红外遥控电子开关的设计

摘要红外遥控技术现在广泛应用在现实生活中，由于红外无线解决了有线连接的许多不便,因此大大方便了人们的生活。随着电子技术的飞速发展，各种体积小、功能强的便携式产品不断涌现。红外遥控技术在生活中随处可见，例如通过红外遥控来控制小型玩具汽车，红外测量体温、红外遥控DVD或VCD等。本次设计实现了红外遥控电源开关的设计，它包括六个部分红外发射、红外接收、继电器、光偶合、蜂鸣器和数码显示管。它工作的主要过程是这样的，通过通用遥控器发射信号，接收部分通过红外接收头接收信号，用AT89C51单片机来控制电灯的开关和定时以及数码管的显示。功能实现以后，可以在数码管上正确的显示所选灯的开关和定时。并且可以通过红外遥控调整时间或切换显示。该系统实用、功能灵活多样,不但具有电源开关功能并且对被遥控对象的状态进行远距离调整以及控制,可以广泛应用于家居室内家电。关键词红外发射；红外接收；红外遥控；单片机；数码显示；蜂鸣器；光偶合；继电器；ABSTRACTINFRAREDREMOTECONTROLISONEKINDTRANSMITWHICHISWIDELYUSEDINDAILYLIFETHEINFRAREDWIRELESSTECHNOLOGYHASSOLVEDALOTOFINCONVENIENCEINTHEWIREDCONNECTION,SOITPROVIDESALOTOFCONVENIENCEINOURLIVESWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFELECTRONICTECHNOLOGY,VARIOUSKINDSOFSMALLPORTABLEPRODUCTSWITHSTRONGFUNCTIONEMERGECONSTANTLYFOREXAMPLE,ITCOULDBEUSEDFORCONTROLLINGTHEBAUBLEOFSMALLSCALEAUTOMOBILE,EXAMININGBODYTEMPERATURE,INFRAREDREMOTECONTROLLINGDVDORVCDANDETCTHISDESIGNISTOIMPLEMENTAPOWERSUPPLYSWITCHWITHINFRAREDREMOTECONTROLLINGITINCLUDESFIVEPARTSINFRAREDEMISSION,INFRAREDRECEIVING,BUZZER,RAYCOINCIDENCEANDNUMBERSHOWINGTHEESSENTIALPRINCIPLESOFTHISSYSTEMISTHATUSETHECURRENCYREMOTEDEVICETOTRANSMITINFRAREDRAYSIGNAL,ANDEMITTINGTHESIGNALTOTHEINFRAREDRECEIVEINGDIODEBYTHEDIODEOFINFRAREDEMISSIONTHENUTILIZINGCM8870TODECODE,ANDCONTROLLINGTHESWITCHANDTIMEOFTHEELECTRICLIGHTWITHAT89C51ONECHIPCOMPUTERAFTERTHEFUNCTIONISREALIZED,ITCANDISPLAYTIMEONTHENUMBERSHOWINGCORRECTLY,ANDCANADJUSTTIMETHROUGHTHEINFRAREDCONTROLLINGTHISSYSTEMISPRACTICALANDHASMANYKINDSOFFLEXIBLEFUNCTIONSITNOTONLYHASTHEFUNCTIONOFSWITCHOFTHEPOWERSUPPLY,BUTALSOCANCONTROLANDADJUSTTHESTATEOFTHECONTROLLEDOBJECTSINTHELONGDISTANCE,ANDCANBEWIDELYUSEDINVARIOUSKINDSOFSWITCHOFTHEPOWERSUPPLYININDOORWIRINGKEYWORDSINFRAREDEMISSION；INFRAREDRECEIVE；CODE；DECODE；INFRAREDREMOTECONTROL；DUALTONEMULTIFREQUENCY；ONECHIPCOMPUTER；THENUMBERSHOWING；POWERSUPPLYBUZZERRAYCOINCIDENCE目录引言11硬件电路的设计及基本工作原理111红外发射原理1111红外遥控系统112红外接收原理2121红外接收模块21211红外接收头的介绍21212红外接收头的外观和内部框图3122红外接收电路的应用313红外接收电路原理图4131红外遥控电源开