科研结项论文.doc

目录第一章 项目结项申请表2第二章 研究报告4一、题目5二、摘要5三、引言5四、正文51、红外遥控技术浅析52、红外遥控器编码发射电路73、单片机解码红外遥控器技术104、红外遥控灯的设计145、系统调试17五、结束语17第三章 研究论文201、设计背景和目的212、系统总体设计213、硬件电路部分224、软件部分235、系统调试246、结束语24第四章 相关研究过程及项目成果25一、大学生科研立项申请书25二、红外遥控灯系统27三、黄淮学院大学生科研立项中期进度报告表31四、实物照片展示33第五章 基于STC89C52单片机的红外遥控灯的设计351设计背景和目的352系统总体设计353硬件电路部分363.1时钟电路设计363.2红外接收头FPS-4901363.3继电器控制电路设计364软件部分374.1程序流程图374.2按键设计384.3中断处理程序385系统调试386结束语39附录：40第一章 项目结项申请表黄淮学院大学生科研立项校级项目结项申请表项目名称红外遥控灯系统成果形式1、发表论文 2、研究报告 3、实物制作获奖或应用情况在电脑迷期刊上发表专业论文，收录在维普网并制作出实物项目负责人及主要参加人员简况负责人姓 名翟壮系院信息工程学院学号1035140165年级专业通信工程1001B电他主要参加人参与名次12345姓 名尚毅马从彰曹浩李昊峰王进霞年级专业通信1001电信1001电信1001通信1001电信1101项目主要成果简介（着重列出主要创新点、应用价值，并列出必要数据）近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，采用遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。经过PROTEUS软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了DS1302时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。利用遥控装置来控制灯的亮灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置、一个电子开关电路以及步进电机等来实现对灯和窗帘的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。 该装置使用简单方便，可以做成开关而无需更换大量元件，只需在原来灯的开关处并联上该装置即可实现开关控制的功能。如果不用开关而只是用该装置的话，可以节省大量的导线，从而减少浪费、节约资源。该装置的遥控灯功能非常适合学校宿舍使用。在每.(查看更多)位同学的床头放置一个红外线发射装置即可以让每位同学对灯的亮和灭进行控制。另外，该装置成本低、性能稳定、使用安全。所以完全可以在家庭、学校等地方推广使用。预期计划的完成情况及存在问题预期计划的完成情况：制作出了实物，并在电脑迷期刊上发表专业论文，收录在维普网存在的问题： 专业知识有限，不能进行更深层次的研究。指导教师对项目完成质量及存在问题所给出的意见评价建议：不结项（ ） 结项（ ） 优秀（ ）指导教师签名：年 月 日学校评审专家组意见：不结项（ ） 结项（ ） 优秀（ ）签字：年 月 日注：研究报告、论文、图片、成果证明材料依次附后第二章 研究报告红外遥控灯系统研究报告 姓名： 翟 壮 系别：信息工程学院班级：通信1001班时间： 2013.3.10一、题目红外遥控灯系统二、摘要文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。 三、引言随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、节约能源、安全健康、创新创意的目的，采用新兴的红外线遥控技术，通过控制白炽灯的开关，实现了白炽灯的智能化设计，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、空调和风扇等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。四、正文1.红外遥控技术浅析1.1、红外技术的发展历史红外光又称红外辐射或红外线，它是一种人眼不可见的光波，是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射，是电磁频谱的一部分,其波段介于可见光和微波波段之间（0.761000微米）。通常按波长把红外光谱分成4个波段：近红外（0.763微米）、中红外（36微米）、中远红外（620微米）和远红外（201000微米）。自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度就存在分子和原子无规则的运动，其表面就会不断地辐射红外线，温度越高辐射红外线的强度也越大。自从1800年英国天文学家FWHerschel发现红外辐射至今，红外技术发展经历了两个多世纪。从那时起， 红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展速度比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代红外技术。当时， 德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元件制成了一些军用红外系统。 红外技术发展的先导是红外探测器。1800年FWHer-schel发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在1940年以前，研制成的红外探测器主要都是热敏探测器。19世纪，科学家们使用热敏型红外探测器认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有同样的物理性质，遵守相同的规律。它们是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的参数并可以测量。20世纪初，测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。