基于AT89C51红外遥控器和红外线家电遥控课程设计

单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 1 第一章 设计思想及及器件选择 第一节 红外遥控器设计思想 1 1 1 红外遥控技术简介 60 年代初 一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术 但由于受 当时技术条件的限制 遥控技术发展很缓慢 70 年代末 随着大规模集 成电路和计算机技术的发展 遥控技术才得到快速的进步 在遥控方式 上大体经历了从高成本的有线到成本低廉控制方便的无线控制 无论采 用何种方式 准确无误传输信号 最终达到满意的控制效 果是非 常重要的 最初的无线遥控装置大多采用的是电磁波传输信号 由于电 磁波容易产生干扰 也易受到外界干扰 因此逐渐采用超声波和红外线 媒介来传输信号 与红外线相比 超声传感器频带窄 所能携带的信息 量少 易受干扰而引起误动作 较为理想的是光控方式 逐渐采用红外 线的遥控方式取代了超声波遥控方式 出现了红外线多功能遥控器 成 为当今时代的主流 由于红外线在频谱上居于可见光之外 所以抗干扰 性强 且安全 具有光波的直线传播特性 不易产生相互间的干扰 是 很好的信息传输媒体 信息可以直接对红外光进行调制传输 例如 信 息直接调制红外光的强弱进行传输 也可以用红外线产生一定频率的载 波 再用信息对载波进调制 接收端再去掉载波 取到信息 从信息的 可靠传输来说 后一种方法更好 这就是我们今天看到的大多数红外遥 控器所采用的方法 红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展 尤其在 家电领域如彩电 DVD 空调 玩具等 也在其它电子领域得到广泛应 用 随着人们生活水平的提高 对产品的追求是使用更方便 更具智能 化 红外遥控技术正是一个重点的发展方向 红外线是波长在 760nm 至 1mm 之间的电磁波 它的频率高于微波而 低于可见光 是一种人的眼睛看不到的光线 红外通信一般采用红外波 段内的近红外线 波长在 0 76um 至 3 0um 之间 目前广泛使用的家电 遥控器几乎都是采用的近红外线传输技术 但作为无线局域网的传输方 式 红外线方式的最大优点是不受无线电干扰 且它的使用不受国家无 线管理委员会的限制 红外数据协会 IRDA 成立后 为了保证不同厂 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 2 商的红外产品能够获得最佳的通信效果 红外通信协议将红外数据通信 所采用的光波波长的范围限定在 850 至 900nm 之内 1 1 2 现阶段红外遥控技术的研究现状和成果 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 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 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 455kHz 12 37 9kHz 38kHz 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 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 3 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 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 4 红外遥控器 一体化红外接收头 第二章 系统总体设计 2 1 1 红外遥控器设计思想 1 系统设计概况 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成 应用编 解码专业 集成电路芯片来进行控制操作 控制部分包括键盘矩阵 编码调制 LED 红外发送器 接收部分包括光 电转换放大器 解调 解码电路 红外遥控系统框图如 2 1 图 2 1 红外线遥控系统框图 红外通信的基本原理实质上就是指利用红外线来作为载体传送信息 把单片机等产生的编码控制信号 经由调制电路调制为 32 40 KHz 的 方波信号 提高发射效率 降低功耗 在经由驱动电路驱动红外发光 二极管 IRED 发出红外遥控信号 在接收端使用与发送端相配对的红 外光电二极管 接收含有控制信号的红外信号 在将该红外信号解调为 电信号后 在送入单片机进行解码 以得到相应的控制信号 从而完成 红外信息的传送 本遥控发射器本遥控发射器采用码分制遥控方式 码分制红外遥控 就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码 不同的脉冲数目及组合 代 表不同的控制指令 当不同的指令键被按下时 指令信号电路产生不同 脉冲编码的指令信号 也就是进行编码 然后经 M50462AP 芯片进行调 制从而产生不同的编码信号 再由驱动电路驱动红外发射器发射红外信 号 红外发射框图如 2 2 所示 编 码 解 调 光电 放大 矩 阵 键 盘 解码 单片 机 解 调 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 