红外遥控设计毕业设计论文.doc

西安工程大学本科毕业设计（论文） i 摘 要 对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：红外遥控方式， 无线电遥控方式，超声波遥控方式。红外技术出现比较早，成本低，价格也具 有优势。红外遥控具有以下优点：控制内容多，抗干扰能力比较强，不会发生 任何误动作；响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影响用户使用；体积 小，成本低，功耗小，与其他方式比可以降低功耗 90%。 目前红外遥控、遥测技术在彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃、 遥控汽车路牌以及防盗等其它小型装上得到了广泛的应用。采用红外线做通信 媒介, 经实验证明, 在没有阻碍的有限范圈内（例如一个房间, 车间或实验室） 具有无线电无法比拟的优势。所以对本课题的研究是很有必要的。 通过对设计要求的认真分析和研究，拿出了几种可行方案，最终选定了一 个最佳方案。该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主要手段。电路主要 由发送电路和接收电路组成。发送端主要由 at89c2051 单片机，红外发射电路， 红外发射指示灯以及键盘输入等构成，发射出红外信号；接收端主要由 at89c52 单片机，红外接收电路，状态指示电路，可控硅调光电路以及+5v 电 源等组成。 我们所设计的遥控器能控制 5 个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行 亮度的调节。 关键字：遥控电路，红外发射，红外接收，单片机 ii abstract for wireless remote control technology, we mainly use several ways below: infrared remote, wireless remote control, ultrasonic control. infrared remote technology appears earlier and its cost is lower. infrared remote has several advantages below: the content it controls is more than others, its anti-interference ability is stronger and it can avoid any wrong action; it realizes faster and it will never influence other electrical equipment. in additional, the volume of the infrared remote system is small, the cost is low and the power is lower 90% than other ways. at this time, infrared remote control and test technology is applied to many small devices just like color tv, video tape recorder (vcr), audio equipment, air-condition, toys, doorbell, billboards of remote cars, anti-theft device, and so on. using infrared rays as communication media has unmatched advantages among a unencumbered space (like a room, a workshop or a lab), which is proved by many experiments. so the research of this subject is very necessary. after analyzing and researching on the request of the design, we take several blue print and we selected the best one in the end. the project makes use of advanced scm to realize the remote control. this circuit is made up of sending circuit and receiving circuit. the sending end is made up of scm at89c2051, infrared sending circuit, a pilot lamp for infrared sending, keyboard entry, and so on while the receiving end is made up of scm at89c52, infrared receiving circuit, a pointing circuit for status, the scr dimming circuit, a power supply for +5v, and so on. remote controller we designed can dominate 5 electrical source switches