关的特点4132红外遥控电源开关的结构原理5133继电器部分5134蜂鸣器部分6135光偶合部分6136电源部分614数码管的工作原理6141数码管的特征6142数码管的构成62软件设计以及相关芯片的介绍721单片机模块7211MCS51的芯片引脚7212单片机的复位11213单片机的中断11214允许中断窖存器IE1222利用单片机进行红外线编、解码遥控123电路板设计步骤及电路板的制作1731电路板设计步骤1732PCB板的制作174电路的调试以及软件编程1941红外遥控硬件电路的调试195结论20谢辞21参考文献22附录23引言随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，电子产品日新月异。人们对电子产品的需求不仅仅停留在“能用”的水平。使用，方便，舒适越来越受到人们的推崇。例如无线键盘、无线鼠标等方便实用的产品，无线的时代正在迈进。遥控技术是通过一定的手段对被控物体实施一定距离的控制，常用的方式有无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外遥控则是被采用较多的一种方法。红外遥控是通过红外管发送红外遥控编码对其设备进行控制的,不同设备的遥控发送的红外遥控编码都是不同的。同样地，若控制台要控制这些遥控设备，就必须发送与其遥控发送的完全一样的红外遥控码。由于红外无线解决了有线连接的许多不便，因而受到了家电设备厂商、电脑外围设备商、以及通信设备厂商的高度重视。目前，彩电和VCD已经走进了千家万户，而其所带的红外遥控器给这些家电的操作带来了极大的方便。对于单片机爱好者来说，若能知道家电遥控器的原理并将其运用到单片机制作中，将是一件非常美妙的事情，比如家里常有几个遥控器，操作起来还是有点麻烦，能不能用单片机将这几个遥控器合起来甚至拿遥控器来做单片机系统的无线键盘答案是肯定的。本次设计所涉及到的就是一个利用单片机控制的小型接收系统，根据基本的红外无线的基本原理。单片机有着体积小、功耗低、功能强、性能好，价格不高、易于推广应用等显著优点，在自动化装置、智能仪器仪表、过程控制、通信、家用电器等许多领域得到日益广泛的应用。目前的无线技术也是发展的日新月异，红外遥控同样是花样百出，但这些都离不开最基本的红外发射和接收原理。1硬件电路的原理以及制作本次设计包括六个部分红外发射部分、红外接收、数码管、继电器、光偶合、蜂鸣器。11红外发射原理本次设计的发射部分由一个通用遥控器代替。111红外遥控系统它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持1通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发；2主要是用来取代点对点的线缆连接；3新的通讯标准兼容早期的通讯标准；4小角度，短距离，点对点直线数据传输，保密性强；5传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经发布；6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，所以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。通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，此次设计的发射部分采用一般的通用遥控器；接收部分包括红外接收头，定时部分，数码管显示部分，等等。常用的红外发射和接收部分电路图如下所示图1常用红外发射和接收电路图12红外接收原理接收电路可以使用集成红外接收器成品。接收器包括红外接收管和信号处理IC。接收器对外只有3个引脚VCC、GND和一个脉冲信号输出口PO。与单片机接口非常方便，如上图所。121红外接收模块1211红外接收头的介绍红外接收器，又称为红外接收头。红外接收电路选用VISHAY公司生产的专用红外接收模块TSOP1738或者TSOP4838。该接收模块是一个三端元件，使用单电源5V电源，具有功耗低、抗干扰能力强、输入灵敏度高、对其它波长（950NM以外）的红外光不敏感的特点，其内部结构框图如图3所示。（1）VCC接系统的电源正极（5V）；（2）GND接系统的地线（0V）；（3）脉冲信号输出接CPU的中断输入引脚（例如8031的13脚的INT1）。采取这种连接方法，软件解码既可以工作于查询方式，也可以工作于中断方式。TSOP1738的工作原理为首先，通过红外光敏元件将接收到的载波频率为38KHZ的脉冲调制红外光信号转化为电信号，再由前放大器和自动增益控制电路进行放大处理。