智能遥控器的研究与设计.doc

毕业设计（论文）题 目： 智能遥控器的研究与设计 学 院： 电子信息学院 _ 专业班级： 08级电子信息工程02班 指导教师： xxx 职称： 教授_ 学生姓名： xxx_ 学 号： xxxxxxxxxxx_ 西安工程大学本科毕业设计(论文)摘 要随着人民生活水平的提高，带红外遥控的家用电器种类繁多，比如电视、空调、dvd等。但是，由于各种红外遥控编码格式不同，使得各种产品的遥控器并不能兼容，这给人们的日常生活带来了诸多不便。针对目前市面上已有的学习型遥控器都只能对一些特定的红外遥控编码进行学习的情况，本文设计了一种基于单片机的学习型遥控器，以at89c52为核心，通过测量红外遥控信号的脉冲宽度来原封不动地保存红外遥控编码，并直接利用单片机的定时器产生38khz的载波信号，实现了对各种空调遥控器的自学习功能，而不需要其它电路或芯片来完成，节约了成本。本篇论文详细地描述了该遥控器的设计过程以及工作原理，设计了完整的电路图和所需的软件代码，部分代码已经测试成功。关键词：自学习，智能型，红外解码，单片机控制，红外遥控abstractwith the improvement of peoples living standard, with infrared remote control household appliances sort is various, such as television, air conditioning, dcd, etc. but, because all sorts of infrared remote control code format is different, make the various products of the remote control and cant compatible, the peoples daily life bring a lot of inconvenience. in view of the current existing learning remote control on the market can only to some specific infrared remote control code was learning situation, this paper introduces a design of learning based on single chip microcomputer remote control to at89c52 as the core, as measured by infrared remote control signal pulse width to intact to preserve infrared remote control code, and directly of the microcontroller timer produce 38 khz carrier signal, realize the remote control of air conditioning of self-learning function, and dont need other circuit or chip to complete and save cost.this paper describes in detail the design process of the remote control and the working principle, design the circuit diagram and complete the software code, part of the code have been tested successfully。keywords: own learning， intelligent， infrared decoding，single-chip microcomputer control，infrared remote control目 录前 言1第1章 总体设计方案31.1设计原理31.2方案的论证31.3 总体设计方案4第2章 硬件设计72.1器件的选择72.1.1单片机的选择72.1.2串行存储器at24c02132.1.3红外接收头hs0038b3v的技术参数152.2整体电路说明162.3硬件调试17第3章 软件设计203.1主程序的结构203.2学习程序203.3发射程序213.4学习/控制状态转换程序213.5模式转化223.6软件调试23第4章 总结264.1总结264.2红外线学习型遥控器的应用前景展望26参考文献28致谢29附录 源程序30附录 总电路图55西安工程大学本科毕业设计(论文)前 言 随着电子工程在产品设计中的应用日益广泛，对产品的人性化设计成为设计领域一个新的革命。遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。随着电子技术的飞速发展，新型大规模遥控集成电路的不断出现，使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便，但遥控器多了很容易弄混，如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器，用这样一个遥控器控制家中所有电器该有多好。为此，我们试着设计一种以单片机为核心的智能型遥控器。通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力，让我们把在大学三年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。现有自主学习型红外遥控器,其核心主要有以下几种:mcs-51 系列、 microchip pic16 系列、winbond w741 系列、holtek ht48 系列以及arm(advanced risc machines)系列。