教学案例设计学习型红外线遥控器设计单片机

1、本科生课程设计 题题 目目 名名 称称 基于基于 80c52+proteus80c52+proteus 仿真的学习型红外线遥控器设计仿真的学习型红外线遥控器设计 专专 业业 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班班 级级 09 级电气本科一班级电气本科一班 学学 生生 姓姓 名名 马志垒马志垒 0612090544（25） 禹涛阳禹涛阳 0612090529（22） 雷心剑雷心剑 0612090124（33） 刘刘 元元 0612090426（38） 指指 导导 教教 师师 李娜李娜 联联 系系 方方 式式2012 年年 6 月月 基于基于 80c52+proteu

2、s80c52+proteus 仿真的学习型红外线遥控器设计仿真的学习型红外线遥控器设计 摘要摘要 目前，随着人民生活水平的提高，各种家用电器种类增加和无线遥控产品开始大量普 及，红外遥控器的使用频率也越来越高，针对国内红外遥控学习技术成熟，但产品化程度 相应较低的特点，本文自主设计一种具有红外学习功能的红外遥控器，借此促进红外遥控 学习技术在国内市场的产品化推广。 如今，带红外遥控的家用电器种类繁多，比如电视、空调、vcd 等，有些设备也常配 有红外装置，如汽车和摩托车的防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控。但是，由于各种红 外遥控编码格式不同，使得各种产品的遥控器并不能兼容，用户在使用过程中容易

3、产生混 乱，这给人们的日常生活带来了诸多不便。针对目前市面上已有的学习型遥控器都只能对 一些特定的红外遥控编码进行学习的情况，本文介绍了一种基于单片机的学习型遥控器， 以 c51 系列单片机 at89c52 为核心，配以一体化红外接收头 sm0038、存储器、还原调制 与红外发光管驱动电路，通过测量红外遥控信号的脉冲宽度来原封不动地保存红外遥控编 码，并直接利用单片机的定时器产生 38khz 的载波信号，一体化红外接收头负责红外遥控 信号的解调， 将调制在 38 khz 上的红外脉冲信号解调并反向后再输入到 at89c52，实现 了对各种空调遥控器的自学习功能，而不需要其它电路或芯片来完成，节

4、约了成本。该学 习型遥控器能成功地学习、记忆和再现各种红外遥控编码，从而实现了对多个红外遥控装 置的统一管理。测试结果表明，本编码压缩方法简化了编码信息，减少了存储空间，可以 代替各种遥控器，从而真正实现一器多用的效果。 关键词：自学习；红外遥控；单片机控制；红外载频和解码 目录目录 前言前言 .3 第一章第一章单片机课程设计概述单片机课程设计概述 .4 1.11.1 单片机课程设计的意义单片机课程设计的意义 .4 1.21.2 单片机课程设计的内容、方法和手段单片机课程设计的内容、方法和手段.4 1.2.1 proteus 软件简介.4 1.2.2 keil 软件简介.7 第二章第二章项目要

5、求项目要求 .10 2.12.1 c51c51 单片机解码红外遥控器原理单片机解码红外遥控器原理.10 2.22.2 具体设计要求具体设计要求 .12 2.2.1 主要功能模块.12 第三章第三章系统设计系统设计 .14 3.13.1 学习型遥控器相关知识学习型遥控器相关知识 .14 3.1.1 学习型遥控器概述.14 3.1.2 学习型遥控器的通信原理.15 3.23.2 框图设计框图设计.15 3.33.3 知识点知识点.18 第四章第四章硬件设计硬件设计 .19 4.14.1 系统硬件电路设计系统硬件电路设计 .19 4.24.2 详细元件清单详细元件清单 .20 4.34.3 控制电路

6、分析控制电路分析 .21 4.3.1 控制电路的主要电路单元.22 第五章第五章软件设计软件设计 .27 5.15.1 程序流程图程序流程图.27 5.25.2 程序清单程序清单.27 第六章第六章系统仿真及调试系统仿真及调试.28 6.16.1 软硬件调试软硬件调试.28 第七章第七章课程设计总结及体会课程设计总结及体会.29 7.17.1 课程设计总结课程设计总结 .29 7.27.2 心得体会心得体会.29 参考文献：参考文献：.30 附录附录 1 1：自学习型红外遥控器原理图（基于：自学习型红外遥控器原理图（基于 proteusproteus 仿真）：仿真）：.31 附录附录 1 1：