然后，通过带通滤波器和进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调。最后，由输出级电路进行反向放大输出。为保证红外接收模块TSOP1738接收的准确性，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38KHZ，因此在设计脉冲振荡器时，要选用精密元件并保证电源电压稳定。再有，发送的数位“0”至少要对应14个载波脉冲，这就要求传送的波特率不能超过2400BPS。利用上述红外收发电路构成的红外信道最大通信距离为8M。1212红外接收头的外观和内部框图图2红外接收头的外观图3红外接收头内部框图122红外接收电路的应用（1）红外接收头在电路中有效地抑制了电源干扰。（2）当电压低于33V时输出电压不能连续地支持外围电路。图4红外接收电路的应用13红外接收电路原理图根据以上的红外遥控发射和红外接收的原理，以及编码和解码的方法，设计的方案图如图12所示123456ABCD654321DCBATITLENUMBERREVISIONSIZEBDATE2MAY205SHETOFFILECDOCUMENTSANDSETINGSADMINISTRATORSHOWLETERBACKUPOFCOPYOFSHET1DBDRAWNBYA01A12A23VS4SDA5SCL6WP7VC824C0224C02P101P112P123P134P145P156P167P178RST9RXD/P3010TXD/P311INT0/P3212INT1/P313T0/P3414T1/P3515WR/P3616RD/P3717X118X219GND20P2021P212P223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE30EA31P0732P063P0534P0435P0336P0237P0138P039VC4089C5189C51YC1C2INT123C10UR910KP0RSTR2POWERVIN1GND2VOUT3UVOLTREGC1ELECTRO1C2ELECTRO1C1CAPAN1ANAN2ANAN3ANAN1AN2AN3AN1AN2AN3123456J1CON66789ISPY19Y210Y311Y412ABFCGDEDPABFCGDEDPABFCGDEDPABFCGDEDP1234567ABCDEFG8DPJ2LED4R1470R2470R3470R470R5470R6470R470R8470C1CAPKRELAYSPDTUOPTOISO1123J1CON3VCVCVCVCVCVCVCVCVCR11K12VD1DIODEU1BELQ1PNP1R121KR10RES2T9015AN1ANT39015T29015T19015T49015VCRSTP01P02P03P04P05P06P07图5红外接收电路原理图131红外遥控电源开关的特点红外遥控电子开关通过红外管发送控制编码来对相应设备进行控制，一般多见于家电设备。红外遥控电子开关的设计主要是通过通用家电通用遥控器来控制照明灯的开关，从而实现智能家居的部分功能。利用51系列单片机来实现红外线编解码和终端电路的驱动控制。132红外遥控电源开关的结构原理红外线遥控编码芯片为LC7461等芯片为例来说明用单片机实现红外遥控解码遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的脉冲宽度调制来加以说明，现以LC7461组成发射电路为例说明编码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0565MS、间隔056MS、周期为1125MS的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0565MS、间隔1685MS、周期为225MS的组合表示二进制的“1”上述“0”和“1”组成的42位二进制码经38KHZ的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，7461产生的遥控编码是连续的42位二进制码组，其中前26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。当遥控器上任意一个按键按下超过36MS时，LC7461芯片的振荡器使芯片激活，将发射一个特定的同步码头，对于接收端而言就是一个9MS的低电平,和一个45MS的高电平，这个同步码头可以使程序知道从这个同步码头以后可以开始接收数据。