论文设计(红外线多路遥控器).doc

毕业论文设计 （红外线多路遥控器）指导老师：姓 名：班 级：时 间：2009.6 摘要：红外线发射/接收控制电路均采用AT89C2051单片机来实现，电路简单，输出控制方式可选择，实用性强。AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 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，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 Infrared Tx / Rx control circuit are used to achieve single-chip AT89C2051, simple circuit, the output control to choose practical. AT89C2051 is a low-voltage, high-performance CMOS 8-bit single chip, the chip contains 2k bytes repeated write to read-only Flash program memory and 128 bytes of random access data memory (RAM), devices using the companys high-ATMEL density, non-volatile memory technology, compatible with the standard MCS-51 instruction set, built-chip 8-bit general-purpose CPU and Flash memory cell, a powerful single-chip AT89C2051 can provide you with many cost-effective applications .关键词：发射 接收 发射频率控制器 定时器 开关 互锁 组合键 Launch Receive Firing frequency controller Timer Switch Interlocking Combination of keys 目 录前言.总体方案设计单元模块设计.AT89C0251单片机的介绍.软件程序清单设计总结.参考文献 前 言 红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，其中在车载影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故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。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器、近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。一：总体方案设计红外遥控系统组成：主要由红外遥控发射装置、红外接收设备、遥控微处理机等组成，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。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。工作原理：图1为红外线发射电路原理图，K0至K7为遥控按钮，单片机P3.4端口控制红外线的发射。T1作为发射时间控制器，T0作为红外线发射频率控制器。当有按键按下时，控制软件启动定时器T0、T1， T0定时溢出，中断程序使P3.4端口状态反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就可得到不同的发射频率。T1定时溢出，中断程序关闭T0定时器，停止红外线发射。软件设计参数为：T1定时时间为100ms，K0至K7按钮所对应的红外线发射频率分别为300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400 Hz。图2为红外线接收及控制电路原理图，SW为控制方式选择开关：SW闭合时，单片机输出为“互锁”控制方式；非闭合时，输出控制为单路控制方式。T0为红外线脉冲计数器，T1作为计数时间控制器。接收电路中Q1接收到第一个红外线脉冲时，中断INT1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（P1.0至P1.7），对其进行反转操作，控制电路对所控制的负载进行开或关；若SW为闭合，则同时关闭其它所有输出端口，实现了“互锁”功能。二：单元模块设计1.红外遥控发射器红外遥控发射装置，也就是通常我们说的红外遥控器是由键盘电路、红外编码电路、电源电路和红外发射电路组成。红外发射电路的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通5发光二极管相同。通常红外遥控为了提高抗干扰性能和降低电源消耗，红外遥控器常用载波的方式传送二进制编码，常用的载波频率为38khz，这是由发射端所使用的455khz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455khz1237.9khz38khz。也有一些遥控系统采用36khz、40 khz、56 khz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。所以，通常的红外遥控器是将遥控信号（二进制脉冲码）调制在38khz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去的。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是pwm码（脉冲宽度调制码）和ppm码（脉冲位置调制码，脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制）。如果要开发红外接收设备，一定要知道红外遥控器的编码方式和载波频率，我们才可以选取一体化红外接收头和制定解码方案。遥控编码脉冲信号（以ppm码为例）通常包括三大部分，即引导码（起始码）、系统码（即识别码，用户码或设备码）和功能码（键位数据码）。