毕业设计（论文）-基于单片机的红外线遥控系统.doc

存档编号： 毕业论文（设计）毕业论文（设计） 题目：题目：基于单片机的红外线遥控系统基于单片机的红外线遥控系统 专 业： 电子信息工程 院 系： 电子工程系 年 级： 电信 q741 学 号： 0 姓 名： 指导教师： 湖北经济学院教务处 制 届普通本科毕业论文（设计） 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 目 录 摘 要 i abstractii 一、前 言1 （一）课题简介1 （二）文献综述1 二、系统设计方案论证4 （一）单片机红外遥控发射器设计原理4 （二）单片机红外遥控接收器设计原理4 （三）方案选择和论证5 三、系统硬件电路设计7 （一）at89c2051 单片机.7 （二）独立式按键结构7 （三） 复位电路.7 （四） 红外发射电路的设计.8 （五） 红外接收电路的设计.9 （六） 完整的系统电路设计图.9 四、系统软件设计10 （一）遥控发射器程序设计10 （二） 遥控接收器程序设计.15 总结和展望17 致 谢18 参考文献19 附录 a21 附录 b22 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 i 摘摘 要要 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活 的遥控系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成 电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只 实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、操作码个数可随便设定等优点。 本设计主要应用了 at89c2051 单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、 定时器、计数器等知识，应用红外光的优点，设计了一个红外线遥控系统。本系统 包含发射和接收两大部分，利用编码/解码芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘 矩阵、编码调制、led 红外线发射器；接收部分包括红外线接收芯片、光电转换器、 调解电路。其优点硬件电路简单，软件功能完善，性价比较高等特点，具有一定的 使用和参考价值。 关键词：关键词：单片机，红外遥控，中断，定时，计数，频率 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 ii abstract with the development of our society and the gradual improvement of science and technology, various kinds of help remote control systems have began to enter peoples life. the traditional remote controllers adopt special remote control code and decode integrated circuits, though this kind of method is simply and easily, it is only the practical application of some certain special electric equipments because of the counted functional keys is counted and the restricted function, so the range of application is limited. but the remote controllers which adopt the microprocessors have many advantages such as flexible operating and unceremonious manipulative keys. the design has used at89c2051 microprocessor as core, integratively apply the interruptive system, timer , counter ,etc. mainly to design originally and also take the advantage of the infrared light. the remote control launcher distinguishes different operation through the control on frequency of infrared emission of light. the