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遥控照明系统设计（合师范）,遥控,照明,系统,设计,师范
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合肥师范学院 2015 届本科毕业设计论文 本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）(2015(2015 届届) )遥控照明系统设计院 系 电子信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 姓 名 章继发 指导教师 陈晓婷 讲师 学号：1108441078合肥师范学院 2015 届本科毕业设计论文 摘摘 要要运用红外遥控技术还有 AT89C51 单片机另外还有许多与之有关的程序等来实现控制的智能遥控控制开关等构成的遥控照明系统。像这一类都智能遥控照明系统有许多特点。包括有很强的适应性即这类系统可以应用在很多场合。除此之外还有比较强的灵敏度也就是这个系统在实现控制的时候反应速度快且准确无误最后像这类系统更具有良好的先进性。在人类日常工作学习以及生活之中。像这类先进的遥控照明系统应用广泛而又具有多样性.与此同时让人类的日常生活也变得更加的丰富多彩以及给人们的生活也带来极大的方便等。此次课程设计包括许多组成部分，其中有硬件部分及其组成还有软件部分的相关设计还包括与解码有关的一些简易原理图还有与之相关的程序图。为了达到一定都控制精确度，由三个与之相关的部分可以很好地解决这一问题。而这三个部分构成了脉冲发射部分。这三个部分分别是连接段，控制段，结束段。当然这个遥控照明系统最重要的组成部分还是他的发射部分和他的结收部分另外要进行校验的话，应选择在接收口。发射装置的组成比较复杂包括矩阵键盘，编码调试红外发射器。而接收的部分则有由红外光和解调以及解码电路等构成的。这类遥控照明系统有非常大的使用价值而且有较少都花费就可以大量生产，日常生活的许多方面都可以用到这类系统比方说小区楼道里的照明灯，地下室照明，车库等照明。关键词： AT89C51 芯片 智能遥控开关合肥师范学院 2015 届本科毕业设计论文 AbstractThe design of an infrared remote-control multi-line switch is introduced.This switch is based on principle of intellected remote-control and AT89C51 single chip microcomputer controlling .This system has strong applicability,flexibility and advancement.Peoples life is improved greatly by Its apply. Its system composition and design of hardware and software are presented. The basic structure and chart of control decode program are also expounded. In order to achieve exact remote-control, the transmitted signal is divided into 3 parts:the connecting section, the controlling section and the ending section, then the receiver will verify it.The whole system is composed by the launches partially and the receives partially two parts.Launches partially including the keyboard matrix,the coded modulation,the LED infrared transmitter;Receives partially including the LED infrared light launch,the demodulation,decodes the electric circuit. It was proved that this kind of remote-control is convenient, reliable and practical after using in remote-control system.KeyKey words:words: the chip of AT89C51; intellected remote-control switch合肥师范学院 2015 届本科毕业设计论文 