单片机系统中红外通信接口设计开题报告_陈忠辉.doc

海口经济学院网络学院通信工程专业毕业设计开 题 报 告课题名称： 单片机系统中红外通信接口设计 姓 名： 陈 忠 辉 学 号 201215340135 年级专业： 12级通信工程 指导教师： 安 秋 平 职 称： 副 教 授 开题时间： 2016年1月 13 日 海口经济学院网络学院本科毕业设计开题报告题 目单片机系统中红外通信接口设计一、选题目的及意义1、选题的意义（1） 红外通信具有隐蔽性，保密性强，结构简单，既可以是室内使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。（2） 红外通信由来已久,但是进入上一世纪90年代,这一通信技术又有新的发展,应用范围更加广泛。1993年6月，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。专司制订和推进能共同使用的低成本红外数据互连标准，支持点对点的工作模式。（3） 由于标注的统一和应用的广泛，更多的公司开始开发和生产IrDA模块，技术的进步也使得IrDA模块的集成度越来越高，体积也越来越小。IrDA1.0可支持最高115.2kbps的通信速率，而IrDA1.1可以支持的通信速率达到4Mbps。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的协议，简称VFIR。（4） 红外通信标准IrDA是目前IT和通讯业普遍支持的近距离无线数据传输规范。红外线通信已成为一种最具成本效益和便于使用的无线通信技术。红外射束易受尘埃、雨水等物质的吸收，如何在野外环境下克服这些物质的吸收，增强红外射束信号的强度是重要的研究课题。2、选题的目的（1）课题的主要工作是完成了单片机的合理选型及其外围电路的设计、红外接收和发射模块的选择和整个系统的软件设计：（2）单片机采用ATMEL公司生产的51系列AT89S52芯片，论文中将详细讲述这一系列单片机的特点；（3）红外接收模块选择Vishay公司生产的专用红外接收模块TSOP1738，而红外发送模块则使用由NE555和TSAL6238红外发射管以及一些相关元器件组成的发射电路；（4）整个系统的软件设计是本课题的重点，完成了红外线双机通信系统的程序设计。（5）红外线双机通信系统程序设计采用Keil uVision和Altium Designer作为开发工具，其软件包括单片机初始化、主程序、数据串口收发程序、键盘扫描子程序、LCD显示子程序。二、选题设计的思路和方案本次的系统设计是采用AT89C51作为发射电路（控制器）和接受电路（电风扇）以及38KHz的红外信号载波调制电路的核心CPU，发射电路可以分为基本电路模块、键盘接受模块、红外发射模块三个模块，接收电路可分为基本电路模块、液晶显示模块、电机电路模块三个模块，单独的红外信号载波电路调制电路8-9。发射电路键盘制后，由接收端的红外接收器接受到操作码后进行解码操作得操作码从而得知发采用四乘四矩阵键盘电路，通过程序检索用户的输入，返回相应的按键值到程序中；程序使用得到的按键值，得知用户的输入后取得相应程序中预先设定的操作码发送给红外发射器；再通过红外发射器发射出去的信号经过载波电路38KHz方波调射端的按键输入，从而改变接收端的电机运转情况和LCD液晶显示情况，达到红外通讯控制的目的。基本电路模块基本电路分为AT89C51正常运行所需的晶振电路和复位电路，主要由硬件来控制和实现没有采用软件的控制。键盘接受模块键盘接受模块采用四乘四的外接矩阵键盘，在程序中对矩阵键盘行和列的高低变换来得到用户在键盘的输入情况，需要用到单片机的8个管脚，系统中使用了发射端的P2口的八个管脚，若使用的是P0口的八个管脚则需要外接上拉电阻，阻值大约在5-10K之间。红外发射模块红外发射模块采用SE303红外发射装置来发送信号，发射的操作码为程序中预先设定。液晶显示模块液晶显示模块使用LM016L液晶显示器来显示电机的运转情况，如电机的运转的转速档次、电机定时时间。电机电路模块电机电路模块用一个电机模拟电风扇的运转，电机可以改变转速档次，定时运行，并且在相关的线路上接有LED指示灯，分为别为小档指示灯，中档指示灯，大档指示灯，定时指示灯，停转指示灯，用于提示用户电机的运转状态。2.2.2系统总体设计流程图进行编码操作通过发射器发送到接收端等待用户输 入启动接收端等待发射端发送 数据电机做出相应的运行电机停转启动发射端LCD显示电机状态2.2.3 系统总体结构图 最小系统按键电路载波信号调制电路最小系统发射电路接收电路解码电路编码电路显示电路按键电路直流电机单位2.3系统设计所需用到的主要器件89C51单片机作为两个电路的核心CPU,用M50462作为红外发射器，HS0038作为红外接收器，LM016L液晶显示器，一个四乘四的矩阵键盘,绿色和红色的LED指示灯，电机。三、选题相关支持条件（理论知识、软件或硬件条件等）1、单片机是微机控制的典型代表，它在一片硅片上集成了中央处理器、存储器和各种输入输出接口，如I/O口，定时器/计数器接口，外部中断接口，串口，读/写接口等）。