7、单片机单片机 c c 源程序源程序：.32 前言前言 人们在日常生活中总要用到各种各样的红外遥控器。比如说电视机、空调、汽车、 dvd、车库防盗门等等，有些工作场所也需要用到各种红外设备，所以要经常更换遥控器， 这样会比较麻烦，给人带来很多不便。针对这些情况，市场上已经出现了学习型的红外遥 控器，不过，这种遥控器只能针对一些特定的遥控器进行学习，而这次我们所要介绍的这 款红外遥控器能够实现对各种红外遥控指令的学习，并且能够见其转发应用起来，从而实 现一器多用，给人们避免了一些不必要的麻烦。无线工控类产品学习型遥控器、拷贝型遥 控器，学习型遥控器具有学习功能，可以与学习型控制器自动对码，直接使用

8、，不需要编 码，省去了配制遥控器的麻烦，买回去自动对码后就可以直接使用。当红外遥控器的某个 按键按下时，发射出一组串行二进制遥控编码脉冲。该脉冲由引导码、系统码、功能码和 反码组成，通过设置这些编码以及码长便可区分不同的红外遥控器。红外接收器负责红外 信号的接收和放大并解调出 ttl 电平信号送至微处理器进行处理，微处理器通过比较和识 别接收来的红外遥控编码便可执行相应的遥控功能。本系统的设计思想是不考虑红外编码 方式，仅利用单片机 at89c52 对多个红外遥控编码的脉冲宽度进行测量，并原封不动地把 发射信号中高、低电平的时间宽度记忆至扩展存储区的指定地址。当要发射红外信号时， 从扩展存储区

9、中还原出相应的红外遥控编码，并调制到 38khz 的载波信号上，最后，通过 三极管放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号，达到学习和发射的目的，从而实现一 个遥控器控制多种红外遥控设备。学习型遥控器是一款携带多功能并符合现代人追求简约 生活理念的新概念产品，它将各种普通遥控器常用按键进行精心提取后并融合为一体，通 过独有的智能控制技术，使用户能够同时轻松地操作电视、影碟、录像机、机顶盒、激光 唱机以及音响功放等各种视听类家用电器，从而实现了“一器在手，遥控天下”的梦想。 第一章第一章单片机课程设计概述单片机课程设计概述 单片机原理与应用课程是一门理论性、实践性很强的专业技术基础课程，单片机课程

10、 设计是单片机教学的重要组成部分，是培养单片机系统设计和开发能力的重要教学环节。 这一环节对掌握单片机技术在生产实践中的应用，对后续专业课程的学习及应用型、创造 性一线工程技术人才的造就将起到积极的促进作用。 1.11.1 单片机课程设计的意义单片机课程设计的意义 单片机课程设计是以课题或项目设计方式开展的一门课程，具有较强的综合性、实践 性，是将单片机原理与应用课程的理论知识转变为应用技术的重要教学环节。这一环不但 能加深对单片机原理的理解，而且还能培养学生的时间动手能力，开发学生的创新思维， 提高学生的分析、解决问题的能力。 1.21.2 单片机课程设计的内容、方法和手段单片机课程设计的内

11、容、方法和手段 单片机课程设计的内容主要包括单片机系统电路设计与程序设计。 目前设计过程中容易造成原件和仪器仪表的损坏，而借助 proteus 和 keil 进行单片 机系统开发，可以节省设计成本，提高设计速度。 1.2.1 proteus 软件简介 proteus 软件是一个完整的嵌入式系统软件、硬件设计仿真平台，它包括原理图输入 系统 isis、带扩展的 prospice 混合模型仿真器、动态元件库、高级图形分析模块和处理 器虚拟系统仿真模型 vsm。isis 是 proteus 系统的中心，具有超强的控制原理图设计环境。 它是英国 labcenter electronics 公司出版的

12、eda 工具软件。它不仅具有其它 eda 工具软 件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工 具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于 单片机开发应用的科技工作者的青睐。proteus 是世界上著名的 eda 工具(仿真软件)，从 原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 pcb 设计，真正实现了 从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、pcb 设计软件和虚拟模型 仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、a

13、vr、arm、8086 和 msp430 等，2010 年又 增加了 cortex 和 dsp 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也 支持 iar、keil 和 mplab 等多种编译器。 1、功能特点 proteus 软件具有其它 eda 工具软件（例：multisim）的特点。这些基本功能包括： 原理布图、pcb 自动或人工布线，spice 电路仿真，仿真处理器及其外围电路，并可以仿 真 51 系列、avr、pic、arm、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上 编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析 仪、示波器等