and adjust the brightness of one light. key words: remote controlling circuit, infrared emission, infrared receiving, scm 西安工程大学本科毕业设计（论文） iii 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别 加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过 的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位 或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人 或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论 文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和 电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并 提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其 它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论 iv 文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 西安工程大学本科毕业设计（论文） v 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行 研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 vi 目 录 第一章 绪 论1 1.1 课题背景及研究意义1 1.2 国内外研究现状2 1.3 课题研究内容和研究方法3 第二章 红外遥控系统组成以及工作原理.5 2.1 红外遥控系统组成5 2.1.1 发射电路组成5 2.1.2 接收电路组成5 2.2 工作原理6 2.3 红外遥控系统特点6 第三章 红外遥控系统硬件部分方案设计.8 3.1 红外发送电路 8 3.2 红外接收电路 .10 3.2.1 红外接收电路指示灯 .11 3.2.2 红外接收电源电路 .11 3.3 红外遥控调光电路 .12 第四章 红外遥控系统软件部分方案设计13 4.1 红外遥控初始化程序和主程序 .13 4.2 红外遥控键盘扫描、红外发射程序 .14 4.3 红外遥控接收部分外部中断程序 .15 第五章 红外遥控系统调试17 5.1 keil uvision2 软件简介 .17 5.2 软件调试.17 5.3 硬件调试.19 第六章 结论与展望21 6.1 结论.21 6.2 展望.22 参考文献.23 西安工程大学本科毕业设计（论文） vii 致谢.25 附录 a .26 附录 b .27 西安工程大学本科毕业设计（论文） 1 第一章 绪 论 1.1 课题背景及研究意义 当今社会科学技术的发展与日俱增，人们生活水平也是日益提高，为 了减少人们的工作量，所以对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要 求也是越来越高，针对这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是 必然的。 单片机的集成度很高，它具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵 活、微型化、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、 质量轻。所以特别适用与“电脑型产品” ，它的应用已深入到工业、农业、 国防、科研、教育以及日常生活用品(家电、玩具)等各种领域，几乎很难 找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机特别适合于把它做到产品的内部， 取代部分老式机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能， 实现不同程度的智能化。 红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为 0.01um1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为 0.38um0.76um 的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 七种颜色。光波为 0.01um0.38um 的光波为紫外光(线)，波长为 0.76um1000um 的光波为红外光(线)。红外光按波长范围分为近红外、中 红外、远红外、极红外 4 类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的， 波长为 0.76um1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件 (红外发光管)与红外接收器件(光敏二极管、三极管及光电池)的发光与受 光峰值波长一般为 0.8um0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正好重 合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。 