智能红外线家电遥控系统的设计

海南大学本科生毕业论文（设计）题目:智能红外线家电遥控系统的设计智能红外线家电遥控系统的设计I摘要家电产品几乎都具备有红外线遥控功能，人们也早已习惯按遥控器的动作，桌上摆满了各式红外线遥控器也是常有的事，而这些遥控器也只能控制本身家电用品，本系统特别设计一个接收器，可接收这些遥控器的控制码，并达到控制继电器ON/OFF输出的目的，使这些遥控器又增添一项用途。在系统中以红外线传输为主要媒介，对现有红外线遥控开关的产品的红外发射码进行分析，并藉由单片机系统进行解码，同时提供二个通道的控制，并提供两AC负载插座共1500W的输出控制。为了让使用者方便操作本系统，系统分成电源供应模组及微电脑控制接收模组，两模块间以一条缆线连接。本系统藉由红外线接收感测元件接收遥控器的发射码，经由89C51的处理后，可以控制电源供应模块上的两个插座通道的接通或关闭。关键词：红外线；单片机；89C51；继电器；遥控器智能红外线家电遥控系统的设计IIAbstractMostofthehouseholdappliancesinthemarketareequippedwithinfraredremotecontrol.Peopleaccustomtoturnonandoffapplianceswiththisdevice.Peoplehavetheirlivingroomslitteredwithremotecontrols.However,eachremotecontrolcanonlymanipulateasingleappliancethattheyaredesignatedfor.Wehavedesignedaspecialinfraredreceiverinthisresearchwhichcanreceivethecontrolcodesinordertoturnonandoffacontrolrelay.Inthissystemthatwedesigned,analysesignalsemitfrominfraredremoteanddecodebySCM.ThecontrolleralsoprovidestwoACoverloadsocketswith1500Woutputcontrol.Inorderforusertoeasilylearnhowtomanipulatethissystem,weseparatedthissystemintotwoparts:apowersupplymoduleandamicro-computercontrollingreceivermodule.Anwirelinksbothmodulestogether.Afteraninfraredreceiverdetectsanincomingsignal,through89C51,wecanmanipulatethecurrentflowstoeitheroneofthesockets.Keywords:infrared，SCM，89C51，relay，remote智能红外线家电遥控系统的设计III目录第一章绪论...................................................11.1背景简介.................................................11.2红外线遥控器动作原理.....................................21.3研究动机.................................................3第二章系统架构与硬件.........................................42.1整体系统构架.............................................42.2电源供应模组.............................................52.389C51解码控制模组........................................62.4红外线收发接收模组.......................................82.4.1红外线发射模组.......................................82.4.2红外线接收模组.......................................92.5遥控格式与编码方式.......................................102.6红外线遥控器编码信号测量................................112.6.1波形图...............................................122.6.1.1启始位元........................................122.6.1.2短码位元.........................................132.6.1.3长码位元.........................................142.6.2PT2221电源键波形量测信号说明........................15第三章系统软件架构..........................................173.1程序说明及流程图........................................17智能红外线家电遥控系统的设计IV3.2程序清单................................................203.3程序执行说明............................................27致谢........................................................28参考文献......................................................29智能红外线家电遥控系统的设计1第一章绪论1.1背景简介家中许多的电器产品只要有遥控的功能者，例如电视机、冷气器及影音等家电产品，都是以红外线遥控的方式来控制。