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056MS的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同，“0”为056MS,“1”为168MS,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1”。如果从056MS低电平过后，开始延时，056MS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056MS长些，但又不能超过112MS,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（112MS056MS）/2084MS最为可靠，一般取084MS左右即可。133继电器部分因为有触电，开关的瞬间会有电磁干扰，而51单片机的抗干扰能力很差，容易死机，所以考虑用固态继电器，没有触点。从而避免了这一弊端。继电器是一种感性器件，对家用电灯实行控制，所以要加上一个反峰二极管。134蜂鸣器部分蜂鸣器可以提示发音135光偶合部分因为设计的是控制电路，甚至是高电压，所以要求隔离工作要做好，为了保险起见，应该采用光偶合实行隔离。136电源部分电源部分通过一个7805电压转换器把电压值在6V15V之间的电压转换成5V输出。由于本次设计的电源电压值就是5V，所以整个设计电路的电源部分就是通过这个电压转换器提供。通过电源转换器转换来的电压值准确，误差较小，设计简单实用，所以应用十分广泛。14数码管的工作原理141数码管的特征数码管实际上是由7个发光管组成8字形构成的，加上小数点就是8个。什么是共阳极呢就是他们的公共端都接正极。扫描型的意思是，几位的数码管的段选都是并联的由他们的选位信号来控制哪一位的数码管发光。动态扫描显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一。其接口电路是把所有显示器的8个笔划段AH同名端连在一起，而每一个显示器的公共极COM是各自独立受I/O地线控制。CPU向字段输出端口送出字形码时，所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是那个显示器亮，则取决于COM端，而这一端是由COM端口控制的，所以我们就可以自行决定何时显示哪一位了。而所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的COM端，使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1MS），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。142数码管的构成单片机系统构成的8位LED动态显示电路，该电路以AT89C2051单片机为例。电路使用器件少，仅用到了2片中规模集成电路74LS164和74LS138，占用CPU的IO线少，特别适合于IO线不是很多的单片机如AT89C20511051，97C20511051，PIC16CXX等系统中使用。74LS164为一个串并转换移位寄存器，数据端A，B（第1，2脚）接单片机RXD引脚，时钟端CLK接单片机TXD，并行8位数据输出端口分别接到8个数码管的A，B，C，D，E，F，G，H；74LS138为3线8线译码器，译码器输入端A，B，C分别接AT89C2051的P10，P11，P12，译码器输出端Y0Y7接8个数码管从低位到高位的共阴极端。2、软件设计以及相关芯片的介绍21单片机模块211MCS51的芯片引脚单片机系统是整个系统的核心，而AT89C51又是单片机系统的核心，要正确地构建单片机系统就必须对AT89C51有个全面深入地了解。当然，最初的了解是从它的引脚的功能开始的。这个核心的核心是AT89C51,AT89C51是标准的40引脚的双列直插封装的元器件。它的各个引脚的功用，它的内部结构，时序图，它的各种常用接法，12V，5V运行模式下的各种性能特征，等等，将会在下文提到。这里主要讲的是单片机系统主要构成。图6就是它的引脚图。图689C51单片机外观图MCS51单片饥是采用40引脚双列直插封装的芯片，有些引脚具有两种功能。AT89C51是标准的双列直插式封装的集成电路芯片，40引脚，从引脚功能的角度来看，可将引脚分为分为三个部分I/O口线，控制口线和电源及时钟线。I/O口线具有P0,P1,P2,P3,4个8位口，P0,P1,P2是纯粹的输入输出口，P3的每一位都具有第二功能。由于引脚的限制，所以它的P3口全都有第二功能。