remote control receiver judges control operation by adopting the discerned frequency of the received infrared light to finish the whole launching and receiving course. its advantage is that the hardware circuit is simple, the software is with perfect function, have certain use and reference value keywords: microprocessor, infrared remote control，interrupt，timing，counting， frequency 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 1 一、前一、前 言言 （一）课题简介 1、研究背景 目前市场上一般采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6。本单片机遥控应用系统采用红外线发射频率的不 同，来识别不同的遥控功能。当我们按下某一个按键的时候，由单片机识别出该按 键后，由 cpu 向接有红外发射管的端口发射一定频率的脉冲，该脉冲与 38khz 左右 的载波脉冲进行调制，然后将已调制的脉冲进行缓冲放大，激励红外发光二极管将 电能转化为光能，使得红外发光二极管发射出一定频率的红外线7，当接收控制系 统接收到该红外光后，由单片机内定时/计数器得到该红外光的频率，然后将该频率 送往 cpu，由 cpu 对该信号进行反编码，识别出控制信号，从而对控制电路实施控 制功能。完成整个遥控功能8。 2、设计任务及要求 以 at89c2051 单片机为核心设计控制器件设计控制器件的红外发生接受系统， 包括红外收发模块的设计制作，硬件电路部分的软件程序编写以及整机调试，实现 信号的传输。要求发射载频为 38hz，工作环境温度-40+85，接收范围为 2m， 传输速率为 27bit/s，反应时间为 2ms。 （二）文献综述 随着科技的发展，人们生活的节奏也越来越快，随之人们对方便，快捷的要求 也随之不断增高！遥控器的出现，在一定程度上满足了人们这个要求！红外遥控是 20 世纪 70 年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递 控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是有发射器发出红外线指 令信号，有接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的 远程控制。 无线遥控方式可分为无线电波式、声控式、超声波式和红外线式。由于无线电 式容易对其它电视机和无线电通讯设备造成干扰，而且，系统本身的抗干扰性能也 很差，误动作多，所以未能大量使用。超声波式频带较窄，易受噪声干扰，系统抗 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 2 干扰能力差以及声控式识别正确率低，难度大而未能大量采用。红外遥控方式是以 红外线作为载体来传送控制信息的，同时随着电子技术的发展，单片机的出现，催 生了数字编码方式的红外遥控系统的快速发展。另外，红外 遥控具有很多的优点， 例如红外线发射装置采用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉；红 外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽 性等特点。随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器都应用了红外遥控。从 单纯的在电风扇面板上通过按钮控制，到短距离(10m 以内)的遥控，虽然改变不大， 但其带来的便利无疑是巨大的。采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现 多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功 率消耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰；反应速度快、传输效率高、 工作稳定可靠等。所以现在很多无线遥控方式都采用红外遥控方式。 目前市场上一般采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。本单片机遥控应用系统采用红外线发射频率的不同， 来识别不同的遥控功能。