红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光 波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红 外发射器发射雕红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。 发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电 路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电 2 路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电 路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定指令编码信号。 接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱 动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制 的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制 的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信 号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制 （机构） 。 由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象 的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控 器那样，每套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则，就会隔 墙控制或干扰邻居的家用电器)，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相 同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批 量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方面。由于红外线 为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波 的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线 电设备。 目前红外遥控、遥测技术在彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、 门铃、遥控汽车路牌以及防盗等其它小型装上得到了广泛的应用。采用红 外线做通信媒介, 经实验证明, 在没有阻碍的有限范圈内（例如一个房间, 车间或实验室）具有无线电无法比拟的优势。所以对本课题的研究是很有 必要的。 本次设计的主要任务是利用单片机技术，结合红外发射、接收电路， 并将数字电子技术、模拟电子技术和红外学相关知识相结合，设计一款可 以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制的红外遥控电路。 通过设计红外遥控电路来巩固和加强对四年来所学的理论知识和锻炼自己 的动手能力，熟悉和掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术， 熟悉传感器的使用，提高电子电路的设计和动手能力，加深对单片机软硬 件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一 西安工程大学本科毕业设计（论文） 3 定的基础。 1.2 国内外研究现状 对于无线遥控技术，当前基本上通过以下几种方式实现：红外遥控方 式，无线电遥控方式，超声波遥控方式。红外技术出现比较早，成本低， 价格也具有优势。红外遥控具有以下优点：控制内容多，抗干扰能力比较 强，不会发生任何误动作；响应速度快，不会对其他电器产生干扰从而影 响用户使用；体积小，成本低，功耗小，与其他方式比可以降低功耗 90%。超声波遥控方式中的超声传感器频带窄，能携带的信息量少，易于瘦 干扰而引误动作，同时该种方式作用距离短，通用性强可以互换因而不适 合在灯具遥控中运用。声音遥控方式通用性强，作用距离短，声音携带的 信息量少，具有绕射和穿透特性，只要在有效工作范围之内，无线设备就 可以不受角度，方向和障物的限制而自由使用。并且采用特定的编码解码 技术可以防止无线电波的相互干扰，抗干扰能力强。 红外通信由来已久,但是进入 90 年代,这一通信技术又有新的发展,应 用范围更加广泛。 1995 年，一个由部件、计算机系统、外围设备和电信厂商组成的大型 集团红外数据协会(irda)就红外通信的一套标准达成一致。现在约有 120 家以上的厂商支持红外通信标准。其中的许多厂商已推出符合红外通 信标准并支持 windows 95 的产品。 红外数据协会开发的这种新的无线通信标准还得到 pc 机产业的有力支 持。主要的开发厂商，如微软、苹果、东芝和惠普公司，已推出了在计算 机之间采用这种高速红外数据通信的 pc 机、笔记本计算机、打印机和手持 式个人数字助理(pda)设备。 此外，红外通信的连通性已用在大多数新的笔记本计算机中，并成为 一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术而问鼎市场。 