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红外遥控电子开关的设计,红外,遥控,电子,开关,设计
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WRT遥控器编码图WRT遥控器符合1913红外线编码格式引导码宽度高电平为9ms，低电平为4.5ms客户码为2字节，后字节宽度为前字节取反重复数据码为2字节，后字节宽度为前字节取反重复，相应数字键编码为10000 000021000 000030100 000040010 00005 1010 000060110 000070001 000081001 000090101 0000*0011 000001011 0000#0111 0000exit0000 1000add1000 1000call0100 1000 11.0592M 时钟 t ms周期数Nt11059.2/12 引导码 4.5+0.565.16ms 需要4755 0码 0.56+0.5651.125 需要1036 1码 0.56+1.692.25 需要207365535-475560780 0X ED6C65535-6000=59535 0X E88F59535+4755=64290 0X FB2259535+2073=61608 0X F0A859535+1036=60571 0X EC9BORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH MAIN:SETB P2.5 SETB P2.2 SETB P2.3 SETB P2.4 SETB P1.3 SETB P1.4 MOV A,#60 MOV R1,#00H MOV R2,#00H MOV R3,#00H MOV R4,#00H MOV R5,#00H MOV 20H,#00H MOV 21H,#60H MOV 22H,#210H MOV P0,#10100000BHAHA: JNB P1.1,CP1 ACALL OFF JIAN2:JNB P1.2,CP2 ACALL OFF JNB P1.0,JINR ACALL OFF AJMP HAHA CP1:CLR P2.0 ACALL DELAY SETB P2.0 ACALL DELAY CPL P1.3 AJMP JIAN2 CP2:CLR P2.0 ACALL DELAY SETB P2.0 ACALL DELAY CPL P1.4 AJMP HAHA JINR:CLR P2.0 ACALL DELAY SETB P2.0 ACALL DELAY DINGS: JNB P1.1,SHENG ACALL XIANS JNB P1.2,JIANG ACALL XIANS JNB P1.0,HAHA ACALL XIANS AJMP DINGSSHENG:CJNE A,#240,SS MOV A,#240 MOV 20H,A ACALL XIANS AJMP DINGS SS:INC A MOV 20H,A ACALL XIANS AJMP DINGSJIANG:CJNE A ,#00,JJ MOV A,#00 MOV 20H,A ACALL XIANS AJMP DINGS JJ:DEC A MOV 20H,A ACALL XIANS AJMP DINGS XX:DJNZ 21H,XX2 DEC A CJNE A,#00,JX SETB P1.3 SETB P1.4 JX: MOV 20H,A MOV 21H,#60H MOV 22H,#210H AJMP XX3 XX2:MOV 22H,#210H AJMP XX3XIANS: ANL A,#0FFH MOV B,#100 DIV AB ;得百位在A中，余数在B中 MOV R1,A ;存百位码 MOV A,#10 XCH A,B DIV AB ;得十位在A中，余数在B中 SWAP A ADD A,B MOV R4,A ANL A,#0F0H RR A RR A RR A RR A MOV R2,A ;十位存R2 MOV A,R4 ANL A,#0FH MOV R3,A;个位存R3XIANSG:;MOV R5,#250;显示个位 MOV A,R3 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#11011111B ACALL DELAY1 ;DJNZ R5,XIANSGXIANSS:;MOV R5,#250;显示十位 MOV A, R2 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#11111011B ACALL DELAY1 ;DJNZ R5,XIANSSXIANSB:;MOV R5,#250;显示百位 MOV A,R1 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV P2,#11110111B ACALL DELAY1 ;DJNZ R5,XIANSB MOV A,20H DJNZ 22H,XX3 AJMP XX XX3:RET OFF:CLR P2.5 MOV P0,#01110001B ACALL DELAY1 SETB P2.5 CLR P2.2 MOV P0,#01110001B ACALL DELAY1 SETB P2.2 CLR P2.3 MOV P0,#10100000B ACALL DELAY1 SETB P2.3 RET ON:SETB P2.3 CLR P2.5 MOV P0,#10110000B ACALL DELAY1 SETB P2.5 CLR P2.2 MOV P0,#10100000B ACALL DELAY1 SETB P2.2 RET DELAY:MOV R7,#200 D1:MOV R6,#250 D2:DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 RETDELAY1:MOV R7,#20 L1:MOV R6,#250 L2:DJNZ R6,L2 DJNZ R7,L1 RETTAB:DB 0A0H,0BEH,062H,2AH,3CH DB 29H,21H,0BAH,20H,28HEND#include#define ControlerID 0xff/use INT1#define EdgeTrig 1#define VoltTrig 0#define IntTrMode IT1 #define KeyExINT EX1/*use Timer0*/#define KeyTimerINT ET0#define