当我们按下某一个按键的时候，由单片机识别出该按键后， 由 cpu 向接有红外发射管的端口发射一定频率的脉冲，该脉冲与 38khz 左右的载波 脉冲进行调制，然后将已调制的脉冲进行缓冲放大，激励红外发光二极管将电能转 化为光能，使得红外发光二极管发射出一定频率的红外线，当接收控制系统接收到 该红外光后，由单片机内定时/计数器得到该红外光的频率，然后将该频率送往 cpu，由 cpu 对该信号进行反编码，识别出控制信号，从而对控制电路实施控制功能， 完成整个遥控功能。 当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用，这个应用的发展非常迅 速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，近几年的发展已经表现出其非常成熟的 特性。因此，加大对红外线遥控系统的研究，是符合实际要求的。未来的红外遥控 系统，在成本允许的情况下，可以将更好、更新的技术应用到其中，不断提高服务 功能和智能化水平，令人民生活水平进一步提高。 基于单片机的红外线遥控系统力求概念清楚，层次分明，经过前期对大量文献 资料的研究，了解了设计基本过程，结合自己设计的原始资料，从而进一步指导设 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 3 计内从的开展。主要是通过查阅馆藏书籍，课本和网络资源。从单片机原理及接 口技术 、 单片机课程设计实例指导 、 mcs-51 系列单片机原理与设计 、 mcs-51 系列单片机存储容量扩展的软硬件设计等等与单片机相关的书籍上面学习到了单 片机的有关基础知识。包括 mcs-51 系列单片机组成特点发展、引脚功能、内部结构、 储存器配置以及指令系统。并从单片微型计算机原理及接口技术这本书中知道 了单片机应用系统设计的流程。此后我又对通信基础知识进行了学习，参看了学 习型红外遥控器. 、 多功能红外线遥控器的设计 、 自动化与仪器仪表 、 红外线 遥控的基本原理和应用范围等资料，确定了红外遥控调制的编码方式、调制方式、 编码标准、编码格式等。发射电路以 at89c51 单片机为核心，外接红外发射器，按 键，电源采用 5v 电源。 “0”和“1”组成的 32 位二进制编码经 38khz 的载频进行 二次调制以提高发射频率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管 发射。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 4 二、系统设计方案论证二、系统设计方案论证 （一）单片机红外遥控发射器设计原理 单片机红外遥控发射器主要有单片机、行列式键盘、低功耗空闲方式控制电 路、红外发射管发射电路以及单片机的一些电源、复位、震荡子电路组成9。 单片机不工作时一直处于低功耗状态，采用了空闲节电工作方式。当遥控器 的某一按键被按下以后，外部中断 1 产生中断，唤醒单片机进入工作状态，查询 键盘按下的是哪一个按键，当确认按键后，控制软件启动定时器 t0、t1，t1 作 为发射时间控制器，t0 作为红外线发射频率控制器，t0 定时溢出时中断程序使 红外管接口电平反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就得到不同的发 射频率。t1 定时溢出时中断程序关闭 t0 定时器，停止红外线发射10。其设计原 理框图如下。 at89c2051 单片机 +5v 电源 行列式键盘 低功耗空闲方式 控制电 红外管发射电路 图 2.1 单片机遥控发射器设计原理图 （二）单片机红外遥控接收器设计原理 单片机红外遥控接收器主要有单片机、红外遥控接收电路、状态指示电路、控制 电路以及单片机的一些外围电路组成。 利用单片机中的 t0 作为红外脉冲计数器，t1 作为计数时间控制器。当电路中 红外接收管接收到第一个红外脉冲时，外部中断 1 被触发，启动计数器 t0 和定时器 t1。定时溢出，中断程序关闭计数器 t0，读入计数值并进行判断，确定操作对象 （遥控按键）对其进行反转操作，控制电路对所控制的负载进行开或关11。还可对 接收电路实行上锁功能，对控制电路上锁后，遥控器不能对控制电路实施遥控功能 8。其设计原理如图 2.2 所示。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 5 at89c2051 单片机 红外接收电路 状态指示电路 控制电路 +5v 电源 图 2.2 红外接收遥控电路原理框图 （三）方案选择和论证 红外编码有很多种方式，下面列举两种实现方案9： 方案一：脉宽调制的串行码。这种遥控编码具有以下特征： 以脉宽为 0.565ms、间 隔 0.56ms、周期为 1.125ms 的组合表示二进制的“0” ；以脉宽为 0.565ms、间隔 1.685ms、周期为 2.25ms 的组合表示二进制的“1” 。 其相关的波形图如图 2.3: 图 2.3 串行码编码 电器 0 的遥控输出码 电器 1 的遥控输出码 图 2.4 码分制编码波形图 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 6 方案二：码分制。