5 图 2 2 红外发射框图 红外接收电路是红外遥控系统中的指令信号及检出电路 通过一体 化红外接收头 SM0038 集成红外线的接收 放大 解调 不需要任何外 接元件 就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作 然后将接收到的信号发送给 AT89C51 然后 AT89C51 通过内部程序对说 接收信号进行判断然后救驱动相应的外部设备进行相应的动作 此设计 的遥控开关是在通用通用遥控的基础上加以改进的 其实就是将红外遥 控器接收部分采用单片机 AT89C51 来控制 即当一体化红外接收器接收 到的红红外遥控红外信号 经放大 解码滤波后 将原编码信号传送入 单片机 AT89C51 中进行信号识别编码然后进行相应的处理 已达到控制 电路的目的 红外接收框系统图如 2 3 所示 图 2 3 红外接收框系统 通过按下不同的按键是红外发射器发射不同频率的信号波 然后通 过红外一体化接收头接收进行相应的放大解调从而进行相应的动作操作 矩阵 按键 M 5 0 4 6 2 A P 红外 发射 一体 化红 外接 收头 A T 8 9 C 5 1 相应 动作 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 6 遥控操作过程系统框图如图 2 4 遥 控 器 遥控接头 显示器 复位 A T 8 9 C 5 1 受控电源 电器插座 继电器 晶振 图 2 4 遥控开关系统框图 2 本系统设计思想 本设计采用单片机 AT89C51 作为本设计的核心元件 利用红外遥控 器发射 接收的工作原理以及单片机外部中断的原理制成的一款遥控器 2 1 2 AT89C51 的介绍 管脚说明 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P1 口的管脚第一次写 1 时 被定义为高阻输入 P0 能够用于 外部程序数 据存储器 它可以被定义 为数据 地址的第八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原 码输入口 当 FIASH 进行校验时 P0 输出原码 此时 P0 外部必须被拉高 图 2 5 AT89C51 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 7 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓 冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部 上拉的缘故 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器 可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上 拉电阻拉高 且作为输入 并因此作为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址的高八位 在给 出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储器 进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程 和校验时接收高八位地址信号和控制信号 P3 口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输 出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 如下所示 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 记时器 0 外部输入 P3 5 T1 记时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写通 P3 7 RD 外部数据存储器读通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周 期的高电平时间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁 存地址的地位字节 在 FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在 平时 ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率 的 1 6 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的 然而要注意 的是 每当用作外部数据存储器时 将跳过一个 ALE 脉冲 如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0 此时 ALE 只有在执行 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 8 MOVX MOVC 指令是 ALE 才起作用 另外 该引脚被略微拉高 如果微处 理器在外部执行状态 ALE 