1.3 课题研究内容和研究方法 主要研究内容：设计一款红外遥控电路，该遥控电路可以实现灯泡的 4 开关和调光（或者电机启动和调速）控制。该遥控电路结构简单,分为两部 分：发射电路和接收电路。发射电路以 at89c2051 为控制中心发射信号, 接收电路以 at89c51 为控制中心接收信号,驱动双向晶闸管实现电灯的开关 及亮度的控制。 设计方案及思路：目前市场一般设备系统采用专用的遥控编码 及解码集成电路。此方案具有制作简单、容易等特点，但由于功能键数及 功能受到特定的限制，只适合用于某一专用电器产品的应用，应用范围受 到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操 作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用采用红外线脉冲个数编码、 单片机软件解码实现了对电灯的开关/亮度调节。 本设计要求红外遥控电路实现以下功能： （1）利用红外接收和发射探头发送和接收红外线； （2）该遥控系统可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速） 控制； （3）能够按键启动/停止，使用单片机进行设计或者纯数字模拟电路 设计。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 5 第二章 红外遥控系统组成以及工作原理 2.1 红外遥控系统组成 红外遥控系统由红外发射部分和红外接收部分组成，发射电路部分主要实 现红外信号的编码产生以及发射，接收电路部分主要实现红外信号的接收、解 码以及控制可控调光电路，完成灯泡的开关及亮度调节。 2.1.1 发射电路组成 红外遥控电发射器主要由单片机、操作键盘和红外发射电路三部分组成。 红外发射部分结构图如图 2.1 所示： 图 2.1 红外遥控电路发射设计原理框图 当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射 出去。控制系统采用 3v 电源电压，并具有低功耗空闲和掉电方式控制。 红外遥控电发射器主要由单片机、指示电路和红外接收电路三部分组成。 红外电路发射部分是按键信号转化为红外信号的电路，它是通过利用单片 机的汇编实现的红外编码技术，来完成的。红外编码通过红外电路发射部分， 将不同的按键信号转化为不同的红外信号，并由红外发送端口发送出去，它发 +3v 电源 红外发射电路 单片机 键盘输入 发射指示灯 6 出的红外信号严格遵守红外发送/接收协议，而且在没有障碍物阻碍的情况下， 可以直线传播。 2.1.2 接收电路组成 红外接收部分结构如图 2.2 所示： 图 2.2 红外遥控电路接收设计原理框图 当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示设备显示出当前受 控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实 现调光功能。系统采用 5v 单电源电压供电，能满足低功耗空闲状态，并具有 掉电记忆控制功能。 2.2 工作原理 红外发射电路采用 3v 电池供电，单片机平时都处于低功耗空闲状态，当 有按键被按下，遥控器信息码由 at89c2051 单片机的定时器 1 中断产生 38khz 的红外线信号，由 p3.5 口输出，经过三极管 9013 放大，由红外发射 管发送。待发送完毕，单片机再次处于低功耗空闲状态。电路采用 led 发光二 极管来实现按键的操作指示。遥控器采用按键中断扫描方式（按键部分电路图 如图 2.2） 。按键 k1 控制开灯与关灯；当按下按键 k2 时，灯光将调到第一档 (最亮)；当按下按键 k3 时，灯光将调到第四档；当按下按键 k4 时，灯光将调 到第二档；当按下按键 k5 时，将灯光调到第五档；当按下按键 k6 时，灯光将 调到第三档。 当红外接受接收到遥控器发射的信号后，将信号传给 at89c2051 单片机， at89c2051 单片机根据收到的信息码的不同，完成相应的调光操作以及进行相 220v ac 单片机 +5v 电源电路 红外接收电路接通检测 对一路电灯开光 控制及亮度调节 状态指示电路 西安工程大学本科毕业设计（论文） 7 应的状态指示。 2.3 红外遥控系统特点 目前红外遥控器已经在各类电器上得到了广泛应用。市场上一般设备系统 均采用专用的遥控编码及解码集成电路，具有制作简单等特点，但由于这些芯 片价格较贵，功能键数及功能受到特定的限制，且相互之间采用的遥控编码格 式互不兼容。所以各机型的遥控器通常只能针对各自的遥控对象而无法通用， 只适用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。采用单片机进行遥控 系统的应用设计，具有硬件接口简单方便。编程灵活多样，操作码个数可随意 设定等优点。此方案不仅可用控制键实现对电器的控制，而且可对一路电灯进 行亮度控制，方便实用。且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。 8 第三章 红外遥控系统硬件部分方案设计 3.1 红外发送电路 单片机遥控发射器原理图如图 3.1 所示，单片机遥控发射器主要由 at89c2051 单片机、操作键盘和红外发射电路等组成。 