目前国内外比较成熟的产品主要有: 1.上海慧居智能电子的hj-jywc,它的主要特点为:触屏按键组合输入；具有红外学习功能；具有载波频率识别功能,能准确识别各种复杂的红外代码。2.bremax 公司的 nrc-304网络多功能遥控器,它的主要特点为:联机自学 习、脱机自学习两种模式；具有usb 口,通过internet 登陆bremax公司网站, 搜寻并下载相应型号家电的遥控器编码,兼容各种品牌和型号。3.sunwave 公司的 src1600,它的主要特点为:具有巨集设定功能,单一按键 巨集设定可记忆多达60 个指令；具备红外学习功能,具有usb 接口,可预设遥控编 码和升级系统 。4.罗技harmony1100,它的主要特点为:黑色铝合金外壳,3.5 英寸的触屏；用户可以根据具体情况添加或者删除屏幕上的功能键；设备能通过usb 连机,获取罗技在线数据库配置文件。 本次毕业设计的题目是：智能遥控器的研究与设计。该课题要达到的目标就是要把家里的所有遥控器的功能集中于一个遥控器上。经过三个月的努力，完成了论文的写作，这篇毕业论文将介绍这台样机的研制过程，下面先介绍一下这篇毕业论文的总体框架。这篇论文的主要内容在第1章，第2章和第3章。第1章要介绍了一些实现红外遥控器的方案，比通过不同的角度进行比较，让我们心里对这些方案有个详细的了解，通过科学的对比和论证，让自己的心里都有了方案，最后在选择方案，我也作出了为什么要选择它的解释，并且对整体方案进行了简要说明。第2章介绍了硬件电路，详细的说明了硬件的各个部件，并对其进行分析说明，给出了硬件电路框图以及整个硬件电路，并对某些元件在电路中所起的作用作了说明，然后讲述了硬件调试。第3章介绍了软件设计，给出了整个软件设计的流程图，并对各部分的软件设计进行了仔细的说明，然后给出了软件调试的思想第4章对红外线遥控器的应用前景进行了展望，并对此次的设计进行了分析说明，并对提供过帮助的老师和同学表示了感谢。以上是本毕业论文的基本框架，希望对大家的阅读有所帮助。第1章 总体设计方案本设计分为硬件设计和软件设计，硬件方面通过设计电路来使其能达到理想的功能，在硬件方面设有不同的按键，通过软件方面的设计使各个按键拥有不同的功能。1.1设计原理学习型红外遥控器在按下k键待绿色指示灯亮后，用遥控器对着红外接收头按下某个功能键，当绿灯灭说明学习完毕，再按发射键就可以进行遥控操作。当红外遥控器的某个按键按下时，发射出一组串行二进制遥控编码脉冲。该脉冲由引导码、系统码、功能码和反码组成，通过设置这些编码以及码长便可区分不同的红外遥控器。红外接收器负责红外信号的接收和放大并解调出ttl电平信号送至微处理器进行处理，微处理器通过比较和识别接收来的红外遥控编码便可执行相应的遥控功能。本系统的设计思想是不考虑红外编码方式，仅利用单片机at89c52对多个红外遥控编码的脉冲宽度进行测量，并原封不动地把发射信号中高、低电平的时间宽度记忆至扩展存储区的指定地址。当要发射红外信号时，从扩展存储区中还原出相应的红外遥控编码，并调制到40khz的载波信号上，最后，通过三极管放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号，达到学习和发射的目的，从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备。1.2方案的论证实现遥控器的功能有许多不同的方法，下面通过介绍两种不同的遥控电路。方案一 简易的红外遥控电路在不需要多路控制的应用场合下，可以使用由常规电路组成的单通道红外遥控电路。这中遥控电路不需要使用较贵的专用便译码器，因此成本较低。其系统电路框图如：图1-1产生震荡频率红外发射红外接收解调控制受控电器 图1-1方案一系统方框图方案二 利用at89c52单片机控制电路用单片机制作一个红外遥控器，并可通过程序控制记忆按键功能，达到学习记忆功能。控制器at89c52红外线发射电路红外线接收解码器学习指示灯遥控指示灯操作键图 1-2 方案二系统方框图 当按下遥控器按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。当红外就收器接收到控制脉冲时，经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对某一功能进行的操作。以上方案：方案一未采用单片机，功能过于单一，仅能对一路电器进行简单遥控；方案二不仅可以用控制按键实现对电器的控制，而且可记忆学习按键功能，达到复制的功能，方便使用，且成本设计用at89c52也比较便宜实用。本设计将采用方案二作为设计蓝本。1.3 总体设计方案本设计是通过对原遥控器发出的信号进行解码和再编码，在经过发射装置发射以致控制电器，本遥控器自动默认发射状态，当需要学习时，按下学习键，遥控器进入学习状态，按下被学习遥控器的按键，便可对它进行学习，对其信号进行处理由单片机内部进行，在处理完成后自动存储在设置的存储器中，并由其内部设置关联的按键，当需要遥控时，按下相应的按键，就可以操作相应的电器，学习过程如图1-3所示，使用过程如图1-4所示图1-3 发射状态图1-4 学习状态通过上面的电路介绍，设计出了总电路的框图，它包括主芯片，发射部分，接收部分，键盘，存储器。接收部分通过接受外部的信号，传入单片机中进行解码处理，处理后存入存储器中，但需要使用时，按下键盘相应的键，单片机将调用相应的代码，通过发射电路发射出去。图1-5就是总电路框图。图1-5 总电路框图第2章 硬件设计通过上面的图1-5，已经可以看出电路分为五部分，本文分别将他们单独作为介绍，通过论证，已将电路各个部分的主要芯片确定，下面将说明如何选择器件的。2.1器件的选择根据上述方案二的要求以及红外遥控自身的工作特点，如工作、压低，低功耗等，选择了以下器件：（1）单片机at89c52；（2）串行存储器at24c02；（3）红外接收头hs0038b3v；（4）红外发射头tsal6200；（5）若干三极管、电阻和电容等。