控制口线具有4个，/PSEN外部取指指令，在访问外部ROM时，/PSEN信号会自动产生。ALE/PROGALE是地址锁存允许信号。在访问外部存储器RAM或ROM时，用它来锁存P0口送出的低8位地址信号。第二功能/PROG是在对8751的EPROM编程时，编程脉冲的输入端。EA/VPP/EA是访问外部存储器的控制信号当/EA无效时，访问内部ROM当/EA有效时（低电平），第二功能VPP将为片内RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不致丢失。RST/VPDRST时复位信号输入端，第二功能VPD时备用电源输入端。当主电源发生故障而突然下降或断电时，VPD将为片内RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不致丢失。电源及时钟VCC电源端。VSS接地端。XTAL1,XTAL2当使用单片机内部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。它的接法在下文有图例表示。晶体可在1212MHZ之间选择，电容可在630PF之间选择。对于CHMOS芯片来说，在使用上要注意它与HMOS芯片的两点区别。其一是CHMOS芯片可在软件的控制下停止芯片内振荡器的工作，使系统进入调电运行方式。其二是，当使用内部振荡电路时，石英晶体和微调电容的接法要用带上拉电阻的TTL门或COMS门。但当使用外部时钟源时，则是将外部时钟源接于XTAL1,而将XTAL2浮空。以上讲的是片内结构，片外为三总线结构1地址总线，2数据总线，3控制总线。地址总线地址总线的宽度为16位，因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7A0），而由P2口直接提供高8位地址（A15A8）。数据总线数据总线宽度为8位，由P0口提供。控制总线控制总线由第二状态下的P3口和4根独立控制线RST,/EA,ALE和/PSEN组成。AT89C51它的内部结构方框图如图19所示。它的引脚和80C51一样，但它和80C51有两个很重要的区别第一，80C51的内部ROM是普通的ROM，而AT89C51的内部ROM则是闪存，不但存取速度比80C51快，而且还可以在线更改。第二，对于80C51，输入/输出口P0,P1,P2,P3,真正能完全为用户使用的，只有P1口以及部分作为第一功能使用的P3口。而对于AT89C51来讲，P1,P2,P3,P0口，都可真正成为完全为用户使用的输入/输出口。由于这两点重要区别，使AT89C51在使用上比80C51更方便好用。作为单片机，有它自己的使用规范、程序。这些我们必须了解，这是使用它的第一步。下面就是用图表、图形的方式对它作出说明。表1表1告诉我们单片机的写编码数据，读编码数据，写锁存，芯片清除，读信号周期等模式下控制信号线的值或者是电平情况及其P2,P3口的部分端口的电平情况。在编程时必须认真阅读表1，在各种模式下，一些端口有它的固定值，否则容易出错却检查不出来。单片机的振荡电路有许多种方式。在本设计中使用芯片内部的振荡电路，用12MHZ的晶振。它的接法如图7所示。图7图7使用单片机内部电路的时钟电路，时钟电路中的电容为630PF，在这里使用30PF的电容。AT89C51工作模式分为高电压工作模式，低电压工作模式。高电压工作模式时的电源电压为12V，低电压工作模式时的电源电压为5V。在这分别给出两个工作模式的时序图，不过在本设计使用的是低电压工作模式，所以对于高电压工作模式，只给出时序图和低电压模式时的时序图相比较。不再对它进行讨论。高电压工作模式的时序图如图20所示，低电压工作模式的时序图如图8所示。图85V电源电压工作模式时序图图8列出了地址端口，数据口，地质锁存允许端口，外部存储器访问使能端，芯片使能端，即中断口0之间的时序关系。高低电源电压工作模式之间的比较可得出，两者的不同只是在地址锁存允许端口。在低电压工作模式地址锁存允许端口只有两种逻辑电平，而高电压工作模式的地址锁存允许端口除了逻辑电平1，0外，在编程地址阶段，/EA会出现一个、VPP电平，高于逻辑电平1。CPU发出的控制信号有两类，一类使计算机内部的，用户不能接触此信号，因此也不必对它们作很多的了解。另一类使通过控制总线送到片外的，对于这部分控制信号的时序，则是计算机使用者应该关心的。因为这里只使用5V电源电压工作模式，所以对它的高电平工作模式不再讨论。下面讨论在5V工作模式下的各种性能。首先先看看它的直流特性单片机在直流情况下，及没有信号输入的情况下，每个引脚，每个寄存器有它的固有值。