红外遥控系统设计

1、本科毕业课程（设计）（设计目）题：简易红外遥控系统设计学 院：明德学院专 业： 机械制造及其自动化班 级：机电12151学 号：学生姓名： 王怀浩指导教师：王许2015年6月贵州大学本科毕业课程（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的课程设计，是在指导老师的指导下 独立进行研究所完成。在文本设计中凡引用他人已经发表或未发表的 成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。课程（设计）作者签名： 王怀浩日 期：2015. 6.23摘要红外遥控技术的出现，不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。红外线遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等 特点从而

2、成为了当今非常流行的一种控制方式红外遥控器是一种利用红外遥控系统来控制被控对象的系统 . 整个系统由数字电路 和模拟电路两个部分组成。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、 LED红外发送器；接收 部分包括LED红外光发射、解调、解码电路。通过对设计要求地认真分析和研究，拿出了几种可行方案，最终选定了一个最佳方 案。该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主要手段。我们所设计的遥控器能控制 5 个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的调节。关键字：遥控电路，红外发射，红外接收，单片机AbstractInfrared remote control technology, not only great

3、ly improved labor productivity, reduced costs, and reduce the peoples labor intensity and improve the working conditions. Infrared remote control has a small size, low power consumption, functionality, and low cost in order to become a very popular present-day control.The infrared remote control is

4、one kind of use infrared remote control system controls is controlled the object the department green overall system is composed by the digital circuit and the analogous circuit two parts. Launches partially including the keyboard matrix, the coded modulation, the LED infrared transmitter; Receives

5、partially including the LED infrared light launch, thedemodulation, decodes the electric circuit.After analyzing and researching on the request of the design, we take several blue print and we selected the best one in the end. The project make use of advanced SCM to realize the remote control. Remot

6、e controller we designed can dominate 5 electrical source switches and adjust the brightness of one light.keyword ：Remotecontrolling circuit Infrared emission Infrared receiving, SCM目录第二章 设计要求 2第三章 硬件系统设计 2基于单片机红外线遥控控制 LED丁显示系统框架图 2单片机控制系统及其基本电路 . 3单片机最小系统3时钟电路 4复位电路 4基于单片机红外遥控控制LED系统的设计原理 5单片机红外遥控控

7、制LED显示系统原理 5单片机红外遥控控制LED系统码分制原理 6红外遥控发射系统电路设计 . 7指令按键电路 7发射电路 8显示模块 9红外遥控接收系统电路设计 . 10接收电路 11LED丁显示电路 11硬件原理图 . 12第四章 软件系统设计 12红外线发射电路程序流程图设计 . -15 -红外线接收电路程序流程图设计 . 13第五章 系统测试与分析 1515利用 Proteus 和 keil 进行仿真调试仿真图 . - 17 -第六章 总 结 18致谢18附录1 19附录 227参考文献 32第一章 绪 论目前市面上的遥控器铺天盖地，对于家电设备的控制，首选的就是红外遥控器，然而技术和

8、经济的发展使得家庭数字化趋势越来越强烈，一对一遥控器（即一个遥控器只 能控制一种类型的家电设备）已经不能满足用户要求。多功能红外遥控器就是在普通红 外遥控器的基础上，应市场需求而产生的，它能控制不同种类的设备，并且操作方便， 深受顾客的欢迎，这也决定了多功能遥控器具有广阔的应用前景。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。 发射部分的主要元件为红外发光 二极管。它实际上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， 因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的 红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm左右，外形与普通 5发光二极管相同，只

9、是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管 好坏的办法与判断普通二极管一样；用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向 电阻即可 2 。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下 只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。 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。红外发光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。

10、 红外遥控常用的载波频率为 38kHz 这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分系 数一般取 12,所以 455kHz十 12 38kHz第二章设计要求主要功能是实现利用单片机AT89C51吉合红外线收发模块实现控制指定 的LED灯亮灭。第三章硬件系统设计基于单片机红外线遥控控制 LED灯显示系统框架图1.系统晶振采用2.系统框架图如下：图2-1系统的设计总框图单片机控制系统及其基本电路单片机最小系统单片机晶振电路：对于 MSC-51般的晶振频率可以在一12MHz之间选择， 这是电容C可以对应的选择10pF 30pF。当使用89C55时晶振频率可以提高到