14、，proteus 建立了完备的电子设计开发环境。 2、功能模块 （1）智能原理图设计（isis） 丰富的器件库：超过 27000 种元器件，可方便地创建新元件； 智能的器件搜索：通过模糊搜索可以快速定位所需要的器件； 智能化的连线功能：自动连线功能使连接导线简单快捷，大大缩短绘图时间； 支持总线结构：使用总线器件和总线布线使电路设计简明清晰； 可输出高质量图纸：通过个性化设置，可以生成印刷质量的 bmp 图纸，可以方便地供 word、powerpoint 等多种文档使用。 （2）完善的电路仿真功能（prospice） prospice 混合仿真：基于工业标准 spice3f5，实现数字/模拟电

15、路的混合仿真； 超过 27000 个仿真器件：可以通过内部原型或使用厂家的 spice 文件自行设计仿真器件， labcenter 也在不断地发布新的仿真器件，还可导入第三方发布的仿真器件；多样的激励 源：包括直流、正弦、脉冲、分段线性脉冲、音频（使用 wav 文件） 、指数信号、单频 fm、数字时钟和码流，还支持文件形式的信号输入；丰富的虚拟仪器：13 种虚拟仪器， 面板操作逼真，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、直流电压/电流表、交流电压/电流 表、数字图案发生器、频率计/计数器、逻辑探头、虚拟终端、spi 调试器、i2c 调试器等； 生动的仿真显示：用色点显示引脚的数字电平，导线以不同颜

16、色表示其对地电压大小，结 合动态器件（如电机、显示器件、按钮）的使用可以使仿真更加直观、生动；高级图形仿 真功能（asf）：基于图标的分析可以精确分析电路的多项指标，包括工作点、瞬态特性、 频率特性、传输特性、噪声、失真、傅立叶频谱分析等，还可以进行一致性分析。 （3）独特的单片机协同仿真功能（vsm） 支持主流的 cpu 类型：如 arm7、8051/52、avr、pic10/12、pic16、pic18、pic24、dspic33、hc11、basicstamp、 8086、msp430 等，cpu 类型随着版本升级还在继续增加，如即将支持 cortex、dsp 处理 器；支持通用外设模型

17、：如字符 lcd 模块、图形 lcd 模块、led 点阵、led 七段显示模块、 键盘/按键、直流/步进/伺服电机、rs232 虚拟终端、电子温度计等等，其 compim（com 口物理接口模型）还可以使仿真电路通过 pc 机串口和外部电路实现双向异步串行通信； 实时仿真：支持 uart/usart/eusarts 仿真、中断仿真、spi/i2c 仿真、mssp 仿真、psp 仿真、rtc 仿真、adc 仿真、ccp/eccp 仿真；编译及调试：支持单片机汇编语言的编辑/ 编译/源码级仿真，内带 8051、avr、pic 的汇编编译器，也可以与第三方集成编译环境 （如 iar、keil 和 h

18、itech）结合，进行高级语言的源码级仿真和调试。 （4）实用的 pcb 设计平台 原理图到 pcb 的快速通道： 原理图设计完成后，一键便可进入 ares 的 pcb 设计环境， 实现从概念到产品的完整设计；先进的自动布局/布线功能：支持器件的自动/人工布局； 支持无网格自动布线或人工布线；支持引脚交换/门交换功能使 pcb 设计更为合理；完整 的 pcb 设计功能：最多可设计 16 个铜箔层，2 个丝印层，4 个机械层（含板边） ，灵活的 布线策略供用户设置，自动设计规则检查，3d 可视化预览；多种输出格式的支持：可以 输出多种格式文件，包括 gerber 文件的导入或导出，便利与其它 p

19、cb 设计工具的互转 （如 protel）和 pcb 板的设计和加工。 3、资源丰富 （1）proteus 可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元 器件，有 30 多个元件库。 （2）proteus 可提供的仿真仪表资源 ：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、spi 调试 器、i2c 调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一 种仪器可以在一个电路中随意的调用。 （3）除了现实存在的仪器外，proteus 还提供了一个图形显示功能，可以将线路上 变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。这些虚 拟仪器仪表具有理想的参数指