禁止 置位无效 PSEN 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指期 间 每个机器周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两 次有效的 PSEN 信号将不出现 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存储器 注意加密方式 1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保持高电平时 此间内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 此引脚也用于施加 12V 编程电源 VPP XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 振荡器特性 XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出 该反向放大器可 以配置为片内振荡器 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用 如采用外部时钟 源驱动器件 XTAL2 应不接 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分 频触发器 因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求 但必须保证脉冲的 高低电平要求的宽度 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 9 第三章 红外遥控器硬件电路设计 第一节 红外遥控发射电路部分 3 1 1 时钟电路 ATC89C51 芯片内部有一高增益反相放大器 用于构成振荡器 反相 放大器的输入端为 XTAL1 输出端为 XTAL2 在 XTAL1 XTAL2 第 19 18 引脚 两端跨接一个石英晶体振荡器 和两个电容就构成了稳定 自激谐振电路 晶振频率为 12MHz C12 C13 是两个瓷片电容 与晶振 Y2 构成了自激谐振电路 其电容的作用主要是对频率进行微调 一般取 30 45PF 左右 使用该电路可产生稳定的 11 0592MHZ 频率 受外界的环 境的干扰影响非常小 其接法如图 3 1 所示 图 3 1 晶振电路 3 2 2 矩阵键盘电路 1 2 8 矩阵键盘的工作原理 矩阵键盘又称为行列式键盘 它是用 2 条 I O 线作为行线 8 条 I O 线作为列线组成的键盘 在行线和列线的每一个交叉点上 设置一 个按键 这样键盘中按键的个数是 2 8 个 这种行列式键盘结构能够 有效地提高单片机系统中 I O 口的利用率 矩阵键盘电路如图 3 2 所示 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 10 图 3 2 矩阵键盘电路图 3 1 3 遥控发射电路芯片介绍 一 M50462AP 芯片 功能特点 M50462AP 集成电路用来产生遥控编码脉冲 即遥控指令 输出各种红外遥控信号 供遥 控操作使用 该 IC 具有 3 种功能 产生定时信号和遥控载滤信号的振荡器 产生 8 种不同时间出现的键位扫描脉冲发生 器 将键位码变换 码值变换 成遥控指令功能码的遥控指令编码器 3 1 4 红外遥控发射电路 本发射电路采用一个 12M 的晶体振荡器 产生相对应受控开关的脉 冲频率 通过红外发射管发射出去 发射电路图 3 4 所示 图 3 3 M50462AP 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 11 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 DS1 M40562 C3 CAP C2 CAP C1 CAP Q1 PNP D1 DIODE D2 DIODE R1 RES2 R3 RES2 R2 RES2 Y1 CRYSTAL GND 90 3010 BT1 BATTERY S27 SW PB S23 SW PB S16 SW PB S20 SW PB S12 SW PB S8 SW PB S4 SW PB S29 SW PB S13 SW PB 关 关关 1关 关关 2关 关关 3关 关关 4关 关关 5关 关关 关 关 关关 关关 关关 关 图 3 4 遥控发射电路 红外遥控发射器包括键盘 指令编码器和红外发光二极管 LED 等部 分 当按下键盘不同按键时 通过编码器产生与之对应的特定的二进制 脉冲信号 将二进制脉冲信号先调制在 38Hz 的载波上 经放大后 激 发红外发光二极管 LED 转化成以波长 940nm 的红外线传播出去 M50462A 内部振荡电路与 2 3 脚外接的陶瓷谐振器或 LC 网络电路 组成振荡器 产生频率为 455kHz 的振荡信号 由时钟电路进行 12 分频 得到 38kHz 的载波信号 一路送至定时信号发生器 以形成时钟脉冲 使整个系统按照统一的时序进行工作 控制指令码对 38kHz 载波进行脉 冲度调制以降低平均发射功率 以脉冲条幅后的指令码被送至红外激励 管 VT 基极 5 6 7 8 和 12 