基于STC89C52的31路继电器遥控系统设计

1、前 言近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制、检测的日新月益地更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用的，但要达到预期的目标，仅单片机方面的知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。遥控技术根据控制方式的不同，一般分红外遥控、声控和无线遥控，俗称三遥。红外线遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。因此，彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃以及遥控汽车路牌等其它小型装置上也纷纷采用红外线遥控。例如：为了改变目

2、前汽车上的车头路牌指示灯（以下简称车号器）无法灵活改变的缺陷，我们可以把红外遥控用在其中，使其可以轻松实现远距离、非接触性的一次改变车号的目的，从而改变以前人工翻牌的旧模式。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。同时微机技术的出现，则使现代科学研究得到了质的飞跃，给现代工业测控领域带来了一次新的革命，给人类生活带来了根本的改变。而两者的有机结合，将给人类带来更美好的明天。这次毕业设计，我总结了自己大学的专业所学和多次实践经验，并结合红外遥控技术和单片机机技术，比较系统地介绍了单片机机技术在红外遥控系统中的应用，可以说是对红外遥控技术

3、和单片机机技术的一次总结和升华。正是鉴于红外技术在人们生活中有如此普遍及重大的意义，本人在毕业设计中选择了单片机的红外遥控系统设计，在设计过程中，本人对红外遥控技术以及单片机技术进行了长期、全面地了解和学习，并对很多前辈们的研究成果进行了研究，以求尝试在学习前人经验的基础上取得新的突破。1. 绪论1.1 课题来源来源于生产/社会实际 1.2 研究的目的、意义、应解决的主要问题1目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全

4、保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机是靠程序运行的，并且程序可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来解决的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只

5、因为单片机通过编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性的转变！鉴于单片机的这些广泛用途及如此简便的使用方法，作为本专业的学生我们更应该好好学习单片机。本次毕业设计的目的就是为了进一步熟悉单片机语言及单片机工作原理，煅炼单片机与信号检测的综合应用能力，为以后在工作中解决各种问题打好基础。2红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成。遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部CPU完成对遥控指令解码，并

6、执行相应的遥控功能。遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，低功耗，低成本，易实现等显著优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，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。由于红外线在频谱上居于可见光之外，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

7、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，再用信息对载波进行调制，接收端去掉载波，取到信息。从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是我们今天看到的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，尤其在家电领域如彩电、DVD、空调等，也在其它电子领域得到广泛应用，随着人们生活水平的提高，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。红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。它在技术上的主要优点是：（1）无需专门申请特定频

8、率的使用执照；（2）具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点；（3）传输速率适合于家庭和办公室使用的网络；（4）信号无干扰，传输准确度高；（5）成本低廉。它的缺点是：由于它是一种视距传输技术，采用点到点的连接，具有方向性，两个设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物;而且通讯距离较短，此外红外LED不是一种十分耐用的器件。使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计，这也是本次毕业设计的重点与难点1.3 国内外发展现状、发展趋势及存在主要问题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的发展

9、。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，逐渐采用红外线的遥控方式取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，成为当今时代的主流。 红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，

10、继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，没必要像无线电遥控器那样，每套发射器和接收器要有不同的遥控频率或编码，否则就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器，所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。由于红外线为不可见光，因此对环境影

11、响很小，再由于红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。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。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右，外形与普通5发光二极管相同，只是颜色不同。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；用万用表电阻档量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率

12、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。前些年常用pc1373H、CX20106A，KS1838等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封

13、装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。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，分频系数一般取12，所以455kHz÷1237.9kHz38kHz。也有一些遥控系统采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电

14、器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器使用通用的遥控器也不会产生相互干扰；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、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外发射部分一般有许多按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地接收端有不同地输出状态。接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电

15、平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即原来为高电平变为低电平，原来低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其他如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的

16、几个输出形成一个二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便以后适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口， 除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。本次设计是基于单片机的红外遥控系统设计,它在我们的生产和生活中有着很广泛的应用前景。在我们所居住的场所,我们就可以通过红外遥控技术来控制各种电器、仪表、机械等。这种系统具有很强的适用性、灵活性、先进性。它的应用将使得我们的生活变的更加

