单片机遥控系统的应用设计.doc

邵阳学院毕业设计（论文） 摘要摘要 遥控器是一种用于远端控制机械的装置，采用单片机进行遥控系统的应用设计， 具有硬件接口的简单方便，编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。本设计 遥控发射电路主要有单片机 AT89C52 控制电路、行列式操作键盘、红外线发射、遥 控接收电路构成。通过单片机软件解码实现对一个电灯的调光，以及对继电器的控 制功能。本设计的红外遥控系统具有节能和环保的特点，有家庭或工业控制现场。 一些手动操作不太方便的场合可以通过设置代替手动操作，利用该遥控器控制其他 设遥控功能的电路。如电灯、计算机、电脑、饮水机等，可极大方便人们生活。 关键字: 单片机；红外线发射器；遥控接收器。 邵阳学院毕业设计（论文） 目录 摘 要.I 第 1 章 绪论.1 第 2 章 功能要求.1 第 3 章 方案论证.2 第4章 系统硬件电路的设计.3 4.1 遥控发射器的电路设计.3 4.2 遥控接收系统的电路设计.5 第 5 章 系统程序的设计.10 5.1 系统功能的实现方法.10 5.2 遥控发射及接收控制程序设计流程图.11 第 6 章 调试及性能分析.12 6.1 调试.12 6.2 性能指标.13 第 7 章 控制源程序清单.13 第 8 章 总结.22 参考文献.22 致谢.23 邵阳学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 绪论 随着计算机的不断发展,它的一个重要分支单片机的应用正在不断地走向深 入，现在单片机越来越广泛地用于智能仪表、工业控制、日常生活等许多领域。随 着移动通信设备的日益普及，红外线遥控已成为目前广泛使用的一种通信和遥控手 段，许多电器装置上纷纷采用红外线遥控，给人们的工作，生活带来了方便。因此 进行基于单片机的红外线遥控设计有着十分重要的现实意义。论文结合当前红外钱 遥控的技术和单片机的应用技术，研究设计了一个基于单片机的红外遥控电脑系统， 实现了红外线遥控电脑的基本功能。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化 管理及过程控制等领域，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微 型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现 诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元 素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化， 且功能比起采用电子或数字电路更加强大。 第 2 章 功能要求 单片机遥控应用系统要求用单片机作为控制芯片制作一个遥控器，另一个单片 机控制系统能被遥控操作, 本单片机制作十五路电器遥控器，可以分别控制十五个 电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的遥控。采用脉冲个数编码，48 键 盘开关，可扩充到对 32 个电器的控制。 邵阳学院毕业设计（论文） 2 第 3 章 方案论证 目前市场上一般设备系统采用专用的遥控编码及解码集成电路。此方案具有制 作简单容易等特点，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只适合用于某一专用 电器产品的应用，应用范围受到限止。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具 有编程灵活多样、操作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用系统采用红外 线脉冲个数编码、单片机软件解码实现了对十五个小灯的开关控制,其中一路为一个 交流电灯,可以进行亮度的遥控。图 3.1 和图 3.2 为该应用系统的遥控器设计原理 框图及接收控制系统设计原理框图。 图 3.1 单片机遥控器设计原理框图 邵阳学院毕业设计（论文） 3 图 3.2 接收控制系统设计原理框图 第 4 章 系统硬件电路的设计 单片机遥控应用系统电路分遥控发射器电路和遥控接收系统电路。 4.1 遥控发射器的电路设计 图 4.1.1 为该系统遥控发射器的电路原理图，其中 P 1 口和 P0 口作键扫描端 口，具有 32 个功能操作键。第（9）脚为单片机的复位脚，采用简单的 RC 上电复 位电路，（15）脚作为红外线遥控码的输出口，用于输出 40KHz 载波编码。 （18）、（19）脚接 12M 晶振。P0 口需接上拉电阻。 邵阳学院毕业设计（论文） 4 图 4.1.1 遥控发射器电原理图 1 AT89C52 单片机 遥控电路的主芯片采用美国 ATMEL 公司的 AT89C52 FLASH 单片机，它具 有 8K 字节可重编程闪速存储器，使用 5V 电源电压、2568 位的内部 RAM，3 个 16 位定时器/计数器，7 个中断源以及空闲和掉电方式等功能。遥控器如用 AT89C52 中的 LV 低电压系列,可用 2 节 1.5V 电池供电。 2 行列式操作键盘 邵阳学院毕业设计（论文） 5 行列式操作键盘又称为矩阵式键盘。用 I/O 线组成行、列结构，按键设置在行 列的交点上，行列线分别连接到按键开关的两端，键盘中有无按键按下是由列线送 入扫描字、行线读入行线状态来判断的，有键按下时通过查键并执行键功能程序。 3 红外线发射电路 遥控器信息码由 AT89C52 单片机的定时器 1 中断产生 40KHZ 红外线方波信 号，由 P3.5 口输出，经过三极管 9013 放大，由红外线发射管发送。电阻 R1 的 大小可以改变发射距离。 4.2 遥控接收系统的电路设计 图 4.2.1 为该遥控系统的接收器主电路原理图，控制系统主要由 AT89C52 单 片机、+5V 电源电路、红外接收电路、50HZ 交流电过零检测电路、电灯亮灭及调 光控制电路等组成。遥控器发射的红外信号经红外接收处理传送给单片机，单片机 根据不同的信息码进行对十五个端口的控制操作。其中 P1.1P1.2 作为数码管的 二进制数据输出，显示数字为 07，7 代表最亮，0 代表最暗，采用 4511 集成块 硬件译码显示数值。P0.0P0.7 以及 P2.0P2.6 作为 15 个电器的电源控制输出， 接口可以用继电器或可控硅，在本电路中，P2.0 口控制一个电灯的亮灭。