rst 1 p3.0 2 p3.1/tx d 3 x ta l2 4 x ta l1 5 p3.2/in t0 6 p3.3/in t1 7 p3.4/t0 8 p3.5/t1 9 g n d 10 v cc 20 p1.6 18 p1.5 17 p1.4 16 p1.3 15 p1.2 14 p1.1/a in 1 13 p3.7 11 p1.7 19 p1.0/a in 0 12 u 1 a t89c2051 12 y 1 12m 30pf c2 30pf c3 100 r8 47 r6 2.2k r7 10k r1 2.2k r2 d 1 led d 3 led 10uf c1 q 1 +3v q 2 +3v k 1s k 2s k 3s k 4s k 5s k 6s +3v 104pf c5 100u f c4 b1 3.6v 10k r4 10k r3 +3v 交交 9012 9013 d 2 in4048 d 4 in4048 d 5 in4048 d 6 in 4048 d 7 in4048 d 8 in4048 k 1s 图 3.1 红外发射原理图 单片机部分主要完成遥控发射器发射过程的控制、键盘扫描的管理和显示。 其中 p33 用于输出控制红外发射电路的工作的信号，p1.0 到 p1.5 连接键盘， 用于接受键盘的信号。电路采用 3v 电池供电，单片机平时都处于低功耗空闲 状态，当有按键被按下，遥控器信息码由 at89c2051 单片机的定时器 1 中断产 生 38khz 的红外线信号，由 p3.5 口输出，经过三极管 9013 放大，由红外发 射管发送。待发送完毕，单片机再次处于低功耗空闲状态。电路采用 led 发光 二极管来实现按键的操作指示。 由电路特点，应选择单片机 at89c2051，原因如下。 at89c2051 是一个功能强大的单片机，但它只有 20 个引脚，15 个双向输 入/输出（i/o）端口，其中 p1 是一个完整的 8 位双向 i/o 口，两个外中断口， 两个 16 位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。 同时 at89c2051 的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功 西安工程大学本科毕业设计（论文） 9 能，系统的唤醒方式有 ram、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后 即进入继续工作状态。省电模式中，片内 ram 将被冻结，时钟停止振荡，所 有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。 主要功能特性： 兼容 mcs51 指令系统 2k 可反复擦写(1000 次）flash rom 15 个双向 i/o 口 6 个中断源 两个 16 位可编程定时/计数器 2.7-6.v 的宽工作电压范围 时钟频率 0-24mhz 128x8bit 内部 ram 两个外部中断源 两个串行中断 可直接驱动 led 低功耗睡眠功能 内置一个模拟比较放大器 可编程 uarl 通道 软件设置睡眠和唤醒功能 由上可见，89c2051 芯片的功能强大，因此本设计决定选用芯片 89c2051 作为 红外发射电路核心芯片。 遥控器采用按键中断扫描方式（按键部分电路图如图 3.2） 。 10 r st 1 p3.0 2 p3.1/tx d 3 x ta l 2 4 x ta l 1 5 p3.2/in t0 6 p3.3/in t1 7 p3.4/t0 8 p3.5/t1 9 g n d 10 v c c 20 p1.6 18 p1.5 17 p1.4 16 p1.3 15 p1.2 14 p1.1/a in 1 13 p3.7 11 p1.7 19 p1.0/a in 0 12 a t89c 2051 k 1s k 2s k 3s k 4s k 5s k 6s 10k r 4 10k r 3 +3v d 2 in4048 d 4 in4048 d 5 in4048 d 6 in 4048 d 7 in4048 d 8 in4048 图 3.2 按键部分电路 按键 k1 控制开灯与关灯；当按下按键 k2 时，灯光将调到第一档(最亮)； 当按下按键 k3 时，灯光将调到第四档；当按下按键 k4 时，灯光将调到第二档； 当按下按键 k5 时，将灯光调到第五档；当按下按键 k6 时，灯光将调到第三档。 3.2 红外接收电路 单片机遥控接收器原理图如图 3.3 所示，单片机遥控接收器主要由 at89c52 单片机、红外线接收电路和电灯亮灭及调光控制电路等组成。 p1.0 1 p1.1 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 reset 9 rx d 10 tx d 11 t0 14 t1 15 w r 16 rd 17 x 2 18 x 1 19 g n d 20 in t0 12 in t1 13 v cc 40 p0.0 39 p0.1 38 p0.2 37 p0.3 36 p0.4 35 p0.5 34 p0.6 33 p0.7 32 ea /v p 31 a le/p 30 psen 29 p2.7 28 p2.6 27 p2.5 26 p2.4 25 p2.3 24 p2.2 23 p2.1 22 p2.0 21 u 3 a t89c52 a 0 2 a 1 3 a 2 4 a 3 5 a 4 6 a 5 7 a 6 8 a 7 9 d ir 1 e 10 b0 18 b1 17 b2 16 b3 15 b4 14 b5 13 b6 12 b7 11 u 1 74a ls245v cc 1k r1 1kr2 1kr3 1kr4 1kr5 1kr6 d 1 led 1 d 2 led 2 d 3 led 3 d 4 led 4 d 5 led 5 d 6 led 6 v cc c7 104 c21 c6 104 c22 22uf c5 1k r10 1k r11 1k r8 12 y 1 12m q 4 v cc 9012 v cc d 