17、轻松，大大方便了人们的生活。1.4 设计方案方案一：简易红外遥控电路在不需要多路控制的应用场合，可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。产生震荡频率 如图1.1：红外发射 图1.1 红外发射部分结构图考虑到本方案电路是简单的单通道遥控器，可直接产生一个控制功能的震荡频率，再通过红外发光二极管发射出去。如图1.2：红外接收解调控制受控电器 图1.2 红外接收部分框图当红外接收头接收到控制频率时，由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。方案二：利用单片机红外遥控电路红外线发射/接收控制电路均采用单片机来实现，输出控制方式可选择，实

18、用性强。 方案结构图：如图1.3：单片机红外发射遥控按钮 图1.3 红外发射部分框图当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。如图1.4：单片机受控电器红外接收 图1.4 图1.4 红外接收部分框图当红外接收器接收到控制脉冲后，由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制，再由单片机处理后，对相应的受控电器产生控制。方案三：利用红外遥控器遥控电路用一个成品红外电器遥控器发射信号，再由单片机解码可以分别控制多个电器的电源开关。如图1.5：AS3010 红外遥控编码芯片红外发射按键控制 图1.5 红外发射部分结构图当按下遥控按钮时，AS3010产生相应的控制脉冲，由红外

19、发光二极管发射出去。如图1.6：显示单片机受控电器电源开关红外接收 图1.6 红外接收部分结构图 当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理，判断是否对受控电器进行控制，再由显示设备显示出当前受控电器的序号。 方案比较综上所述通过比较三套方案，方案一未采用单片机控制，功能过于单一，仅能对一路电器进行简单的遥控；方案二采用单片机来实现，电路简单，实用性强，可控制多个电器；方案三直接用红外线遥控器，电路简单，实用性强，也可控制多个电器，并且成品的遥控器工作稳定，功耗极低，价格低廉，可见方案三设计用到的元器件较少，电路相对简单，工作量较少。所以本设计采用方案三作为设计蓝本。2.系统硬件设计2.1器件

20、选择2.1.1 单片机的选择 本设计所用的单片机可以用C31, STC89C-52,羚羊单片机等多种单片机来实现。但是C31没有内部存储器，本设计需要编写程序，那么就要用外部扩展，比较麻烦。本设计所编写的程序比较简单，功能也比较少，如用羚羊单片机过于麻烦，大材小用，所以我们决定用STC89C52单片机来完成本设计，既方便也很实用。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技

21、术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。1.时钟电路STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式的时钟电路如图42(a) 所示，在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.212MHz之间选择，电容值在530pF之间选择，电容值的大小可对频率起微调的作用。2外部方式的时钟电路如图42（b）所示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用

22、频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。示，RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟P1和P2，供单片机使用。（a）内部方式时钟电路 （b）外部方式时钟电路图42时钟电路2.复位及复位电路（1）复位操作复位是单片机的初始化

23、操作。其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键重新启动。除PC之外，复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表一所示。表一 一些寄存器的复位状态寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H（2）复位信号及其产生R

24、ST引脚是复位信号的输入端。复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期(即二个机器周期)以上。若使用颇率为6MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作。产生复位信号的电路逻辑如图43所示：图43复位信号的电路逻辑图整个复位电路包括芯片内、外两部分。外部电路产生的复位信号(RST)送至施密特触发器，再由片内复位电路在每个机器周期的S5P2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后才得到内部复位操作所需要的信号。复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图44（a）所示。这佯，只要电源VCC的上升时间不超过1ms

25、，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，其电路如图44（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图44（c）所示：（a）上电复位 （b）按键电平复位 （c）按键脉冲复位图44复位电路上述电路图中的电阻、电容参数适用于6MHz晶振，能保证复位信号高电平持续时间大于2个机器周期。 STC89C52具体介绍如下： 如图2.1： 图2.1 STC89C52引脚图 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地