20、标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能 减少了仪器对测量结果的影响。 （4）proteus 可提供的调试手段 proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测 试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。 4、电路仿真 在 proteus 绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件（.hex） ，可以在 proteus 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。 proteus 是单片机课堂教学的先进助手。 proteus 不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象 化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效 果。 它的元

21、器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代 了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软 件调试、运行结果等。 课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于 proteus 提供了实验室无 法相比的大量的元器件库，提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上 难以相比的虚拟仪器、仪表，因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。 随着科技的发展， “计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它 具有设计灵活，结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少，也可 降低工程制造的风险。相信在单片

22、机开发应用中 proteus 也能茯得愈来愈广泛的应用。 使用 proteus 软件进行单片机系统仿真设计，是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术 相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在单片机课 程设计和全国大学生电子设计竞赛中，我们使用 proteus 开发环境对学生进行培训，在 不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接 受，更容易提高。实践证明，在使用 proteus 进行系统仿真开发成功之后再进行实际制 作，能极大提高单片机系统设计效率。因此，proteus 有较高的推广利用价值。 1.2.2 keil 软件简介 单片机开发

23、中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为 cpu 可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使 用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 mcs-51 单片 机的汇编软件有早期的 a51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐 渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，keil 软件是目前最流行开发 mcs-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 keil 即可看出。 keil 提供了包括 c 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在 内的完整开发方案

24、，通过一个集成开发环境（uvision）将这些部份组合在一起。运行 keil 软件需要 pentium 或以上的 cpu，16mb 或更多 ram、20m 以上空闲的硬盘空间、 win98、nt、win2000、winxp 等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用 51 系列单片机 的爱好者来说是十分必要的，如果你使用 c 语言编程，那么 keil 几乎就是你的不二之选 （目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件） ，即使不使用 c 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你 事半功倍。 keil 软件包是一个功能强大的开发平台，它包括项目

25、管理器、cx51 编译器、ax51 宏 汇编器、bl51/lx51 链接定位器、ptx51 实时操作系统、simulator 软件模拟器及 monitor51 硬件目标调试器。它是一种集成化程度高的文件管理编译环境，主要的功能为 变异 c 语言源程序，汇编源程序或混合语言源程序，连接的定位目标文件和库，创建.hex 文件，调试目标程等。keil 是目前最好的 51 单片机开发工具之一。keil 文件支持模拟仿 真（simulator）和用户目标板调试（monitor51）两种工作模式。前者不需要任何单片机 硬件即可完成用户程序仿真、调试，后者利用硬件目标板中的监控程序可以直接调试目标 硬件系统

26、。keil c51 是美国 keil software 公司出品的 51 系列兼容单片机 c 语言软件开 发系统，与汇编相比，c 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因 而易学易用。 1、系统概述 keil c51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 windows 界面。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到 keil c51 生成的目标 代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能 体现高级语言的优势。下面详细介绍 keil c51 开发系统各部分功能和使用。 2、keil c51 单片机软件开发系

27、统的整体结构 c51 工具包的整体结构，uvision 与 ishell 分别是 c51 for windows 和 for dos 的集 成开发环境(ide)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员 可用 ide 本身或其它编辑器编辑 c 或汇编源文件。然后分别由 c51 及 c51 编译器编译生成 目标文件(.obj)。目标文件可由 lib51 创建生成库文件，也可以与库文件一起经 l51 连接 定位生成绝对目标文件(.abs)。abs 文件由 oh51 转换成标准的(.hex)文件，以供调试器 dscope51 或 tscope51 使用进行源代码级调试，也可由仿真

28、器使用直接对目标板进行调试， 也可以直接写入程序存贮器如 eprom 中。 使用独立的 keil 仿真器时，注意事项： （1）仿真器标配 11.0592mhz 的晶振，但用户可以在仿真器上的晶振插孔中换插其他 频率的晶振。 （2）仿真器上的复位按钮只复位仿真芯片，不复位目标系统。 （3）仿真芯片的 31 脚（）已接至高电平，所以仿真时只能使用片内 rom，不能使 用片外 rom；但仿真器外引插针中的 31 脚并不与仿真芯片的 31 脚相连，故该仿真器仍可 插入到扩展有外部 rom（其 cpu 的引脚接至低电平）的目标系统中使用。 3、优点 （1）keil c51 生成的目标代码效率非常之高，多