脚为键位扫描信号输出线与 13 20 脚键位扫 描信号输入线组成键盘矩阵 以产生各种键功能信号工作时 5 6 7 8 和 12 脚输出时序不同的键进行扫描脉冲 经过键盘矩阵适当选通回送 到 13 20 脚 M50462AP 则根据 13 20 脚接收到的不同的键选信号进行编 码处理和码值变换 得到遥控指令的功能码 结合 21 22 脚输入的用户 码进行调制处理后 便产生 38KHZ 的调制载波脉冲信号 再经缓冲器由 23 脚输出 M50462AP 的 23 脚外接元件组成了红外线驱动放大发射电路 它主 要是由驱动管和红外发射二极管组成的 当 23 脚有指令码信输出时 该信号经驱动管 VT 放大后 加至红外发射二极管 VD1 上 遥控指令则 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 12 以红外线的形式发射出去 由遥控发射器发射出的 16 位二进制遥控指令是由前 8 位的用户码 和后 8 位的数据码组成的 用户码是一种固定的特殊代码用于表示不同 产品之间的遥控信号的区别 以免接收机在接受遥控指令过程中误动作 而数据码则是不同遥控功能的的代码 不同的数据表示不同的遥控功能 16 位遥控指令码均采用脉冲位置调制方式编码 第二节 接收电路部分 3 2 1 RC 复位电路 复位是单片机初始化操作 其主要功能是把 PC 初始化为 0000H 使 单片机从 0000H 单元执行程序 除了进入系统的正常初始化之外 当程 序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时 为摆脱困境 也需要按 复位键重新启动 复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式 本设计采用了 按键手动复位方式 该复位电路如图 3 5 所示 复位电路采用了按键与上电复位 上电与按键均可以有效复位 上 电瞬间 RST 引脚获得高电平 单片机复位电路随着电容的 C11 的充电 RST 引脚的高电平逐渐下降 RST 引脚的高电平只要能保持足够的时间 2 个机器周期 单片机就可以进行复位操作 按键复位是直接将高电 平通过电阻 R11 R10 分压到达 RESET 引脚 实现复位操作 图 3 5 复位电路图 3 2 2 遥控接收电路器件 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 13 一 SM0038 红外接收器 SM0038 是一个小 型的红外遥控系统接收器件 电路内置 PIN 二 极管和前置电路 采用可红外滤波的环氧树脂 封装 其解调输出信号可以直接由微处理器解 码没有红外遥控信号时为高电平 收到红外信 号时为低电 对外只有 3 个引脚 VS GND 和 1 个脉冲信 号输出引脚 OUT 外形引脚如图 1 5 所示 VCC 接电源 5V 并经电容进行滤波 以避免电源干 扰 GND 接系统的地线 0V 脉冲信号输出接 CPU 的中断输入引脚 采 取这种连接方法 软件解码既可工作于查询方式 也可工作于中断方式 主要特点 内置光电检测和前置放大电路 内置 PCM 频率滤波器 防场干扰设计 输出电平与 TTL 和 CMOS 兼容 输出低电平有效 可以连续进行数据发送 1200bit s 输入脉冲串长度 10 周期 脉冲串 图 3 7 SM0038 内部框图 图 3 6 SM0038 前置 放大 控制 电路 带通 滤波 器 解 调 电 路 增益 控制 内部电路 VSS OUT GND 接地 接地 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 14 二 继电器 型号 JK 102 额定线圈电压 27 V DC 最大线圈电流 0 092 触点额定电压 27 V DC 触点额定负载电流 1 A 3 2 3 红外遥控接收电路 遥控接收器由红外线接收器 AT89C51 芯片 接口电路等部分组成 一体化红外接收头接收的红外信号转变成电信号 经检波放大 滤去 38KHZ 的载波信号 恢复原来的指令脉冲 然后送入微处理器 AT89C51 中进行识别编码 解译出遥控信号的内容 并根据控制功能输出相应的 控制信号 送往接口电路进行相应的处理 遥控接收电路如图 3 8 所示 EA VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT 0 12 INT 1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE P 30 TXD 11 RXD 10 VCC 40 GND 20 U 8031 1 1 2 2 3 3 RP SM0038 Q1 PNP1 Q2 PNP1 Q3 PNP1 Q4 PNP1 Q5 PNP1 a bf c g d e DPY1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g 8 dp dp 9 9 DS1 DPY 7 SEG DP D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D1 PHOTO D2 PHOTO D3 PHOTO D4 PHOTO 1 1 2 2 3 3 4 4 K1 