如表2所示。表2注意事项1在稳定的条件下（非传输），IOL必须有以下的外部限制每个引脚最大电流IOL10MA每个8位引脚端口0最大电流IOL26MA端口1，2，315MA所有引脚输出电流IOL最大总和71MA如果引脚的IOL超过了测试条件，输出电压VOL也将超过它的相关范围。引脚不能如在测试条件下一样降低电压。2VCC的电压降最小为2V212单片机的复位RST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效。高电平有效持续时间为24个振荡周期以上。若时钟频率为6MHZ，则复位信号至少持续4微妙以上，才可以使单片机复位。复位以后，07H写入栈指针SP，P0P3口均置1（允许输入），程序计数器PC和其他特殊功能寄存器SFR全部清0。只要该脚保持高电平，MSC51使循环复位。当RST端有高变低后，MCS5L由ROM的0000H开始执行程序。MCS51的复位操作不影响内部RAM的内容。当VCC加电后，RAM的内容是随机的。单片机的复位方式有上电自动复位和手工复位两种，图L9是51系列单片机常用的上电复位及手动复位电路，只要VCC上升时间不超过1，它们都能很好地工作，MS建图9两种复位电路议使用复位电路A，如果条件不允许亦可使用复位电路B。213单片机的中断MCS51系列中有5个中断源或6个中断源，如图所示。它们可分为2个优先级，其中每一个中断源的优先级都可以由程序排定。5个中断源的中断要求是否会得到响应，受允许中断寄存器IE中各位的控制；它们的优先级分别由中断优先级寄存器IP的各位确定；同优先级内的各中断源同时要求中断时，还要靠内部的查询逻辑来确定响应的次序，不同的中断源有不同的中断向量。52于系列的中断系统与此类同，只不过增加了一个中断源。图8MCS51的中断系统214允许中断窖存器IE下图示出允许中断寄存器各位的定义。现说明如下图9IE允许中断寄存器1EA1E7总允许位。EA0，禁止一切中断。EAL，则每个中断源是允许还是禁止，分别由各自的允许位确定。2一IE6保留位。3ET2IE5定时器2中断允许位。ET20，禁止定时器2中断O4ESIE4串行口中断允许位。ES0，禁止串行口中断。5ETLIE3定时器1中断允许位。ET10，禁止定时器1中断O6EXL1E2外部中断L允许位。EXL0，禁止外部中断1。7ET0IE1定时器0中断允许位。ET00，禁止定时器0中断。8EX0IE0外部中断0允许位。EX00，禁止外部中断0。22利用单片机进行红外线编、解码遥控这里只介绍彩电、VCD遥控器常用的编码方式，而空调的遥控器由于带有温度值和时间参数，码元非常长，这里不作介绍。通过利用红外线读码仪检测了大量的彩电、VCD遥控器的编码，发现大概有以下两种编码格式（FORMAT）。第一种格式为1913、9012、1621格式；第二种格式为3010格式。其中尤以第一种格式用得最多。要识别一个遥控器的格式很简单，只要把遥控器拆开，看它所用的集成块型号就知道，比如UPD1621、SAA3010，其格式就是1621、3010格式。下面分别介绍这两种编码格式。第一种格式以1621为例，当按下遥控器的某个按键时，遥控器将发射出一帧数据，帧数据的编码格式由但部分组成；引导码（LEADCODE）、客户码CUSTOMCODE、数据码DATACODE,见下图10。对于一个遥控器来说，每个按键所发射的帧数据的客户码总是一样的，有区别的是数据码。其中9012和9013、1621格式的唯一区别就是引导码的高电平宽度不一样，9012格式为45，9013和1621的格式为9。帧结构中MSMS的客户码和数据码各有两个字节，第一个字节和第二个字节互为按位取反，其中客户码的高4位和低4位又互为按位取反，如帧结构FF0AA55。0码和1码的结构见下图11，0码由056高电平和0565低电平组合而成，1码由056高MSMSMS电平和169低电平组合而成。码元的高电平信号采用38KHZ矩形波（载波）调制S发射，载波占空比（）为1/3，低电平无信号发射。DUTY图101621格式帧可格式第二种格式3010与第一种格式截然不同，它是以信号脉冲的上升沿和下降沿来分别表示1码和0码的。其帧格式见下图12，每一帧由起始位（STARTBIT）、扩展位（ENLARGEDBIT）、翻转位（TOGGLEBIT）、系统位（SYSTEMBIT）和数据位（DATABIT）组成。其位码结构见图。码元高电平也是采用38KHZ载波调制发射。前面我们了解了遥控器的编码格式，那么我们用单片机来进行编、解码就是一个怎样来写程序的问题，而硬件电路很简单。我们以1621格式为例看看怎样用单片机来模拟它以及程序调试的一些技巧。