20世纪30年代，首次出现红外光谱以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。40年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50年代，半导体物理学、量子力学等学科的迅速发展，许多可用于红外探测的物理现象和效应，使光电型红外探测器得到新的推动。到60年初期，对于13、35和813微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术 在军、 民两用方面都得到了广泛的应用。在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外光，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高出好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外技术的优点：（1）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下的工作能力优于可见光；（2）隐蔽性好，不易被干扰；（3）由于是靠目标和背景之间、目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；（4）红外系统的体积小，重量轻，功耗低；（5）成本低、速度快，而且带宽几乎不受限制。 1.2红外通讯技术简介 红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、PDA、移动电话之间或与电脑之间进行数据交换，电视机、空调、VCD的遥控等。 红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线，波长在0.75m至25m之间。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力较差，所以红外通讯技术更适合应用在短距离无线通讯的场合。目前，红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方面。 数据的红外通信具有数据传输量大，传输速率高等特点，但距离较近，至多可达到1m；红外遥控所需传输的数据量较小，一般仅为几个至几十个字节的控制码，传输距离相对较远（小于10米）。 由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，因此红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速 率不高。为解决多种设备之间的互连互通问题，1993年成立了红外数据协会（IrDA,InfraredDataAssociation）以建立统一的红外数据通讯标准。 1.3遥控技术的发展与现状到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（NikolaTesla）(1856-1943)的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在1898年时开发出来的（美国专利613809号），叫做“MethodofandApparatusforControllingMechanismofMov-ingVehicleorVehicles” 。到了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发展。在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。 无论采用何种方式，准确无误地传输信号，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，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。 由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，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，这就是目前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，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高，人们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。 1.4市场前景及研究意义 红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，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、 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。 自2005年起，台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总产量的80%，且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求的快速增长的刺激，其出口总值仍在上升。近年来，随着遥控制造产业的不断成熟，遥控器市场竞争十分激烈，遥控器的价格也出现下滑趋势，但高端产品的价格上升势头较好，因此，在未来一两年内，国内供应商主要生产中低端红外产品，而技术较强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器，而台湾制造商则转向采用更新的技术，因此，中国制造商可为海外买家提供各种规格的遥控器。 除了国外市场，国内自身的需求量也十分巨大。就拿福建省来说，福建是国内的电子大省之一，厦华、厦新、万利达和灿坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大，而福建省内主要的红外遥控设备厂商是厦门华联，其每年对红外遥控芯片的需求量在两千万以上。