29、数语句生成的汇编代码很紧凑，容 易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 （2）与汇编相比，c 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势， 因而易学易用。用过汇编语言后再使用 c 来开发，体会更加深刻。 keil c51 软件提供丰 富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 windows 界面。 第二章第二章项目要求项目要求 利用单片机作为控制核心，要求可以学习不同遥控器的某个按件功能。使用时先用原 遥控器对着学习器按一下某操作键，学习器就可实现原遥控器中该键的遥控功能。 学习型红外遥控器在按下 k 键待绿色指示灯亮后，用遥控器对着红外接收头按下某个 功能键，当绿灯灭说

30、明学习完毕，再按发射键就可以进行遥控操作。 2.12.1 c51c51 单片机解码红外遥控器原理单片机解码红外遥控器原理 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，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。不同的厂家设计生产的遥控器各不相同，即内部使用的主控芯片不同， 因而产生的编码也就不同，这使得遥控器的杰操作变得复杂，但却可以有效地避免遥控器 之间的相互干扰。 常用遥控器有 ppm（脉冲位置调制）和 pw

31、m（脉冲宽度调制）两种编码格式。下面以 pwm 编码的红外线遥控器 lc7461（rm-d 型号，lc7461 为其核心芯片）为例说明电视遥控 器的应用，同时以接收到的实际信号波形进行分析。 pwm 编码是在脉冲宽度不变的情况下，通过改变周期来表示“0”或“1” 。例如，电 视遥控器 lc7461 就是利用这种编码格式，一位数据的周期是不固定的，分别为 1.125ms 和 2.25ms，其中以脉宽 560s、间隔 565s、周期 1.125ms 表示二进制“0” ，以脉宽 560s、间隔 1685s、周期 2.25ms 表示二进制“1” 。具体波形如图 2-1 所示。 560us 565us

32、1.125ms 遥控 发射 码”0 ” 560us 1685us 2.25ms 遥控 发射 码”1 ” 图 2-1 pwm 波形图 lc7461 遥控器发射的红外数据编码包括五个部分：引导码、系统识别原码、系统识 别反码、数据原码和数据反码，共 42 为数据组成。引导码由 9ms 的低电平和 4.5ms 的高 电平组成，系统识别码由 13 位原码数据和 13 为反码数据构成，数据码有 8 位原码数据和 8 位反码数据构成。具体结构由表 2-1 所列。用户识别码用于区别不同厂家生产的遥控器， 防止不同类型遥控器的相互干扰；8 位数据反码用于验证前面接收的原码数据是否正确。 例如，按下遥控器上的电

33、源开关键时产生的信号波形如图 2-2 所示。 表 2-1 红外数据结构码 引导码系统识别原 码 系统识别反 码 数据原码数据反码 9ms 低电平, 4.5ms 高电平 11111000100000000011101111d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 0123 4 5 6 7 9ms 4.5ms引导码 图（a） 系统识别原码 图（b） 系统识别反码 图（c） 数据原码 图（d） 数据反码 图（e） 图 2-2 lc7461 电源开关键的信号波形图 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出的波形是与发射波形是

34、反向的，如图 2-3 所示。 560us 565us 1.125ms 一体化接收 头输出的 码”0” 560us 1685us 2.25ms 一体化接收 头输出的 码”1” 图（a） 图（b） 图 2-3 一体化接收头输出的波形 2.22.2 具体设计要求具体设计要求 1、适用于编码式红外线遥控型家用电器。 2、可遥控多台家用电器。 3、具有一个学习/控制复用键。 4、可通过一个设备选择键和各个功能控制键实现对多台设备的常用功能的学习和控 制。 5、成本低，抗干扰能力强。 2.2.1 主要功能模块 学习型红外线遥控器控制系统主要功能模块包括单片机主控模块、红外接收及发射电 路、复位电路、按键及

35、状态指示电路等部分组成。根据具体情况选择合适型号的单片机、 一体化红外遥控接收器等硬件设备进行设计。 为了实现遥控码的记录还原功能，系统应具有红外线的接收解码、红外线的调制发射、 操作按键和功能控制单元。由于功能定位学习一个遥控按键的遥控的功能，因此决定采用 at89c52 单片机作为控制器。 at89c52 单片机中具有 256 字节的内存单元，可存储遥控码脉宽的数据。遥控码的脉 宽数据可以用红外线接收解码后送单片机读入，发射时由单片机产生 38khz 红外调制信号 送红外线发管发射。 学习型红外遥控器由红外接收电路、单片机控制器、红外发送电路、e2prom 存储器、 操作键盘及 led 遥