P2.7 为 可控硅调光灯的调光脉冲输出。第 10 脚 P3.0 口为 50HZ 交流市电相位基准输入， 第（12）脚为中断输入口，P3.1 用于接收红外遥控码输入信号。 邵阳学院毕业设计（论文） 6 图 4.2.1 十五路电器控制器电原理图 1. 电源电路 电源电路由桥式整流、虑波电容、7805 稳压器及电源指示灯组成。交流电经 过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805 集成稳压器稳压成为稳定的+5V 电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态，图 4.2.2 为电源电路图。 邵阳学院毕业设计（论文） 7 图 4.2.2 控制器电源电路图。 2. 50HZ 交流电过零检测电路 交流电过零检测电路如图 4.2.3 所示。 图 4.2.3 交流电过零检测电路图 邵阳学院毕业设计（论文） 8 过零检测电路由桥式整流电路和 2 个 9013 三极管组成。当 UA=UBE=0.7V 时，T1 三极管导通，T2 三极管截止，B 点为低电平，C 点（P3.0）为高电平；当 UA=UBE0.7V 时，T1 三极管截止，T2 三极管导通，B 点变高电平，C 点 （P3.0）为低电平。 50HZ 交流电过零检测电路图中各点电压波形如图 4.2.4 所示。 图 4.2.4 交流电过零检测电路图中各点电压波形图 3.电灯开关及亮度控制电路 图 4.2.5 为可控硅光亮控制电路设计原理图。电灯的开关受 P2.0 口控制，也 可由可控硅的导通角控制。AT89C52 产生可控硅控制的移相脉冲，移相角的改变 实现导通角的改变，即当移相角较大时，可控硅的导通角较小，输出电压较低，电 灯较暗；当移相角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电灯较亮。 邵阳学院毕业设计（论文） 9 图 4.2.5 可控硅光亮控制电路图 当 AT89C52 的 P2.7 位低电平时，9012 三极管导通，三极管集电极电流驱动 光电耦合器导通，使可控硅的 G 极产生脉冲信号触发可控硅导通；当 AT89C52 的 P2.7 位高电平时，9012 三极管、光电耦合器、可控硅都处于截止状态。可控硅导 通角控制电路中各点波形如图 4.2.6 所示。 图 4.2.6 可控硅导通角控制电路中各点波形图 邵阳学院毕业设计（论文） 10 第 5 章 系统程序的设计 5.1 系统功能的实现方法 （1）遥控码的编码格式 遥控采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码。最小为 2 个脉冲，最 大为 17 个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为 3mS，其余为 1mS，遥控码数 据帧间隔大于 10mS（图 5.1.1）。 图 5.1.1 P3.5 端口输出编码波形图 （2）遥控码的发射 当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲 个数，再调制成 40KHZ 方波由红外线发光管发射出去。P3.5 端口的输出调制波如 图 8.10。 （3）数据帧的接收处理 当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时 接收数据帧。在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证，若第一 位低电平码的脉宽小于 2mS，将作为错误码处理，当间隔位的高电平脉宽大于 邵阳学院毕业设计（论文） 11 3mS 时，结束接收，然后根据累加器 A 中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。 图 5.1.2 为红外线接收器输出的一帧遥控码波形。 图 5.1.2 红外线接收器输出的一帧遥控码波形图 52 遥控发射及接收控制程序设计流程图 图 5.2.1 遥控发射器主程序、键扫程序、遥控码发射程序流程图 邵阳学院毕业设计（论文） 12 图 5.2.2 遥控接收器主程序、中断程序流程图 第 6 章 调试及性能分析 6.1 调试 系统在完成硬件的检查后主要进行软件的调试，对遥控器的调试主要是用示波 器观察能否在遥控接收器中输出图 8.11 所示的波形，另外调整发射电阻的大小可以 改变红外线发射的作用距离。电灯亮度控制系统的调试主要是对可控硅延时时间的 调整，电灯按 0-7 共八档进行亮度的调整，控制延时经调试后确定如下： 最最暗时的移相角控制延时： 256S26H=9728S 最暗移相角控制延时：256S1CH=7168S 次暗移相角控制延时：256S19H=6400S 中间亮移相角控制延时：256S16H=5632S 次亮移相角控制延时：256S12H=4608S 最亮移相角控制延时：256S0EH=3584S 邵阳学院毕业设计（论文） 13 遥控接收头在安装时应注意尽量靠表面，以扩大接收的角度，不同厂家的遥控 接收头的灵敏度也不一致，应选择确定。 6.2 性能指标 调试后系统性能指标测试如下： 1.最大遥控距离： 10 米 2.发射接收角：水平最大 90 度 3.遥控器发射时工作电流： 8 mA 4.遥控器静态电流： 0.6 mA 5.电灯最亮电压：交流 200V 6.电灯最暗电压：交流 10V 采用红外线遥控方式时，距离、角度等使用效果受一定的限制，如果采用调频 或调幅发射接收，则发射距离会更远，接收将不受角度的影响。本单片机遥控编码 及解码方案适合一切需要应用到遥控的电器系统，是自行设计带遥控功能的控制系 统首选理想方案。 