26、线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（4根）RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。可编程输入/输出引脚（32根）STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。PO口（Pin39Pin

27、32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7STC89C52主要功能如表二所示。表二 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系统8K可反复擦写Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2个串行中断可编程UART串行通道2个外部中断源共6个中断源2个读写中断口线3级加密位低功耗

28、空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能2.1.2 显示器件选择LED是发光二极管Light Emitting Diode的英文缩写。 LED应用可分为两大类：一是LED单管应用，包括背光源LED，红外线LED等；另外就是LED显示屏，目前，中国在LED基础材料制造方面与国际还存在着一定的差距，但就LED显示屏而言，中国的设计和生产技术水平基本与国际同步。 LED显示屏是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远等特点。LCD显示器的原文是Liquid Crystal Display，取每字的第一个字母组成，中文多称

29、液晶平面显示器或液晶显示器。其工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。 LCD的好处有： 与CRT显示器相比，LCD的优点主要包括零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等。 选购LCD，有几个基本指针： 高亮度:亮度值愈高，画面自然更亮丽，不会朦胧雾雾。亮度的单位为cd/m2，也就是每平方公尺分之烛光。低阶的LCD亮度值，有低到150 cd/m2，而高阶的显示器，则可高达250cd/m2。 高对比:对比愈高，色彩更鲜艳饱和，且会显的立体。相反的，对比低，颜色显的贫瘠，影

30、像也会变得平板。对比值的差别颇大，有低到100:1，也有高到600:1，甚至更高。 宽广的可视范围:可视范围简单的说，指的是在屏幕前画面可以看的清楚的范围。可视范围愈大，自然可以看的更轻松；愈小，只要观看者稍一变动观看位置，画面可能就会看不清楚了。可视范围的算法是从画面中间，至上、下、左、右四个方向画面清楚的角度范围。数值愈大，范围自然愈广，但四个方向的范围不一定对称。当上下、左右对称时，某些厂商会将两边的角度值相加，标示为水平：160°；垂直：160°；也可能分开标示为左/右：± 80°；上/下：± 80°。某些LCD机种的单一角度

31、，甚至只有40°50°。 快速讯号反应时间:讯号反应是指系统接收键盘或鼠标的指示后，经CPU计算处理，反应至显示器的时间。讯号反应对动画和鼠标移动非常重要，此现象一般而言，只发生在LCD液晶显示器上，CRT传统显像管显示器则无此问题。讯号反应时间愈快，作业处理自是愈方便。观察的方法之一是将鼠标快速移动（亦即鼠标不断下指示给系统，系统则不断将讯号反应给显示器），在一般低阶的LCD显示器上，光标在快速移动时，过程中会消失不见，直到鼠标定位，不再移动后一小段时间，才会再度出现；而在一般速度动作时，移动过程亦会清楚的看到鼠标移动痕迹。而VE500的超快讯号反应时间快达16ms（毫秒

32、），则让光标移动无时差，移动过程清楚易见，不带来作业困扰。在单片机应用系统中,使用的显示器主要有LED(发光二极管)和LCD(夜晶显示器)。这两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机接口方便。但是他们也是各有特点：LED接口非常简单，不需要专用的驱动程序，在设计程序时也非常的简单；LCD显示的字比较丰富，也比较清楚，给人的感觉很好，但是他接口复杂，且要自己造字库，难度不小。对于万用表来说，在配置一些指示灯的前提下，只显示数字就够了，故没必要采用LCD，用一个7段LED就够了。2.1.3遥控器件选择AS3010 是一种红外遥控发射集成电路，采用 CMOS 工艺制造，工作电压范围宽，能支持 32 种

33、系统，每种系统最多有 64 条码，这样 AS3010 可提供多达 2048个码。本设计选择通用遥控器H-3010。AS3010：一主要特点CMOS 工艺制造单个管脚的振荡器低电压工作双相位发射技术可支持 32 种系统可提供 2048个编码二应用范围电视机、组合音响设备、VCD、DVD 播放机三结构框图如图2.4：图2.4 AS3010结构框图四管脚图及管脚说明1.管脚图（如图2.5）图22.5 AS3010管脚图2. 管脚说明（表2.2）表2.2 AS3010管脚说明管脚号符号输入/输出功能描述1 KI7IP键扫描输入2 SMSI系统模式选择输入3-6 C0-C3IP键扫描输入7 MDOO用载