11 blue q 3 9013 q 2 9013 q 3 90121k r9 510 r15 120k /2w 5k r12 5k r13 100k r141k r7 v cc d 9 led d 7 206 1 2 j3 co n 2 u 4 p521 1 2 c1 470uf/25v 104 c2 v inv out g n d u 2 7805 d 10 4007 c4 1000u f/25v 104 c3 1 2 3 4 2 13 3 2 1 v cc 交交交交交 v cc 100k 2k d ? d zener d 7 206 lam p 交交交交 1 3 24 图 3.3 红外接收原理图 当红外接受接收到遥控器发射的信号后，将信号传给 at89c52 单片机， 西安工程大学本科毕业设计（论文） 11 at89c52 单片机根据收到的信息码的不同，完成相应的调光操作以及进行相应 的状态指示。 本电路所用 at89c52 单片机为红外接收电路的主控芯片，既方便也很实 用。下面对 at89c-52 做一下简单的介绍： at89c52 是一种带 4k 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperom falsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能 cmos8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 atmel 高密度非易失存储器制造技术 制造，与工业标准的 mcs-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 cpu 和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel 的 at89c-52 是一种高效微控 制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 主要特性： 与 mcs-51 兼容 4k 字节可编程闪烁存储器 寿命：1000 写/擦循环 数据保留时间：10 年 全静态工作：0hz-24hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 ram 32 可编程 i/o 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 由上可见，89c52 芯片的功能强大，其震荡特性能很好的满足本设计的要 求，与同类 52 芯片相比，其引脚较多，在满足对控制方式的选择的同时，还可 加入调光控制电路，这更能符合本设计的需要。因此本设计决定选用芯片 89c52 作为红外接收电路核心芯片。 3.2.1 红外接收电路指示灯 电路指示灯由三部份（电路如图 3.4 所示） ，即电源指示灯、故障指示灯、 控制输出指示灯。 12 d1 le d1 d2 le d2 d3 le d3 d6 le d6 d4 le d4 d5 le d5 r1 1k r21k r31k r4 1k r51k r6 1k a0 2 a1 3 a2 4 a3 5 a4 6 a5 7 a6 8 a7 9 e 19 dir 1 b0 18 b1 17 b1 16 b2 15 b4 14 b5 13 b6 12 b7 11 u1 74a ls245 vc c vc c 1 1 2 2 3 3 j1 co n3 交交 交交 交 vc c 图 3.4 状态指示电路原理图 电灯的状态指示用 led 发光二极管，共有 6 个电灯状态指示灯，其中 2 个 为电灯开、关状态，另 4 个为五档亮度指示（最亮一档四个亮度指示灯均不亮） 。 3.2.2 红外接收电源电路 红外接收电路如图 3.5 所示。 d10 4007 c1 470uf/25v c4 1000u f/25v vin 1 gnd 2 vout 3 u2 7805 d9 l ed c2 104 1 2 3 4 d7 206 c3 104 vcc 1 2 j3 co n2 r7 1k 图 3.5 红外接收电源电路 电源电路由桥式整流、滤波电容、7805 稳压器及电源指示灯组成。利用二 极管的单向导电性交流电经过桥式整流成直流电，再经过大小电容滤波，7805 集成稳压器稳压成为稳定的+5v 电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态。 3.3 红外遥控调光电路 红外遥控调光电路采用可控硅光亮控制电路，电路图如图 3.6 示。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 13 q3 90121k r9 510 r15 120k /2wu4 p521 1 2 vcc 100k 2k d? d zener d7 206 lam p 1 3 24 图 3.6 可控硅调光电路 可控硅控制的移相脉冲，移相角的改变实现导通角的改变，即当移相角较 可控硅的导通脚较小，输出电压较低，电灯较暗；当移相角较小时，可控硅的 导通角较大，输出电压较高，电灯较亮，导通角不为 0 时，电灯开；导通角为 0 时，电灯灭。 第四章 红外遥控系统软件部分方案设计 4.1 红外遥控初始化程序和主程序 红外遥控发射部分初始化流程图如图 4.1 所示，红外遥控发射部分主流程 图如图 4.2 所示： 红外遥控发射部分初始化程序，初始化程序主要是使 p1 口和 p2 口复位， 即为将 p1 口和 p2 口为高电平状态，关闭遥控输出口 p3.5 口，设置中断优先级 ip，选择定时器/计数器 1 和设置操作模式为自动 8 位重载模式。 