KeyTimerShiel 0xf0 #define KeyTimerMode 0x01#define KeyTimerSW TR0#define KeyTimerTH TH0#define KeyTimerTL TL0/*use Timer1*/#define BeepTimerINT ET1#define BeepTimerShiel 0x0f #define BeepTimerMode 0x10;#define BeepTimerTH TH1#define BeepTimerTL TL1#define BeepTimerSW TR1sbit BeepIO=P37;static char timercounter;static unsigned char KeyTimerTHbuffer , keybitcnt , keyreg;static bit bitshift;bit newkey;unsigned char keybuffer4;void KEyInt_initialization(void) IntTrMode=EdgeTrig;/TCON=0x04; 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(3.12)故混合物质中硅被认为是P型,因为它的自由孔浓度大于自由电子浓度.两极真空管 为了了解两极真空管，或一个PN结，或N型掺杂半导体，或紧挨着的P型掺杂半导体，如图3.6所示。这里所说的两极真空管，结，都处于域或区域之间。上标表示相对的溶合程度。如： 层可能含有浓度为个/.的掺杂物质，而和层则可能含有浓度在到 个/.的掺杂物。另外这样标注使得两极真空管与金属接触时在不同区域时形成对比；否则，肖特基两极真空管就随之出现。在区域，可以获得更多的自由载流子，而在区域，却有更多带负电的载流子。区域的自由载流子将扩散到区域，而区域的自由电子却向运动。这一过程与两种气体随意扩散融合很相似。这种扩散降低了两个区域的自由电子的浓度。当这两种载流子结合后，它们得到重新组合。每一个从区域向区域扩散的电子都留下一个自由孔向转移层靠近，类似地，每一个由区域向区域扩散的孔都留下一个运动的电子向转移层靠近。结果如图3.7所示。这种扩散将导致区域没有一个净负电子，区域没有一个净正离子。带负电的离子和带正电的离子树木相等使得结合处呈中性。这就导致损耗区域延伸到区域比到区域更容易。 随着这些电子的跳跃运动，有到区域的电磁场逐步形成。这些电磁场常称为结点上的固定电势。相反，自由电子扩散直到没有净电荷存在为止。开路时PN结处固定电势为： （3.13）当 时 （3.14） T为开普勒温度，K 取，取，在室温下，近似等于26。例3.2：一PN结，个/，个/，求结点电势，假设。解：用等式3.13，我们可知： （3.15）这是一种有固定潜能的结点，它有一面大量到掺杂。近似地讲，通常我们取或。反偏真空管 一个硅管的阳极到阴极电压为0.4V或小于0.4V时，则传导电流不能估计出来。这种情况下，我们称之为反偏。若一真空管反偏，电流是主要造成真空管中载流子的原因，并且电流很小。尽管这个反偏电压不靠电源电压提供，但反偏电压却与结点面积成正比。然而，有一个影响不容忽视，尤其在高频情况下，就是真空管的结点电容。在反偏真空管中，这些结点电容将造成损耗区储存电量的改变和作为损耗电容的模型。要求损耗电容，首先要确定损耗层的宽度和所提供的反偏电压 （3.16） (3.17)为自由空间的介电常数, 是真空管的反偏电压, 为硅的介电常数.这些等式成立的条件是假定掺杂突然从N区域改变到P区域。从以上等式中,我们看到,若结点的一边掺杂高于另一边,则损耗区由低向高处延伸。比如，若，则3.16和3.17可以近似地表示为： （3.18）对于这种情况， （3.19）这种特殊情况称之为单边带真空管。例3.3：对于一个结点，求当反偏电压为3.3V时的损耗层深度。解：因为，以及已知例3.2中：，由等式3.18可知 （3.20） （3.21）注意低掺杂时 N区域的损耗宽度是高掺杂时P区域的1000倍。贮存在损耗区域里的每单位横截面积等于损耗区域宽度乘以固定电荷的浓度。比如，在N区域，计算电荷数可以由等式3.16乘以即可得到 （3.22）电荷总数必须等于P层的，因为电荷守恒。在单边带真空管中，当时，有 （3.23）注意这一结果与高掺杂物质浓度无关。因此，从以上关系我们可以知道贮存在损耗区域的电荷与反偏电压大小有关。这种电荷与电压的典型就是非线性耗尽层电容。 反偏结是集成电路中形成寄生电容的主要因素。理想情况下电压与电路贮存的电量成线性关系，如图3.8所示。然而，由等式3.23或3.22 可知，Q-V之间的关系并非是非线性，它们的曲线关系如图3.8所示。在任何一给定的反偏点，小信号电容被定为Q-V曲线在该反偏点的切线，如图3.8所示。我们还可以近似到把3.8中曲线的割线定义为大信号时的平均电容。对于一个反偏结来说，小信号电容在大反偏电压的条件下通常小于平均电容值。小信号电容在小反偏电压情况下值常大于平均电容值。 对于反偏结处电压值的微小改变，关于一个反偏电压，我们可以找到一个小信号电容值。 （3.24） 是当时每单位面积的耗尽电容值。 （3.25）在一面真空管中，当时，有 （3.26）现在可知 （3.27） 从等式3.27我们可以看到对于这些单面结，耗尽电容近似地与掺杂浓度独立，前提是在高掺杂面，并且与高掺杂面的掺杂浓度的平方根成比例变化。因此，低掺杂面的掺杂衬底情况下获得小掺杂电容，大的激进力情况下力求低的掺杂衬底。最后，结合（3.22）和（3.25）比较一下，我们解释对于任何一面的固定充电，反偏结点如下： (3.28) 在这个等式中，当大信号长时间对反偏结充电时就显得非常有用。例3.4： 一个PN结，结点，问总的0偏掺杂电容是多少？反偏电压为3.3V时掺杂电容是多少？解：由等式3.27，有： （3.29）因为，总的0偏掺杂电容是： （3.30）在反偏电压为3.3V时，由（3.26）得： （3.31）正如我们所预料那样，结点电容随着掺杂区域宽度增加而减小。缓变结 所有以上的方程式都假定了一个突变结当掺杂浓度在小距离内快速地从P区域到N区域改变时。虽然在集成电路中这是一个很好的近似，但并非任何时候都成立。比如，双极性晶体管的集电极-基极结就是最常见的缓变结。在缓变结中，方程式（3.22）中的指数1/2是不准确的，准确的支书在0.6到0.7之间。因此，对于缓变结，（3.22）应写为： （3.32） 是在1/2到1/3之间的一个固定值。 