目目 录录1 绪绪 论论.11.1 设计背景 .11.2 应用前景.12 设计方案设计方案.22.1 本设计方案和及其比较.22.2 机型及元器件选择机型及元器件选择.32.2.1有关单片机的一些选择.32.2.2 AT89C51单片机的相关硬件结构.42.3 软、硬件功能划分软、硬件功能划分.52.4 总体的方案的设计总体的方案的设计.53 系统的设计系统的设计.73.1 系统硬件的设计系统硬件的设计.73.1.1硬件要求.73.1.2键盘接口.103.1.3 LED显示器的介绍.113.1.4发射部分.133.1.5接收部分.133.2 系统软件设计.143.2.1发射部分的工作原理.143.2.2接收部分工作原理.143.3 遥控系统的编码及解码遥控系统的编码及解码.153.3.1遥控发射编码格式.153.3.2数据帧的接收处理.163.4 遥控发射及接收控制程序流程图遥控发射及接收控制程序流程图.163.4.1遥控发射控制流程图.163.4.2遥控接收控制流程图.184 系统调试系统调试.21结束语结束语.23附附 录录.24合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 11 绪 论1.11.1 设计的现实意义设计的现实意义当今社会是一个迅速发展的社会，科技日新月异，第三次科技革命的成果普惠大众。人们的生活环境有很大的改善，生活水平也不断的有所提高。与此同时，人们的现代城市房屋的购买与居住的环境也随之有很大的提高，人均居住面积越来越大，而总的居住面积也有所扩增，对于整个家庭室内的的照明控制系统的设计以及电气设备等还是和以前一样，大多数还是由传统过时的手段的并且非常机械的开关进行控制。而这类开关有非常多的缺陷，比如人们经常需要接触这些开关很容易让这些开关磨损，另外由于居住的房屋面积可能比较大，如果有什么事情需要在夜间去启动这些开关的话，会给人们的日常生活带来极大的不便。基于以上这些原因，本论文相应的设计出了一种相对而言比较低廉的成本，另外工作性能也有所保证，运用了单片机的一些原理的一种家庭要开智能照明开关。此系统一单片机为载体，可以运用无限通信的方式来远距离的实现对整个家庭的所有照明电灯，还有电气设备的控制。这样就给人们的生活带来的便捷，同样也更加安全，这样也就完全不用亲自用手去接触这些带有高电压的这些开关。本设计的核心是单片机，通过本次设计加强对单片机的相关功能的理解，更好的在以后的工作中去运用单片机。1.21.2 相关应用相关应用根据单片机的有关原理以及红外遥控开关所控制的一些比较特殊的开关系统等等来完成这一课题的研究。当然，这些控制系统在人们的日常生活和工作以及国家的现代化建设有非常重要的作用。比如在一家现代化的工厂里，完全可以采用这个系统来实现对各种车床，机器的控制。基于这种控制系统的很多的优越性，包括它的先进的功能，灵活的功能，以及适用性强的功能等。这种控制系统在生产中的全面应用也使得生产生活效率大大提高，继续推进各方面技术的发展。为国家的建设做出贡献。也能够很好的说明科技的进步让人们的生活丰富多彩。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 22 2 设计方案设计方案2.12.1 课题相关的方案及其有关的比较课题相关的方案及其有关的比较根据单片机有关原理来实现相应的遥控照明控制系统的设计。运用不同的器件和原理有以下两种方案可供选择。1方案一：红外遥控电路及其相关设计根据相关知识，由单通道构成红外遥控电路。可以从图 2.1 看出。可以设计简单的常规集成电路来实现。用这种方法设计的电路，相应的成本会比较少，也无需使用专门的译码器，而通常这种译码器比较昂贵。图 2.1 与红外发射有关的图示通常会有振荡频率是通过红外发光的一个二极管来完成。而这个具有控制功能的震荡频率是电路直接产生的。同样，一个单通道的遥控器正是和这个电路一样。通过此过程完成频率的发射。红外发光二极管发射一个震荡频率，而这个频率被红外接收头接收到，设计相应的电路对接收的频率解码，解码完成后电路就会完成有关的控制方案二：与遥控开关有关的电路的设计我们需要完成红外遥控器，这需要由单片机的功能来完成。而这个遥控器可以控制多个电源开关。通过按键控制实现红外发射。遥控按钮被按下时，此时单片机会产生相应的控制脉冲信号，而此信号通过红外发光二极管发射出去。由此完成信号的发送。有关的受到控制的电器的对应序号会被显示出来，在控制脉冲发射出去，被红外接收器所接收是，这时显示设备显就会显示对应的序号。 两种方案的对较：总的来说，对于方案一所描述的方法，没有运用单片机来实现控制。其功能也不够强大，也就只能够来完成对某些电路进行很简单的控制。对比之下，对于方案二来说，是完全运用单片机来实现控制的，虽然电路非常简单，但是却有较强的实用性。因此，本次设计采用方案二的方法。2.22.2 相关的元器件的和需要的机型选择相关的元器件的和需要的机型选择本课题需要用到一种单片机，被称为 AT89C51，可以通过这种单片机来实现红外信号的控制。