36、控指示灯构成。 单片机 at89c52 构成红外遥控的处理器，其数据存储器 ram(256b)用来存储学习过程 中编码信号的脉冲宽度和编码。 1、红外发射电路：38 khz 方波直接由单片机模拟产生，经过三极管放大后，驱动红 外发光二极管(注意：40 khz 载波不能用 at89c52 定时器产生，因为 38 khz 载波信号的 周期只有 26s，考虑到有载波时的占空比为 1/3，即定时器的最小中断时间间隔只有 8s，在执行中断时中断处理过程(如保护现场等)实际运行时间，根据中断点的不同需要 的时间也不同（有时会大于 8s，这样不能保证 38 khz 信号的稳定性)在软件处理过程 中应用延时程

37、序模仿 38 khz 的红外载波信号。 2、红外接收头：在与单片机连接时，将接收来的红外遥控信号反相，其正向信号接 外部中断 0，反相信号接外部中断 1。通过记录 2 个中断间的间隔时间来测量红外遥控信 号的高低电平的脉宽值。 3、外接 e2prom 存储器：用于存放学习到的控制命令的编码和高低电平信号的脉宽值。 4、按键盘：启动一个学习过程。 5、led 指示灯：用于显示遥控器的工作状态。 第三章第三章系统设计系统设计 3.13.1 学习型遥控器相关知识学习型遥控器相关知识 什么是智能学习型万能遥控器？ 学习型遥控器就是可以克隆别的遥控器的遥控器。它可以将别的遥控器发射出的遥控 信号变成自己

38、的信号发射出去。 主要特点：适用绝大多数红外控制的电器，但需要代码学习。 学习方法：将电器遥控器对准学习型万能遥控器发光/接收头。按电器遥控器上的功 能键，然后按学习型万能遥控器上的按键进行记忆。如此一来，使原有的遥控器“复制” 到该学习型遥控器上面。 3.1.1 学习型遥控器概述 学习型遥控器包括微控制器模块、发射接收模块、存储模块、电源模块、信息获取模 块和按键装置，发射接收模块、存储模块、电源模块、信息获取模块和按键装置分别与微 控制器模块相连，学习系统主要是由发射部分和接收部分组成。 发射部分的主要元件为红外发光二极管，它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

39、而在其两端施加一定电压时，它发出红外线而不是可见光， 目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940 nm 左右，外形与普通发光二极 管相同，颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。 接收部分主要元件是红外接收管，它是一种光敏二极管（实际上是三极管，基极为感 光部分） ，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。红外接收二极管一般 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。 红外

40、线发射器的工作流程如图 3-1 所示，当按下某一按键后，遥控器上的控制芯片便 进行编码，产生一组句柄，结合载波电路的载波信号（为 38khz）而成为合成信号，经过 放大器提升功率而推动红外线发射二极管，将红外线信号发射出去，所要发射的句柄必须 加上载波才能使信号传送的距离加长，一般遥控器的有效距离为 10m。 控制芯片 38khz载波 信号芯片 信号 放大 红外线发射 二极管 and门 发射红外线信号 图 3-1 红外线发射器的工作方块图 红外线接收的工作方块图如图 3-2 所示，其主要控制组件为红外线接收模块，其内部 含有高频的滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（38khz）而送

41、出发射器 的控制信号。当红外线合成信号进入红外线接收模块，在其输出端便可以得到原先的数字 控制编码，只要经过单片机译码程序进行译码，便可以得知按下哪一按键，而作出相应的 控制处理，完成红外线遥控的动作。 红外线接收 模块 单片机8051 控制 红外线信号接收 图 3-2 红外线接收器的工作方块图 3.1.2 学习型遥控器的通信原理 通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发 射管发射红外信号，常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（pwm）和通过脉 冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（ppm）两种方法。 学习型遥控常用的载波频率为 38khz、这是

42、由发射端编码芯片所使用的 455 khz 晶振 来决定的，其他的遥控系统采用 36khz、40khz、56khz 等。 现在基本上采用一体化接收头做为信号的接收，把解调出来的信号送入单片机进行学 习（记录各个高低电平的时间长度） ，然后存入 e2prom 内，学习完成后再将 e2prom 的高低 电平的时间数据读取并与 38khz 载波进行调制，然后红外发光管发送出去。 3.23.2 框图设计框图设计 根据系统要求画出基于 at89c52 单片机的学习型红外线遥控器的控制框图如图 3-3 所 示。系统主要包括单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、复位电路、晶振电路、电 源电路、按键电路、学习