由此可见，发展红外遥控技术，不但有巨大的市场前景，促进整个相关行业的发展。2、红外遥控器编码发射电路WD6122芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用CMOS 工艺制造,最多可外接64个按键,并有三组双重按键。封装形式为SOP-24和SOP-20。2.1. 编码方式WD6122 所发射的一帧码含有一个引导码，16位的用户编码和8位的键数据码、键数据码的反码也同时被传送。码型结构如下：引导码由一个9ms的载波波形和4.5ms的关断时间构成，它作为随后发射的码的引导，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM）。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1”。每次8位的码被传送之后，它们的反码也被传送，减少了系统的误码率。2.2键盘输入矩阵 WD6122键盘输入矩阵请参考下图：2.3按键输入 WD6122 在键扫描输入端KI0KI7 和键扫描定时信号输入/输出端KI/O0KI/O7构成的88 矩阵上共设置64 个按键。 只有第21#键与其它连在KI/O5 线上的键即22# 、23# 、24#键组合才能实现双重按键功能。即只有下列按键的组合才能进行双重按键操作。 1) 21#键与22#键；2 ）21#键与23#键；3 ）21#键与24#键 每个键输入端与电源负端VSS之间均接有下拉电阻。当有超过一个以上的按键（除非双重按键的组合21#与22#键21#与23#键21#与24#键）同时按下时，码的发射输出将停止。 当一个键按下时先读取用户码和键数据码，22ms后遥控输出端（REM）启动输出，按键时间只有超过22ms才能输出一帧码，超过108ms后才能输出第二帧码。2.4. 双重按键的编码 双重按键功能对于录音座的录音等功能很有用，下表给出了三个双重按键所对应的键数据码。（请参阅按键输入一节）注：SEL与VSS相连时，D7=1；SEL与VDD相连时，D7=0。2.5. 遥控输出波形 WD6122 的输出波形如下图所示3、单片机解码红外遥控器技术电视遥控器使用的是专用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012，飞利浦SAA3010T等，通常彩电遥控信号的发射，就是将某个按键所对应的控制指令和系统码(由0和1组成的序列)，调制在38KHz的载波上，然后经放大、驱动红外发射管将信号发射出去。不同公司的遥控芯片，采用的遥控码格式也不一样。较普遍的有两种，一种是NEC标准，一种是PHILIPS 标准。NEC标准：遥控载波的频率为38KHz(占空比为1:3)；当某个按键按下时，系统首先发射一个完整的全码，如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。 一个完整的全码=引导码+用户码+用户码+数据码+数据反码。 其中，引导码高电平4.5ms，低电平4.5ms；系统码8位，数据码8位，共32位；其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后 16 位为 8 位的操作码和 8位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。收端根据数据码做出应该执行什么动作的判断。连发代码是在持续按键时发送的码。它告知接收端，某键是在被连续地按着。NEC标准下的发射码表示发射数据时0用“0.56ms高电平0.565ms低电平=1.125ms”表示，数据1用“高电平0.56ms低电平1.69ms=2.25ms”表示即发射码“0”表示发射38khz的红外线0.56ms，停止发射0.565ms，发射码“1”表示发射38khz的红外线0.56ms，停止发射1.69ms需要注意的是：当一体化接收头收到38kHz 红外信号时，输出端输出低电平，否则为高电平。所以一体化接收头输了的波形是与发射波形是反向的，如图PHILIPS标准：载波频率为38KHz；没有简码，点按键时，控制码在1和0之间切换，若持续按键，则控制码不变。一个全码起始码11控制码用户码+用户码，如图所示。数据0用“低电平1.778ms高电平1.778ms”表示；数据用“高电平1.778ms低电平1.778ms”表示。 连续码重复延时114ms。NEC、TOSHIBA、SAMSONG公司的编码格式有其共通之处：遥控全码都由“引导码+系统码+系统码(或系统码取反)+数据码+数据码取反”组成；数据“0”和“1”的定义相同；不同的只是引导码高低电平的持续时间不同，系统码位数有长有短，第一个简码和全码最后一位之间的延时不同，简码的引导脉冲不同等；所以可以把相同的部分做成通用子程序，包括产生数据“0”和“1”的子程序“ONE”和“ZERO”，9ms、4.5ms、2.25ms、22ms、45ms等时间控制子程序。键值处理，可采用外中断的方式，有键按下时，就向CPU发出中断请求，当然这里面还包括了去抖动、多键同时按时只处理一键的处理部分。机芯的不同状态由单片机P3口的P3.5、P3.4、P3.1、P3.0四位的输入数值来区分判断，比如“0000”表示工作于东芝TC90系列状态，“0001”则表示要求工作于NEC公司的PD61系列状态。判断了是哪一只键按下以及处于机芯的哪种状态以后，程序就严格按照相应的遥控编码方式来进行遥控码的发射，也就是说将一定时段、一定数值的电平脉冲调制在38KHz载波上，逐一发射出去。流程图如图所示代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）位定义单发代码格式连发代码格式注：代码宽度算法：16位地址码的最短宽度：1.1216=18ms 16位地址码的最长宽度：2.24ms16=36ms易知8位数据代码及其8位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）8=27ms32位代码的宽度为（18ms+27ms）(36ms+27ms)1解码的关键是如何识别“0”和“1”，从位的定义我们可以发现“0”、“1”均以0.56ms的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为0.56ms,“1”为1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可。