其控制的按键有基本功能遥控，或是做较复杂的功能控制。本论文系以东芝牌电视遥控器，收录其遥控发射码数据，及分析其波形，进而利用单片机89C51来进行解码控制，制作一个红外线接收开关，本装置的程序部份必须能够准确遥控码数据，使接收动作无误。智能红外线家电遥控系统的设计21.2红外线遥控器动作原理红外线LED发光波长在940nm左右为不可见光，是以GaAs组成的二极体装置，当它被加上顺向偏压时，就能发出红外光，其顺向电压约为1.2V,顺向电流最大值一般可达50mA,有的甚至可达150mA,其所工作的顺向电流愈大，所发出之红外线愈强。红外线LED之逆向电压最大值为3~6V，使用时需多加注意。红外线LED的应用很多，家电用遥控器算是其中之一，发射红外光是以脉波调驱动红外线LED，其好处是当脉波宽度愈小时，其工作周期愈小，可使红外线LED承受较大的峰值电流，以产生较强的发射光束，通常可采用不稳态多谐振荡器来做，其所形成的脉波束去驱动红外线LED，可以较高的频率传送，而得到较远的传送距离。一般只以红外线接收二极管做为接收感测元件时，其接收灵敏度通常较低，遥控距离很短。另有一种红外线接收模块，其采积体化的设计，将红外线接收二极体及所需的信号放大，检波、波形整形电路等电路积体化，外加金属外壳，增加了感应灵敏度及遥控距离，红外线接收模块只有3支脚，一支接正电源、一支接地、另外一支为输出，供应电压4.7V~5.3V之间输出信号位准，TTLIC相容，可以直接与89C51配合使用。智能红外线家电遥控系统的设计31.3研究动机在现代化家庭中，遥控开关应用在各类电器产品中，已相当的普遍，举凡电视机冷气机、音响、数位影音光盘机等等，几乎是一般家庭的基本配备，且都具备有遥控的功能，这些伴随而来的遥控器，除了控制指定的电器产品外，似乎也只能摆在角落一方，听候主人作单调的操弄。然而，若能利用微控制器，将这些各式各样的遥控器所发射的码加以分析，再由89C51执行解码，则上述遥控器将会被额外赋予控制另一个电器用品的功能。本论文重点在于如何利用现有之遥控器非常少用之按键,不仅可遥控原本之电器，亦可操控本装置；利用红外线的指向特性，让这二电器可以分别遥控。一般市售的遥控开关，大都以随机附送专有遥控器来控制开关，最现实的一点，减少一支遥控器成本,会使本装置极具竞争力(遥控器约占本装置成本之1/2)智能红外线家电遥控系统的设计4第二章系统架构与硬件2.1整体系统构架整个系统由电源供应模组及89C51微电脑解码组所组成，为了增强实用性，在结构部分采用分离式，如同一般的延长线外加一个小型的接收器。电源部分乃直接取自交流电220V，且在成本上的考量与缩小体积上的考虑，使用电容降压式的设计，所提供的DC5V给微控制器及DC24V给继电器，图2.1为整体系统架构图。图2.1系统架构图智能红外线家电遥控系统的设计52.2电源供应模组AC220V直接接一个塑胶电容器承受大部份压降，再经稳压电路得到DC5V，给89C51解码组，降压电路原理为C1阻抗Xc=1/(2πf*C)，本设计采1.5u之塑胶电容，Xc=1/(6.28*60*1.5)=1.77k能提供，最大负载电流是2200/1.77k=124mA,电容器两端需并联一个放电电阻，以防插头拔掉后误触电容两端而触电，另外，全波整流后接一稽纳二极管除输出DC24V给两个继电器外，亦接至7805提供稳定的5V给89C51用。图2.2为电源供应模块图2.2电源供应模块电路图智能红外线家电遥控系统的设计62.389C51解码控制模组微控制解码器采用89C51。在红外线接收界面则使用模组元件，且在元件输入端加上退耦合电路以降低感度，以防光杂讯干扰本系统，另外，在机壳方面亦罩上暗红色之压克力板，有助于红外线光谱接收。压电喇叭以及LED作状态指示用图2.3.1为89C51解码控制模组电路图（P3.2，P3.5接口作为动作指令输出口分别接电源模块LOAD1与LOAD2）图2.3.2为电源稳压模组电路图图2.3.3为压电喇叭工作模组电路图图2.3.189C51解码控制模组电路图智能红外线家电遥控系统的设计7图2.3.2电源稳压模组电路图图2.3.3压电喇叭工作模组电路图智能红外线家电遥控系统的设计82.4红外线收发接收模组2.4.1红外线发射模组图2.4.1为红外线发射器的工作方块图，当按下某一按键后，遥控器上的控制芯片(8051单片机)便进行编码产生一组句柄，结合载波电路的载波信号(一般采用38kHz)而成为合成信号，经过放大器的提升功率而推动红外线发射二极管，将红外信号发射出去，所要发射的句柄必须加上载波才能使信号的传送距离加长，一般的遥控器有效距离为7米。图2.4.1红外线发射器的工作方块图智能红外线家电遥控系统的设计92.4.2红外线接收模组图2.4.2（1）为红外线接收的工作方块图，其主要控制组件为红外接收模块，其内部含有高频滤波电路，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，只要经过单片机的译码程序进行译码，便可得知按下了哪个键，而做出相对应的控制处理完成红外线遥控操作。图2.4.2（1）红外线接收的工作方块图图2.4.2（2）红外线发射LED及接收模块智能红外线家电遥控系统的设计102.5遥控格式与编码方式由于每家厂商设计出来的遥控器都不一样，即使是使用相同的控制芯片，也会做特殊的编码设计，以避免遥控器间互相的干扰。本论文以