在发射部分的电路中我所采用的元器件有 AT89C51 芯片、产生振荡频率红外发射合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 3另外还有发光二极管以及三极管还有警惕振荡器等所构成。当然红外接收部分也很重要，由 ST188 的红外接收器以及带有 LED 数码管的显示器等相关元器件组成。 、2.2.12.2.1 单片机的选择单片机的选择单片机的主要性能指标有：字长、主频、指令执行时间、电源功耗等。选择单片机不仅要考虑其主要的性能指标，更要考虑单片机的中断能力、接口、片内存储器大小、抗干扰能力等。本次设计所选的单片机为 AT89C51，其功能足以完成本次课题的设计。它的具体的引脚及其功能由于篇幅有限在此不做介绍。 2.2.22.2.2 AT89C51AT89C51 单片机的硬件结构单片机的硬件结构(1)微处理器 CPU：有一个 8 位的 CPU，跟一般的 CPU 是差不多的，也包含了运算器以及控制器两个部分，使得面向控制的出路功能更加强大，一方面能够处理字节数据，另一方面也可以进行变量的处理。(2)数据存储器 RAM：片内的内存是 128B，片外则可以外扩到 64KB。能够增加单片机的运行的速度，更重要的是这种结果的 RAM 能够减小功耗。(3)程序存储器 ROM/EPROM：作用是可以用来存储程序，而 8031 是没有此部件的，对于 8051 的是为 4KB 的 ROM；而 8751 是为 4KBEPROM。片外则最多能够扩到 64KB。(4)4 个 8 位并行 I/O 口包括 P0 和 P1 以及 P2 还有 P3。(5)有 1 个串行口：还有 1 个全双工的串行口，包括四种工作的方式。能够进行串行通信以及扩展并行 I/O 口，还可以跟多个单片机相连，从而组成多机的系统，这样的话使单片机功能也就更加强大还可以有更广的运用。(6)还包括 2 个 16 位定时器/计数器。(7)中断系统组成有：五个中断源，两级的中断优先权。(8)特殊功能寄存器 SFR：总计共有二十一个、可以用在 CPU 对片内各功能部件进行管理和控制以及监视。考虑到 AT89C51 单片机具有以上所提到的优点，因此我就确定选择了它作为系统硬件所选单片机类型。2.32.3 软、硬件功能划分软、硬件功能划分本次设计的硬件部分包括红外发射和红外遥控接收两个部分的电路。关于电路的工作原理将在相应的章节介绍，在次就不做赘述。系统的软件部分的设计就要求在红外遥控发射端对红外信号进行编码，在合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 4接收端对所读取的编码进行解码，这就要求编译显影的功能程序执行各自操作，最终实现对硬件电路的智能控制的目的。软件部分的程序包括键盘扫描程序、剪号处理程序、38KHz 载波及编码脉冲发射程序、遥控接收及处理程序、延迟子程序。2.42.4 总体方案设计总体方案设计对于整个系统来说。其构成是由两个部分，包括发射部分以及接收部分。对于发射部分则是运用脉冲个数编码。可以将准备发射的部分的信号调制成38khz 载波信号。再通过红外发射管发射这种信号。对于接收部分则是由红外接收管构成，发射部分会发射出一些信号，这些信号会被红外接收管所接受，然后对其解码。而这些接收的信号经由单片机的仔细分析从而由输出端输出与之对应的输出控制信号，与发射部分有关按下的按键号会被数码管以及发光二极管显示出来的，系统组成如图 2.6 所示。图 2.6 红外遥控开关系统组成错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。Equation Chapter (Next) Section 11113 3 系统的设计系统的设计3.13.1 系统硬件设计系统硬件设计3.1.13.1.1 硬件要求硬件要求对于系统的硬件的设计的要求，通常由两大部分构成。做简单如下介绍。(1)对于与单片机系统扩展部分有关的设计。设计这部分的时候，要设计存储器扩展以及 I/O 接口扩展，也要知道存储器的扩展大体由 RPROM 的扩展以及EEPROM 的扩展还有 RAM 的扩展。这些扩展也都是归于单片机系统扩展的最主要合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 5内容。(2)与实现功能有关的对应模块的设计。其中主要包括与通信功能有关的模块还有与信号测量有关的功能模块、以及与信号控制功能相应的模块、另外也包括与人机对话功能相关的模块等，最好可以根据整个系统设计的目的作用以及功能的相关要求进行与之配置相应的 A/D、D/A、键盘、显示器、打印机等外围设备。两个部分构成红外发射电路，其中有一个是 HRM5700B 红外先发射管，还有一个是与之相关元件组成。在这种电路之中的红外信号最终经由 AT89C51 单片机进行处理，另外对与这种电路的定时器/计数器的相应工作方式的选择会产生极大的干扰，也会造成偏差。