2.1.1单片机的选择本设计的遥控器在工作过程需要对学习信号进行分析解码，然后存储起来，等按下相应的键然后调用相对应的信息，通过发射部分发射出去，因此需要其能够完成复杂的信号处理，这就需要选择的单片机处理速度快，内部有足够的内存。 at89c52是一个低电压，高性能coms 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（ram），器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准mcs-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和flash存储单元【1】。 at89c52完全能够使本设计达到目的，因此选择了此单片机，作为本设计的主芯片。1.主要特性功能：兼容mcs51指令系统 8k可反复擦写(大于1000次）flash rom； 32个双向i/o口； 256x8bit内部ram； 3个16位可编程定时/计数器中断； 时钟频率0-24mhz； 2个串行中断，可编程uart串行通道； 2个外部中断源，共8个中断源； 2个读写中断口线，3级加密位； 低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 有pdip、pqfp、tqfp及plcc等几种封装形式，以适应不同产品的需求。2.引脚功能及管脚电压图2-1 单片机管脚图at89c52为8 位通用微处理器，采用工业标准的c51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主ic 内部寄存器、数据ram及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号ir的接收解码及与主板cpu通信等。主要管脚有：xtal1（19 脚）和xtal2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12mhz 晶振。rst/vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。vcc（40 脚）和vss（20 脚）为供电端口，分别接+5v电源的正负端。p0p3 为可编程通用i/o 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，p0 端口（3239 脚）被定义为n1 功能控制端口，分别与n1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为ir输入端，10 脚和11脚定义为i2c总线控制端口，分别连接n1的sdas（18脚）和scls（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板cpu 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 p0 口是一组8 位漏极开路型双向i/o 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8 个ttl逻辑门电路，对端口p0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在flash 编程时，p0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 p1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向i/o 口， p1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个ttl 逻辑 门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉 电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(iil)。 与at89c51 不同之处是，p1.0 和p1.1 还可分别作为定时/计数器2 的外部计数输入（p1.0/t2）和输入（p1.1/t2ex）， flash 编程和程序校验期间，p1 接收低8 位地址。 p2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口，p2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个ttl 逻辑 门电路。对端口p2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电(iil)。 在访问外部程序存储器或16 位地址的外部数据存储器（例如执行movx dptr 指令）时，p2 口送出高8 位地址数据。在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行movx ri 指令）时，p2 口输出p2 锁存器的内容。 flash 编程或校验时，p2亦接收高位地址和一些控制信号。 p3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向i/o 口。p3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个ttl 逻 辑门电路。对p3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的p3 口将用上拉电阻输出电流（iil）。 p3 口除了作为一般的i/o 口线外，更重要的用途是它的第二功能 。