鉴别（3.22）可以得到掺杂 电容，有： （3.33）这个掺杂电容还可以写为： （3.34） 毕业设计(论文)英文翻译译文院 （系）： 通信与信息工程系 专 业： 通信工程 学生姓名： 彭 梁 鸿 学 号： 010210405 指导教师： 刘 争 红 职 称： 助 教 2005年 6 月 28 日-装 - 订 - 线-毕业设计(论文)英文翻译原文院 （系）： 通信与信息工程系 专 业： 通信工程 学生姓名： 彭 梁 鸿 学 号： 010210405 指导教师： 刘 争 红 职 称： 助 教 2005年 6 月 28日编号： 毕业设计(论文) 说明书课 题： 红外遥控电子开关 院 （系）： 通信与信息工程系 专 业： 通信工程 学生姓名： 彭 梁 鸿 学 号： 010210405 姓 名： 刘 争 红 职 称： 助 教 题目类型： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发2005年 6 月28 日 第 4 页 共 4 页摘 要红外遥控技术现在广泛应用在现实生活中，由于红外无线解决了有线连接的许多不便,因此大大方便了人们的生活。随着电子技术的飞速发展，各种体积小、功能强的便携式产品不断涌现。红外遥控技术在生活中随处可见，例如通过红外遥控来控制小型玩具汽车，红外测量体温、红外遥控DVD或VCD等。本次设计实现了红外遥控电子开关的设计，它包括六个部分：红外发射、红外接收、继电器、光耦合、蜂鸣器和数码显示管。它工作的主要过程是这样的，通过通用遥控器发射信号，接收部分通过红外接收头接收信号，用AT89C51单片机来控制电灯的开关和定时以及数码管的显示。功能实现以后，可以在数码管上正确的显示所选灯的开关和定时。并且可以通过红外遥控调整时间或切换显示。 该系统实用、功能灵活多样,不但具有电源开关功能并且对被遥控对象的状态进行远距离调整以及控制,可以广泛应用于家居室内家电。关键词：红外发射；红外接收；红外遥控；单片机；数码显示；蜂鸣器；光耦合；继电器；AbstractInfrared remote control is one kind Transmit which is widely used in daily life. The infrared wireless technology has solved a lot of inconvenience in the wired connection, so it provides a lot of convenience in our lives. With the rapid development of electronic technology, various kinds of small portable products with strong function emerge constantly. For example, it could be used for controlling the toy of small-scale automobile, examining body temperature, infrared remote controlling DVD or VCD and etc. This design has realized the design of infrared remote control electronic switching. It includes five parts: Infrared emission, infrared receiving, buzzer, light coupling and digital display tube . The essential principles of this system is that use the currency remote device to transmit infrared ray signal, and emitting the signal to the infrared receiver diode infrared emission. Then controlled the switch and time of the electric light with the AT89C51 one-chip computer. After the function is realized, it can display time on the number showing correctly, and can adjust time through the infrared controlling.This system is practical and has many kinds of flexible functions. It not only has the function of switch of the power supply, but also can control and adjust the state of the controlled objects in the long distance, and can be widely used in various kinds of switch of the power supply in indoor wiring.Key words： Infrared emission；Infrared receive；Code；Decode；Infrared remote control；Dual Tone Multi-Frequency；One-chip computer；The number showing；power supply; buzzer; ray coincidence;目 录引言 11 硬件电路的原理以及制作11.1遥控的基本概念11.1.1射频遥控的介绍 射频收发芯片NRF401的介绍和应用 21.1.2 超声波遥控的介绍 41.1.3红外遥控系统的介绍41.2 红外遥控的组成51.2.1 遥控器的编码 51.2.2 利用单片机进行红外线编、解码遥控51.2.3 红外接收原理 红外接收头的介绍 红外接收头的外观 101.2.4 红外接收电路的应用101.2.5 红外接收部分在本次设计中的应用111.3 设计原理 111.3.1红外遥控电源开关的结构原理111.3.2 继电器部分121.3.3 蜂鸣器部分131.3.4 发光二极管 141.3.5 光耦合部分 141.3.6 电源部分151.4 红外接收电路原理图 161.4.1 红外遥控电源开关的特点 161.5 数码管的工作原理171.5.1 数码管的特征 17 1.5.2 数码管的构成171.5.3 设计中数码管的作用 172 软件设计以及相关芯片的介绍 182.1 单片机模块 182.1.1 单片机的说明 182.1.2 MCS51的芯片引脚202.1.3 单片机的中断 222.2 24C02芯片的介绍222.2.1 24C02芯片的特征 222.2.2 管脚设定和芯片外观 232.2.3 EEPROM 概述232.2.4 EEPROM在本次设计中的应用和连接243 Protel99的使用及电路板的制作253.1电路板设计步骤253.2 PCB板的制作254 电路的调试以及软件编程274.1 红外遥控硬件电路的调试274.1.1 电路板的调试 274.1.2 程序流程图和程序说明 285 结论 33谢辞 34参考文献 35附录 36桂林电子工业学院毕业设计（论文）报告用纸 第45页 共 44 页 引言随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，电子产品日新月异。