地是否存在短路（用萬

64、用表測量電阻）。</p><p>　　經(jīng)過上述檢查，我們發(fā)現(xiàn)我們所設(shè)計的電路存在錯接和連接處不良接觸的問題，經(jīng)過細心的檢查后，解決了上述的一些電路上的問題。</p><p>　　5.2 靜態(tài)檢測與調(diào)試</p><p>　　斷開信號源，把經(jīng)過準確測量的電源接入電路，用萬用表電壓檔監(jiān)測電源電壓，觀察有無異?，F(xiàn)象：如冒煙、異常氣味、手摸元器件發(fā)燙，電源短路等，如發(fā)現(xiàn)異常情

65、況，立即切斷電源，排除故障；</p><p>　　我們的電路在此項測試中如無異常情況，接著我們又分別測量各關(guān)鍵點直流電壓，如靜態(tài)工作點、放大電路輸入、輸出端直流電壓等是否在正常工作狀態(tài)下，結(jié)果有個別電路不符，經(jīng)過調(diào)整電路元器件參數(shù)、更換元器件，使電路最終工作在合適的工作狀態(tài)；</p><p>　　對于放大電路我們還用示波器觀察是否有自激發(fā)生。結(jié)果一切正常。</p><p

66、>　　5.3 動態(tài)檢測與調(diào)試</p><p>　　動態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)試的基礎(chǔ)上進行的，調(diào)試的方法地在電路的輸入端加上所需的信號源，并循著信號的注射逐級檢測各有關(guān)點的波形、參數(shù)和性能指標是否滿足設(shè)計要求，如必要，要對電路參數(shù)作進一步調(diào)整。發(fā)現(xiàn)問題，要設(shè)法找出原因，排除故障，繼續(xù)進行。</p><p>　　我們所設(shè)計的遙控器電路是采用碼分制遙控方式，我們用示波器對發(fā)射電路輸出端及接收電路

67、輸入端的信號波型的進行了檢查，發(fā)現(xiàn)當按下不同的開關(guān)按鈕時所顯示的波型是不同的。這說明了此電路是工作在正常狀態(tài)的。</p><p>　　5.4 調(diào)試注意事項</p><p>　　經(jīng)過我們自己動手調(diào)試電路。我們從問題之中總結(jié)出來一些常用電路調(diào)試的注意事項。</p><p>　?。?）正確使用測量儀器的接地端，儀器的接地端與電路的接地端要可靠連接；</p>

68、<p>　?。?）在信號較弱的輸入端，盡可能使用屏蔽線連線，屏蔽線的外屏蔽層要接到公共地線上，在頻率較高時要設(shè)法隔離連接線分布電容的影響，例如用示波器測量時應(yīng)該使用示波器探頭連接，以減少分布電容的影響。</p><p>　?。?）測量電壓所用儀器的輸入阻抗必須遠大于被測處的等效阻抗。</p><p>　　（4）測量儀器的帶寬必須大于被測量電路的帶寬。</p><

69、;p>　?。?）正確選擇測量點和測量。</p><p>　?。?）認真觀察記錄實驗過程，包括條件、現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、波形、相位等。</p><p>　?。?）出現(xiàn)故障時要認真查找原因。</p><p><b>　　第六章 結(jié)論</b></p><p>　　本篇設(shè)計詳細介紹了基于單片機的紅外遙控開關(guān)的工作原理、基本結(jié)構(gòu)；

70、分析了紅外遙控技術(shù)的原理，清晰的總結(jié)出紅外發(fā)射電路和接收電路的工作原理和技術(shù)要求。并針對其特點，采用脈沖個數(shù)編碼方法，通過設(shè)定碼寬和遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔，成功解決了數(shù)據(jù)幀接收時的可靠問題。</p><p>　　其次，本設(shè)計在對現(xiàn)有紅外遙控技術(shù)的大量文獻調(diào)研的基礎(chǔ)上，提出了運用先進的單片機系統(tǒng)制作多功能紅外遙控器，使其在原有控制多個電器開關(guān)的基礎(chǔ)上，增加了對電燈進行亮度的調(diào)光控制的功能，使得本次設(shè)計的紅外遙控開關(guān)更加的

71、有實用性。</p><p>　　通過實驗表明，在有效距離（8m以內(nèi)）里我們成功的對5個發(fā)光二極管進行了開關(guān)控制，LED上的顯示隨著受控開關(guān)變化正常。由于先前進行了嚴格的器件的挑選，整個紅外遙控器系統(tǒng)的靈敏度、測量精度、穩(wěn)定性都有不錯的表現(xiàn)，達到了本次設(shè)計的要求。</p><p>　　當然，由于時間和本人水平的制約，本設(shè)計可能還存在著某些Bug或不足之處！希望各位專家、學(xué)者和同學(xué)們給予指正。

72、</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李建華. 實用遙控器原理與制作.北京: 人民郵電出版社,1996</p><p>　　[2]蘇長贊. 紅外線與超聲波遙控. 北京: 人民郵電出版社,1995</p><p>　　[3]舒經(jīng)文. 最新彩電機芯及其遙控系統(tǒng)的原理與維修. 北京: 電子