RELAY SPST K2 RELAY SPST K3 RELAY SPST K4 RELAY SPST K5 RELAY SPST 1 2 J1 CON2 VCC 1 1 2 2 LS1 SPEAKER 1 1 2 2 R1 RES2 R2 RES2 1 1 2 2 R3 RES2 R4 RES2 R5 RES2 R6 RES2 R7 RES2 R8 RES2 1 1 2 2 C2 CAP C3 CAP C1 CAP Y1 CRYSTAL S1 SW PB D5 DIODE D6 DIODE D7 DIODE D8 DIODE D9 DIODE 图 3 8 遥控接收电路 3 2 4 红外线遥控开关的工作过程 红外遥控开关的工作过程如下 首先将红外遥控开关接通电源 然 后就按下所需控制数字按键 比如你想打开电风扇一档 则应按数字键 1 这时 1 按键所对应的红外编码信号指令调制在 38KHZ 的载波上 经过红外发射的红外发光二极管以波长为 940nm 的红外光发射出去 之 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 15 后在红外遥控开关中的红外遥控接收头将此信号接收 接收时接在 AT89C31 上的 13 引脚上的发光二极管在闪烁 表示在接收数据 将光信 号转换成电信号 经放大 解调 滤波后 将原编码信号指令将 AT89C31 的 12 引脚的输入 AT89C31 再次编码进行判断 识别 发现按 键为 1 信号 则 P2 0 引脚输出低电平 使 NPN 型三极管 C815 导通 从而导致继电器得电闭合 使电风扇处于一档工作状态同时在接收此信 号之后 P1 输出 LED 显示共阳代码则显示相应的数字比如 1 如果要得 到其他的结果则需在遥控器上转换到其他的按键即可 另外风扇启动后 还可以设定开启时间 这就相当于风扇的定时器 本设计师此系统的优点之一 定式设计我们采用了设计五种时间 即 15 分钟 30 分钟 45 分钟 60 分钟 90 分钟 操作时只需按间断的按 时间设定键即可 具体定义如下 按下第一次 表示定时 15 分钟 LED1 亮 按下第二次 表示定时 30 分钟 LED2 亮 按下第三次 表示定时 45 分钟 LED3 亮 按下第四次 表示定时 60 分钟 LED1 和 LED2 亮 按下第五次 表示定时 90 分钟 LED1 LED2 LED3 亮 按下第六次 表示定时取消 LED1 LED2 LED3 全灭 之后 又可以重复以上过程 第三节 红外线信号编码格式 3 3 1 红外线信号编码格式 由于不同的遥控器所使用的编码芯片不一样 就会使编码指令格式 不一样 分析研究红外信号的编码格式一般可以用以下两种方法进行检 测红外信号 干扰法 测量观察法下面是针对 M50462AP 芯片编码格式 分析 一 M50462AP 载波波形 使用 455KHz 晶体 经内部分频电路 信号被调制在 37 91KHz 占 空比为 3 分之 1 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 16 Tc Tf 图 3 9 占空比 二 数据格式 数据格式为每一帧数据包括 8 位自定义码和 8 位数据码 共 16 位 有些资料在数据码后还会有一个 S 停止位 不过在实际解码时可以 忽略它的存在 例如 按下遥控器上的数字键 1 时 就会发送以下 2 个字节 4700 其中 47 为用户码 即为厂商固定的编码 00 则代表数字键 1 的代码 同一个遥控器 他的用户码是固定不变的 他的功能码则是不相同的 各个编码方式是以波宽信号来定义的 其中 0 电平用 790us 高电平 270us 低电平表示 1 用 1800us 高电平 270us 低电平表示 自定义码数据码 C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 图 3 10 数据格式 三 位定义 用户码或数据码中的每一个位可以是位 1 也可以是位 0 位 1 的时间是位 0 的两倍 位编码方式为 PPM 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 17 位 1 1 05ms 2 10ms 位零 图 3 11 位定义 四 按键输出波形 按键按下后输出一帧数据 Tf 周期后再输出另一帧数据 重复输 出直到按键松开 TfTf Tf 46 4ms 晶振 455KHZ 图 3 12 按键输出波形 当按下遥控器上的某个按键时 则产生一组特定的编码 并调制在 38KHZ 的载波上发射出去 红外线遥控开关的译码 当红外遥控器接通 电源后 AT89C51的 14 脚所接的发光二极管闪亮一次 然后熄灭 P1 口所接 LED 显示器不显示 继电器 JK1A 至 JK5A 全部断开 这些都表 明 红外遥控快关没有接收到信号 若将遥控器的数字 1 按下时 则红 外遥控开关的电路图中的遥控接收器 SM0038 接收来自遥控发射器的红 外信号 将接收的红外线信号转化成电信号 经放大 解调 滤波后 经红外接收器的第 1 脚将原编码输入 AT89C51 的 12 脚 然后由 AT89C51 对所有接收的原编码信号进行判断 识别 然后做出相应的处理 0 26ms 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 