各组成部分与结构情况简介如下。(1)引导码，也称引导脉冲，一般由高电平1和低电平0的脉冲组成，二者的宽度之比可为1：1，占9ms时间，也可为2:1，占13.5ms（宽度为9ms的高电平和宽度为4.5ms的低电平组成），也可能有其他组成情况。引导码的主要作用类似于穿行通信中的同步脉冲，用来标志遥控编码脉冲信号的开始，使遥控接收器能由此判断出所接收的信号是干扰还是系统的遥控代码。(2)系统码，也称用户码、识别码、设备码，通常由8位原码和8位反码组成。它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控系统，防止各遥控系统的误动作。这种码是由生产厂商自行规定的，各厂均有不同，出厂时已经设置好，用户难以更改。这是不同遥控器不能通用的主要原因。(3)功能码，也称键位数据码。它与键盘的键位相对应，由它传送所需要的遥控信息。功能码通常也是由8位原码和8位反码组成。反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中是否产生差错。(4)遥控指令码要经过脉冲调制才能形成最终的发射用码，调制的主要目的是为了降低红外发射管的功率损耗，提高发射效率，防止与削弱日光灯等光源的闪烁干扰。2.红外遥控接收器红外接收设备是由红外接收电路、红外解码、电源和应用电路组成。红外遥控接收器的主要作用是将遥控发射器发来的红外光信号转换成电信号，再放大、限幅、检波、整形，形成遥控指令脉冲，输出至遥控微处理器。其中红外接收电路主要是接收部分的红外接收管是一种光敏二极管（现在常用一体化红外接收头）。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mw左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（vdd）、电源负（gnd）和数据输出（vout）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率,另外在遥控编码芯片输出的波形，在接收头端收到接收到信号时输出地点片的，也就是说接收头输出的波形正好和遥控芯片输出的相反。3.遥控微处理器解码程序设计 一般有两种方法，定时器查询法和外部中断触发。在讲红外遥控之前，首先讲一讲什么是红外线。我们知道，人的眼睛能看到的可见广按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线，见图1.红外线遥控就是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的。红外遥控系统常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管；由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通5发光二极管相同（见图2），只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mw左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用pc1373h、cx20106a等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（vdd）、电源负（gnd）和数据输出（vo或out）。图3给出一些成品红外接收头的外形。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38khz这是由发射端所使用的455khz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455khz1237.9khz38khz。也有一些遥控系统采用36 khz、40 khz、56 khz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故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。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在加用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外遥控系统多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地接收端有不同地输出状态。接收端地输出状态大致可分为脉冲、电平、自馈、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其他如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便以后适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。三：AT89C0251单片机的介绍（1）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 两级加密位 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（2）与其它单片机的比较a.与80C31系统相比较 如果需要构成一个80C31的最小系统的话，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系统的有效引脚和89C2051基本相同。从元器件的成本，电路板的面积和加密性来看，使用89C2051都是合算的。 b.与PIC单片机比较 目前，国内小型的单片机全胜较多的有PIC系列，89C2051与PIC相对应芯片比较有如下特点： 89C2051的价格高于PIC的OTP型号，但大大低于PIC的EPROM型，89C2051片内不含WatchDog，这是89C2051的不足之处，中断系统堆栈结构、串等通讯笔定时器系统都大大强于PIC系统。 由于PIC芯片中无标准串等口，所以在单片机的联网应用上面，PIC不太适合。 与PIC相比2051更适合于较复杂的应用场合，适合一些软件需要多次修改的应用。三：软件程序清单. 