73、工業(yè)出版社, 1993</p><p>　　[4]王明亮等. 廣播.電視調(diào)頻發(fā)送技術(shù),上、下冊. 北京: 中國廣播電視出版社,1993</p><p>　　[5]梁延貴. 遙控電路可控硅觸發(fā)電路語音電路分冊 北京: 科學(xué)技術(shù)文獻出版社,2002</p><p>　　[6] 李華. MCS-51系列單片機實用接口技術(shù). 北京: 航天航空大學(xué)出版社,1999</p

74、><p>　　[7] 邱關(guān)源.電路.高等教育出版社.1989.第三版.</p><p>　　[8] 焦李成.電流模式信號處理的進展與展望.電子學(xué)報.1992.20（7）：87－92</p><p>　　[9] 張肅文,陸兆文. 高頻電子電路.高等教育出版社.1993.第三版.</p><p>　　[10] 康光華,陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分

75、）.高等教育出版社.1999.6.第四版.</p><p>　　[11] 陳汝全. 電子技術(shù)常用器件手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1994</p><p>　　[12] 魯兵,楊楚民. 基于單片機系統(tǒng)的顯示接口.機械與電子出版社,1992</p><p>　　[13] J.M.Kahn, R.You, “Imaging Diversity Receivers for

76、 High?Speed Infrared Wireless Communication”. IEEE Communications Magazine, p.88 (1998).</p><p>　　[14] J.M.Kahn, J.R.Barry,”Wireless Infrared Communications” Proc.IEEE, vol.85,</p><p>　　p.265 (

77、1997).</p><p>　　[15] S.Jivkova, M.Kavehrad, ”Receiver Designs and Channel Characterisation for Multi?Spot High?Bit?Rate Wireless Infrared Communications” IEEE Trans. On Communication, vol.49,p.2145 (2001).&l

78、t;/p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個月的努力，我們在*老師的耐心幫助和自己的努力下終于完成了此次設(shè)計，并按設(shè)計要求實現(xiàn)了遙控器的各項功能。通過這次設(shè)計使我們從中學(xué)到到了很多課本上學(xué)不到的知識，了解了紅外遙控器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并學(xué)會了用單片機開發(fā)產(chǎn)品的完整的過程，明白了設(shè)計的概念。通過自己親自去動手和調(diào)試我明白的實踐的重要性，明白了理論

79、結(jié)合實踐的含義，同時也大大的提高了自己的動手能力和團隊合作能力，這在我以后的工作中都是非常有用的。</p><p>　　在這次設(shè)計中，*老師不厭其煩的給我講解問題和修正錯誤，在此表示衷心的感謝??！</p><p>　　附錄 （計算機程序清單）</p><p><b>　　偽定義:</b></p><p>　　KEYX0

80、 EQU P1.0</p><p>　　KEYX1 EQU P1.1</p><p>　　KEYX2 EQU P1.2</p><p>　　KEYX3 EQU P1.3</p><p>　　KEYY EQU P0</p><p>　　主 程 序 和 中 斷 程 序 入 口<

81、/p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　ORG AJMP START</p><p>　　ORG 0003H</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 000BH</p><p><b&

82、gt;　　RETI</b></p><p>　　ORG 0013H</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　LJMP INTT1</p><p>　　ORG 0023H</p>

83、<p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 002BH</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　初 始 化 程 序</b></p><p>　　CLEARMEMIO: CLR A</p>

84、<p><b>　　DEC A</b></p><p>　　MOV P0,A</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV P2,A</p><p>　　MOV P3,A</p><p>　　CLR P3.5</p><

85、p>　　CLEARMEM: MOV SP,#70H</p><p>　　MOV IE,#00H</p><p>　　MOV IP,#01H</p><p>　　MOV TMOD,#22H</p><p>　　MOV TH1,#0F3H</p><p>　　MOV TL1,#0F3H&

86、lt;/p><p><b>　　SETB EA</b></p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　START: LCALL CLEARMEMIO</p><p><b&

87、gt;　　;</b></p><p>　　MAIN: LCALL KEYWORK</p><p>　　LJMP MAIN</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b&g

88、t;　　NOP</b></p><p>　　LJMP START</p><p>　　; T1中斷服務(wù)程序</p><p>　　INTT1: CPL P3.5</p><p><b>　　RET1</b></p><p>　　

89、KEYWORK: MOV KEYY,#0FFH</p><p>　　CLR KEYX0</p><p>　　CLR KEYX1</p><p>　　CLR KEYX2</p><p>　　CLR KEYX3</p><p>　　MOV A,KEYY</p&g

90、t;<p>　　MOV B,A</p><p>　　CLNE A,#0FFHKKEYHIT</p><p>　　KEYOUT: RET</p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYHIT: LCALL DL10MS</p><