采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控对象， 最小为 2 个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为 3ms，其余为 1ms，遥控码数据帧 间隔大于 10ms，如图 2.4 所示。 本设计采用方案一，方案一编程简单，在按键较少的情况下优势明显。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 7 三、系统硬件电路设计三、系统硬件电路设计 （一）at89c2051 单片机 at89c2051 是一个低电压，高性能 cmos 8 位单片机。片内含有 2kb 可反复擦写 的只读存储器（eprom）和 128b 的随机存取存储器（ram） ，器件采用 atmel 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 存储器，功能强大。 （二）独立式按键结构 独立式按键是指直接用 i/o 线构成的单个按键电路，每个独立式按键占有一根 i/o 口线，每根 i/o 口线上的按键的工作状态不会影响其他 i/o 口线的工作状态， 其结构简单，但 i/o 口线浪费较大16。 独立式按键配置灵活，软件结构简单，上拉电阻保证了按键断开时，i/o 口线 有确定的高电平，其电路原理图按图 3.1 所示 图 3.1 独立式按键电路 （三） 复位电路 计算机在启动时，系统进入复位状态。在复位状态，cpu 和系统都处于一个确 定的初始状态或成为原始状态，在这种状态下，所有的专用寄存器都赋予默认值。 其复位状态见表 3.1。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 8 表 3.1 复位状态各寄存器初值 专用寄存器 复位状态 专用寄存器 复位状态 pc acc b psw sp dptr p0p3 ip ie 0000h 00h 00h 00h 07h 0000h ffh xxx0 0000b 0xx0 0000b tmod tcon th0 tl0 th1 tl1 scon sbuf pcon 00h 00h 00h 00h 00h 00h 00h xxxx xxxxb 0xxx 0000b （四） 红外发射电路的设计 根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将发射的信号相“与” ，然后将相“与”后的信号送发射管，才能进行红外信号的发射传送，而在频率为 38khz 的载波信号下，发射管的性能最好，发射距离最远，所以在硬件设计上，本 设计采用 38khz 的晶振产生载波信号，与发射信号进行逻辑“与”运算后，通过三 极管的功率驱动到红外发光二极管上18。 红外发送电路由 4001mos 或非门 38khz 振荡器，单片机发送控制电路和红外发 送管驱动输出电路组成，当单片机 p3.4 口输出为“0”时，发射管不发光，当单片 机 p3.4 口输出为“1”时，红外发送管发出 38khz 调制红外线19。 具体的发射波形与电路如图 3.2 和图 3.3 下 图 3.2 调制过程中的波形 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 9 图 3.3 红外发射电路 （五） 红外接收电路的设计 红外接收电路专门采用集成电路 rpm6938，rpm6938 有三个引脚，一个接电 源一个接地，另外一个接信号端，它集光电转换，解调和放大于一体20。当收到 38khz 调制红外线时，rpm6938 输出为“0”，平时输出为“1”。信号脚接到 p3.3 和 p3.4 脚上，当 rpm6938 收到第一个红外脉冲时，触发 int1 产生中断，使单片机退 出低功耗状态，进入工作状态，同时使记数器 0 和定时器 1 开始工作 21 图 3.4 红外接收电路 （六） 完整的系统电路设计图 完整的电路图见附录 a 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 10 四、系统软件设计四、系统软件设计 （一）遥控发射器程序设计 1、程序总体结构 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22。 本系统采用的是按红外发射频率的不同，来识别不同的按键。操作键设定为 8 个，k0 至 k7，分别接至单片机的 p1.0 至 p1.7 口。对应的红外发射频率分别为 300hz、600 hz、900 hz、1200 hz、1500 hz、1800 hz、2100 hz、2400 hz。发射 时间确定为一个定值，由定时器 1 来定时，时间为 100ms，当 100ms 时间到定时器 1 发生中断，停止计时，红外光也停止发射。由定时/计数器 0 来控制发射频率，t0 作为定时器，当 t0 定时时间到，中断程序使 p3.4 断口的电平反转一次，然后 t0 重 新工作定时值与前相同，时间到中断程序使 p3.4 端口翻转一次，如此往复，红外信 号就按一定的时间间隔发射出去。