重要的是需要在整个设计进行前了知道 AT89C51单片机的硬件的设计与之有关的但又不可以没有的相关步骤。同时更需要清楚的知道单片机的 4 种工作的方式。图 3-1 89C51 定时器/计数器的结构框图对于寄存器 TH0 和 TL0 需要特别注意，因为它们有较为特殊的作用，对于定时器/计数器 T0 也是由这两个部分构成的。对于定时器/计数器 T1 而言，它的构成就是 TH1,TL1 这两个有特别功能的寄存器。 。对于具有特定作用的寄存器TMOD，就可以使用它去选定相应的定时器/计数器 T0、T1 的一般工作方式以及工作的模式等。同样，具有特别用处的寄存器 TCON 可以把他作为控制 T0、T1的启动计数以及停止计数，当然这个寄存器也具有 T0、T1 的两种形态。通过软件部分的设计可以完成 TMOD、TCON 这两个寄存器的内容再由单片机通过复位，使得这两个特殊的寄存器的任何的一个位数都是处于 0 的状态。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 6现在先介绍一下定时器/计数器的几种具有重要作用的相关的工作方法：(1)方法一：由一种 LX(X=0,1)的低 5 位以及一种 THX 的高 8 位而组成一种特殊的 13 位计数器。对于这种工作方式的解释是，如果 TLX 低 5 位会产生溢出的话，则它就会自动的向 THX 进一位，但也要注意的是，假如 THX 计数出现溢出的话，也会置位于 TCON 中溢出的标志位 TFX 上面。由以上描述可得定时器/计数器的等效框图如图 3-2 所表示。图 3-2 定时器/计数器方式 0 逻辑图示如图所示，定时器/计数器的启动的方法是会受到 C/T 位控制的电子开关的强烈的影响的。1 当 C/T 为零时，电子开关就会处于偏于向上的地方。T1 为定时器工作模式，当系统时钟振荡器 12 分频以后，就会发出一种特定的信号，就把这种信号用于计数信号，以上就是，2 当.C/T 为一时，电子开关就会处于偏于向下的地方，T1 位计数器工作模式，P3.5 引角上的脉冲是外部输入脉冲，这些构成计数器的脉冲。如果计数器的屏幕显示是一的话，则表明 P3.5 引脚上此时发生负跳变。GATE 位的状态非常重要，而对于定时器/计时器运行控制有所影响。这通常会包含两个不同的条件。其中有一个是 TRX 以及 INTX 引脚这两件而构成的，对于另外一个而言就是 TRX 一个条件。(2)方式二：假设定时器/计数器的工作于方式一的时候，其含义就可以表示 M1 和 M0 这时的状态是 01，在这个时候定时器/计数器的等效电路如图 3-3所表示。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 7图 3.3 定时器/计数器方式 1 逻辑结构图(3)方式 2：对于方式 0 和方式 1 的一些特点也要注意，就当它们的计数溢出以后，计数器的表示都是 0.由于这些原因，当循环定时或者循环计数用时，相应的就会存在反复装入计数初值的一些问题。这不但会仅定时的精数有大的影响，而且对于程序设计而言同意也会带来许多麻烦。方式 2 就是针对此问题而设置的。如果 M1 以及 M2 是 10 的时候，这时候定时器/计数器就会处于工作方式 2 的状态，这个时候定时器/计数器得等效框图如图 3-4 所表示。这种工作方式有比较好优势可以省略去用户的软件之中得重装初值的一些程序，进一步简化定时初值的计算方法等，也可以相当精确的确定定时的时间长短。 图 3-4 定时器/计数器方式 2 逻辑结构图示对于红外遥控开关系统的硬件电路而言，其组成也包括红外发射电路以及接收电路这两部分。3.1.23.1.2 键盘接口键盘接口合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 8关于键盘其功能比较多，包括在单片机应用系统当中可以能完成向单片机输入一些数据以及传送一些命令等任务，通过它的这些功能呀，我们就可以人为的对单片机进行干预。而键盘作用本质其实上就是把一组案件开关集合在一起。在通常情况下，键盘开关的原理是根据机械触点的断开以及闭合一些功能而完成的。假如行线输出电压上会表示出高电平或者低平的话 ，表示这个时候键是开还是闭合的。 规定高电平代表键断开，而低电平代表键闭合话，在进一步对行线电平高低状态进行检测，就可以轻而易举的确认案键是不是被按下。同时为了达到 CPU 对一次按键动作只确认一次案件的有效性，抖动期的干扰一定要把它消除掉。通常情况下键盘接口分可以由独立式以及行列式键盘接口构成。对于独立式键盘而言的话，比较适用于一些按键比较少或者操作的速度比较高的情况下。而行列式，也称矩阵式键盘，则多被用于按键数目比较多的情况下，对于它的组成来说，就是由行线以及列线在一起，按键的位置比较特别，在行和列的交叉点的上面。这次设计所运用的键盘接口就是以上所描述的这种。关于行和列键盘的结构如图 3-5 所表示。 