人们对电子产品的需求不仅仅停留在“能用”的水平。使用，方便，舒适越来越受到人们的推崇。例如无线键盘、无线鼠标等方便实用的产品，无线的时代正在迈进。遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外遥控则是被采用较多的一种方法。红外遥控是通过红外管发送红外遥控编码对其设备进行控制的,不同设备的遥控发送的红外遥控编码都是不同的。同样地，若控制台要控制这些遥控设备，就必须发送与其遥控发送的完全一样的红外遥控码。由于红外无线解决了有线连接的许多不便，因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。目前，彩电和VCD已经走进了千家万户，而其所带的红外遥控器给这些家电的操作带来了极大的方便。对于单片机爱好者来说，若能知道家电遥控器的原理并将其运用到单片机制作中，将是一件非常美妙的事情，比如家里常有几个遥控器，操作起来还是有点麻烦，能不能用单片机将这几个遥控器合起来？甚至拿遥控器来做单片机系统的无线键盘？答案是肯定的。 本次设计所涉及到的就是一个利用单片机控制的小型接收系统，根据基本的红外无线的基本原理。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能好，价格不高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。目前的无线技术也是发展的日新月异，红外遥控同样是花样百出，但这些都离不开最基本的红外发射和接收原理。1 硬件电路的原理以及制作本次设计包括六个部分：红外发射部分、红外接收、单片机部分、数码管、继电器和光偶合、蜂鸣器。1.1 遥控的基本概念所谓遥控，就是指对被控对象，按照所预定的意图对其内部参数、工作状态等进行远距离操纵。遥控技术公现代工农业生产、科研、国防等领域均有非常广泛的应用，随着现代科技的发展，它们的应用也越来越普遍。现代遥控技术也十分普遍地应用于各类家电中，例如电视遥控、电灯遥控、电风扇遥控、空调遥控等。这类应用提高了家电的功能和档次，更重要的是给使用者带来极大的方便。设有遥控的电视，使用者不必离开座位，只需要使用手持红外遥控器就可以进行节目切换，以及对音量、对比度、亮度等的调节。 遥控的种类很多，若以遥控信息传送方式来区分，可以分为：有线遥控和无线遥控两大类，而无线遥控又包含了红外遥控、超声波遥控和无线电遥控三类。有线遥控和无线遥控可以达到很远的距离，而红外遥控和超声波遥控只能在十几米之内，因此多用于家电方面。1.1.1 射频遥控的介绍射频遥控是使用无线电射频为载体来载送命令信息。所谓射频，就是具有较强辐射能力的无线电频率，一般在几百KHZ以上，通常也称为“高频”。使用无线电射频遥控传送遥控命令与红外遥控有所不同。红外遥控的距离较近，而且具有方向性，不能跨越墙壁的阻挡，因此只能在小范围内、同一个房间内实现遥控操作，多用于家电的遥控。而射频遥控距离远。无线电射频可以向四周辐射，难以被墙壁阻挡，因此容易引起相互干扰。此外，射频遥控发射装置所发射的无线电射频也会对其他设备诸如收音机、电视机等无线电设备造成干扰。对于业余制作，因为缺乏设备条件，频率高时制作调试困难，因此一般采用较低频率，例如27MHZ频段。 射频收发芯片NRF401的介绍和应用NRF401是NORDIC公司最新推出的单片无线收发一体的芯片，采用蓝牙核心技术设计，在一个20脚芯片中包含了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、多频道切换，是目前集成最高的无线数传产品。以往设计无线数传产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备，传统的电路方案不是电路繁琐就是调试困难，令人望而却步，影响了用户的使用和新产品的开发，nRF401的出现使人们摆脱了无线产品设计的困难，nRF401采用抗干扰能力强的FSK调制方式，工作频率稳定可靠，外围元件少，便于设计生产，功耗极低，适合于便携及手持产品的设计，由于采用了低发射功率，高接收灵敏度的设计，满足无线管制要求，无需使用许可证，是目前低功率无线数传的理想选择，可广泛用于遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485/422数据通信、无线数字语音、数字图像传输等。（1） 芯片功能工作频率为国际通用的数传频段433MHZ； FSK调制，直接数据输入输出，抗干扰能力强，特别适合工业控制场所 灵敏度高； 功耗小，接收待机状态仅为8微安； 最大发射功率达+10DBM； 低工作电压（2.7V），可满足低功耗设备的要求； 具有多个频道，可方便到切换工作 ，特别满足需要多信道工作的特殊场合； 工作速率最高可达到20KBIT/S； 仅外接一个晶体管和几个阻容、电感元件，基本无需调试； 由于采用了低发射功率、高接收灵敏度的设计，使用无需申请许可证，开阔地的使用距离最远可以达到1000米。（2） 芯片内部框图 图1-1 射频收发芯片NRF401的内部框图 （3） 芯片典型应用nRF401在设计上充分考虑了用户编程和使用的方便，例如nRF401可以直接接单片机串口发送接收数据，而无需对数据进行曼彻斯特编码，其他的单片RF收发芯片一般都需要对数据进行进行曼彻斯特编码后才能发送，采用曼彻斯特编码不仅增加了编程的复杂性，而且传输效率低，实际速率仅为标称的一半，不能满足实时传输的需要。NRF401是目前外接元件最少的单片RF收发芯片之一，在为用户考虑方面做得很好，例如采用易于获得的4MHz晶振，大大降低了/成本并增加了使用的灵活性；把成本较高且不易调试的变容二极管集成在芯片内部。 图1-2 射频收发芯片NRF401的典型应用以上是nRF401的典型应用原理图，可直接用于232串口异步传输。