通过设定 t0 的定时时间来控制红外信号的发射频 率23。平时遥控器工作在空闲方式下，当有键按下时，由外部中断 1 产生中断，使 cpu 回到工作状态，待执行完操作后又回到低功耗才状态。主程序主要由初始化程 序、键盘扫描程序，定时器 0 中断服务程序、定时器 1 中断服务程序，外部中断 1 中断服务程序组成。主程序流程图如下： 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 11 nnn yy y . . y n y y start 调初始化程序 进入低功耗节电 方式 外部中断 1 中断 cpu 退出低功耗方式 t0 时间 到 p3.4 翻转一次 t1 时间到 关 t0、t1 p3.4 置 1 调延时程序 k1 键是否 按下 k2 键是 否按下 k1 键是 否松开 启动定时器 t1 定时 50ms 启动定时器 t0 定时 3.33ms k3 键 是否按 下 调延时程序 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 12 当 k2 至 k7 键按下时，执行的程序类似于按下 k1 键所执行的程序。 2 2、伪指令和初始化程序伪指令和初始化程序 在初始化程序前，需要定义一些相关的伪指令，伪指令不能命令 cpu 执行某中 操作，也没有对应的机器代码，它的作用仅用来给汇编程序提供某中信息。伪指令 是汇编程序能够识别的汇编命令。控制信号的输入口 p1.0p1.7 分别用按键开关键 号 k0k7 来定义；各频率红外信号对应的定时器 t0 的初值分别用 k0h、k0l k7h、k7l 来定义，这样做不影响整个程序的执行，但便于阅读和理解程序。定义格 式如下： k0 bit p1.0 k7 bit p1.7 由于 p1.0 至 p1.7 对应的红外发射频率分别为 300hz、600 hz、900 hz、1200 hz、1500 hz、1800 hz、2100 hz、2400 hz，而 t1 的定时时间是 50ms 故在这七种 状态下面，p3.4 端口状态分别反转 15 次、30 次、45 次、60 次、75 次、90 次、105 次、120 次。故定时器 t0 对应的定时时间分别为 50ms/15、50ms/30、50ms/45、50ms/60、50ms/75、50ms/90、50ms/105、50ms/120 ，即分别为： 3.33ms、1.67ms、1.11ms、0.833ms、0.667ms、0.556ms、0.476ms、0.417ms。由前 述定时器初值计算方法可算出各状态定时器的初值。 定时器 t1 的定时初值计算如下： 由于工作在方式一，时钟频率为 12mhz，故定时最大值 m 为 65536 初值 x=m定时值/t x=6553650000/1=15536 即 t1 的初值为 15536，转化为十六进制为 3cb0h 各情况下，定时 t0 的定时初值计算如下： 当按下 k0 键时，定时时间为 3.33ms，此时定时器初值为 x0= 655363330/1=62206 转化为十六进制为 0f2feh 当按下 k1 键时，定时时间为 1.67ms，此时定时器初值为 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 13 x1=655361670/1=63866 转化为十六进制为 0f97ah 当按下 k2 键时，定时时间为 1.11ms，此时定时器初值为 x2=65536-1110/1=64426 转化为十六进制为 0fbaah 当按下键 k3 时，定时时间为 0.833ms，此时定时器初值为 x3=65536-833/1=64703 转化为十六进制为 0fcbfh 当按下键 k4 时，定时时间为 0.667ms，此时定时器初值为 x4=65536-667/1=64869 转化为十六进制为 0fd65h 当按下键 k5 时，定时时间为 0.556ms，此时定时器初值为 x5=65536-556/1=64980 转化为十六进制为 0fdd4h 当按下键 k6 时，定时时间为 0.476ms，此时定时器初值为 x6=65536-476/1=65060 转化为十六进制数为 0fe24h 当按下键 k7 时，定时时间为 0.417ms，此时定时器初值为 x7=65536-417/1=65119 转化为十六进制数为 0fe5fh 3 3、键盘扫描程序键盘扫描程序 键盘扫描程序就是扫描键盘看是否有键按下，如有键按下，判断出是哪一个键， 当确定按下某一个键后，即执行红外发射程序。扫描的方法是判断 p1 口各位的电平， 无按键按下时，各位均为高电平，当某一个按键按下以后，该位即为低电平。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 14 通常，按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断。