红外遥控发射部分主程序，先调用初始化程序，再完成调用键盘程序和进 入低功耗空闲待机方式。系统完成键盘查询程序后进入空闲节电方式，直到外 部中断 1 中断或硬件复位而退出，cpu 再次转向循环部分调用键盘程序。 14 开始 关 p3.5 遥控输出 口 设置堆栈 设置中断优先 级 定时器/计数器 1 方式 2 选 择、初值设置 开外部中断 1 开总中断允许 返回 开始 调初始化 程序 调键盘程序 进入低功耗空闲节电方 式 外部中断 1 中断？ 硬件退出低功耗 空闲方式 p1、p2 口复 位 图 4.1 发射初始化程序流程图 图 4.2 发射主程序流程图 红外接收部分初始化流程图如图 4.3 所示，红外接收部分主流程图如图 4.4 所示： 红外遥控接收部分初始化程序，初始化程序主要是使 p1 口和 p2 口复位， 即为将 p1 口和 p2 口为高电平状态，设置堆栈 sp，选择工作寄存器区，设置中 断优先级 ip，开外部中断 0，设置电机默认停机标志位。 红外遥控接收部分主程序，先调用初始化程序，初始化程序完毕，进入主 程序循环状态。程序在循环中主要任务是检测调光电路接通和调用移相角控制 的延时程序。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 15 开始开始 设置堆栈 设置寄存 区 设计优先 级 p0p1 口复位 开外部中断 0 开总中断允许 设置默认电灯亮灭 返回 调初始化程序 调光电路接通 了吗？ 调延时子程序 发开导通角脉冲 调延时 216us 程 序 关脉冲 图 4.3 接收初始化流程图 图 4.4 接收主程序流程图 4.2 红外遥控键盘扫描、红外发射程序 红外遥控键盘扫描程序流程图如图 4.5 所示，红外信号发射程序如图 4.6 所示。 键盘扫键过程:首先判断控制键是否按下，若有控制键按下则进行逐行扫描， 按照 p 口值查找键号。最后按照键号转至相应的发射程序。 红外信号发射过程：首先装入发射脉冲个数（发射时为 3ms 脉冲,停发时为 1ms 脉冲） ，此时若发射脉冲个数为 1 则返回主程序；若不为 1 则发 1ms 脉冲， 然后停发 1ms 脉冲，这样便结束整个发射过程。 在实践中,采用红外线遥控方式时,由于受遥控距离,角度等影响,使用效果 不是很好,如采用调频或调幅发射接收码,可提高遥控距离,并且没有角度影响。 16 开始 键按下吗? 逐行扫描 查列号 查表确定键 号 由键号至发射程序 开始 装载发射脉冲个数 发 3 ms 首脉 冲 停发 1ms 码间距 发射脉冲个数减 1 等 0 吗? 发 1ms 脉冲 停发 1 ms 脉冲 图 4.5 键盘扫描程序流程图 图 4.6 红外信号发射流程图 4.3 红外遥控接收部分外部中断程序 中断过程：首先判断低电平脉冲宽度是否大于 2ms，因为根据红外编解码 的协议规定，低电平脉宽大于 2ms 则视为发送开始信号，反之不到 2ms 则视为 无动作。若脉宽不到 2ms，则中断返回；若低电平大于 2ms，则接收并地低电 平脉冲计数，接下来看判断高电平脉冲宽度是否大于 3ms，因为红外通信协议 规定，高电平脉宽大于 3ms 视为有效脉冲，脉宽不到 3ms 则视为没有脉冲信号。 若脉宽不到 3ms，则返回上一接收计数过程；若高电平脉宽大于 3ms，则按照 脉冲个数至对应功能程序，此时中断返回。 若脉冲宽度大于 3ms，而且脉冲数加一后位 2，则为 3 档亮度；若脉冲数 不是 2 则继续判断是否为 3，若是则为 1 档亮度；若脉冲数不是 3 则继续判断 是否为 4，若是则为 4 档亮度；若脉冲数不是 4 则继续判断是否为 5，若是则判 断为 2 档亮度；如果脉冲数不是 5 则继续判断脉冲数是否为 6，若是则为 5 档 亮；若脉冲数不是 6 则继续判断是否为 7，如果是则为开/关操作。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 17 开始 首个低电平脉宽 2ms 吗? 接受并对低电平脉 冲个数加 1 高电平脉宽3 ms 吗? 脉冲数为 2 吗? 脉冲数为 3 吗? 脉冲数为 4 吗? 脉冲数为 5 吗? 脉冲数为 6 吗? 脉冲数为 7 吗? 3 档亮 度 1 档亮 度 4 档亮 度 2 档亮 度 5 档亮 度 开/关操 作 中断返回 图 4.7 外部中断 0 中断服务程序流程图 18 第五章 红外遥控系统调试 5.1 keil uvision2 软件简介 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程 序要变为 cpu 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器 汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序 变为机器码，用于 mcs-51 单片机的汇编软件有早期的 a51，随着单片机开发 技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开 发软件也在不断发展，keil 软件是目前最流行开发 mcs-51 系列单片机的软件， 这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 keil 即可看出。keil 提供了包括 c 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整 开发方案，通过一个集成开发环境（uvision）将这些部份组合在一起。运行 keil 软件需要 pentium 或以上的 cpu，16mb 或更多 ram、20m 以上空闲的硬 盘空间、win98、nt、win2000、winxp 等操作系统。