图中可以看到，外围元件很少，包括一个基准晶体及几个无源器件，没有调试部件，这给研制及生产带来了极大的方便。图1-2中L1电感需要用高Q高精度的贴片绕线高频电感（Q45），晶体X1需要用高稳定晶体，电容元件应选用高稳定贴片元件如NPO高稳定电容，以确保性能。nRF401非常适合用于无线数据传输；另外nRF401也可以用来传输数字语音以及数字图像，此时需与A/D、D/A配合。图1-2所示的应用中即是采用高增益天线来达到远距离无线通信的设计。单片机采用AVR的Flash单片机AVR2313，这是一个高速、低功耗的单片机，在许多设计上得到采用。高频电路采用单端天线接口，并配以高增益天线。采用1.5V电池供电，由于系统供电为3V，因此由一个DC/DC变换器完成电源的转换，为了避免DC/DC转换电源的噪声对通信造成影响，采用LC滤波，并用特性较好的钽电容。由于无线通信环境的不确定性，预测各种环境下的传输效果是不可能的，取决于以下因素的影响:路径损耗,建筑物影响,人体影响, 外界干扰，多径现象，周围环境的吸收等。我们只能在一个给定的条件下进行测试和评估。在我们的测试中，两端均离地面1.5m高时，开阔地通信距离可达 1600m。（4） 芯片电气性能表1-1 射频收发芯片NRF401的电气性能 参数指标备注频率 信道1/信道2433.92MHz/434.33MHz调制方式FSK最大输出功率10dBm400 3V接收灵敏度-105dBm400 BR=20kbit/s工作电压2.75.25接收电流10mA发射电流8mA30mA待机电流8uA1.1.2 超声波遥控的介绍超声波遥控是近距离遥控中的一种实用方法。人耳能够听到的声音频率大约是20 Hz30 KHz（20KHz）。低于20 Hz和高于20 KHz的超声波是一种机械振动波，可以在气体、液体和固体中传播，在空气中的传播速度为340m/s，与光波、电磁波相比是非常缓慢的。超声波具有方向性，即传播的能量比较集中，这一点与可见的声波不同。另外超声波在传播途径中若遇到不同的媒介，大部分能量会被反射。超声波遥控的原理与红外遥控大体相似，仅是遥控的命令的载体不同以及由此而引起的某些部分的电路不同。在超声波遥控中，以超声波为载体，发射和接收器件是超声波发生器和超声波接收器。1.1.3 红外遥控系统的介绍红外遥控是以红外线作为载体来传送遥控命令的。红外线的波长介于红光和微波之间，0.773m为近红外区，330m为中红外区，301000m为远红外区。红外线在通过云雾尘埃等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射，有较强的穿透力，还具有不易受干扰，易于产生等优点，因此被广泛用语遥控装置。相比较前面两种遥控装置来看，红外遥控具有以下优点：它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：(1) 通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；(2) 主要是用来取代点对点的线缆连接；(3) 新的通讯标准兼容早期的通讯标准；(4) 小角度，短距离，点对点直线数据传输，保密性强；(5) 传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布；(6) 不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，所以不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。1.2 红外遥控的组成 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作。1.2.1遥控器的编码下图是WRT遥控器编码图，WRT遥控器符合1913红外线编码格式。引导码宽度高电平为9ms，低电平为4.5ms；客户码为2字节，后字节宽度为前字节取反重复；数据码为2字节，后字节宽度为前字节取反重复。表1-2 WRT遥控器编码表 10000 000021000 000030100 000040010 00005 1010 000060110 000070001 000081001 000090101 0000*0011 000001011 0000#0111 0000exit0000 1000add1000 1000call0100 10001.2.2 利用单片机进行红外线编、解码遥控 这里只介绍彩电、VCD遥控器常用的编码方式，而空调的遥控器由于带有温度值和时间参数，码元非常长，这里不作介绍。通过利用红外线读码仪检测了大量的彩电、VCD遥控器的编码，发现大概有以下两种编码格式（FORMAT）。第一种格式为1913、9012、1621格式；第二种格式为3010格式。其中尤以第一种格式用得最多。要识别一个遥控器的格式很简单，只要把遥控器拆开，看它所用的集成块型号就知道，比如uPD1621、SAA3010，其格式就是1621、3010格式。下面分别介绍这两种编码格式。第一种格式以1621为例，当按下遥控器的某个按键时，遥控器将发射出一帧数据，帧数据的编码格式由但部分组成；引导码（Lead code）、客户码(Custom code)、数据码 (Data code),见下图10。对于一个遥控器来说，每个按键所发射的帧数据的客户码总是一样的，有区别的是数据码。其中9012和9013、1621格式的唯一区别就是引导码的高电平宽度不一样，9012格式为4.5 ，9013和1621的格式为9 。帧结构中的客户码和数据码各有两个字节，第一个字节和第二个字节互为按位取反，其中客户码的高4位和低4位又互为按位取反，如帧结构FF0AA55。0码和1码的结构见下图11，0码由0.56 高电平和0.565 低电平组合而成，1码由0.56 高电平和1.69 低电平组合而成。码元的高电平信号采用38 KHZ矩形波（载波）调制发射，载波占空比（）为1/3，低电平无信号发射。 图1-3 1621格式帧可格式0.56ms1125ms0码0.56ms225ms1码 图1-4 1621码元格式第二种格式3010与第一种格式截然不同，它是以信号脉冲的上升沿和下降沿来分别表示1码和0码的。其帧格式见下图12，每一帧由起始位（START BIT）、扩展位（ENLARGED BIT）、翻转位（TOGGLE BIT）、系统位（SYSTEM BIT）和数据位（DATA BIT）组成。其位码结构见图。码元高电平也是采用38 KHZ载波调制发射。S4 S3 S2 S1 S0 D5 D4 D3 D2 D1 D0系统位数据位起始位扩展位翻转位14位=23.466ms图1-5 3010帧结构前面我们了解了遥控器的编码格式，那么我们用单片机来进行编、解码就是一个怎样来写程序的问题，而硬件电路很简单。