34、波（频率为 fc/12,占空比 25%）调制的码脉冲输出8 DOUTO合成码数据输出端9-13 KO7-KO3OD键扫描驱动管脚14 VSS电源负端15-17 KO2-KO0OD键扫描驱动管脚18OSCI振荡器输入管脚19 TI测试端(正常使用时可以悬空或接 GND)20 NC空脚21-27 KI0-KI6IP键扫描输入28 VDD电源正端注：IP 为内置 P 沟道上拉晶体管的输入端；OD 为 N 沟道晶体管漏极开路输出的输出端； O 为正常输出端；2.1.4控制器件选择在各种自动控制设备中，都存在一个低压的自动控制电路与高压电气电路的互相连接问题，一方面要使低压的电子电路的控制信号能够控制高

35、压电气电路的执行元件，如电动机、电磁铁、电灯等；另一方面又要为电子线路的电气电路提供良好的电隔离，以保护电子电路和人身的安全，电磁式继电器便能完成这一桥梁作用。 电磁继电器是在在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电磁继电器。 (2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有两个稳定状态。 (4)极化继

36、电器：状态改变取决于输入激励量极性的一种直流继电器。 (5)舌簧继电器：利用密封在管内，具有触点簧片和衔铁磁路双重作用的舌簧的动作来开、闭或转换线路的继电器。 (6)节能功率继电器:输入电路中的控制电流为交流的电磁继电器,但它的电流大(一般30-100A),体积小, 节电功能。 电磁式继电器一般由控制线圈、铁芯、衔铁、触点簧片等组成，控制线圈和接点组之间是相互绝缘的，因此，能够为控制电路起到良好的电气隔离作用。当我们在继电器的线圈两头加上其线圈的额定的电压时，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触

37、点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的接通、切断的开关目的。用单片机驱动电磁式继电器的方法有很多种，下面即介绍几种常用方案并选择一种作为本次设计的蓝本。方案一：下图是STC89C52单片机实验板上HK4100F继电器驱动电路原理图，三极管PNP的基极B接到单片机的P3.1，三极管的发射极E接到继电器线圈的一端，线圈的另一端接GND；继电器线圈两端并接一个二极管IN4148，用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电势击穿三极管PNP及干扰其他电路；R8和发光

38、二极管LD1组成一个继电器状态指示电路，当继电器吸合的时候，LD1点亮，这样就可以直观的看到继电器状态了。如图2.6 图2.6 HK4100F继电器驱动电路原理图驱动原理： 1、当STC89C52单片机的P3.1引脚输出低电平时，三极管PNP饱和导通，电源加到继电器线圈两端时，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合。 2、当STC89C52单片机的P3.1引脚输出高电平时，三极管PNP截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零

39、，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管IN4148的保护作用。方案二：能带动继电器工作的CMOS集成块在人们的习惯中，总认为CMOS集成块不能直接带动继电器工作，但实验证明，部分CMOS集成块不仅能直接带动继电器工作，而且工作稳定可靠。现将CD4066 CMOS集成块带动继电器的工作原理分析如图2.7： 图2.7 CMOS集成块带动继电器的工作原理图CD4066是四双向模拟开关，集成块SCR1SCR4为控制端，用于控制四双向模拟开关的通断。当SCR1接高电平

40、时，集成块、脚导通，12VK1集成块、脚电源负极使K1吸合；反之当SCR1输入低电平时，集成块、脚开路，K1失电释放，SCR2SCR4输入高电平或低电平时状态与SCR1相同。电路中，继电器线圈两端均反相并联了一只二极管，它是用于保护集成块的，切不可省去，否则在继电器由吸合状态转为释放时，由于电感的作用线圈上将产生较高的反电动势，极容易导致集成块击穿。并联了二极管后，在继电器由吸合变为释放的瞬间，线圈将通过二极管形成短时间的续流回路，使线圈中的电流不致突变，从而避免了线圈中反电动势的产生，确保了集成块的安全。方案三：的吸合措施常常因为电源电压低于继电器的吸合电压而使其不能正常工作，事实上，继电器