2根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。4、红外遥控灯的设计以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图一所示。红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由24个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图二所示。图一 系统设计框图图二 系统设计框图4.1硬件电路部分4.11时钟电路设计 时钟芯片采用DALLAS公司出品的DS1302，该时钟芯片可提供年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图三，外接11.0592MHZ晶振，时钟信号SCLK由单片机P0.6口提供，复位/片选线与单片机P0.7口连接，串行输入输出接口I/O口与单片机P0.5口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。图三 时钟电路4.12红外接收头FPS-4901本设计中用到的成品红外接收头是FPS-4091。FPS-4901高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm14.4mm16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106），红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。图四 红外接收电路4.13继电器控制电路设计 该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图五，其中，由单片机P3.7口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果P3.7口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。图五 继电器电路4.2软件设计部分4.21程序流程图图六 程序流程图开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过P3口输出相应的PWM脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图六所示。4.22按键设计键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用RC滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。4.23中断处理程序系统软件设计总共采用了定时器T0和外部INT0两种中断。T0中断精确用于定时，如图七所示，定时器工作在方式1，初值设置为TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0即启动，1ms后定时器0关闭。INT0用于红外检测。当P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图六所示。图七 中断程序流程图5、系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了DS1302时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器CH-键，实现每次无误的对台灯的控制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆10米之内。五、结束语无可否认机械时代已经过去，电子时代已经到来。红外线遥控是现代家电遥控的重要举措，是近年来快速发展的一大热点，它的迅速发展必然带来巨大的经济效益和社会效益。本文所设计的红外线遥控灯，具有成本低、操作方便、电路简单、环保、体积小、重量轻等优点，通过接收发射端的控制信号，在接收部分实现了相应的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。遥控器主系统版：实物图：同时控制灯和步进电机第三章 研究论文红外遥控灯系统研究论文 姓名： 翟 壮 系别：信息工程学院班级： 通信1001班时间： 2013.3.10红外遥控灯系统摘要：文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。关键词：STC89C52、红外遥控、WD6122、FPS-4091、DS1302 1设计背景和目的随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，通过遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。2系统总体设计以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图一所示。红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由24个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图二所示。图一 系统设计框图图二 系统设计框图3硬件电路部分3.1时钟电路设计 时钟芯片采用DALLAS公司出品的DS1302，该时钟芯片可提供年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图三，外接11.0592MHZ晶振，时钟信号SCLK由单片机P0.6口提供，复位/片选线与单片机P0.7口连接，串行输入输出接口I/O口与单片机P0.5口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。