图 3-5 行列式键盘结构图示有关行列式键盘的工作原理比较复杂，可以简单的介绍一点，按键设置比较特殊，行以及列线会被分别的连在按键开关的两端。行线会经过上拉电阻被合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 9接到正 5V 上面。如果没有按键按下的时候，行线就会处于高电平的状态，如果有按键被按下的时候，则行线的电平状态就会由这一行线相连的列线的电平的高低所决定。假如列线的电平是低的话，就表示行线电平是低的;假如列线的电平是为高的话，就表示行线的电平也是高的。以上这个条件可以帮助识别行列式键盘是不是按下了键。对于行列式键盘中行线以及列线来说，大多数都是许多多键在一起共用的，每一个按键也都会均影响这一个键所处的行以及列的电平。这样每一个按键都会彼此的产生影响，为了避免这些，可以把行以及列的信号进行有效配合，而且做进一步的优化，这样就可以明确闭合键的位置所在。3.1.33.1.3 LEDLED 显示器显示器同常所用的 LED 显示器有的也有 8 段 7 段的，8 段要比比 7 段的多了一个小数点“dp”段。每一个段与之对应的一个发光二极管。显示器构成是共阳极以及共阴极这两种方式。如图 3-6 所示。共阴极的 LED 显示器发光二极管的阴极被连接起来，一般情况下共阴极是接地的。如果某个发光二极管的阳极是高电平的时候，就会使发光二极管被点亮，与之对应的段就会被实现的。同样的道理，如果共阳极的 LED 显示器发光二极管的阳极被连接起来的话，通常情况下这个公共阳极就会接正的电压，如果某一个发光二极管的阴极被接低在电平的时候，这个时候发光二极管就会被点亮，与之对应的段同样会被显示。如果我们将不相同的段二极管点亮时，就会使 LED 显示器上显示出不同的符号以及数字，这样做的话是要为 LED 显示器提供相关代码的，理由是这些代码的作用可让 LED 相应的段被点亮，以此来显示出不同的字型，就因为这个原因这个代码就被称为段码或者称为字型代码也可以。将 7 段的发光二极管上加上一个小数点以后，一共有 8 段。所以提供给 LED 显示器的段码刚刚好就是 1B。每一段的字节中各位对应的关系如下图 3-6 所表示。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 10 图 3-6 8 段 LED 结构及外形图图 3-7 发射部分的电路图3.1.43.1.4 发射部分发射部分发射部分电路的原理图就如 3-7 所表示那样。在图中是以 AT89C51 单片机为主要原件，换一句话说就是这个控制最重要的部分，P0 键是这个系统扫描的合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 11端口，包括十六个操作键，因此就分别对于控制单片机发出十六种不一样脉冲，进行 16 个不同操作。第 9 脚是单片机的一个特殊脚(具有复位的功能)，RC 上有一个电复位的电路可以被利用，而第 14 个引脚是被用于红外遥控发射编码的输出脚，作用是输出 38KHz 的载波编码信号。而脉冲通过 T1 被放大以后，就会通过红外发射管(HRM5700B)输出。第 18 以及 19 脚接的 12M 的晶振。需要特别注意的问题是单片机的 P0.0P0.7 口一定要外接一个上拉的电阻，不然的话发射的部分也就没有办法运行。3.1.53.1.5 接收部分接收部分接受部分的电路原理图如图 3-8 所示。控制的核心依然是 AT89C51(2)单片机，整个数码管的一个 2 进制的输出需要依靠 P1.0-P1.7 口来完成。以此用着数码管的一个 2 进制数据的输出，再经过数码管显示发射出终端的按键号，与此同时 P0 口以及 P2 口相对应的二极管就会显出亮被点亮灯；P3.0 以及 P3.3口先接收后进行调解红外遥控信号，同样需要注意说明的有：图 3-8 接收部分电路的原理图(1)出于对开机和关机时的时候灯是否应全灭的考虑，P0 以及 P2 口在系统上经过电初始化以后，就会一直保持在高的电平上，直到接收到了发射部分所控制的信号时候，它的状态也就随之而改变；(2)有一体化接收器 HRM5700B（它的解调频率为 38KHz）会得到红外接收头合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 12的运用，如果 38KHz 的红外脉冲信号会被 HRM5700B 所接收到的话，这个时候就会把时低电平输出，与之相反高电平就会被输出。它的功能可以把光探测器以及前置放大器比较完整的封装起来，可以通过这个方式来完成脉冲编码信号的调制，以及完成红外光信号的接收。当处在系统的工作的时候，HRM5700B 对会把接收到的脉冲编码信号进行处理，也就解调，接下来的信号会输入到单片机的 P3.0 以及 P3.3 口。3.23.2 系统软件设计系统软件设计对于本设计的软件而言，它包括两部分，发射部分，接收部分。