41、一旦吸合，便可在额定电压的一半左右可靠地工作。因此，可以在开始时给继电器一个启动电压使其吸合，然后再让其在较低的电源电压下工作，如图2.8所示的电路便可实现此目的。图2.8 低电压驱动继电器工作的原理图工作原理：如图所示。V1为单结晶体管BT33C，它与R1、R2、R3和C1组成一个张弛式振荡器，SCR为单向可控硅，按下启动按钮AN1后，电路通电，因为SCR无触发电压，所以不导通，继电器J不动作，电源通过R4和VD1给电容C2迅速充电至接近电源电压（Vcc-VD1压降）。同时，电源经R1给电容C1充电。数秒后，C1上电压充到V1的触发电压，C1立即通过V1放电，在R3上形成一个正脉冲，该脉冲一

42、路加到V2基极，使V2迅速饱和导通，V2集电极也即电容C2正极近于接地。由于此时C2上充有上正下负的正极性电压，所以C2负极也即J线圈一端呈负电位。R3上的正脉冲另一路经VD2、C3去触发可控硅导通，SCR阴极也即J线圈另一端接近电源电压。这时，J线圈实际上承受约两倍的电源电压，所以J11闭合，松开AN1后，J11自保。J12将V1、V2供电切断，继电器在接近电源电压下工作。图中，AN2为停止按钮，按下AN2，J失电释放，J11断开，整个控制电路失电。制作本电路时，一般可取继电器的额定电压为电源电压的1.5倍左右，一般情况下，任何型号的单向可控硅（或双向可控硅）皆可满足本电路需要。V2、C1、

43、C3的耐压视电源电压的高低选取。C2耐压最好不低于电源电压的两倍。比较以上三种方案，方案一通俗易懂，是我们经常采用的方法，而且用三极管驱动稳定性好，不会产生干扰；方案二、方案三主要采用集成块，成本较高，所以选择方案一作为设计蓝本。2.2. 电路设计：用单片机制作一个红外电器遥控器（AS3010）解码、显示、控制电路，分别控制31个电器的电源开关。2.2.1发射电路部分本遥控发射器采用AS3010。 AS3010 是一种红外遥控发射集成电路，采用 CMOS 工艺制造，工作电压范围宽，能支持 32 种系统，每种系统最多有 64 条码，这样 AS3010 可提供多达 2049 个码。在单系统方式中，

44、KI 输入端就像在组合系统方式中一样是高电平。输入端由于关闭了上拉晶体管而被禁止。用户编码由输入端KO输出端之间的短接矩阵来实现，等待时间只能由 KI-KO 之间的键盘矩阵上的有效按键来启动。一旦按键时间超过位码的时间而中间无抖动，则振荡器启动信号被锁存，按键可以放开。在个位码的按键时间内若有抖动或按键中断，则器件会被复位。在等待时间的最后，KI 输入线的上拉晶体管会被关闭，同时在第一个键扫描周期内，C 输入线上的上拉晶体管会被打开，C 输入矩阵上的短接点会被转换成用户码而存于用户存储器中。在第一个扫描周期结束时，C 输入线上的上拉晶体管又被重新关闭，而再度禁止，同时 KI 输入线上的上拉晶体

45、管又被打开，指令码由第二个扫描周期产生，该指令码也被锁存，并与用户码一起发射出去。整体过程如图2.9：调制驱动红外发射指令键指令编码 图2.9 AS3010红外遥控发射集成电路图AS3010参考发射电路图如图2.10：图2.10 AS3010参考发射电路图由于本设计使用的是成品红外遥控器，因此对发射电路部分没有进行太详细的设计。2.2.2.接收电路部分2.2.2.1红外遥控接收器的接收过程红外接收前置放大指令解码记忆驱动执行 图2.11 红外遥控接收器的接收过程框图由上述可见，红外遥控系统中的指令信号及检出电路，在码分制系统中由编码电路和解码电路构成，而且要有调制和解调的过程，因为码分制系统编