第 7 章 控制源程序清单 以下是遥控器及接收系统单片机控制 C 源程序清单： /* */ / send.c / 遥控发射器 / LRM 2004.10.22 /* */ /使用 AT89C52 单片机，12MHZ 晶振， / /#pragma src(E:remote.asm) #include reg51.h #include intrins.h /_nop_();延时函数用 邵阳学院毕业设计（论文） 14 / #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define key0 P0 /键列线 #define key1 P1 /键行线 / sbit remoteout=P35; / 遥控输出口 / / uint i,j,m,n,k,s; uchar keyvol; /键值存放 uchar code keyv8=1,2,4,8,16,32,64,128; / / /*1 毫秒延时程序*/ delay1ms(uint t) for(i=0;it;i+) for(j=0;j0;m-) delay1ms(1); /停 1 毫秒 ET1=1;TR1=1;delay1ms(1);ET1=0;TR1=0;remoteout=0;/40KHZ 发 1 毫秒 delay1ms(10); / tx() switch(keyvol) case 0:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 1:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 2:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 3:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 4:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 5:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 6:keyvol=keyvol+1;sed();break; 邵阳学院毕业设计（论文） 16 case 7:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 8:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 9:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 10:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 11:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 12:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 13:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 14:keyvol=keyvol+1;sed();break; case 15:keyvol=keyvol+1;sed();break; default:break; / / /*键功能函数*/ keywork() keyvol=0 x00;key1=0 xf0;if(key0!=0 xff) delay1ms(20);if(key0!=0 xff) while(key0!=0 xff); key1=0 xfe;if(key0!=0 xff)for(i=0;i8;i+)if(key0=keyvi)keyvol=i;tx(); elsekey1=0 xfd;if(key0!=0 xff)for(i=0;i8;i+)if(key0=keyvi)keyvol =i+8;tx(); / key1=0 xfb;if(key0!=0 xff)for(i=0;i8;i+)if(key0=keyvi)keyvol=i+16;t x(); 邵阳学院毕业设计（论文） 17 / key1=0 xf7;if(key0!=0 xff)for(i=0;i8;i+)if(key0=keyvi)keyvol=i+24;t x(); / / /*主函数*/ main() clearmen(); /初始化 while(1) keywork(); /按键扫描 / / /*40KHZ 发生器*/ /定时中断 T1 void time_intt1(void) interrupt 3 remoteout=remoteout; / / /*结束*/ /* */ / incept.c 邵阳学院毕业设计（论文） 18 / 遥控接收处理器 / LRM 2004.10.22 /* */ /使用 AT89C52 单片机，12MHZ 晶振， / /#pragma src(E:remote.asm) #include reg51.h #include intrins.h /_nop_();延时函数用 / #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define disout P1 /显示输出 / sbit remotein=P31; / 遥控输入 sbit sin=P30; /基准正弦波相位输入 sbit AA=P00; sbit BB=P01; sbit CC=P02; sbit DD=P03; sbit EE=P04; sbit FF=P05; sbit GG=P06; sbit HH=P07; sbit II=P20; sbit JJ=P21; sbit KK=P22; sbit LL=P23; sbit MM=P24; sbit NN=P25; sbit PP=P26; 邵阳学院毕业设计（论文） 19 sbit QQQ=P27; / / uint i,j,m,n,k,s=1; uint keyvol; /值存放 / / /*1 毫秒延时程序*/ delay1ms(uint t) for(i=0;it;i+) for(j=0;j2) goto OOUUTT; OOUUTT: switch(keyvol) case 2:AA=AA;break; case 3:BB=BB;break; case 4:CC=CC;break; case 5:DD=DD;break; case 6:EE=EE;break; case 7:FF=FF;break; case 8:GG=GG;break; case 9:HH=HH;break; case 10:PP=PP;break; case 11:NN=NN;break; case 12:MM=MM;break; case 13:LL=LL;break; case 14:KK=KK;break; case 15:JJ=JJ;break; case 16:II=II;break; case 17:if(disout=0 x00)disout=0 xff;elsedisout-;loop();break; default:break; EX0=1; 邵阳学院毕业设计（论文） 22 / / /*结束*/ 第 8 章 总结 课程设计锻炼同学们独立动手能力，发现