18 第四章 遥控发射及接收控制电路的软件设计 第一节 遥控发射部分 一 发射控制程序由主程序和键扫描子程序 编码发送程序组成 在主程序中 采用调用键扫描子程序完成各个按键的功能 遥控发射主 程序流程图如图 4 1 所示 图 4 1 遥控发射主程序流程图 二 上图是遥控发射的主程序 首先初始化程序 然后调用键扫描 处理子程序 N Y 开始 初始化 调用键扫描 处理子程序 扫键开始 键按下 逐行扫描 按 P 口值查键号 按键号转至相 应的发射程序 返回 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 19 图 4 2 调用键扫描处理子程序 三 扫键过程 首先判断控制键是否按下 若有控制键按下则进行逐 行扫描 按照 P 口值查找键号 最后按照键号转至相应的发射程序如下所 示 N 图 4 3 红外信号发射过程 首先装入发射脉冲个数 发射时为 3ms 脉冲 停 发时为 1ms 脉冲 此时若发射脉冲个数为 1 则返回主程序 若不为 1 则 发 1ms 脉冲 然后停发 1ms 脉冲 这样便结束整个发射过程 在实践中 采用红外线遥控方式时 由于受遥控距离 角度等影响 使 用效果不是很好 如采用调频或调幅发射接收码 可提高遥控距离 并且 没有角度影响 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 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 20 第二节遥控接收部分 一 遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如下 首先初始化 然后判断是否有键按下 若有则数码管显示数据 并发送相应信号 若 无键按下 则返回 接受主程序框图如 4 5 4 5 遥控接收系统框图 二 中断过程 首先判断低电平脉宽度是否大于 2ms 若脉宽不到 2ms 则中断返回 若低电平大于 2ms 则接收并地低电平脉冲计数 接下来 看判断高电平脉宽度冲是否大于 3ms 若脉宽不到 3ms 则返回上一接收 计数过程 若高电平脉宽大于 3ms 则按照脉冲个数至对应功能程序 此时 中断返回 中断返回流程图如 4 6 所示 开始 判断是否有 按键按下 读键值 数码管显示并发 射相应程序 初始化 N Y 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 21 诿 中断返回流程图 4 6 中断返回流程图 中断开始 低电平脉宽 2ms 接受并对低电平 脉冲计数 高电平脉宽 3ms 中断返回 接受脉冲个数至对 应的功能程序 Y Y Y N N 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 22 参 考 文 献 1 霍孟友 单片机原理与应用 M 北京 机械工业出版社 2004 1 霍孟友 单片机原理与应用 M 北京 机械工业出版社 2004 2 潘新民 王燕芳 微型计算机控制技术 M 北京 电子工业出版 社 2003 3 谭建成 电机控制专用集成电路 M 北京 机械工业出版社 2004 5 苏长赞 实用遥控技术手册 M 北京 北京人民邮电出版社 1996 6 陈永甫 红外探测与控制电路 M 北京 北京人民邮电出版社 2004 7 芦健 彭军 颜自勇 陈文芗 自学习型智能红外遥控器设计 J 国外电子测量技术 2006 8 25 63 66 8 李华 MCS 51 系列单片机实用接口技术 M 北京 北京航空大 学出版社 1993 9 孙育才 MCS 51 系列单片微型计算机及其应用 M 北京 东南 大学出版社 1991 10 黄俊 王兆安 电力电子技术 第三版 M 北京 机械工业 出版社 1999 12 11 李华 MCS 51 实用接口技术 M 北京 北京航空航天大学出版 社 1996 12 陆坤等 电子设计技术 M 成都 电子科技大学出版社 1998 10 13 胡骅 陈明 Protel 99 SE 原理图与 PCB 设计 M 北京 机 械工业出版社 2005 14 胡汉才 单片机原理及其接口技术 M 北京 清华大学出版社 2006 3 15 赵 亮 单片机 C 语言编程与实例 M 北京 人民邮电出版 社 2003 3 432 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 23 后 记 首先 我要感谢我的导师段老师在毕业设计中对我给予的悉心指导 和严格要求 同时也感谢本校的一些老师在毕业设计期间所给予我得帮 助 在我毕业论文写作期间 各位老师给我提供了种种专业知识上的指 导和日常生活上的关怀 没有您们这样的帮助和关怀 我不会这么顺利 的完成毕业设计 借此机会 向您们表示由衷的感激 接着 我要感谢和我一起做毕业设计的同学 在毕业设计的短短过 程中 你们给我提出很多宝贵的意见 给了我不少帮助还有工作上的支 持 在此也真诚的谢谢你们 同时 我还要感谢我的寝室同学和身边的 朋友 正是在这样一个团结友爱 相互促进的环境中 在和他们的相互 帮助和启发中 才有我今天的小小收获 最后我要深深地感谢我的家人 正是他们含辛茹苦地把我养育成人 在生活和学习上给予我无尽的爱 理解和支持 