我们以1621格式为例看看怎样用单片机来模拟它以及程序调试的一些技巧。单片机使用AT89C2051，晶振为12 MHZ，电路如图1-6所示： 图1-6：红外线发射、接收电路0.839ms1.674ms1.674ms0.839ms0码1码图1-7 3010码元格式 这里只用了单片机的一个I/O口，且不必加任何驱动电路。当要发射信号比如0码，事实上P3.0口上的电平状态如图5所示，码元的高电平时就是载波信号，码元的低电平时P3.0口为高电平，不发射信号。38 KHZ载波的周期为26.3微秒，由于单片机最多只能精确到1微秒，载波周期取27微秒时发射信号最稳定，发射距离大于8米。编程时关键是如何准确地在P3.0口上产生38 KHZ载波。对于用C51编的程序，由于不知道其汇编代码，很难精确地取得周期为微秒的信号，即使是用定时器，进出中断程序以及重装计数初值都要耗费一定的时间，也很难精确到微秒。我们采用循环延时的方法产生载波，用断点法来调试。通常事业KEIL C编译器都有程序调试功能，调试程序时启动定时器0，并设定为1，不必开放中断，在产生载波的循环子程序里设置一个断点，当程序第一次运行到断点时又记下计数器的值，两值相减就是载波周期了，反复改变延时时间直到载波周期为27微秒。当我们没有测量仪器时，这种方法不失为测量信号周期的一种好方法。当然，码元的宽度亦可采用这种方法调试。下面是参考程序：#include/晶振为12MHZSbit LED=p30;Sbit Key=P37;/帧数据放数组DATA 里Unsigned char Data4=0x00,0xff,0x1f,0xe0; Void Transmit(int c1,int c2);/发射子程序*下面是主程序：Main() unsigned char I,j; Where (1) where (key);/没按键下，等待Transmit(340,565);/发射引导码 For (i=0;i4;i+) For (j=0;jj)&1) Transmit(19,205);/1码 ElseTransmit(19,70);/0码Transmit(19,17);While(!key);/等待释放按键/*下面是发射子程序：Void transmit(int c1,int c2)/ c1为高电平宽度unsigned char I;/ c2为低电平宽度 Do LED=1;/产生38 KHZ载波 For(i=8;i0;i-);/延时18微秒LED=0;while(-c1);LED=1;While(-c2);利用单片机对红外线信号进行解码也很简单，电路如图6B，一体化红外接收头内部集成有解调、信号放大和整形等电路，要注意的是在没有红外信号时，其输出端为高电平，有信号时为低电平，故其输出信号电平正好与发射端相反。因而接收头输出的码元信号电平有区别的是高电平宽度不一样，0码高电平宽度为0.565毫秒，1码为1.69毫秒。本例程就是测量高电平宽度来识别码元的，程序取帧数据的最后一个字节就可以识别不同的按键，客户码和数据码的第一个字节舍弃掉，最后将数据输出到P1口。通过对红外遥控器各按键发送脉冲的波形的分析可以识别码型，从而为软件解码提供依据。程序如下：#include/晶振为12MHZSbit Rec=P31;Unsigned char I,ch;Unsigned int t;Main()TMOD=0X01; TR0=1;While(1) While(Rec);/等待接收信号 T=(TH0400&t1400&t24)/取出最后一个字节Ch|=1信号线其它）。下面是PCB板制作的一些经验和心得：(1)板的布局：放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定，使之以后不会被误移动； 放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC 等； 放置小器件。 元器件离板子边缘的距离：可能的话所有的元器件均放置在离板子的边缘3mm以内或至少大于板厚，这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损，如果印制线路板上元器件过多，不得已要超出3mm范围时，可以在板的边缘加上3mm的辅边，辅边开V 形槽，在生产时用手掰断它就可以。(2)高低压之间的隔离：在许多印制线路板上同时有高压电路和低压电路，高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置，隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2000kV时板上要距离2mm，在此之上的需要按比例算，然后加大。例如若要承受3000V的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在3.5mm以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。 (3)印制线路板的走线：印制导线的布设应尽可能的短，在高频回路中更应如此；印制导线的拐弯应成圆角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能；当两面板布线时，两面的导线适宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。 (4)印制导线的宽度：导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承受的电流大小而定，但最小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取0.3mm；导线宽度在大电流情况下还要考虑其温度升，单面板实验表明，当铜箔厚度为50m、导线宽度11.5mm、通过电流2A时，温升很小，因此，一般选用11.5mm宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升；印制导线的公共地线应尽可能地粗大点，可能的话，使用大于23mm的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，由于流过的电流的变化，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化；在DIP封装的IC脚间的走线，可应用1010与1212原则，即当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为10mil，当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。