11、24MHZ对于本设计的电容C用30pF，晶振选用。晶振电路如下图3-1所示，- 条引脚接在XTAL1另一条接在XTAL2单片机的复位电路：为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱， 此处采用了上电复位及 手动复位电路，电路图如下 图 2-1 所示：图 3-2-1 单片机最小系统图时钟电路单片机必须要有时钟信号才能正常工作，因为它是一种时序电路 3 。单片 机芯片的18脚(X2)、19脚(XI)分别为片内反向放大器的输出端和输入端， 只要在18脚(X2)和19脚(X1)之间接上一个晶振(本控制系统采用频率为12MHZ， 同时两个脚分别串联上一个30P F的电容即可构成单片机所需的 时时钟电路。钟电路

12、如 2-2 所示。图 3-2-2 时钟电路模块图复位电路单片机芯片的第9脚RST(Reset)是复位信号输入端。单片机系统在开机时或在工作过程中因某种干扰而使程序失去控制， 或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要进行复位。AT系列单片机的复位一般靠外部电路来实现， 信 号咼电有效，由RST引脚输入，当引脚保持咼电平2个周期机器 才正常复位4 复位目的是使单片机以及其他所有功能都图 2-3所示。在本设计中为简化了的模 型，直接将RST脚拉低，只实现开机复位。恢复到一个原始状态，并从这个状态 开始执行其他的任务。AT89C52单片机复位电路如下图2-3 :图3-2-3复位电路模块图基于单片机

13、红外遥控控制LED系统的设计原理单片机红外遥控控制LED显示系统原理红外遥控是指令信号产生电路以不同的脉冲编码代表不同的指令。如图4当不同的指令键被按下时，指令信号产生电路将产生不同脉冲编码的指令信号， 也就是进行编码，然后经调制电路调制，变为编码脉冲调制信号，再由驱动电路 驱动红外发射器件发射红外光信号。图 2-3-1 码分制红外遥控系统图接收器接收下来的信号经过前置放大后， 送入解调电路， 对调制信号进行解 调，再经指令信号检出电路检出指令信号。 这里的指令信号检出电路是与发射器 中编码电路相对应的译码电路，通过它将指令信号译出。单片机红外遥控控制LED系统码分制原理红外线遥控系统中的指令

14、产生及检出电路， 在频分制中由多频振荡电路及频 率选择电路构成； 在码分制系统中则由编码电路及译码电路构成， 这是频分制与 码分制红外线遥控系统的分别。 在码分制中，因为码分制系统编码脉冲频率极低， 为超低频， 如果不用调制与解调电路， 外界突然的光线变化可能会对接收电路造 成干扰，产生误动作，系统的抗干扰能力及可靠性就难以保证。所以本系统将用 码分制遥控。遥控器采用脉冲个数编码，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 控数据帧间隔大于10ms,如图5所示。在遥控码的发射中，当某个操作键按下时，单片机先读出该键值，

15、然后根据键值设定的遥控脉冲个数， 再调制成 38KHz 的方波由红外线发射管发射出去。 端口的输出调制波如图 所示灯具1的遥控输入码图调光命令码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。在数据接收时，先对第一位（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；否则认为是起始码，累加器 A 加1。当间隔位的高电平大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数， 执行相应的输出操作。图为红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。ItOmL.4 ms10ms -* 4停止位图一帧遥控码波形图红外遥控发射系统电路设计 指令按键电

16、路本设计中通过单片机的P2 口外接按键，对外部按键进行扫描，通过按键产生外部中断， 并把按键的指令发送只单片机内，经单片机对各个按键进行编码后经信号指令发送至红外发射管，单片机与按键连接电路如下：图 3-4-1 指令按键电路图发射电路本设计中利用一体化红外收发二极管作为作为红外线的收发接口；红外线发 射电路中，单片机将已编码完成的指令通过连接红外线发射机二极管发射出去， 单片机与红外二极管接线图如下：图 3-4-2 发射电路连接图显示模块发射电路设计中增加了一个数码管对发送的按键键码进行显示，进一步加强发射电路的功能。单片机将已接收到的按键键码值，通过10 口 P00-P03发送到七段译码器C