这样的芯片因为具有和计算机一样的功能，所以称之为单片微型计算机，简称单片机。而单片机又主要应用于实时控制，并通常作为其他系统的组成部分使用，故又称之为嵌入式控制器。自从20世纪70年代中期美国仙童公司推出第一台F8单片机以来，单片机已经有30多年的发展历史。直至今天，单片的生产厂家和型号已经是各式各样。2、红外通讯系统的单片机中，采用AT89C51单片机作为中央处理器。89C51单片机带有4K闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），128字节内部RAM，32个I/O接口，2个16位定时器/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM的数据，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作指导下一个硬件复位。3、C语言代码简洁易读，使用灵活方便，装性好，代码重用性高。C语言具有函数，相对于汇编语言来说，代码的封装性远远高于汇编语言，代码的重用性高，并且具有一定的模块化。并且表达能力强，丰富的数据结构类型，用户根据需要，采用多种数据类型来控制各种复杂的数据；C语言还有多种运算符，用户可以灵活地进行简单或者复杂的算术运算，表达方式也很灵活。四、选题预期达到的目标1、对红外通讯系统进行了细致的研究，从编码解码芯片，红外发射接收器件开始了解；随后根据编码解码芯片的原理，自己在软件设计上模拟了编码解码芯片的过程，并且运用于仿真系统中，达到红外通讯的效果，了解并且模拟运用红外通讯的核心技术。2、仿真系统中，主要使用的是89C51芯片为核心，分成红外通讯的发射端和接收端两部分电路，实现了利用红外通讯技术对电机的控制，液晶显示器的控制。在单片机仿真系统中使用了Proteus 7.8，该仿真软件元件库齐全，使用方便，功能极其强大，应用程序采用C语言编写。3、通过本论文对红外通讯系统的研究发现，红外通讯的确是一种非常实用的远程控制技术，成本低，点对点控制使用方便，资料及其技术成熟便于深入研究探讨。当然，红外通讯技术还存在缺点，但是我们可以不断努力改进它，让它更好地造福于人类。5、 进度安排（描述具体年月区间的研究进度及内容等）2015年11月2日至11月20日，教师命题，学生选题，确定指导教师；2015年11月21日至2015年12月5日，学生在与指导教师充分沟通的基础上，进一步确定毕业设计题目，对毕业设计（论文）背景调查及技术资料进行收集整理，并在此基础上撰写、确定开题报告的撰写工作；2016年1月11日至15日：开题答辩，通过后开始进行相关资料、技术、项目的准备工作；2016年1月20日至3月20日：学习相关开发工具同时查阅本次设计相关论文资料就本次设计进行需求分析；进行毕业实习，并根据分析阶段所获得相关文档进行设计，并初步完成各个模块的相关功能；2016年3月21日至3月25日：中期检查，填写完成毕业论文（设计）中期检查表,指导教师注意日常指导期间填写“指导检查情况记录表”；2016年3月26日至5月8日：测试并完成各功能模块，形成可运行的软硬件系统，并准备各项相关材料，按要求撰写毕业设计（论文）；2016年5月9日至15日：完成毕业论文（设计）定稿与装订，完成该阶段相关评阅意见；2016年5月16日至20日：毕业设计答辩6、 主要参考文献（不少于5篇）1 高茹云.通讯电子线路. 西安 西安电子科技大学出版社，1999 2 刘振海.单片机原理及应用技术. 北京 高等教育出版社3 沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析. 北京 北京航空航天大学出版社4 原东昌.李晋炬.通信原理与电路实验指导书. 北京 北京理工大学出版社5 严天峰,王耀琦.红外通信模块设计例程. 中京航空航天大学出版社6 徐玮，51 单片机综合学习系统红外线遥控篇. 北京 电子工业出版社7 江世明.基于Proteus的单片机应用技术. 北京 电子工业出版社8 黄迪明等.C语言程序设计教程. 北京 国防工业出版社9 周立功等.增强型80C51单片机速成与实战. 北京 北京航空航天大学出版社指导教师意见：指导教师签名： 年 月 日专家组意见：组长签名：成员签名： 年 月 日网络学院毕业设计开题报告评分标准指标说明考核标准通过不通过设计选题题目大小、专业角度、深度是否合适，技术难度、理论意义或实用价值具有一定新意、研究难度或实用价值；研究目的、内容明确选题不当，在研究或技术方面不明确，或达不到本科专业人才培养目标要求。实施方案、进度安排方案目标是否明确，内容是否丰富，思路如何，进度安排是否合理目标基本明确，解决问题的思路清晰，内容清楚，在若干方面有新意或具有实用性，研究进度安排合理目标不明确或有错误，内容不具体；研究方法简单，技术路线不严密，技术难度过低，没有抓住技术关键；研究进度安排不合理方案可行性方案可行性程度文献调研充分，设计技术方案基本可行；基本掌握技术关键，对可能遇到的主要问题