(5)印制导线的间距：相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压。这个电压一般包括工作电压、附加波动电压以及其它原因引起的峰值电压。如果有关技术条件允许导线之间存在某种程度的金属残粒，则其间距就会减小。因此设计者在考虑电压时应把这种因素考虑进去。在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且要加大间距。(6)印制导线的屏蔽与接地：印制导线的公共地线，应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线，这样得到的屏蔽效果，比一长条地线要好，传输线特性和屏蔽作用将得到改善，另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状，这是因为当在同一块板上有许多集成电路，特别是有耗电多的元件时，由于图形上的限制产生了接地电位差，从而引起噪声容限的降低，当做的是回路时，接地电位差减小。另外，接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行，这是抑制噪声能力增强的秘诀；多层印制线路板可采取其中若干层作为屏蔽层，电源层、地线层都可视为屏蔽层，一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层，信号线设计在内层和外层。4 电路的调试以及软件编程4.1 红外遥控硬件电路的调试首先，要对着原理图来检查电路是否跟自己设计的电路没有差错，同时也要对着PCB注意，细心的检查各个注意点。其次，用万能表检查电路板的布线是否有断路和短路的情况，当万能表用表针测一条线的时候有鸣叫声说明电路是通的，反之就没通，而两条线靠近的时候，分别用两表针探测这两条线，假如有鸣叫声时就说明电路是短路的。就这样要逐一的耐心检查红外接收部分的测试， 然后则用示波器探测各个按键所发出的频率是否不同，若相同则电路肯定有误。4.1.1 电路板的调试在电源电路的输入端加上12V的电压，用万用表测试，输出端输出的电压是5V。 这表明我的电源部分电路正确。经过调试，符合上述结果。加上电源电压后，数码管上显示数字为0。这时，按下复位键，电路复位，数码管上显示OFF。接下来，按下电路板上三个按键的第一个，数码管上开始显示数字，表明可以开始计时。然后，按下第二个按键，有一个发光二极管亮，表明选择了一盏灯亮，再按一次，灯灭。按下第三个按键，另外一个发光二极管亮，表面选择另外一盏灯亮，再按一次，灯灭。当选择了其中一盏灯亮的时候，按下第二个按键，表明计数加一，按下第三个按键时，表面计数减一。如此一来，电路调试成功地实现了选择灯亮灭和定时功能。因此，电路基本实现了任务书上的功能。当用遥控器对着红外接收头发出数据时，蜂鸣器响。表明接收信号成功。单片机在本次设计中把16进制数转化成10进制。程序见附录。经过简单的调试和检测，我的电路板基本正确。4.1.2 程序流程图和程序说明 开始89C51初始化Y 键盘定时P1.0=0 ？N LED1取反P1.1=0 ？ Y N LED2取反Y P1.2=0 N N是否中断 Y接收红外编码 续上图为00000000？（1键）LED1取反 Y N为10000000（2键）LED2取反 Y为00001000？（EXIT键） N红外定时续上图红外定时为10001000？（ADD键）Y 时间减一N为01001000？（CALL键） Y 时间加一N 为00001000？（EXIT键） NY跳出红外定时续上图 键盘定时时间加一Y P1.1=0 ？ P1.2=0？NY 时间减一N Y P1.0=0 ？N 跳出键盘定时 图4-1 程序流程图程序说明： 首先对单片机89C51进行初始化，再判断P1.0输入的数据是否为0，若为0，则进行键盘定时；否则则进行下一步判断：P1.1是否为0，若为0，则使得数码管1取反，然后判断P1.2是否为0；若不为0，则直接判断P1.2是否为0；当P1.2为0时，数码管2取反；相反则进行判断是否有中断产生，有中断时候，则接受红外编码，否则返回判断P1.0是否为0。 当确定有中断时，接受红外编码。 若编码为00000000，表明按下了遥控器的1键，则数码管1取反；若编码不为00000000，继续判断是否为10000000（按下遥控器的2键），是则使得数码管2取反；否则继续判断是否接受到数据00001000（表明按下遥控器的返回键），是则实行红外定时。 定时过程中，继续判断接受到的数据是否为10001000（遥控器的ADD键），是则使得计时时间减一；否则就判断接受的编码数据是否为01001000（遥控器的CALL键），是则使得时间加一，接着判断编码是否为00001000（遥控器的EXIT键），是则跳出红外定时；不是就继续回到红外定时初始状态进行判断。 进行键盘定时时，先判断P1.1是否为0，为0则使得时间减一，不是则判断P1.2是否为0；若P1.2为0 ，则使得时间减一，再判断P1.0是否为0；若P1.0为0，则跳出键盘定时，否则回到键盘定时初始状态。5 结论经过这次毕业设计，我觉得自己学到了不少东西。归纳起来，主要有以下几点：1、大学三年多的时间都是在学习理论基础知识，并未真正地去应用和实践，导致了这次毕业设计的进度偏慢，这次毕业设计增强了动手的能力。2、了解进行一项相对比较大的设计所必不可少的几个阶段。3、学会了更好利用资料和工具书。期间遇到很多棘手的问题没办法解决时，通过查阅各种网站信息和翻阅相关资料来解决，从而使问题简单化。4、实践能力得到了进一步提高，在调试过程中积累了一些经验。由于对硬件原理还不是非常的熟悉和深入理解，使得在调试的时候遇到问题不能马上解决，但是通过老师和同学的指导，让我更进一步地懂得我的硬件原理知识，从而对课题也更加通透。5、毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用，并对其加以进一步的消化和巩固。在我的课题中有很多东西是以前学过的，比如之前模电所涉及到的一些相关知识，在设计过程中用到了，让我有个再学习的过程。 6、毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识。7、这次毕业设计前后历时三个月，从结构的构思，各个模块的设计，每个参数的计算，原理图的绘制，制PCB图，手工制作PCB板，数据压缩程序的算法设计，编程调试的整套工序亲力亲为，加深了对模电，数电，单片机的理解，认识了理论到实践之间的距离以及如何跨过这个距离。 8、毕业设计过程中通过和老师以及同学之间的交流，使所学的知识得到了很好的吸收和消化，使我更深刻地体会到了交流的重要性。 