才使我时刻充满信心和 勇气 克服成长路上的种种困难 顺利的完成大学学习 还有许许多多给予我学业上鼓励和帮助的朋友 在此无法一一列举 此也一并表示忠心地感谢 单片机控制的红外遥控器单片机控制的红外遥控器 24 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 题目 基于 AT89C51 的红外线家电遥控设计 院 系 理工学院 专 业 电子信息工程 年 级 2006 级 姓 名 学 号 指导教师 职 称 2010 年 6 月 19 日 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 目 录 摘 要 1 Abstract 2 前 言 3 第一章 总体设计原理分析 4 1 1 红外线遥控器工作原理 4 1 1 1 红外线介绍 4 1 1 2 红外线遥控原理介绍 4 1 2 红外家电遥控器译码原理 6 第二章 电路的硬件设计 8 2 1 硬件控制电路介绍 8 2 2 控制电路分析 10 2 2 1 复位电路 11 2 2 2 时钟电路 12 2 2 3 红外线接收模块电路 13 2 2 4 电源电路 14 2 2 5 工作指示灯电路 14 2 2 6 继电器电路 14 2 2 7 蜂鸣器电路 15 2 2 8 扩展功能 16 第三章 软件设计 17 3 1 控制程序 17 3 1 1 程序流程及说明 17 3 1 2 软件抗干扰措施 19 3 1 3 程序片段介绍 19 结 论 22 参考文献 23 附录 A 24 附录 B 25 后 记 29 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 1 摘 要 如今 利用红外遥控传输较小的数据量来控制电器设备的应用已经非常广泛 对各 种红外遥控器发出来的红外编码进行采集和处理就成了众人非常关心和急需解决的问题 仔细分析了多种遥控器所发红外编码的特点及其规律 详细地阐述了利用单片机系统对 家用电器遥控器发出来的红外编码进行学习 存储 传输和再生的原理 来实现以红外 线为传送信息媒介的短距离无线遥控控制电路 具有准确度高 速度快的特点 本设计 广泛应用于工业 医疗 家用电器等设备的开启和关闭控制 在了解了其发射的编码脉冲信号波形后 设计了基于单片机AT89C51的红外遥控器 解码器 对解码器硬件和相应软件进行分析并给出程序流程图 给出多功能遥控系统框 图 详细地说明其硬件组成原理和各个部分的功能 并给出了部分程序流程图 本设计 以单片机为核心设计一种智能型红外线遥控器 可以对各种红外线遥控器发射的信号进 行识别 存贮和再现等功能 从而实现对各类家电的控制 关键词 红外遥控器 单片机 编码 解码器 信号 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 2 Abstract Today the application using infrared telecontrol to transmit a few data to control electric equipment is so popularized The problem picking and processing the infrared code which sent by the various telecontroller being watched out and solved eagerly by many people We analyzed carefully the characteristic and its law of the infrared code which sent by the kinds of telecontroller The principle using the singlechip system to learn store transmit and restore the infrared code which sent by the telecontroller of electric appliance is also detailedly expounded in this paper By guiding of the principle which take the infrared as the pass along message medium short distance wireless remote control circuit which has the accuracy to be high the speed quick characteristic This design widely applies in equipment and so on industry medical service domestic electric appliances opening with the closure control After thecode pulse signal waveshape that infrared remote controller emits is known the decoder of infrared remote controller based