p3 口还接收一些用于flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 rst复位输入。当振荡器工作时，rst引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位【2】。复位是单片机初始化操作，其主要功能是把pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间rst引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的c12的充电，rst引脚的高电平逐渐下降。rst引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻r31分压到达reset引脚，实现复位操作3。复位电路如图2-2。图2-2 复位电路图ale/prog当访问外部程序存储器或数据存储器时，ale（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ale 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ale 脉冲。 对flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（prog）。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（sfr）区中的8eh 单元的d0 位置位，可禁止ale 操作。该位置位后，只有一条movx 和movc指令才能将ale 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ale 禁止位无效。 psen程序储存允许（psen）输出是外部程序存储器的读选通信号，当at89c52 由外部程序存储器取指令（或数 据）时，每个机器周期两次psen 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次psen信号。 ea/vpp外部访问允许。欲使cpu 仅访问外部程序存储器（地址为0000hffffh），ea 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1 被编程，复位时内部会锁存ea端状态。 如ea端为高电平（接vcc端），cpu 则执行内部程序存储器中的指令。flash 存储器编程时，该引脚加上+12v 的编程允许电源vpp，当然这必须是该器件是使用12v 编程电压vpp。 xtal1振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 xtal2振荡器反相放大器的输出端。 在xtal1、xtal2两端跨接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.0592mhz。c12，c13是两个瓷片电容，与晶振y2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取30-45pf左右。使用该电路可产生稳定的11.0592mhz频率，受外界的环境的干扰影响非常小【5】。其接法如图所示：图2-3 晶振电路3.特殊功能寄存器在at89c52 片内存储器中，80h-ffh 共128 个单元为特殊功能寄存器（sfr），sfr 的地址空间映象如表2 所示。 并非所有的地址都被定义，从80hffh 共128 个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。 不应将数据写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。 at89c52除了有at89c51所有的定时/计数器0 和定时/计数器1 外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2 的控制和状态位位于t2co（参见表3）t2mod（参见表4），寄存器对（rcao2h、rcap2l）是定时器2 在16 位捕获方式或16 位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。 4数据存储器at89c52 有256 个字节的内部ram，80h-ffh 高128 个字节与特殊功能寄存器（sfr）地址是重叠的，也就是高128 字节的ram 和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。 当一条指令访问7fh 以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是访问高128 字节 ram 还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。 例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0a0h（即p2 口）地址单元。 mov 0a0h，#data 间接寻址指令访问高128 字节ram，例如，下面的间接寻址指令中,r0 的内容为0a0h，则访问数据字节地址为0a0h， 而不是p2 口（0a0h）。 mov r0，#data 堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128 位数据ram 亦可作为堆栈区使用。 定时器0和定时器1： at89c52的定时器0和定时器1 的工作方式与at89c51 相同。 5时钟震荡at89c52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器， xtal1 和xtal2 分别是该放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路。 