17、D4511再通过七段译码器CD4511对按键码进行解码，并显示到 一位 7 段数码管。CD4511是一个用于驱动共阴极LED （数码管）显示器的BCD码一段码 译码器，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的 CM0电路能 提供较大的拉电流；可直接驱动 LED显示器。CD4511驱动数码管显示原理:CD4511是一片CMOSBCD-锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图2所示。 其中a b c d 为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示 器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“ 8”，各笔段都被点亮，以检查 显示器是否有故障。 BI 为消隐功能端， 低电平时

18、使所有笔段均消隐， 正常显示时， B1 端应加高电平。另外 CD4511 有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数 9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时 传输数据。ag是7段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6” 时， a 段消隐；显示数“ 9”时， d 段消隐，所以显示 6、9 这两个数时，字形不 太美观 图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数， 只需将计数器级联， 每级输出接一只 CD4511 和 LED 数码管即可。所谓共阴 LED 数码管是指 7 段 LED 的阴极是连在一起的， 在应用中应

19、接地。 限流电阻要根据 电源电压来选取，电源电压 5V时可使用300Q的限流电阻。图 3-4-3 CD4511红外遥控接收系统电路设计接收电路本设计中通过单片机的口外接一体化红外线收发二极管的红外线接收二极管， 并 把红外线接收二极管接收到的指令信号送入单片机内进行解码等处理。 红外接收 二极管与单片机接线图如下:LED 灯显示电路LED灯通过与单片机P1 口进行连接，单片机根据接收到不同的按键码，控制P1 口的电平，把相应的LED灯点亮或者熄灭，连接图如下：图 3-5-2 LED 灯显示电路硬件原理图硬件原理图如图所示：图 3-6 硬件原理图第四章 软件系统设计红外线发射电路程序流程图设计说

20、明：当单片机上电的时候程序开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断，通过将该接着单片机对接有按键的引脚电平进行扫描，当发现有按键被按下的时候， 按键的按键码发送到单片机内部，按键码经单片机进行处理，并进行编码，编码 完成后将该编码经由单片机的发送到红外线发送二极管进行信号发射：图 4-1 红外线发射电路流程图红外线接收电路程序流程图设计说明：当单片机上电的时候程序开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断； 此时单片机对连接红外线接收二极管的端口进行扫描； 当红外接收二极管接收到信号的时候，经该信号进行解码还原，并点亮指令的LED灯:图 4-2 红外线接收电路流程图第五章 系统测试与分析利用

21、 Proteus 和 keil 进行仿真调试应用系统设计完成之后， 要进行硬件调试和软件调试。 软件调试可以利用开 发及仿真系统进行。1先排除硬件电路故障， 包括设计性错误和工艺性故障。 一般原则是先静 态后动态。（1）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各元件以及引脚是否连接 正确，是否有短路故障。（2）先要将单片机 AT89C51芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没问题，则直接上仿真 机进行联机调试观察各接口线路是否异常。2软件调试软件调试是利用仿真工具 Proteus 和 keil 进行在线仿真调试，不但可以发 现和解决程序错误外

22、，而且可以发现硬件中存在的问题 .单片机AT89C51是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC是否为（40 脚）+5V晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚 电压一般为之间）、复位引脚RST（复位时为高电平，单片机工作时为低电平）、 EA是否为高电平，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测故障就很容 易了。仿真图按下第一个键按下第二个键按下第三个键再次按下第二个键第六章 总 结通过这次课程设计，提升了我的自学能力，通过不断的查阅资料，通过与同学的交流，来解决其中遇到的困难，比如如何解决无线通信问题，如何解决 控制问题等。我在设计中改变了比较传统的固定式开关元件，利用单片机无线遥控控制室内灯光取得了良好的效果， 为人们提供了很大的方便，在社会生活越来 越现代化的同时，我认为灯具电器等家具实现智能化控制是一个很大的趋势，同时也应总结经验，逐步完善室内灯光智能控制，例如可以增加室内灯具的自动巡 检与电脑联网功能，灯具故障即可自动发出报修信号， 灯具的各种使我们第一时 间得知灯具的工作状况，还可以对灯具加入很多的场景模式等。 在设计中也体会 到我的知识面还是很狭窄，作为电子系学生，在学