图三 时钟电路3.2红外接收头FPS-4901 本设计中用到的成品红外接收头是FPS-4091。FPS-4901高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm14.4mm16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106），红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。3.3继电器控制电路设计 该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图四，其中，由单片机P3.7口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果P3.7口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。图四 继电器电路4软件部分4.1程序流程图图五 程序流程图开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过P3口输出相应的PWM脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图五所示。4.2按键设计键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用RC滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。4.3中断处理程序系统软件设计总共采用了定时器T0和外部INT0两种中断。T0中断精确用于定时，如图六所示，定时器工作在方式1，初值设置为TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0即启动，1ms后定时器0关闭。INT0用于红外检测。当P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图六所示。图六 中断程序流程图5系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了DS1302时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器CH-键，实现每次无误的对台灯的控制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆10米之内。6结束语无可否认机械时代已经过去，电子时代已经到来。红外线遥控是现代家电遥控的重要举措，是近年来快速发展的一大热点，它的迅速发展必然带来巨大的经济效益和社会效益。本文所设计的红外线遥控灯，具有成本低、操作方便、电路简单、环保、体积小、重量轻等优点，通过接收发射端的控制信号，在接收部分实现了相应的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。第四章 相关研究过程及项目成果A2012A015大学生科研立项申请书项目名称： 红外遥控灯系统 申 请 人： 翟 壮 所在系院： 信息工程学院 专业年级： 通信工程1001级 联系电话：指导教师: 禹定臣 郝建华 申报日期： 2012 年 3 月 28 日第二课堂实践教学指导委员会办公室承 诺 书我已经认真阅读了黄淮学院大学生实践创新活动管理办法，以及黄淮学院大学生科研立项的其他相关规定,我保证本表各项内容的真实性。如果获准立项，我与本项目组成员承诺严格遵守学校有关规定，保证按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料，取得预期研究成果。黄淮学院有权使用本申报书的所有数据和资料。 项目负责人(签名)：年 月 日确 认 书我已经认真评阅了该小组的科研立项申请书以及黄淮学院第二课堂实践教学关于大学生实践创新活动的相关规定。我认为该项目具有一定的创新性、可行性和研究实用价值。如果获准立项，我将认真负责地指导该项目小组成员按要求开展研究工作，确保取得预期研究成果。 指导老师（签名）： 年 月 日项目名称红外遥控灯系统姓名学号所在系（院）联系电话签名项目负责人翟壮1035140165信息工程学目组成员马从彰1035120135信息工程学浩1035120158信息工程学毅1035140118信息工程学昊峰1035140134信息工程学进霞1134130110信息工程学导老师情况姓名禹定臣单位信息工程学院姓名郝建华单位信息工程学院申报依据项目的意义及创新之处（限300字）项目意义：随着电子科学 技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。本设计实现方便人群的目的，特别是行动不方便的人。本设计采用红外线遥控白炽灯，不仅方便了群众（操作简单），更可以为国家节约电能。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。创新之处：本设计可以实现远距离的对灯具遥控，避免夜间开关等不方便，避免了能源浪费和工作、生活的不适。还可以手动控制，使之更人性化。用红外线遥控，而且，采用编码发射信号不易受到干扰。特别是在夜晚的时候，由于光线特别暗，不方便开灯，这时候有遥控装置的灯就会起到很大的作用了。它也可以应用在公司和大型公共设施上，会非常方便而且特别节能。我们主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。该项目研究现状分析（限500字）关于该项目现今已经有某些公司或个人开发出来并制作出实物投入使，从市场调查的结果和消费者的反映可知该科技是本人们所乐于接受的，因为它方便了人们的生活，关于该项目的现状我们可以从技术和市场两个方面分析：1、技术：该项目已经被研制成为实物并且投入使用说明该技术的在理论上的可行性，不过从现在研究出来的结果来看，该项科技还存在很多不足之处需要人们不断地完善，这也是技术的上不成熟的表现，说明我们有很大的科研空间，这也是该科研成果只是在小范围内试用而没有被广泛试用的原因之一。2、市场：从调查结果可知该科研成果是被人们所接受的，它能满足人们的需求，改变人们的生活。