43、指示灯，控制指示灯等几部分。 xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr

44、16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 电源电路 at89c52 学习指示灯 红外线发射 电路 按键电路 红外线接收 解码器 控制器 控制指示灯 复位电路 晶振电路 图 3-3 基于 at89c52 单片机的学习型红外线遥控器的设计框图 电路的核心芯片是一个 at89c52 单片机，主要作用包括译码，控制电路等功能。它是 由多种集成电路组合而成，从而达到不同的功能，如图 3-4 所示。 3.2.1

45、at89c52 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。 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

46、 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 图 3-4 at89c52 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

47、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： p3.0rxd（串行输入口） p3.1txd（串行输出口） p3.2/int0（外部中断 0） p3.3/int1（外部中断 1） p3.4t0（记时器 0 外部输入） p3.5t1（记时器 1 外部输入

48、） p3.6wr（外部数据存储器写通） p3.7rd（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

49、0。此时，ale 只有在执行 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。 ：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 次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。 /vpp：当保持低电平时，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，将内部锁定为 reset；当端保持高电平 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

50、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。 3.33.3 知识点知识点 通过学习和查阅相关资料，该项目需要掌握和了解以下知识： 1、+5v 电源原理及设计 2、红外编码协议的学习 3、单片机复位电路工作原理及设计 4、单片机晶振电路工作原理及设计 5、测试按键电路的设计 6、驱动

51、电路的特性及使用 7、led 的特性及使用 8、at89c52 单片机引脚 9、单片机 c 语言及程序设计 10、单片机与 pc 串口通信。 第四章第四章硬件设计硬件设计 根据系统框图的设计，为了实现遥控码的记录还原功能，系统应具有红外线的接收解 码、红外线的调制发射、操作按键和功能控制单元。由于功能定位学习一个遥控按键的遥 控的功能，因此决定采用 at89c52 单片机作为控制器。 at89c52 单片机中具有 256 字节的内存单元，可存储遥控码脉宽的数据。遥控码的脉 宽数据可以用红外线接收解码后送单片机读入，发射时由单片机产生 38khz 红外调制信号 送红外线发管发射。 学习型红外遥控

52、器由红外接收电路、单片机控制器、红外发送电路、e2prom 存储器、 操作键盘及 led 遥控指示灯构成。 单片机 at89c52 构成红外遥控的处理器，其数据存储器 ram(256b)用来存储学习过程 中编码信号的脉冲宽度和编码。 红外发射电路：38khz 方波直接由单片机模拟产生，经过三极管放大后，驱动红外发 光二极管(注意：38 khz 载波不能用 at89c52 定时器产生，因为 38 khz 载波信号的周期 只有 26s，考虑到有载波时的占空比为 1/3，即定时器的最小中断时间间隔只有 8s， 在执行中断时中断处理过程(如保护现场等)实际运行时间根据中断点的不同需要的时间也 不同，有

53、时会大于 8s，这样不能保证 38khz 信号的稳定性)，在软件处理过程中应用延 时程序模仿 38khz 的红外载波信号。 红外接收头：在与单片机连接时，将接收来的红外遥控信号反相，其正向信号接外部 中断 0，反相信号接外部中断 1。通过记录 2 个中断间的间隔时间来测量红外遥控信号的 高低电平的脉宽值。 外接 e2prom 存储器：用于存放学习到的控制命令的编码和高低电平信号的脉宽值。 按键盘：启动一个学习过程。 led 指示灯：用于显示遥控器的工作状态。 4.14.1 系统硬件电路设计系统硬件电路设计 为该学习型遥控器的原理图，其中： p1.1 口接遥控码发射按键。 p1.6 口用作状态指

54、示，绿灯亮代表学习状态，绿灯灭代表码已读入。 p1.7 口用于指示控制键的操作，闪烁时代表遥控码正在发射之中，在学习状态，绿 灯灭代表码已读入。 第 9 脚为单片机的复位脚 rst，采用简单的 rc 上电复位电路， 第 12 脚为中断输入口，用于工作方式的转换控制，当脚为低电平时，系统进入 0 学习状态。 因为从 p3.5 口输出地为高电压，而三极管 9013 不能承受此电压，所以接了一个阻值 较大的电阻来分压。 （如图 4-2 所示） 第 14 脚用于红外线接收头的输出信号输入。 第 15 脚作为红外遥控码的输出口，用于输出 38khz 的遥控载波编码。 第 18、19 端口 xtal2 和