掌握这一软件的使用 对于使用 51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用 c 语言编程， 那么 keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿 真机也很可能只支持该软件） ，即使不使用 c 语言而仅用汇编语言编程，其方 便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 5.2 软件调试 本次设计使用的芯片主要是单片机 at89c2051 和 at89c52，所以编译软 件应该使用 keil uvision2。调试前应先编写好发射和接收的程序，这里使用单 片机汇编语言（祥见附录 b） 。 认真审查程序，输入软件运行，发现错误后查找并改正，一步步完善程序。 最后得出相对简洁并容易理解的程序结构。 软件调试的过程大致如下： （1）打开 keil uvision2 软件，新建工程“infrared sending.uv2” ，然后选 择 at89c2051 芯片； （2）点击 file，新建一个编译界面，将提前编辑好的发射程序粘贴进去， 另存为“infrared sending.asm” ； （3）右键点击“source group 1” ，点击“add files to groupsource group1 ” ，然后选择刚才保存的“infrared sending.asm” ； 西安工程大学本科毕业设计（论文） 19 （4）点击保存键然后点击“translate current files”进行编译。 运行结果如下： 图 5.1 红外发射程序编译结果 红外接收程序调试的步骤与上面发射的步骤类似，只是要新建另外的工程 和文件，程序为接收的程序，其调试结果如下： 20 图 5.2 红外接收程序编译结果 5.3 硬件调试 控制电路板的安装与调试在整个系统研制中占有重要位置，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。但在多次使用的面包板中 弹簧片会变松，弹性变差，容易造成接触不良，这是需要注意的。 实验和调试常用的仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。 调试的主要步骤。 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） 。 若电路经过上述检查，确认无误后，可转入静态检测与调试。 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； 如无异常情况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、数字电路各输入 端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是 否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元器件参数、更换元器件等，使电 路最终工作在合适的工作状态； 对于放大电路还要用示波器观察是否有自激发生。 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。 我们所设计的遥控器电路是采用码分制遥控方式，我们用示波器对发射电 路输出端及接收电路输入端的信号波型的进行了检查，发现当按下不同的开关 按钮时所显示的波型是不同的。这说明了此电路是工作在正常状态的。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 21 4调试注意事项 （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 22 第六章 结论与展望 6.1 结论 毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所学知 识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好 的开端。所以在此有必要对这次的毕业设计作一个系统的总结。 这次毕业设计，我选择了实做的题目，这不仅是对我的一种锻炼，也是对 我大学四年所学知识的综合检查。从开始设计到设计的完成，我感觉收获很多， 不仅在理论上有了很大的升华,并且还在实践中锻炼了自己。使自己成长了许多。 本文首先对整个系统的工作原理和实现方法进行了简单的介绍，给出了系 统工作的整体框图。在此基础上，介绍了系统设计用到的各个模块的功能特性， 并进性了方案比较，选择出了最优越的方案。在理论上对整个系统有一定了解 的情况下，进行了系统模块的电路的设计，充分利用各方面的资料，发挥我所 学的特长。 整个系统的开发过程是曲折的，首先在硬件设计上，由于以前所学课程有 一定的基础，我多方查阅资料，不断的向老师、同学学习请教，以确保设计的 电路系统完整，并能实现最完美的系统功能。经过几个月学习，我设计出了各 个部分的电路图，并实现了电路图的组合。经过测试与修改，最终完善了硬件 电路的设计，并能够比较理想的完成本次毕业设计功能红外遥控电路。 对于软件设计，因为以前的编程经验不够，因此，在这方面花费了很多的 精力和时间。尽管过程很艰难，但是在真正意义上学到了知识，为以后的工作 和学习积累了宝贵的经验。 在研制过程中注重先进、适用的原则，注重科技与应用结合，来用产、学、 研结合，侧重于科研技术转化为生产力。本系统经过了设计阶段、开发实现阶 段以及最后的应用测试阶段。经过 2 个月的努力，核心问题已经全部解决，所 有功能均已基本实现，只是在通用性上还有待提高。这次毕业设