单片机使用AT89C2051，晶振为12MHZ，电路如图13所示图13红外线发射、接收电路056MS1125MS0码056MS225MS1码图111621格式码元结构S4S3S2S1S0D5D4D3D2D1D0系统位数据位起始位扩展位翻转位14位23466MS图123010格式帧结构1D2C3DDCFVAB图15这里只用了单片机的一个I/O口，且不必加任何驱动电路。当要发射信号比如0码，事实上P30口上的电平状态如图5所示，码元的高电平时就是载波信号，码元的低电平时P30口为高电平，不发射信号。38KHZ载波的周期为263微秒，由于单片机最多只能精确到1微秒，载波周期取27微秒时发射信号最稳定，发射距离大于8米。编程时关键是如何准确地在P30口上产生38KHZ载波。对于用C51编的程序，由于不知道其汇编代码，很难精确地取得周期为微秒的信号，即使是用定时器，进出中断程序以及重装计数初值都要耗费一定的时间，也很难精确到微秒。我们采用循环延时的方法产生载波，用断点法来调试。通常事业KEILC编译器都有程序调试功能，调试程序时启动定时器0，并设定为1，不必开放中断，在产生载波的循环子程序里设置一个断点，当程序第一次运行到断点时又记下计数器的值，两值相减就是载波周期了，反复改变延时时间直到载波周期为27微秒。当我们没有测量仪器时，这种方法不失为测量信号周期的一种好方法。当然，码元的宽度亦可采用这种方法调试。下面是参考程序INCLUDE/晶振为12MHZSBITLEDP30SBITKEYP37/帧数据放数组DATA里UNSIGNEDCHARDATA40X00,0XFF,0X1F,0XE0VOIDTRANSMITINTC1,INTC2/发射子程序MAINUNSIGNEDCHARI,JWHERE10839MS1674MS1674MS0839MS图143010格式码元结构0码1码WHEREKEY/没按键下，等待TRANSMIT340,565/发射引导码FORI0IJ/1码ELSETRANSMIT19,70/0码TRANSMIT19,17WHILEKEY/等待释放按键/VOIDTRANSMITINTC1,INTC2/C1为高电平宽度UNSIGNEDCHARI/C2为低电平宽度DOLED1/产生38KHZ载波FORI8I0I/延时18微秒LED0WHILEC1LED1WHILEC2利用单片机对红外线信号进行解码也很简单，电路如图6B，一体化红外接收头内部集成有解调、信号放大和整形等电路，要注意的是在没有红外信号时，其输出端为高电平，有信号时为低电平，故其输出信号电平正好与发射端相反。因而接收头输出的码元信号电平有区别的是高电平宽度不一样，0码高电平宽度为0565毫秒，1码为169毫秒。本例程就是测量高电平宽度来识别码元的，程序取帧数据的最后一个字节就可以识别不同的按键，客户码和数据码的第一个字节舍弃掉，最后将数据输出到P1口。程序如下INCLUDE/晶振为12MHZSBITRECP31UNSIGNEDCHARI,CHUNSIGNEDINTTMAINTMOD0X01TR01WHILE1WHILEREC/等待接收信号TTH0400T1400T24/取出最后一个字节CH|1信号线其它）。下面是PCB板制作的一些经验和心得1板的布局放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接件之类，这些器件放置好后用软件的LOCK功能将其锁定，使之以后不会被误移动；放置线路上的特殊元件和大的元器件，如发热元件、变压器、IC等；放置小器件。元器件离板子边缘的距离可能的话所有的元器件均放置在离板子的边缘3MM以内或至少大于板厚，这是由于在大批量生产的流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也为了防止由于外形加工引起边缘部分的缺损，如果印制线路板上元器件过多，不得已要超出3MM范围时，可以在板的边缘加上3MM的辅边，辅边开V形槽，在生产时用手掰断它就可以。2高低压之间的隔离在许多印制线路板上同时有高压电路和低压电路，高压电路部分的元器件与低压部分要分隔开放置，隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2000KV时板上要距离2MM，在此之上的需要按比例算，然后加大。例如若要承受3000V的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在35MM以上，许多情况下为避免爬电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。