on single chip microcomputer AT89C51 is designed the decoder hardware and appropriate software are analysed and the program process diagrams are given The paper puts forward frame diagram of multifunction remote control system and detailed the compose of hardware principle and function of each part and gives part of program flu diagrams This is to design an intelligent infrared remote focusing on single chip It can distinguish store and recurrence to signals that all kinds of infrared remote launched Thereby the control of all household electrical appliances can be realized Key words infrared remote controller single chip microcomputer code decoder signal 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 3 前 言 随着社会的发展各种家用电器已经进入了千家万户 各式各样 琳琅满目的家用电 器 空调 电视 音响系统等传统意义上的家电早已成为普通百姓生活不可或缺的一部 分 甚至连投影机 数字机顶盒 电子监控 防盗 系统等新兴电器也正迅速步入现代 家庭 我们家里的遥控器越来越多 不同型号的遥控器控制不同的家电 遥控器 想来大家并不陌生 遥控作为众多现代家电的一种基本控制方式 几乎所 有的家电产品都配备了遥控器 甚至现在连电风扇 台灯这样的设备都配备了遥控器 可是 随着家里的电器越来越多 电器产品的遥控器也越来越多 这就产生比较多的麻 烦 日常生活中 很多人都会遇到随手拿错放在茶几上各种遥控器的麻烦 不仅使用起 来不方便而且茶几上摆放一堆遥控器也很不好看 本设计就是设计一种遥控器 可以让我们通过一个通用的遥控器可以统一控制多个 家电的开关 这样就让对家电的控制简单化了 但是不同企业使用的遥控器原理各有不 同 大多数的家用电器都有各自不同的遥控器 为了解决这个问题 本设计探讨一个 了 遥控器的设计方案 该遥控器可以通过控制继电器而控制家电的开关 从而拥有对 多台 电器的遥控功能 即省时 又省力 又节约资源 从而使人们免除同时面对众多遥控器 的烦恼 本设计硬件部分是利用控制电路控制继电器的开合 从而控制家电的开关的简 单的目的 本设计只用了两组继电器 只能控制两台家电 而实际中我们还可以加入更 多的继电器 达到控制更多家电的目的 从遥控器的控制原理来说 其通过红外发出的信号通常是一种经过特定编码的红外 信号 习惯称之为遥控器编码 不同厂家的遥控器所采用的码型都是不一样的 以免互 相冲突 而这个代码也是公开的 我们只要能模拟各种遥控信号编码 就能实现对相应 电器的遥控功能 本设计主要是利用东芝牌遥控器编码方式发射红外控制信号 接收电路使用一体化 红外接收模块接收红外信号 经过滤除载波后将红外信号发到单片机内 而译码方式按 照东芝遥控器编码方式进行解码 译出遥控器所按的按键 然后输出动作控制继电器开 关 从而达到用软件驱动硬件 达到控制电器开关的目的 哈尔滨学院本科毕业论文 设计 4 第一章 总体设计原理分析 1 1 红外线遥控器工作原理 1 1 1 红外线介绍 红外线是一种电磁波 具有与无线电波及可见光一样的本质 人的眼睛能看到的可 见光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 62 0 76 m 紫光的波长范围为 0 38 0 46 m 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 红外线的波长在 0 76 100 m 之间 位于无线电波与可见 光之间 红外线遥控就是利用波长为 0 76 1 5 m 之间的近红外线来传送控制信号的 由于红外线遥控装置具有体积小 功耗低 功能强 成本低等特点 因而 继彩电 录像机之后 在录音机 音响设备 空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用 红外线遥控 工业设备中 在高压 辐射 有毒气体 粉尘等环境下 采用红外线遥控 不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰 此外红外线通信还具有保密性强 信息容量大 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 适用于国防边界哨所与哨所在之间的保密 通信 但在野外使用时易受气候的影响 1 1 1 2 红外线遥控原理介绍 红外线遥控器是以红外线发光 LED 发射波长 940nm 的红外