外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容c1、c2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容c1、c2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体我们推荐电容使用30pf10pf，而如使用陶瓷谐振器建议选择40pf10pf。 用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图10 右图所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到xtal1 端，即内部 时钟发生器的输入端，xtal2 则悬空。 由于外部时钟信号是通过一个2 分频触发器后作为内部时钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。2.1.2串行存储器at24c02在本设计中，为了解决某些信号由于信息量过大而导致单片机内存不足于存储这些信息，本设计特意增加了一个外部存储器来弥补内存不足的问题，使整个电路更加完整. at24c02是一个2k的串行cmos e2prom，完全能够解决本设计的内存不足问题，而且本存储器价格便宜，所以本设计选择此存储器。at24c02是一个2k位串行cmos e2prom， 内含有256个8位字，catalyst公司的先进cmos技术实质上减少了器件的功耗。at24c02有一个16字节缓冲器。该器件通过iic总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。1.极限参数：工作温度工业级-55 +125 商业级0 +75 贮存温度-65 +150 各管脚承受电压-2.0 vcc+2.0v vcc管脚承受电压-2.0 +7.0v 封装功率损耗（ta=25） 1.0w 焊接温度(10 秒) 300 输出短路电流100ma2.特性：数据线上的看门狗定时器 可编程复位门栏电平 高数据传送速率为400khz和1c总线兼容 2.7v至7v的工作电压 低功耗cmos工艺 16字节页写缓冲区 片内防误擦除写保护 高低电平复位信号输出 100万次擦写周期 数据保存可达100年 商业级、工业级和汽车温度范围3.功能描述：at24c02支持i2c，总线数据传送协议i2c，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。 任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。 主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式， 通过器件地址输入端a0、a1和a2可以实现将最多8个at24c02器件连接到总线上。管脚描述：表2-1 at24c02管脚描述管脚名称功能a0、a1、a2器件地址选择sdl串行数据、地址scl串行时钟wp写保护vcc+1.8v-6.0v工作电压vss地4.存储结构与寻址：at24c02的存储容量为2kb，内容分成32页，每页8b，共256b，操作时有两种寻址方式：芯片寻址和片内子地址寻址。 （1）芯片寻址： at24c02的芯片地址为1010，其地址1010a2a1a0r/w。其中a2，a1，a0可编程地址选择位。a2，a1，a0引脚接高、低电平后得到确定的三位编码，与1010形成7位编码， 即为该器件的地址码。r/w为芯片读写控制位，该位为0，表示芯片进行写操作。 （2）片内子地址寻址：芯片寻址可对内部256b中的任一个进行读/写操作，其寻址范围为00ff，共256个寻址单位6。2.1.3红外接收头hs0038b3v的技术参数 红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件，它的核心部件是一个特殊材料的pn结，和普通二极管相比，在结构上采取了大的改变，红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线，pn结面积尽量做的比较大 ，电极面积尽量减小，而且pn结的结深很浅，一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有红外线光照时，携带能量的红外线光子进入pn结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子-空穴对（简称：光生载流子）。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。红外线接收二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。hs0038b3v是塑封一体化红外线接收器，它是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与ttl电平信号兼容的所有工作，没有红外遥控信号时为高电平，收到红外信号时为低电平，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输。图2-4 hs0038b3v内部结构图2.2整体电路说明以上是主要器件的技术参数，下面是我们根据这些器件的技术参数设计出的电路。学习电路实现遥控信号的接收与检波，解调出基带信号，并送至微处理器；存储器用来保存学习得到的遥控数据，发射电路用于发射遥控信号，实现对遥控电器的控制；键盘用于各种指令的输入，实现对学习型遥控器的控制。系统的总电路图见附录2红外线发射电路是将系统内部传出的信号，此信号已经过系统内部处理，然后通过发射电路发射出去， 此发射电路中r6是保护发射头（led1）不会被烧坏，r3同样起限流作用，npn管在此电路中起功率放大作用，以增强信号的发射距离。