3.2.13.2.1 发射部分的工作原理发射部分的工作原理当整个系统处于电初始化的时候，就会将键扫描的方法来对子程序进行加工处理。在没有把按键开关按下的时候，整个系统就相当于在一个等待的过程；在把按键的开关向下按的时候，整个系统就会利用按键检查的子程序，来完成对按键号的确认，与此同时在传入有相的发射子程序。对于这些发射的子程序，需要把这些等待发射的信号进行处理，将其调制为 38 千赫兹的载波信号，再通过 89c51 单片机的引脚进行输出，最后再通过三极管 9013 进一步放大，就可以驱动起红外发射管，以此可以发射出调制脉冲的信号。用脉冲个数编码对发射信号进行处理，当然，不同的一些编码可以由许多不同的脉冲个数来表示。其范围比较广，从 6 个脉冲到 21 个脉冲不等，而遥控码数据帧间隔通常是 8 毫秒。为达到控制准确的目的，一般可知发射脉冲可以分为三个部分，分别连接段和控制段以及结束段。对于连接段而言，其发射信号的前三个脉冲的宽度有明确的规定，而对于脉冲的间隔也有规定是 1ms。结束段充当作用是，成为发射信号的最后的两个脉冲，对于脉冲宽度而言也分别有要求为 2ms 和 4ms，脉冲间隔与前者对应是 1ms。在这个图形的中间是它的控制段，脉冲宽度以及卖出那个间隔都是 1ms。从 3-9 中可以看出，其波形为八个编码所发射出的输出信号的有关波形。对于最前面的其三个脉冲是连接段。最中的三个脉冲是控制段，还有最后的两个脉冲是结束段。图 3-9 发射八个编码时的输出信号的波形图3.2.23.2.2 接收部分工作原理接收部分工作原理当整个系统处于电初始化的时候，需要检测一下单片机的 P3.3 口。确定其合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 13是否是高电平还是低电平。如果是高电平话，整个系统就会在等待的一种状态。如果是低电平话，则中断服务程序就会被开启，以此可以完成对数据帧的接收。需要注意的问题也有许多，其中就有数据帧要运用中断的方式来接收，单片机的工作的方式也要在一定的条件下（在外中断 1 方式下） 。当数据帧被接收的时候，系统会把接收到的数据进行处理，具体是验证前三码宽，如果有其中的任何一位的码宽不符合设计的需要的话，一律会被当作错误码对待，如果这个系统接收到的是一个脉宽大于 5ms 的高电平的时候，就会立即结束此脉冲的接收。接下来这个系统就会将所接收脉冲进行处理，目的是验证的最后两位的脉宽。确定其值的大小应分别为 2ms 还有 4ms，如果不是也会被看着是错误码来对待，控制系统也要统计累加器 A 中的脉冲到底有几个，再根据这个个数来确定单片机 P0 或者 P2 口的特定输出的控制信号，与此同时，P1 口相应会输出一个的 2进制数据。以上整个过程是一次比较完整的接收过程。HRM5700B 接收八个编码时的输出信号波形如图 3-10。 图 3-10 ST188 接收八个编码时的输出信号波形3.33.3 遥控系统的编码及解码遥控系统的编码及解码3.3.13.3.1 与遥控有关发射编码的格式与遥控有关发射编码的格式需要运用到脉宽调制的串行码，用一组合来表示二进制的零，这种组合有脉宽为 0.565ms 和间隔 0.56ms 以及周期为 1.125ms 而构成。与其对应的是一个组合来表示一，包括脉宽是 0.565ms 和间隔 1.685ms 以及周期是 2.25ms 这些要素的组成， 它的波形如图 3-11 所表示。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 14 图 3-11 遥控码的零和一以上所描述的零和一可以由它们构成一个 32 位二进制码，再通过一个38kHz 的载频进行第二次的调制，这样可以让发射频率得到提高，以此可以把电源功耗降到很低。最后，红外发射二极管会产生一种红外线，这个红外线可以对着空间任意发射，如图 3-12 所表示。图 3-12 遥控信号的编码波形当遥控器的按键被按下以后，这时会有三十二位二进制码被发出，且是按周期性的发出。它的周期大概是 108ms。对于二进制码来说，它能够的持续时间是变化的，会根据它所包含的二进制零以及一的个数不一样而变化，其时间大概是从 45ms 到 63ms 之中，图 3-13 为发射的波形图。图 3-13 遥控连发信号的波形图3.3.23.3.2 数据帧的接收处理数据帧的接收处理随着脉冲帧数据被红外线接收器输出以后，它的中断程序会被启动，这一任务是由第一位码的低电平完成的。数据帧也会在此时被接收。当数据被接收的时候，起始位码的码宽会得到验证的。如果被检验的起始位码的码宽在 2ms以内的话，会被认为是错误码，而对其进行处理；不然的话会被当作是起始码，合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 15自然累加器 A 自动加 1.如果间隔位的高电平比 3ms 还要大的时候，就会停止接收数据，最后通过统计累加器 A 中的脉冲个数的多少，以此来进行与之对应的输出操作。