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扬 州 市 职 业 大 学毕 业 设 计 论 文设计（论文）题目:红外遥控系统红外发射器系 别： 电子工程系 专 业：电子信息工程技术姓 名： 陈小东 学 号： 0906030103 指导教师： 时 为 完成时间：2012年4月30日目 录前言1、 绪论1.1、 研究背景1.2、 研究目的1.3、 研究意义2、 单片机简介 2.1、单片机的特点及发展 2.2、单片机的基本组成 2.3、单片机的特点 2.4、单片机的应用3、 硬件电路 3.1、AT89S51单片机介绍 3.2、时钟电路 3.3、复位电路 3.4、红外接收器的电路设计4、 软件程序附录1、 元件清单2、 红外接收器电路原理图致谢单片机红外遥控系统红外接收器前 言摘要：二十世纪九十年代以来，计算机、信息、电子、控制、通信等技术得到迅速发展，促使了社会生产力的提高，也使人们的生产方式和生活方式产生了日新月异的变化，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。 红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的应用前景是不可估量。 本课题以延伸红外无线遥控技术为目的，核心是设计出一个无线红外多路遥控发射/接收系统。顾名思义本系统分发射器和接收器，接收器接收发射出来的红外信号控制8路LED灯以不同方式点亮的效果。关键词：单片机、红外接收器、8路LED灯Chip infrared remote control system - the infrared receiverAbstract: since the nineteen ninties, computer, information, electronics, control, communication and technology obtained the rapid development, promoted the improvement of social productivity, but also to peoples way of life and mode of production produced change rapidly changes, SCM because of its high reliability and cost-effective, in the intelligent home appliances, instrumentation and other many other areas has been very widely used. The current SCM on household appliances control presents a simplistic appearance, functional diversification, the development trend of superior performance. Infrared remote control apparatus with easy to use, low power consumption, strong capacity of resisting disturbance characteristics, so its application prospect is inestimable.The topics to extend the infrared wireless remote control technology for the purpose, the core is to design a wireless infrared remote control transmitting / receiving system. As the name suggests this system consists of a transmitter and a receiver, the receiver receives the infrared signal emitted control8 way LED lamp lighting effects in different ways.Key words: SCM, infrared receiver,8LED lamp1、绪 论1.1 研究背景 近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。 传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术，但是随着科技的进步，红外线遥控技术的成熟，红外也成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋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。由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收范围窄，安全性较高。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。当今市场上的红外线遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，由于其灵活性较低，应用范围有限。所以采用单片机进行遥控系统的应用设计，遥控装置将同时具有编程灵活、控制范围广、体积小、功耗低、功能强、成本低、可靠性高等特点，因此采用单片机的红外遥控技术具有广阔的发展前景。 1.2 研究目的 本设计主要研究并设计一个基于单片机的红外接收系统，并实现对八路LED灯的控制。控制系统主要是由AT89S52 型单片机、 电源电路、红外接收电路、8路LED等部分组成，单片机编码发射遥控信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码控制八路 LED 发光二极管各个状态，并完成相应的状态效果。1.3 研究意义 红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，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。 信息可以直接通过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，再用信息对载波进行调制，接收端去掉载波，取到信息。从信息的可靠传输来说，这就是我们今天看到的大多数红外遥控器所采用的方法。2、单片机简介2.1单片机的特点及发展概况 单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统.它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。2.2 单片机的基本组成 单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的,完整的单片微型计算机.2.3 单片机的特点单片机独特的结构决定了它具有如下特点：(1)高集成度,高可靠性 单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的.芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU.单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高.(2)控制功能强 为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,I/O口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能.(3)低电压,低功耗 为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V,而工作电流仅为数百微安.(4)优异的性能价格比 单片机的性能极高.为了提高速度和运行效率,单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术.单片机的寻址能力也已突破64KB的限制,有的已可达到1MB和16MB,片内的ROM容量可达62MB,RAM容量则可达2MB.由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高.2.4单片机的应用 由于单片机功能的飞速发展,它的应用范围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域.小到玩具,信用卡,大到航天器,机器人,从实现数据采集,过程控制,模糊控制等智能系统到人类的日常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。(1)在测控系统中的应用 单片机可以用于构成各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统等.例如,工业上的锅炉控制,电机控制,车辆检测系统,水闸自动控制,数控机床及军事上的雷达,导弹系统等。(2)在智能化仪器仪表中的应用 单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化,智能化,多功能化和综合化等方向发展.单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而解。(3)在机电一体化中的应用 单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品.这是机械工业发展的方向。(4)在智能接口中的应用 计算机系统,特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度.例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进行预处理.如数字滤波,误差修正,线性化处理等.(5)在人类生活中的应用 单片机由于其价格低廉,体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合,如洗衣机,电冰箱,空调器,电饭煲,视听音响设备,大屏幕显示系统,电子玩具,信用卡,楼宇防盗系统等.单片机将使人类的生活更加方便舒适,丰富多彩。3、硬件电路3.1 AT89S51单片机介绍AT89S51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S51芯片流程图（3.1-1） 图3.1-1单片机89S51采用40Pin封装的双列直接。下图是它们的引脚配置:40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： 20:接地脚。 40:正电源脚，工作时，接+5V电源。 19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。 18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。 8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式 但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。 输入输出(I/O)引脚： Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚。 Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚。 芯片引脚简要说明：Vcc (40) ：+5V 电源Vss (20) ：接地P0 口（3239）：为8位双向三态I/O口P1口（81）：是带内部上拉电阻结构的8位准双向I/O口P2口（2821）：也是带内部上拉电阻结构的8位准双向I/O口 P3（17 10）：也是带内部上拉电阻结构的8位准双向I/O口，但在整个系统中，对相应的口锁存器置“1” 后，这8个脚还具有第二功能。RST/VPD (9)：复位信号线ALE/PROG (30)：地址锁存有效信号线PSEN(29)：外部程序存储器读选通信号线EN/VPP(31)：内部和外部程序存储器的选择线XTAL1(19) 和XTAL2(18)：接外部石英晶体XTAL1(19) 和XTAL2(18)：接外部石英晶体I/O端口：8051共有4 I/O端口,为P0,P1,P2,P3；4个I/O口都是双向的，且每个口都具有锁存器。每个端口有8条线，共计32条I/O线。P0.0P0.7；P1.0P1.7；P2.0P2.7；P3.0P3.7（1）P0 有三个功能 1）外部扩充存储器时，作数据总线（D0D7）2）外部扩充存储器时，作地址总线（A0A7）3）不扩充时，作一般I/O使用，内部无上拉电阻，作为输出/输入使用时应加上拉电阻（2）P1只作I/O口使用，有内部上拉电阻。（3）P2有两个功能 1) 扩充外部存储器时，作地址总线（A8A15）使用。 2）作一般I/O口使用，有内部上拉电阻。3. 2 时钟电路 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。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频率，受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图 3.2-1 所示： 图 3.2-13.3复位电路1、复位电路的作用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。在上电或复位过程中，控制CPU的复位状态：这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作，防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。 无论用户使用哪种类型的单片机,总要涉及到单片机复位电路的设计。而单片机复位电路设计的好坏,直接影响到整个系统工作的可靠性。