发射电路如图2-5。图2-5 发射电路2.3硬件调试控制电路板的安装与调试在整个电路的设计中占有重要位置，它是把理论付诸实践的过程，也是把纸面设计转变位实际产品的必经阶段。对试验阶段的电路板的安装一般有两种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，容易更换线路和器件，而且可以多次使用。本设计常用的调试仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。调试步骤:1调试前不加电源的检查对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接、少接、多接等；用万用表电阻档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。经过上述检查，我们发现我们所设计的电路存在错接和连接处不良接触的问题，经过细心的检查后，解决了上述的一些电路上的问题。2静态检测与调试断开信号源，把经过准确测量的电源接入电路，用万用表电压档监测电源电压，观察有无异常现象：如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等，如发现异常情况，立即切断电源，排除故障；我们的电路在此项测试中如无异常情况，接着我们又分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，结果有个别电路不符，经过调整电路元器件参数、更换元器件，使电路最终工作在合适的工作状态；3动态检测与调试动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方法地在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如必要，要对电路参数作进一步调整。发现问题，要设法找出原因，排除故障，继续进行。调试注意事项：经过动手调试电路。从问题之中总结出来一些常用电路调试的注意事项。（1）正确使用测量仪器的接地端，仪器的接地端与电路的接地端要可靠连接；（2）在信号较弱的输入端，尽可能使用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上，在频率较高时要设法隔离连接线分布电容的影响，例如用示波器测量时应该使用示波器探头连接，以减少分布电容的影响。（3）测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。（4）测量仪器的带宽必须大于被测量电路的带宽。（5）正确选择测量点和测量（6）认真观察记录实验过程，包括条件、现象、数据、波形、相位等。（7）出现故障时要认真查找原因。经过我的测试发现有以下几处错误：（1）电源电路输出端，经过用电流表测试，没有发现没有电流流出，对电路各个部件进行测试发现其中的7805不能正常工作，我更换这个部件电路正常工作。（2）通上电后发现，按下学习键后，发现电路中的学习灯不能亮，用万用表测试后，发现学习键与单片机连接部分断开，没有接上。（3）通上电按下发射键，发现发射指示灯不能够正常工作，经测试，确定连接在其电路中的电阻存在问题。下图为处理故障后电路接入电流的实物图，各个模块运行正常，图2-6 电路实物图第3章 软件设计此系统是一个红外遥控发射器，设计目的就是根据按键的不同，发射出不同的红外信号。传统的遥控器都是采用遥控发射专用集成芯片，例如飞利浦公司生产专用芯片saa3010，三菱公司生产的m50462p专用发射芯片。由于这些芯片的功能键数及功能受到特定的限制，只适合于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。本系统采用单片机制作，采用编程的方法，由于编程具有灵活性，故应用范围较广，操作码可随意设定。3.1主程序的结构单片机上电复位后，首先对其内部ram、定时器、i/o口进行初始化，键盘扫描采用查询方式，不断查询p2口的状态，当检测到有键按下时，调用相应的子程序，以完成相应的操作。3.2学习程序在第一次自学习时，采用定时器定时、软件计数的方法，测量int0引脚上输入脉冲的高、低电平的宽度。平时int0引脚平时为高电平，当接收到红外遥控信号时，由于一体化红外接收头的反向作用，int0引脚下跳至低电平，此为引导码。单片机检测到此低电平后启动定时器t0进行脉冲宽度的测量。所有测得的高低电平的宽度暂时保存在片内ram区，在那里进行解码，然后保存引导码、0码和1码的宽度信息以及解出的用户代码和功能代码，并把其它存储单元清零【7】。在第二次自学习时，直接用第一次解得的0码（或1码）的宽度信息去和该帧的功能码宽度比较，若相等，则判为0码（或1码），反之，则判为1码（或0码），然后将该功能代码存入相应的存储单元【3】。在退出自学习状态时，程序控制单片机把引导码、0码和1码的宽度信息以及用户代码和所有的功能代码存入串行存储器at24c02中，并进入发射控制状态。如何识别学习状态？按下学习键超过三秒，系统则自动进入学习状态，遥控器自动搜寻信号，对信号进行解码处理，然后储存。图3-1 学习流程图3.3发射程序 在发射控制状态下，程序根据按下的键号，从eeprom中取出对应键值的存储数据取反后作为t0的初始值，同时启动t0和t1，并用t1产生38khz的载波信号。然后根据引导码、0码和1码的宽度信息，通过软件的方式恢复出原遥控信号，送至p3.5脚输出。图3-2 发射流程图 3.4学习/控制状态转换程序在本次毕业设计中，我们非常注意按键的复用，且力求操作简单，这一切要借助于软件。学习/控制状态转换键与模式转换键是复用的。在按下该键时，程序启动定时器t0进行计时，当按下键不超过3s时，进行模式转换，否则进行学习/控制状态转换。