图 3-14 为红外线接收器输出的一帧遥控码的波形图。图 3.14 一帧遥控码波形图3.43.4 遥控发射和接收控制程序的流程图遥控发射和接收控制程序的流程图3.4.13.4.1 与遥控发射有关的控制的流程图与遥控发射有关的控制的流程图图 3-15 遥控发射程序的控制流程图示以上左边的图是把遥控发射作为主程序的，在一开始进行初始化的程序，接着子程序会被调用。以上右边图是整个扫键的全过程，第一步是要搞清楚控制键有没有被按下，如果真有控制键被按下的话，就会通过一行一行的扫描，再根据 P 口值，来寻找相应的键号，将其转到对于应的发射程序之中。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 16 Y Y N 图 3-16 遥控发射控制流程图研究红外信号是如何发射的，需要在一开始的时候就把发射脉冲个数装入其中，注意发射的时候是 3ms 脉冲，停止发射的时候是 1ms 脉冲，在这个时候如果发射脉冲个数是 1 个的话，就会返回到主程序当中去，如果不是 1 个的话，就会发射一个 1ms 的脉冲，接着就会停止发射一个 1ms 的脉冲，以上的描述便是结束了一个完整的发射过程。在日常生活和实践中，用红外线遥控的方式进行控制时，会受到比较多因素的影响，包括距离的大小以及角度的问题等，实际看来其效果会大打折扣，若运用调频或者调幅的方式发射接收码话，就会大大提高遥控的距离，当然也不会被角度所影响到。 发射开始装入发射脉冲个数（R1）发 3ms 脉冲停发 1ms（R1）-1=0 发 1ms 脉冲 停发 1ms返回合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 4 4 系统调试系统调试对于一个整体的基于单片机设计的应用系统有好几个部分组成。首先是总体的设计，当然还有硬件的设计以及软件的设计。在经过制板以及元器件安装以后。再设计一个写好的程序，安装在这个系统存储器当中。这个系统就可以开始运行了。但是，整个设计中不可避免会有些问题，要想第一次就完成有点困难。所以要运用调试的方法，以此来找到错误的原因，然后进行修改。调试的过程需要用到一些仪器，包括稳压电源和示波器以及万用表，另外还有信号发生器。调试步骤：(1)在调试以前，整个系统不加电源检查先根据电路图，来观察实际线路的连线的准确。需要检查线路有没有把线接错了，有没有少接一根线。另外，还要注意焊接以及接插是不是可以正常工作，这需要万用表来检查。也还要注意二极管和集成电路的极性有没有安装对。最后，还要检查一下电源的正负极有没有接对，与信号源的接线有没有接对。可以用万用表来测量电阻看电源对地有没有短路。采取以上措施的检验，可以知道还有许多问题有待解决，其中包括电源正负极的问题，接触不良的问题等。由于进一步的纠正，大部分的问题得到解决，电路可以正常运行。(2)静态检测与调试首先要把信号源断开，然后在电路中接入测量好的电源。同时需要测量电源电压，这是万用表的电压档派上用场。通过观察整个电路的运行情况，看看有没有特别的情况。包括有没有看到烟和闻到怪味以及有些元器件的温度是否过高。如果有这些特殊的情况发生，就应该马上把电源断开，进行进一步的检查。在静态检测与调试中，并无以上所描述的特殊现象。然后还需要注意其他的一些地方，包括在各关键点直流电压。另外，也需要观察包括静态工作点和放大电路输入以及输出端直流电压等有没有处在正常工作状态下。通过检查发现还是有些电路不符合情况的。采取一些方法包括改变有关元器件的参数，把有些元器件换掉。这样才会然电路的运行在最佳状态。当然，我们需要对于放大电路进行进一步的观察。这要用到示波器，看看合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 有没有自激的情况发生，通过检查，并无此种情况。动态监测与调试：通过静态调试所得到的一些结果可以有助于动态调试。是在静态调试的基础上进行的，动态调试有一定的方法，具体的做法是把信号源加在电路的输入端。接着根据并信号的注射情况，来逐步观察各有关点波的形状以及参数的大小，相关性能的指标是不是都符合设计需要。若是有这个需要，还应该对电路的参数进行进一步调整。一旦问题出现，要通过一系列的方法发现根源。进行纠正，解决问题。遥控器电路的设计主要是通过码分制遥控的方式进行的。通过检查发射电路输出端和接收电路输入端的信号波形（用示波器检查） ，可以注意到，不同的开关按钮被按下时，对发射电路输出端及接收电路输入端的信号波形进行了检查，发现当按下不同的开关按钮时示波器所显示的波形是不一样的。这一点充分表明这个电路工作状态是处在正常情况下的。调试注意事项：通过亲自对电路进行调试检查，可以发现一些需要注意的问题，在此适当做出归纳，值得以后保持警惕。(1)对于一些的仪器的接地的一端需要注意，要把电路的接地端和仪器的接地端正确的连接起来。 (2) 而在处理有些比较弱的信号时，需要用的一些屏蔽线进行相关的连接。另外，这些屏蔽线需要接到比较特殊的地方，就是公共地线，当然，输入的频率有时候会很高，要想办法去消除连接线分布电容的干扰。