发射程序k0 BIT P1.0k1 BIT P1.1k2 BIT P1.2k3 BIT P1.3k4 BIT P1.4k5 BIT P1.5k6 BIT P1.6k7 BIT P1.7bz bit 00hk0h equ #0f1hk0l equ #0c8h ;k0键输出频率300Hz833k1h equ #0f8hk1l equ #0ech ;k1键输出频率600Hz417k2h equ #0fehk2l equ #0eah ;k2键输出频率900Hz278k3h equ #0ffhk3l equ #030h ;k3键输出频率1200Hz208k4h equ #0ffhk4l equ #059h ;k4键输出频率1500Hz167k5h equ #0ffhk5l equ #075h ;k5键输出频率1800Hz139k6h equ #0ffhk6l equ #089h ;k6键输出频率2100Hz119k7h equ #0ffhk7l equ #098h ;k7键输出频率2400Hz104ORG 0000HaJMP STARTORG 000BH ;定时器T0入口aJMP intt0ORG 001bH ;定时器T1入口 aJMP intt1 org 0030hintt0: cpl p3.4mov a,r1mov th0,amov a,r2mov tl0,r2retiintt1: clr tr0clr et0clr tr1clr et1setb bzsetb p3.4retistart: MOV P1,#0FFHmov p3,#0ffhMOV TMOD,#11H ;计数器T0、T1工作在方式1setb ea ;开所有中断xh: jb k0,d01acall ysJb k0,d01 ;k0jnb k0,$acall sett1mov r1,k0h mov r2,k0lacall sett0jnb bz,$d01: jb k0,d02acall ysJb k0,d02 ;k1jnb k0,$acall sett1mov r1,k1h mov r2,k1lacall sett0jnb bz,$D02: jb k0,d03acall ysJb k0,d03 ;k2jnb k0,$acall sett1mov r1,k2h mov r2,k2lacall sett0jnb bz,$D03: jb k0,d04acall ysJb k0,d04 ;k3jnb k0,$acall sett1mov r1,k3h mov r2,k3lacall sett0jnb bz,$D04: jb k0,d05acall ysJb k0,d05 ;k4jnb k0,$acall sett1mov r1,k4h mov r2,k4lacall sett0jnb bz,$D05: jb k0,d06acall ysJb k0,d06 ;k5jnb k0,$acall sett1mov r1,k5h mov r2,k5lacall sett0jnb bz,$D06: jb k0,d07acall ysJb k0,d07 ;k6jnb k0,$acall sett1mov r1,k6h mov r2,k6lacall sett0jnb bz,$D07: jb k0,d08acall ysJb k0,d08 ;k7jnb k0,$acall sett1mov r1,k7h mov r2,k7lacall sett0 jnb bz,$d08: ajmp xhys: mov r5,#80hys1: djnz r5,ys1retsett1: MOV TH1,#3ch ;定时时间约为100msMOV TL1,#0b0hsetb tr1 ;启动T1计时setb et1 ;允许T1中断clr bzretsett0: MOV TH0,r1 MOV TL0,r2setb tr0setb et0retend. 接收程序x0 equ #30x1 equ #60x2 equ #90x3 equ #120x4 equ #150x5 equ #180x6 equ #210x7 equ #240fz equ #10sw bit p3.2bz bit 00hORG 0000HaJMP STARTORG 0013H ;int1入口aJMP int1ORG 001bH ;定时器T1入口aJMP intt1org 0030hint1: clr ex1MOV TH1,#3ch ;定时时间约为100msMOV TL1,#0b0hsetb tr1 ;启动T1计时setb et1 ;允许T1中断mov th0,#0mov tl0,#0setb tr0retiintt1: clr tr0mov a,tl0mov b,x0acall jspdjb bz,d01cpl p1.0jb sw d01mov a,p1orl a,#0feHmov p1,aajmp d09d01: mov b,x1acall jspdjb bz,d02cpl p1.1jb sw d02mov a,p1orl a,#0fdHmov p1,aajmp d09d02: mov b,x2acall jspdjb bz,d03cpl p1.2jb sw d03mov a,p1orl a,#0fbHmov p1,aajmp d09d03: mov b,x3acall jspdjb bz,d04cpl p1.3jb sw d04mov a,p1orl a,#07Hmov p1,aajmp d09d04: mov b,x4acall jspdjb bz,d05cpl p1.4jb sw d05mov a,p1orl a,#0efHmov p1,aajmp d09d05: mov b,x5acall jspdjb bz,d06cpl p1.5jb sw d06mov a,p1orl a,#0dfHmov p1,aajmp d09d06: mov b,x6acall jspdjb bz,d07cpl p1.6jb sw d07mov a,p1orl a,#0bfHmov p1,aajmp d09d07: mov b,x7acall jspdjb bz,d09cpl p1.7jb sw d09mov a,p1orl a,#7fHmov p1,ad09: setb ex1retijspd: push accclr bzcjne a,b,jspd1ajmp jspd5jspd1: jc jspd2subb a,r2ajmp jspd3jspd2: mov r1,bmov b,amov a,r1clr csubb a,bjspd3