3印制线路板的走线印制导线的布设应尽可能的短，在高频回路中更应如此；印制导线的拐弯应成圆角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能；当两面板布线时，两面的导线适宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。4印制导线的宽度导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值以承受的电流大小而定，但最小不宜小于02MM，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取03MM；导线宽度在大电流情况下还要考虑其温度升，单面板实验表明，当铜箔厚度为50M、导线宽度115MM、通过电流2A时，温升很小，因此，一般选用115MM宽度导线就可能满足设计要求而不致引起温升；印制导线的公共地线应尽可能地粗大点，可能的话，使用大于23MM的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，由于流过的电流的变化，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化；在DIP封装的IC脚间的走线，可应用1010与1212原则，即当两脚间通过2根线时，焊盘直径可设为50MIL、线宽与线距都为10MIL，当两脚间只通过1根线时，焊盘直径可设为64MIL、线宽与线距都为12MIL。5印制导线的间距相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压。这个电压一般包括工作电压、附加波动电压以及其它原因引起的峰值电压。如果有关技术条件允许导线之间存在某种程度的金属残粒，则其间距就会减小。因此设计者在考虑电压时应把这种因素考虑进去。在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且要加大间距。6印制导线的屏蔽与接地印制导线的公共地线，应尽量布置在印制线路板的边缘部分。在印制线路板上应尽可能多地保留铜箔做地线，这样得到的屏蔽效果，比一长条地线要好，传输线特性和屏蔽作用将得到改善，另外起到了减小分布电容的作用。印制导线的公共地线最好形成环路或网状，这是因为当在同一块板上有许多集成电路，特别是有耗电多的元件时，由于图形上的限制产生了接地电位差，从而引起噪声容限的降低，当做的是回路时，接地电位差减小。另外，接地和电源的图形尽可能要与数据的流动方向平行，这是抑制噪声能力增强的秘诀；多层印制线路板可采取其中若干层作为屏蔽层，电源层、地线层都可视为屏蔽层，一般地线层和电源层设计在多层印制线路板的内层，信号线设计在内层和外层。4电路的调试以及软件调试41红外遥控硬件电路的调试首先，要对着原理图来检查电路是否跟自己设计的电路没有差错，同时也要对着PCB注意，细心的检查各个注意点。其次，用万能表检查电路板的布线是否有断路和短路的情况，当万能表用表针测一条线的时候有鸣叫声说明电路是通的，反之就没通，而两条线靠近的时候，分别用两表针探测这两条线，假如有鸣叫声时就说明电路是短路的。就这样要逐一的耐心检查红外接收部分的测试，然后则用示波器探测各个按键所发出的频率是否不同，若相同则电路肯定有误。5、结论经过这次毕业设计，我觉得自己学到了不少东西。归纳起来，主要有以下几点1、大学三年多的时间都是在学习理论基础知识，并未真正地去应用和实践，导致了这次毕业设计的进度偏慢，这次毕业设计增强了动手的能力。2、了解进行一项相对比较大的设计所必不可少的几个阶段。3、学会了更好利用资料和工具书。期间遇到很多棘手的问题没办法解决时，通过查阅各种网站信息和翻阅相关资料来解决，从而使问题简单化。4、实践能力得到了进一步提高，在调试过程中积累了一些经验。由于对硬件原理还不是非常的熟悉和深入理解，使得在调试的时候遇到问题不能马上解决，但是通过老师和同学的指导，让我更进一步地懂得我的硬件原理知识，从而对课题也更加通透。5、毕业设计对以前学过的理论知识起到了回顾作用，并对其加以进一步的消化和巩固。在我的课题中有很多东西是以前学过的，比如之前模电所涉及到的一些相关知识，在设计过程中用到了，让我有个再学习的过程。6、毕业设计培养了严肃认真和实事求是的科学态度。而且培养了吃苦耐劳的精神以及相对应的工程意识。7、这次毕业设计前后历时三个月，从结构的构思，各个模块的设计，每个参数的计算，原理图的绘制，制PCB图，手工制作PCB板，数据压缩程序的算法设计，编程调试的整套工序亲力亲为，加深了对模电，数电，单片机的理解，认识了理论到实