一个电压 通过机械触点的断开、闭合过程，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭和 时不会马上稳定接通，在断开时也不会一下断开。因而，在闭合和断开的瞬间均伴 随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为 510ms。按 键电路的消抖措施通常有硬件和软件两种方法24。硬件消除键盘抖动措施主要就是 外加双稳态电路或者滤波电路的方法。本电路采用的是软件消抖的方法，就是调用 一个延时子程序，延时时间设定为 6ms。 延时时间的计算就是根据执行指令所需时间的总和，0ch、0ffh 分别为十进制 数的 12 和 255，因此这个程序所耗用的时间为 1+（255*2+2+1）*12+1+2=6160 个机 器周期 由于晶振采用的是 12mhz，所以 1 机器周期=1us，执行程序的总时间为 6.16ms，与 6ms 存在 0.16ms 的误差，不过这不影响程序的执行。 4 4、中断服务程序中断服务程序 1外部中断 1 外部中断 1 在程序中的作用就是唤醒单片机，使单片机从空闲方式回到工作状 态。当有键按下时，通过与门触发外部中断 1 中断，idl 被硬件硬件清零，单片机 结束低功耗空闲节电方式25。 外部中断是由外部原因引起的，共有两个中断源，即外部中断 0 和外部中断 1，相应的中断请求信号输入端是 int0 和 int1。 外部中断请求有两种触发方式，即电平触发方式和脉冲出发方式。 定时器/计数器控制寄存器 tcon 的低四位用于控制外部中断请求和触发方式， 有关的位表示如下： ie：外部中断请求标志位，当 cpu 采样到 int 端出现有效的中断请求时，次位 由硬件置 1，表示外部事件请求中断，中断响应完成后，再由硬件自动清零。 it：外部中断请求触发方式控制位。当 it=1，选择脉冲触发方式（也称边沿触 发方式）负跳变有效；当 it=0，选择电平出发方式，低电平有效。 中断的允许或禁止是由片内的中断允许寄存器 ie 控制的。ie 的格式如下： 表 4.1 ie 格式表 ea et2eset1ex1et0ex0 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 15 ie 的每一位都可以由软件置 1 或清零。且 1中断允许，0中断屏蔽 ea：中断允许总控制位。ea=0 时，表示 cpu 禁止所有中断，即所有的中断请求 被屏蔽；ea=1 时，表示 cpu 开放中断，但每个中断源的中断请求是允许还是禁止， 要由各自的允许位控制。 ex：外部中断允许控制位 et：外部中断允许控制位。 et：定时/计数器的中断允许控制位 es：串行中断允许控制位。 中断的各控制位在初始化程序中定义，在初始化程序中应当开外部中断 1 和总 中断，触发方式选择为脉冲触发方式，后负跳变有效。 2 定时器中断服务程序 定时器 t1 作为发射时间控制器，当确认某一按键被按下后，t1 开始记时，记 时时间为 50ms，记时时间到，定时器 1 产生中断，红外脉冲停止发射。同时将红外 脉冲发射端口 p3.4 电平置成无效电平 定时器 t0 作为红外线发射频率控制器，当定时时间到产生中断，将 p3.4 端口 反转一次，同时对定时器重新装初值，定时时间与前相同，t0 重新定时，时间到又 将 p3.4 端口反转一次，如此往复，直到定时器 1 记时时间到，关闭定时器 1 和定时 器 0 重新回到主程序。此处采用了一个位标志 bz，在宏指令中将其定义为位寻址区 的 07h，当定时器在执行中断服务程序时，将该位定义为高点平 1，使主程序不断的 查询该位，当该位为 1 时，等待中断程序的执行，此时向外发射红外脉冲；当该位 为 0 时，中断结束，主程序继续向下执行。 （二）（二） 遥控接收器程序设计遥控接收器程序设计 1 1、程序总体结构程序总体结构 遥控接收器是根据接收到的不同频率的红外光信号，由 cpu 转化为对应的控制 功能对控制电路实施控制。当接收电路接收到第一个红外线脉冲时，中断 int1 被触 发，启动定时器 1 和计数器 0。定时器 1 作为计数时间控制器，计数器 0 作为在规 定记数时间内所记得的红外脉冲数。接收信号端接至 p3.3 和 p3.4 口，该两引脚为 复用引脚，p3.3 引脚复用为外部中断 1 请求输入端；p3.4 引脚复用为定时器/计数 器 0 计数脉冲输入端。当收到第一个红外脉冲时，int1 被触发，t0 和 t1 开始工作， 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 16 每收到一个红外脉冲，计数器 0 记数值加一，当定时器定时时间到，产生中断，保 存计数器 0 的计数值。由于定时时间为 50ms，故各种不同状态对应的红外脉冲数大 约为 15、30、45、60、75、90、105、120 个，然后将记数值与上述各值比较。由于 存在误差，计数器 0 的记数值不可能严格和上述值相等，只要近似相等就行，限制 的误差范围为 5，即将记数值加减 5 得到两个数值，再判断哪一个值在这一范围之 内，即可断定遥控发射器发射出的红外信号的发射频率即为该值，从而可断定出遥 控操作，然后由接收遥控器 cpu 将其转化为控制操作，对外电路实施控制功能27。 