谢 辞在本次设计的过程中，得到了很多老师和同学们的帮忙。谨藉此机会，向在此期间所有给予我关心和帮助的老师和同学们致以最衷心的谢意。首先，要特别感谢我的导师刘争红老师。在设计的过程中刘老师经常耐心的指导，并提出了很多建设性的设计意见与设计方案，在设计上迈出了很大的一步，为后面的实际设计工作打好了基础，所以在后面硬件的设计过程中可以说是非常的顺利的，特别是在关键的设计部件上，刘老师以渊博的知识，指导我设计了几个方案供我选择，并比较了这些方案的可用性、实用性和可研究性。最终，在各个方案的比较中，选中了此方案。在此过程的设计中都离不开刘老师的指导。刘老师是负责任的好老师，是耐心热情的老师，在设计的过程中，不管遇到什么问题，刘老师总是很耐心的给我提供一些参考资料，并为我解答难题，在软件的调试过程中，刘老师在现场指导了很多程序设计的注意问题，并在扩展功能上，刘老师提出了宝贵的意见。可以说刘老师在整个的设计过场中付出的劳动是极其多的。在论文的完成过程中，刘老师付出了极大的心血。从论文的选题、开题到研究及最后论文的撰写、修改都离不开刘老师的精心指导。论文中许多关键地方的解决方法也来源于他的启发和指导。同时刘老师还为我创造了良好的实验条件，让我在理论和实践上都得到了很好的锻炼。他在百忙之中，还抽出时间来给我指导，使我能较圆满的完成本次的设计。在这里再次感谢刘老师！ 这次毕业能在自己基础不太扎实的情况下完成，一方面因为自己的重视并付出了努力，但更重要的是刘争红老师对我不厌其烦的热忱指导，才能不断的发现问题，解决问题。在毕设即将结束时，借此机会，对刘争红老师表达衷心的感谢。 感谢信息教研室，为我提供了设计的研究条件。老师们给予热情的关心和指导，使我受益匪浅。感谢林典润、林春平、林宇升、张田等同学，在毕业课题期间给予我的帮助。最后，衷心感谢所有关心帮助我的人们！同时在即将毕业离校的此时，对教育培养我四年的桂林电子工业学院表示真心的谢意。 参考文献 1 马忠梅.单片机的C语言程序设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2001年.2 王建校.C51系列单片机及C51程序设计M.北京：科学出版社，2002年.3 何书森.使用遥控电路原理与设计速成M.福州：福建科学技术出版社，2002年.4 黄智勇.无线数字收发电路设计-电路原理与实例设计M.北京：北京航空航天大学出版社，2003年.5 王建国.51系列单片机及C51程序设计M.北京：科学出版社，2002年.6 白驹成.雷晓平编.单片计算机及其应用M.成都:电子科技大学出版社,2002年.7 陆亚民.单片机原理及应用M.北京:轻工出版社,2000.8 何立民.单片机应用系统设计M.北京:北京航空航天出版社,1990年.9 红外发射、及接收电路. /download.10 时钟相关芯片资料. .11 马君璞、魏 智实时时钟电路设计/new_info.12 黄冰、覃伟年、黄知超.微机原理及应用M.重庆:重庆大学出版社,2003年1月.13 谢自美.电子线路设计.实验.测试(第二版)M.武汉:华中科技大学出版社,2000年.14 陆亚民.单片机原理及应用M.北京:轻工出版社,2000.15 李东生等编著.Protel99SE电路设计技术入门与应用M.2002年2月第1版 .16 清源计算机工作室编著.Protel99SE电路设计与仿真M.2001年5月第1版.17 陈立周,陈宇编.单片机原理及其应用M.出版日期：2001年1月第1版.18 美Joe Camp Bell编著。串行通信 C 程序员指南M.2000年8月.19 美Mark Nelson著.串行通信开发指南（第二版）M.潇湘工作室译.出版日期：2000年9月第1版.20 /Technique.21 M.Morris Mano.Digital Design (Third Education).Beijing:Higher Educationg Press,2002.附 录遥控器程序 :#include#define ControlerID 0xff/use INT1#define EdgeTrig 1#define VoltTrig 0#define IntTrMode IT1#define KeyExINT EX1/*use Timer0*/#define KeyTimerINT ET0#define KeyTimerShiel 0xf0 #define KeyTimerMode 0x01#define KeyTimerSW TR0#define KeyTimerTH TH0#define KeyTimerTL TL0/*use Timer1*/#define BeepTimerINT ET1#define BeepTimerShiel 0x0f #define BeepTimerMode 0x10;#define BeepTimerTH TH1#define BeepTimerTL TL1#define BeepTimerSW TR1sbit BeepIO=P37;static char timercounter;static unsigned char KeyTimerTHbuffer,keybitcnt,keyreg;static bit bitshift;bit newkey;unsigned char keybuffer4;void KEyInt_initialization(void) IntTrMode=EdgeTrig;/TCON=0x04; TMOD=(TMOD & KeyTimerShiel) | KeyTimerMode;/TMOD=0x11; TMOD=(TMOD & BeepTimerShiel) | BeepTimerMode;/*/*初始化红外线键盘接收定时器*/*/ BeepTimerTH=0x4c; BeepTimerTL=0x2e; /IE=0x8e; 1000,1110 KeyExINT=1; KeyTimerINT=1; BeepTimerINT=1; EA=1; KeyTimerSW=0; BeepTimerSW=0;void Beep_int(void) interrupt 3 using 3 /using timer1 BeepTimerSW=0; if(timercounter=0) BeepIO=1; else timercounter-; BeepTimerTH=0x4c; BeepTimerTL=0x2e; BeepTimerSW=1; void Key_tim
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