91、p>　　MOV A,KEYY</p><p>　　CJNE A,B,KEYOUT</p><p>　　SETB KEYX1</p><p>　　SETB KEYX2</p><p>　　SETB KEYX3</p><p>　　MOV A,KEYY</p&

92、gt;<p>　　CJNE A,#0FFH,KEYVAL0</p><p>　　SETB KEYX0</p><p>　　CLR KEYX1</p><p>　　MOV A,KEYY</p><p>　　CJNE A,#0FFH,KEYVAL1</p><p>

93、　　SETB KEYX1</p><p>　　CLR KEYX2</p><p>　　MOV A,KEYY</p><p>　　CJNE A,#0FFH,KEYVAL2</p><p>　　SETB KEYX2</p><p>　　CLR KEYX3</p&g

94、t;<p>　　MOV A,KEYY</p><p>　　CJNE A,#0FFH,KEYVAL3</p><p>　　LJMP KEYOUT</p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYVAL0: MOV R2,#00H</p>

95、<p>　　LJMP KEYVAL4</p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYVAL1: MOV R2,#08H</p><p>　　LJMP KEYVAL4</p><p><b>　　;</b></p>&l

96、t;p>　　KEYVAL2: MOV R2,#10H</p><p>　　LJMP KEYVAL4</p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYVAL3: MOV R2,#18H</p><p>　　LJMP KEYVAL4</p>

97、;<p><b>　　;</b></p><p>　　KEYVAL4: MOV DPTR,#KEYVALTAB</p><p>　　MOV B,A</p><p>　　CLR A</p><p>　　MOV R0,A</p><p>　

98、　KEYVAL5: MOV A,R0</p><p>　　SUBB A,#08H</p><p>　　JNC KEYOUT</p><p>　　MOV A,R0</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　INC R0</p

99、><p>　　CJNE A,B,KEYVAL5</p><p>　　DEC R0</p><p>　　MOV A,R0</p><p>　　ADD A,R2</p><p>　　MOV B,A</p><p>　　RL A</p>

100、;<p>　　ADD A,B</p><p>　　MOV DPTR,#KEYFUNTAB</p><p>　　JMP @A+DPTR</p><p>　　KEYFUNTAB: LJMP KEYFUN00</p><p>　　LJMP KEYFUN01</p><

101、;p>　　LJMP KEYFUN02</p><p>　　LJMP KEYFUN03</p><p>　　LJMP KEYFUN04</p><p>　　LJMP KEYFUN05</p><p>　　LJMP KEYFUN06</p><p>　　LJMP KEY

102、FUN07</p><p>　　KEYVALTAB DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,ODFH,0BFH,7FH;</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN00: MOV

103、 A,#02H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN01: MOV A,#03H</p><p>　　LJMP REMO

104、TE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN02: MOV A,#04H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET</b

105、></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN03: MOV A,#05H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b

106、></p><p>　　KEYFUN04: MOV A,#06H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN05: MOV

107、 A,#07H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN06: MOV A,#08H</p><p>　　LJMP

108、 REMOTE</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　KEYFUN07: MOV A,#09H</p><p>　　LJMP REMOTE</p><p><b>　　RET&

109、lt;/b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　編碼發(fā)射程序</b></p><p>　　REMOTE: MOV R1,A</p><p>　　LJMP OUT3</p><p>　　OUT:

110、 MOV R0,#55H</p><p>　　OUT1: SETB ET1</p><p>　　SETB TR1</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>

111、;　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,OUT1</p><p>　　MOV R0,#32H</p><p>　　OUT2:

112、 CLR TR1</p><p>　　CLR ET1</p><p>　　CLR P3.5</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b&

113、gt;</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R0,OUT2</p><p>　　DJNZ R1,OUT</p><p>　　LCALL DL500MS</

114、p><p><b>　　RET</b></p><p>　　OUT3: MOV R0,#0FFH</p><p>　　LJMP OUT1</p><p><b>　　延時513μS</b></p><p>　　DELAY: MO

115、V R2,#0FFH</p><p>　　DELAY1: DJNZ R2,DELAY1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　10ms延時程序</b></p><p>　　DL10MS: MOV R3,#1

116、4H</p><p>　　DL10MS1: LCALL DELAY</p><p>　　DJNZ R3,DL10MS1</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　EN

117、D</b></p><p>　　主程序和中斷程序入口</p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP START</p><p>　　ORG 0003H</p><p>　　LJMP INTEX0</p><p>　　

118、ORG 000BH</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 0013H</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 001BH</p><p><b>　

119、　RETI</b></p><p>　　ORG 0023H</p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　ORG 002BH</p><p><b>　　RETI</b></p><p><b>　　初

120、始化程序</b></p><p>　　CLEARMEMIO: CLR A</p><p>　　DEC A</p><p>　　MOV P0,A</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　MOV P2,A<

121、/p><p>　　MOV P3,A</p><p>　　CLEARMEM: MOV IE,#00H</p><p>　　SETB EX0</p><p>　　SETB EA</p><p><b>　　RET</b></p>