当需要采用示波器进行检查的时候，最好将示波器的探头连接起来，从而消除一些不良的干扰。(3) 对于有些测量电压所用仪器而言，其相关的输入阻抗有特殊的要求，一定要保证其对于被测处的等效阻抗来说是足够大的。(4) 对于测量仪器的带宽也有要求，被测电路的带宽应该远远小于测量仪器的带宽。 。(5)还有测量点以及测量档的选取需要仔细考虑。(6) 对于整个实验过程需要注意，记录相关的实验数据和现象还有波形相位的变化。(7) 最后，在整个系统发现问题时也要仔细的探究根源。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 （1）PCB 原理图及打印的图纸：(2)整体的实物图照片：合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 5 5 结束语结束语此次 毕业设计所运用的是红外发射以及接收的方式，这样的话可以确保传出的信号有较强的可靠性。保证了信号传输的可靠性，另外操作比较容易，花费的材料比较少。发射端发出控制信号，被接收部分所接受，并且可以进行对其他部分的控制。由连接段和控制段以及结束段构成发射脉冲，另外接收端有校验的功能。正如现实生活的运用以及实验，以此可以实现比较准确的控制。又通过接收发射端得控制信号，在接收部分实现了相应的控制，为达到控制准确的目的，将发射脉冲分为连接段、控制段和结束段，并在接收端进行校验。通过开发实验和现场应用证明，此次课题设计的方案具有较好的性能，而且具有较好的工作的性能，对于生活中的各种与电源有关的遥控控制都可以采用此方法。不过，这种方法也有局限性，会受到比如距离还有方向的影响。这个控制系统在 10 米内效果良好，另外按遥控时要注意角度的问题，若传输过程中有阻挡物的话，比如墙壁，门等。当然，要想使控制更加精确的话，可以考虑用调幅以及调频的方式来发射和接收编码。这样可以从任意角度，较远的距离发射信号。合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 参考文献参考文献1 ：韩太林单片机原理和应用M 北京：2004，电子信息工业出版社2：张毅刚单片机原理及其应用M 北京：2003，高等教育出版社，3：卢飞跃红外遥控多路的设计以及抢答器的设计 2004，番禺职业技术学院学报,.4：黄尊熹单片机原理的接口及其应用M 2001，西北工业大学出版社,. 5：楼然苗,李光飞,8951 单片机的设计以及实例M 北京：2007，北航空出版社, 6：李必红,王忠魁基于单片机控制机床数控改造J 山西工学院学报。7：高建荣.基于单片机控制红外线遥控的编码实现M.2004 计算机工程与设计.8：刘晓明，王军.两种红外解码技术的探讨M.2002,测控技术.9：肖圣兵，和徐清源有关红外遥控信号的解码以及方法J 2002，苏州大学学报【自然科学】.10：付家才.与单片机有关的控制工程实践方法J.北京：2003，北京化学工业出版社，11：周立功.增强型 AT89C51 单片机速成与实战M.北京：2003，北京理工大学出版社.12：严天峰.单片机仿真调试以及应用系统开发 J.北京：北京理工出版社，2005.13：冯建华.与单片机应用系统设计有关的产品开发J.北京：2005，西北工业大学出版社 。14：裴彦纯.以单片机系统的为基础的红外遥控器应J.北京：2006，北京理工出版社。 合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 附附 录录/*/ send.c/ 遥控发射器/*/使用 AT89C51 单片机，12Mhz 晶振/#pragma src(E:remote.asm)#include reg52.h#include intrins.h /_nop_():延时函数用/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/sbit remoteout=P35; / 遥控输出口/uint i,j,m,n,k,s;Uchar keyvol,temp; / 键值存放/*1 毫秒延时程序*/void delay(uint z) uint t1,y; for(t1=z;t10;t1-) For(y=110;y0;y-);/合肥师范学院 2015 届本科毕业论文设计 /*初始化函数*/clearmen()Remoteout=0; / 关遥控输出IE=0x00;TMOD=0x02; / 8 位自动冲撞模式TH0=0xf3; / 40Khz 初值TL0=0xf3;EA=1; / 开关中断/*发射函数*/sed ()ET0=1;TR0=1;delay(#);et0=0;remoteout=0; / 40Khz 发 3 毫秒for(m=keyvol;m0;
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