p3.2 口与地之间的开关 sw 为控制方式选择开关，当开关闭合，即 p3.2=0，单 片机输出为上锁控制方式，此状态下遥控器不能对控制电路实施控制功能；当开关 断开，即 p3.2=1，为单路控制方式，此状态下遥控器能对外电路实施控制功能。当 外部中断 1 响应，自动检测该位的电平，若为 0 自动跳出，重新等待红外脉冲，在 检测该位电平，如此循环，不对外电路发控制命令。 2 2、初始化程序初始化程序 在初始化程序中，首先将 p1 口和 p3 口初始化，初值均为 0ffh。外部中断 1 触 发方式设置为电平触发方式，即将 it1 位清零。在就是设置 t0 和 t1 的工作方式， 由于 t0 为计数方式、t1 为定时方式，故将将方式控制寄存器 tmod 赋值为 15h。为 了便于编写和理解程序，将各种不同状态对应的红外脉冲数分别赋给 x0 到 x7。 由于在整个过程中要多次用到计数器 0 的计数值，所以应将该值予以保护，我 们在这种情况下，通常的做法就是将该值放入堆栈，每次要使用时，在从堆栈里面 调出。 堆栈是微机的一种重要的存储器，它的一个重要特点是后进先出的方式工作， 用于暂存信息的存储单元。他通常应用于在调用子程序前、响应中断前保护现场， 将断点的有关信息送入堆栈，待子程序和中断服务程序执行完毕，再将断点信息弹 出，恢复现场。最后就是开所有中断，等待 int1 引脚被触发，进入中断服务子程序。 3 3、计数值比较程序、计数值比较程序 将计时器计数值与欲置的计数值比较是定时器 1 中断服务程序的一部分。首先 将两数直接比较，看是否相等，若相等，则直接返回；若不相等，则比较它们的大 小，然后将较大数减去较小数，看差值是否在 5 以内。若在 5 以内，则可判定红外 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 17 发射器发射的红外光的发射频率为预置数；若在 5 以外，则将该计数值与下一个预 置数比较，直到找到一个数与它的差值在 5 以内，如果找不到该值，则该操作无效。 4 4、定时器、定时器 1 1 中断服务程序中断服务程序 在遥控接收程序中，主要就是定时器 1 中断服务程序，它包括数值扫描与比较 程序，以及对控制电路实施控制操作程序。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 18 总结和展望总结和展望 本文采用单片机 at89c2051 和红外线接收芯片设计了一款红外线遥控系统，分 析了实验系统的软件和硬件设计，并对软件进行了调试。 （一）本文工作总结 首先进行了在理论基础上提出了两种方案，对两种的优势和劣势分别进行了深 入的分析和对比，在多次仿真实验之后确定了适合的可行方案，并在仿真软件上实 现了预期目标。 接下来对仿真方案进行了实际电路的设计，在以 51 单片机为核心的基础上， 对外围电路进行了完善。包括丰富的硬件模块，复位模块、独立按键模块、通信模 块、红外发射模块和红外接收模块。针对各个模块开发了相应的功能程序，红外发 射/接收控制驱动程序、ad/da 程序、通信程序。 最后将整个系统整合起来，经过多次调试和修改之后，把最后的应用程序输入 单片机，实验证明系统运行效果准确无误， （二）后期工作展望 本系统实现的是 8 路红外遥控控制系统，但是在实际遥控控制系统中，一般要 求的控制操作不止 8 路，这就要求系统进行功能的扩展。 另外一点不足就是精度的问题，由于红外管的灵敏度问题，以及系统在布线上， 器件与器件之间的相互干扰，多少存在一定的影响，如何提高红外控制系统的抗干 扰能力有待进一步的研究。 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 19 致致 谢谢 非常感谢指导老师陈莹老师的指导，陈老师总是在百忙之中抽出时间来对我悉 心指导，为我提出了各方面的指导意见，为我提供各方面的重要资料，是我的工作 进程中的中坚力量。 非常感谢丰硕同学对我的大力帮助，整个过程中一直不遗余力给我提供各种建 议，在我遇到一些专业上的难题的时候总是能够帮我想到解决办法。 非常感谢本班的诸多兄弟姐妹，他们与我们一起分担这段岁月的酸甜苦辣，他 们真的为我们付出了很多，他们严谨的治学态度，刻苦勤奋的作风，坚持锻炼身体 的意志一直都是我们学习的榜样。 我们要感谢以上这些伴随我们共同度过这些艰苦岁月的幕后英雄，他们一直在 我们背后默默的付出，给予我们强大的物质与精神的支持，在我们最需要帮助的时 候，他们会及时的出现在我们面前。再次感谢他们！ 湖北经济学院本科毕业（设计）论文 20 参考文献参考文献 1 梅丽凤，王艳秋，张军等.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，北京 交通大学出版社,2004. 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