许多用户在设计完单片机系统,并在实验室调试成功后,在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象,这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。2、基本的复位方式 单片机在启动时都需要复位，以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后，如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位 （1）、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平（图3.3-1）。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。 图 3.3-1 图3.3-2（2）、上电复位AT89C51的上电复位电路如图3.3-2所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。对于CMOS型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，故可将外部电阻去掉，而将外接电容减至1F。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图3.3-2的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。（2）、积分型上电复位常用的上电或开关复位电路如图3所示。上电后，由于电容C3的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键K后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。根据实际操作的经验，下面给出这种复位电路的电容、电阻参考值。图3.3-3中：C：1uF，Rllk，R210k图3.3-3 积分型上电复位电路3.4红外接收器的电路设计 1、红外接收电路 HS0038 是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，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，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适合于各种红外线遥控和红外线数据传输，中心频率 38.0kHz。接收器对外只有 3 个引脚：OUT、GND、VCC与单片机接口非常方便，如图3.4-1 所示。 图 3.4-1 1 脚接电源（+VCC），2 脚 GND 接系统的地线（0V），3 脚脉冲信号输出，经非门U6缓冲与P24的判断信号进行逻辑与使得进入INT0的信号恰好是红外数据发射电路输出端 P25 的相反相信号，只要检测到 INT0 信号下降沿从而测出控制指令的功能。 HS0038 内部结构框图如图3.4-2： 图 3.4-2 LT0038 内部结构工作流程 2、HS0038 接收原理 红外线接收是把遥制发送的数据(已调信号)转换成一定格式的控制指令脉冲(调制信号、基带信号)，是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常由一体化的接收头来完成，输出 TTL兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现数据的传输。图 3.4-3是一个红外线接收电路框图。 图 3.4-3红外接收及控制电路框图3.5、电源电路 3.6、 8路LED电路本设计采用共阳极LED发光二极管，所以发光二极管的阳极共接电源VCC，阴极接P0.0-P0.7,同时需分别串接一限流电阻。4、 软件程序4.1红外接收电路主程序流程图主程序是首先初始化红外接收端口，然后检测是否接收红外信号，如果接收到红外信号就调用接收子程序， 然后就通过 LCD1602 显示当前 LED 灯熄灭的状态如此循环，如图4.2软件简介4.3程序设计InputequP3.1;input等于p3.1ORG0000HJMPBEGIN;跳转到BEGINORG0003HJMPINT_0;跳转到外部中断0ORG0100HBEGIN:MOVR6,#250;250赋值给R6LCALLDELAY;rest 50ms 第一个延迟 属于上电等待SETBEA;开总中断 EA=1SETBEX0;Open int0 iterruption 外部中断0中断允许位 EX0=1 允许中断SETBIT0;int0:fall edge flip 外部中断0触发控制位 =0 电平触发 =1边沿触发JMP$;跳转到当前执行的程序INT_0:CLRA;A清零MOVR1,#0;0赋值给R1MOVR6,#10;10赋值给R6LCALLDELAY;delay 2msJBInput,BACK;判断input是否为1 是 跳转到BACK 不是 执行下一条指令WAIT:JNBInput,$;判断input是否为0 是 执行当前操作 不是 执行下一条指令FORK:MOVR6,#1;1赋值给R6LCALLDELAY;delay 0.2msJBInput,COUNT;判断input是否为1 是 跳转到COUNT 不是 执行下一条指令INCA;A加1WAIT1:MOVR6,#1;1赋值给R6LCALLDELAY;delay 0.2msJNBInput,WAIT1;判断input是否为0 是 跳转到WAIT1 不是 执行下一条指令MOVR1,#0;0赋值给R1MOVR6,#1;1赋值给R6LCALLDELAY;delay 0.2msCOUNT:INCR1;R1加1CJNER1,#40,FORK;total delay tiame less 8ms goto forkEXIT:CJNEA,#1,OTHERLCALLRIGHT;A is oneJMPBACKOTHER:CJNEA,#2,LASTLCALLLEFT;A is twoJMPBACKLAST:CJNEA,#3,BACKLCALLBLINK;A is threeBACK:CLRIE0;clear int0 interrupt 外部中断0请求源标志 IE0=1外部中断0向CPU请求中断，当CPU响应外部中断时。由硬件清0IE0(边沿触发方式)RETI;向右移动灯RIGHT:MOVR4,#5;每接收到一次真确的指令，移动5次NEXT:MOVR3,#8MOVP0,#11111110BMOVA,#11111110BSETBCLOOP1:MOVP1,#0FFHMOVR6,#250LCALLDELAY;delay 50msRLCAMOVP0,ADJNZR3,LOOP1MOVR3,#8MOVP2,#7FHSETBCMOVA,#7FHLOOP2:MOVP0,#0FFHMOVR6,#250LCALLDELAY;delay 50msRRCAMOVP2,ADJNZR3,LOOP2DJNZR4,NEXTRET;向左移动灯LEFT:MOVR4,#5NEXT1:MOVR3,#8MOVP0,#01111111BMOVA,#01111111BSETBCLOOP3:MOVP2,#0FFHMOVR6,#25