46、码脉冲的频率极低，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。2.2.2.2红外遥控接收器的电路原理图 确定好设计思路后，接下来的就是根据设计思路设计电路图以达到设计目的了。随着科学技术的进步及计算机应用的发展，现在越来越多的电路图可以用计算机软件来绘制了。与传统的手工绘制相比，计算机绘制不仅提高了工作效率，而且绘制的图形清晰易懂，现在越来越多的软件还能模拟实际的电路来运行。既减少了原来重复返工的工作量，又节约了成本。现在常用的画图工具有Proteus，Protel，Keil等等。在本次设计中我们使用Protel

47、99 se来设计电路，它不仅简单易学，而且能够制作PCB板，简单实用。Protel99采用全新的管理方式，即数据库的管理方式。Protel99 是在桌面环境下第一个以独特的设计管理和团队合作技术为核心的全方位的印制板设计系统。所有Protel99设计文件都被存储在唯一的综合设计数据库中，并显示在唯一的综合设计编辑窗口。Protel99软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel98大体相同，新增加了一些功能模块。Protel公司引进了德国INCASES公司的先进技术，在Protel99中集成了信号完整性工具，精确的模板分析，帮助你在设计周期里利用信号完整性分析可获得一次

48、性成功和消除盲目性。Protel99容易使用的特性就是新的“这是什么”帮助。按下任何对话框右上角的小问号，然后选择你所要的信息。现在可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。以下图2.12是该系统的遥控接收器电路原理图。数码管(P1口控制)用来显示按键数，以提示是否正确的操作，同时伴随蜂鸣器（P3.7控制）的鸣叫。P3.1，P3.0，P3.4，P3.5分别控制一路继电器，来实现四路电源控制输出。P3.3(外部中断1)用于接收红外遥控码输入信号。 图2.12 遥控接收器电路原理图以上原理图的设计过程如下：1. 设计图纸大小 首先要构思好零件图，设计好图

49、纸大小。图纸大小是根据电路图的规模和复杂程度而定的，设置合适的图纸大小是设计好原理图的第一步。 2. 设置Protel99 se/Schematic设计环境 包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。 3. 旋转零件 用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。 4. 原理图布线 利用Protel99 se/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 5. 调整线路 将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。 6. 报表输

50、出 通过Protel99 se/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。 7. 文件保存及打印输出 最后的步骤是文件保存及打印输出。 根据以上步骤画出系统Protel原理图见附录一。3.系统软件设计3.1.系统功能实现方法3.1.1遥控码的编码格式现有的红外遥控包括两种方式：PWM（脉冲宽度调制）和PPM（脉冲位置调制）。两种形式编码的代表分别为NEC和PHILIPS的RC-5、RC-6以及将来的RC-7。PWM（脉冲宽度调制）：以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”。为了节省能量，一般情况下，发射红外载波的时间固定，通

51、过改变不发射载波的时间来改变占空比。例如常用的电视遥控器，使用NEC upd6121，其“0”为载波发射0.56ms,不发射0.56ms；其“1”为载波发射0.56ms,不发射1.68ms；此外，为了解码的方便，还有引导码，upd6121的引导码为载波发射9ms，不发射4.5ms。upd6121总共的编码长度为108ms。但并不是所有的编码器都是如此，比如TOSHIBA的TC9012，其引导码为载波发射4.5ms，不发射4.5ms，其“0”为载波发射0.52ms,不发射0.52ms,其“1”为载波发射0.52ms,不发射1.04ms。PPM（脉冲位置调制）：以发射载波的位置表示“0”和“1”。从发射载波到不发射载波为“0”，从不发射载波到发射载波为“1”。其发射载波和不发射载波的时间