3.5模式转化学习型遥控器存储了很多家用电器的遥控数据，而每一种模式存储有一台家电的遥控数据。所以在每一种模式下，该遥控器只能控制与其对应的家用电器，要实现对其它家用电器的控制，则需要模式转换，例如，当前模式是控制电视机的，要实现对dvd的控制，则需要转换到控制dvd的模式下。模式转换的实质是把对应电器的遥控数据由串行存储器at24c32调到单片机的ram区。这样在发射控制状态下，单片机只访问片内ram区的数据，简化了发射控制程序的编写。由于任一模式的遥控数据所占的存储单元相等，所以总可以计算出任一模式的遥控数据所在的存储单元的地址。模式转换程序就是要计算出下一模式（与当前模式相对）的遥控数据所在的存储单元的地址8。在模式转换时，程序控制单片机把下一模式的遥控数据由串行存储器调到单片机的ram区，从而实现了模式的转换。总程序流程图: 图3-3程序总流程图3.6软件调试该设计的硬件调试相对简单，因此系统的调试重点在软件上。调试软件选用的是 proteus，操作起来十分方便。在对该系统软件的调试过程中我们按照先局部后总体的步骤，即先将各个子程序模块调通，再将它们连在一块总体调试，这样既容易构思又容易发现程序所存在的问题。这当中需要重点调试的是学习子程序，因为它是整个系统工作性能的关键。另外总体联调时必须注意工作寄存器的使用，尽量避免重复使用，必要时应当压栈，或开辟数据缓冲区的部分【9】。通过proteus测试i2c程序能够正常工作，如图3-2中，能够写入程序，程序能够完全实现所要求的功能。 图3-2 i2c电路测试将程序写入图3-3内，测试按键，按下一个按键，在图上的左边模拟显示屏中就会出现相应的数字，下图是其中一个按键的测试，按键的测试完全正确。 图3-3 键盘测试图3-4为解码程序工作的波形图，前面的第一个低电平和第一个高电平为引导码，引导解码，前面引导码低电平持续9毫秒，高电平持续4.5毫秒。图3-4 解码程序波形图第4章 总结4.1总结在这次设计中，还提出了一些新的想法，用软件的方法产生38khz的载波信号。很多传统的方法是通过搭接硬件电路来得到38khz的载波信号。而我们充分利用了单片机的资源，通过软件的方法得到了38khz的载波信号。该方法更有利于降低遥控器的功耗，提高工作可靠性，因为每增加一个硬件电路，功耗就会相应地增加，可靠性就会相应地下降。传统的遥控器基本都是能够操纵一个用电器，或者是操作一个型号的用电器，而本设计采用自动解码，而且可以多种不同的信号进行解码，所以可以操作几种用电器，但是此次设计还有一些缺点，本设计中所用的供电系统是通过生活用电来供电，这就降低了电路的可靠性，如果电路电源部分出现问题，容易使整个电路出现烧坏各部分电路元件，不能对所有的信号进行处理解码。另外，学习型遥控器存在着功耗大的缺点，这一问题也需要我们继续研究。只有解决了这些问题，学习型遥控器才能走进千家万户。4.2红外线学习型遥控器的应用前景展望红外线学习型遥控器集各种遥控器的功能与一身，实现对所有遥控电器的控制。其应用前景是显而易见的。随着人民生活水平的日益提高，家用遥控电器越来越多，而各家用电器的遥控器互不兼容，人们往往为了控制一台家电而到处找与其对应的遥控器，这给我们的生活带来很多不便。红外线学习型遥控器是解决这一问题的理想选择。该遥控器应用与家庭，将给家庭带来很大的方便。随着远程教育体系的不断发展和日趋完善，多媒体教学手段在各级各类学校都得到了广泛应用。数字投影机、dvd、vcd、录像机、电视机等是实现多媒体教学的硬件设备，由于这些设备都自带遥控器，并且互不通用，所以操纵这些设备得使用多种遥控器，这给使用者带来了诸多不便。若把该遥控器应用于多媒体教学，则可大大改善多媒体教学的条件。在控制领域，人们往往需要对设备进行自动控制，这样就有很多遥控设备，红外线学习型遥控器可实现对这些设备的集中控制。另外，由于红外线学习型遥控器的微处理器采用的是单片机，若把该单片机与计算机通过rs-485进行总线通信，则可通过互联网实现对红外遥控设备的远程控制。可见，若把外线学习型遥控器应用于该领域，可以简化控制过程，降低控制成本。参考文献1 沈红卫。 单片机应用系统设计实例与分析m.北京:北京航空航天大学出版社,2002：100-106，121-1242 朱定华,戴汝平。单片微机原理与应用m.北京:清华大学出版社,2003：25-28，38-42,68-763 胡汉才。单片机原理及接口技术m.北京:清华大学出版社,2004：67-72， 4 谭浩强。c程序设计(第三版) m.北京:清华大学出版社,2005：112-118，180-1855 楼然苗，李光飞。单片机课程设计指导m.北京:北京航空航天大学出版社,2007：88-93,111-121，132-1396 李建华.实用遥控器原理与制作.北京: 人民邮电出版社,1996：63-67，88-957焦李成.电流模式信号处理的进展与展望.电子学报.1992：67-77，115-1248william g,luck e,skjellum a,using mpip or table parallel programming with the message passing interface m.2nd edition,mit press,cambridge,m a,1999. ：110-115，122-1309snir m,otto s,huss_ledem an s,etalm pi,the complete reference volune 1,the m pi core,london,england,the m pi core,london,england,the mit press,1999. ：48-56，88-96,112-120致谢经过几个月的努力，在宋老师和xx师哥的耐心帮助下，使我的设计能够顺利进行。在此，我由衷的感谢我的导师宋xx老师，更为重要的是，宋老师在设计思想方面为我提出了很多独到的见解，并在论文的写作方面给出了许多好的建议，是