而且,现在智能家居是很火热的，它更能满足人们日益增长的需求。可是，现在它还没能走进普通家庭，这就给了我们发展空间。研究内容与拟解决问题（限500字）研究内容：利用遥控装置来控制灯的亮与灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。拟解决问题：(1)方便人们遥控家用电灯的控制,节省电量资源;(2)解决传输时的编码、解码问题；（3）红外线发射、接受问题；（4）最后是要解决电压转换的问题。项目研究可行性分析（限800字）本设计利用遥控装置来控制灯的亮与灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。 该装置使用简单方便，可以做成开关而无需更换大量元件，只需在原来开关处并联上该装置即可实现开关控制与遥控控制。如果不用开关而只是用该装置的话，可以节省大量的导线，从而减少浪费、节约资源。该装置非常适合学校宿舍使用。在每.(查看更多)位同学的床头放置一个红外线发射装置即可以让每位同学对灯的亮灭进行控制。另外，该装置成本低、性能稳定、使用安全。所以完全可以在家庭、学校等处推广使用。也可嵌入一些质量高的大型室外照明灯当中。它是科技时代下的产物，是适应现在社会的发展而孕育而生的，是被人们乐于接受的科研成果，因为它正在改变着人们的生活，使人们的生活变的简单便捷，省去了一些复杂的过程，给消费者和管理者都带来了不可忽视的成就，因此在将来会被人们广泛的接受，但是由于该项目目前还处于试用的阶段还没有真正的进入人们普通的生活中去.，正是由于该项目现在的特殊性质所以在未来会有很广泛的市场，市场需要它我们就可以考虑去研究它，我们可以看到很多科研成果都是根据市场的需要而开发研究出来的。这也是我们认为该项目研究的可行性之一。在前人的研究基础上通过我们的调查和查阅我们了解到该项目比较适合作为我们现在在学大学的科研对象，因为该项目不需要多么尖端的技术，对于技术性要求不高，所需要的都是一些比较基本的知识，而这正适合我们大学生的要求。我们现在所需要做的就是利用我们自身学到的知识来完善这项科研的某些方面的不足，希望通过我们的研究能够使该项科研成果更广泛一点的进入到人们的生活中来。对于我们自身来讲，我们现在所学的知识对于研究该项目刚好符合，我们通过对于该项目的不断深入研究发现我们完全可以利用我们现在所学的知识以及通过老师的指导来完成该项科研工作，这也是我们认为该项目科研可行性之二。计划进度安排1、2012年4月至6月：我们项目研究小组针对这一项目做了深入的探讨，制定详细的工作计划并，对整个工作的进程做一个合理的安排，把每个人的任务分配到位，使科研能够顺利完成，高效的完成，进而达到预期的科研预期的目标。同时收集相关的资料，为下一步做好充分的准备。2、2012年7月至8月：对于整个科研所需要的资料，做更加详细的准备，充分发挥每个成员的优势，顺利的为进入实际操作做好准备。3、2012年9至12月：进入实际操作阶段，对于每一个成员的准备做一个很好的利用，使实际进度按照原定计划进行，顺利完成中期的检查。4、2013年1月2013年2月：完成工作，并总结工作中的经验得失，为下次工作做好充分的准备工作。5、2013年3月：提交科研成果，接受相关专业人员的验收工作。预期研究成果形式1、申请到专利或获得专利申请号2、制作出实物（小制作、小发明）3、调查报告 4、专业论文5、其他形式 （请注明）审查意见（包括：审查项目的创新点、应用价值、社会意义、可行性等）指导老师意见（签字）： 年 月 日所在系（院）意见负责人（签字）： 单位（盖章）年 月 日学校审查意见 单位（盖章）年 月 日黄淮学院大学生科研立项中期进度报告表项目名称红外遥控灯系统项目类别A立项编号2012A015项目负责人翟壮所在系（院）信息工程学院联系方导教师禹定臣郝建华项目合作者马从彰、曹浩、尚毅、李昊峰、王进霞研究工作的主要进展和成果（限500字）主要进展1、 通过一个时间段的学习，我们小组成员对红外遥控系统即将用到的编程软件keil，以及开发平台硬件单片机都有了更加全面和深刻的了解和认识。学习到了很多就现在所开课程以外的知识，并且现在所学的这些知识能基本上满足该项目的开发所需。2、 通过指导老师的指导，我们对该遥控系统的红外遥控功能进行了全面了解和学习，并学会了proteus等仿真软件，并且学会了相关的键码的设置与匹配，该遥控装置能满足设计需求。3、 对该系统的硬件电路部分进行了相关的原理仿真，并验证了相关参数的可靠性与可行性。4、我们对电路进行了全面的设计和并进入正式调试阶段。已取得的标志性成果1、 完成了设计的软件编程部分2、 完成了设计的硬件组合仿真部分3、 完成了设计的部分实物制作 项目未按原计划完成部分及原因项目按照计划实施下一步工作计划及研究内容（限300字）1、 完成设计的全部实物制作部分。2、 完成设计的整体调试部分，并总结和改正设计中的不足之处。3、整理相关的资料，完成结项任务。存在的问题和困难1、 如何实现红外遥控装置键码无误的匹配2、 如何保证遥控器每次无误的对灯的控制3、如何用最小的成本达到更好的效果预期结项成果一个实用的基于红外遥控装置的控制系统指导老师意见本项目按照原有计划正在实施，已完成了软件开发前期的系统的需求分析，总体设计，详细设计，进展顺利。指导教师签字： 年 月 日系（院）意见 负责人签字： 年 月 日实物照片展示：第五章 基于STC89C52单片机的红外遥控灯的设计基于STC89C52单片机的红外遥控灯的设计翟壮、刘芳、申林川（黄淮学院，河南 驻马店 463000）摘要：文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。关键词：STC89C52、红外遥控、WD6122、FPS-4091、DS1302 1设计背景和目的随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，通过遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。2系统总体设计以单片机STC89C52为核心、DS1302时钟芯片、WD6122红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构