55、 xtal1 接 12mhz 晶振。 由于采用最小化应用系统，控制线（片外取指控制） 、ale（地址锁存控制）不 用，（片外存储器选择）接高电平，使用片内程序存储器。 红外线接收器使用市场上用于电视机的三端一体化红外接收解调器。晶体三极管主要 用于放大电路中起放大作用，本设计采用的是一个 npn 型三极管 9013 系列，为得到更大 的放大倍数，采用类似共射极接法。红外线发射二极管采用普通遥控器中使的器件。 4.24.2 详细元件清单详细元件清单 表 4-1 元件清单 仪器名称型号 数量/个用途 单片机 at89c52 1 控制核心电路 电阻（10k） 10k 13 复位电路 电阻（300）

56、300 3 上拉电阻 电阻（10） 10 1 上拉电阻 发光二极管（红） led 1 发射指示电路 发光二极管（绿） led 1 学习指示电路 一体化红外接收头 sm0038 1 红外接收 红外发射二极管 led 1 发射电路 电容（22pf） 22pf 2 晶振电路 电解电容 10f 1 复位电路 三极管 9013 3 放大电路 晶振 12mhz 1 晶振电路 按钮开关 3 按键电路 4.34.3 控制电路分析控制电路分析 本设计分为硬件设计和软件设计，这两者相互结合，不可分离。从时间上看，硬件设 计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要做一些修改。只要技术准备充分，硬 件设计的大返工

57、是比较少的，软件设计的任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任 务，随着集成电路技术的飞速发展，各种功能很强的芯片不断出现，使硬件电路的集成度 越来越高，硬件设计的工作量在整个项目中的所占的比重逐渐下降。但是硬件是每个产品 的基础，只有硬件电路设计合理后才能进行之后的设计，所以遥控器的控制电路设计非常 重要。 学习型红外线遥控器控制电路分为以下几个单元： 1、电源电路 2、晶振电路 3、红外线接收模块电路 4、红外线发射模块电路 5、复位电路 6、工作指示灯电路 单片机遥控器部分的硬件电路如图 4-1、4-2 所示。 44 矩阵键盘的工作原理: 矩阵键盘又称为行列式键盘，它是用 4 条 i/

58、o 线作为行线，4 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 44 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 8-5 所示： s25s26s27s28 s17s18s19 s9 s1 s10 s2 s11 s3 s20 s12 s4 k3 k2 k1 k0 d0d1d2d3 图 4-1 矩阵键盘电路 【附录 2】图 4-2 为基于 at89c52 单片机的学习型红外线遥控器电路原理图。 4.3.1 控制电路的主要电路单元 学习遥控端由电源电路、晶振电路、红外接收电路、红外线发射电路、按

59、键复位电路、 指示电路六个部分组成。 1、电源电路 如图 4-3 所示，电源电路是一个由两孔插针、一个 10k 保护电阻、一个 led 发光二极 管组成。当外部电源接到 j1 时，电路开始通电，led 发光二极管亮起，代表电路通电的 指示。其中 10k 电阻起到保护 led 发光二极管的作用，避免 led 发光二极管烧坏，起到保 护的作用。 此电源电路是整个电路供电单元，j1 接一个外部+5v 的直流电压源，电压不能过大否 则会烧坏其它电路，但也不能过小，电压过低会影响单片机正常工作。 d1 led r1 10k 电电源源 1 2 j1 con 图 8-3 电源电路 2、晶振电路 晶振电路是计

60、算机的心脏，它控制着计算机的工作节奏。cpu 就是通过复杂的时序电 路完成不同的指令功能的。mcs-51 的时钟信号可以由两种方式产生：一种是内部方式， 利用芯片内部的振荡电路，产生时钟信号；另一种为外部方式，时钟信号由外部引入。 c1 22pf c2 22pf y1 crystal 晶晶振振 xtal1 xtal2 图 4-4 晶振电路 本设计晶振电路使用的是一个 12mhz 的晶振，所以单片机的一个机器周期是 1s， 由此可算出单片机执行程序时在计算延时子程序时间隔的时间。 3、红外接收电路 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