单片机遥控系统的应用设计

邵阳学院毕业设计（论文）I摘要遥控器是一种用于远端控制机械的装置，采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有硬件接口的简单方便，编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。本设计遥控发射电路主要有单片机AT89C52控制电路、行列式操作键盘、红外线发射、遥控接收电路构成。通过单片机软件解码实现对一个电灯的调光，以及对继电器的控制功能。本设计的红外遥控系统具有节能和环保的特点，有家庭或工业控制现场。一些手动操作不太方便的场合可以通过设置代替手动操作，利用该遥控器控制其他设遥控功能的电路。如电灯、计算机、电脑、饮水机等，可极大方便人们生活。关键字:单片机；红外线发射器；遥控接收器。邵阳学院毕业设计（论文）目录摘要..................................................................................................................I第1章绪论.....................................................................................................1第2章功能要求.............................................................................................1第3章方案论证.............................................................................................2第4章系统硬件电路的设计.........................................................................34.1遥控发射器的电路设计.....................................................................34.2遥控接收系统的电路设计.................................................................5第5章系统程序的设计...............................................................................105.1系统功能的实现方法.......................................................................105.2遥控发射及接收控制程序设计流程图...........................................11第6章调试及性能分析...............................................................................126.1调试...................................................................................................126.2性能指标...........................................................................................13第7章控制源程序清单...............................................................................13第8章总结...................................................................................................22参考文献.........................................................................................................22致谢.................................................................................................................23邵阳学院毕业设计（论文）1第1章绪论随着计算机的不断发展,它的一个重要分支——单片机的应用正在不断地走向深入，现在单片机越来越广泛地用于智能仪表、工业控制、日常生活等许多领域。随着移动通信设备的日益普及，红外线遥控已成为目前广泛使用的一种通信和遥控手段，许多电器装置上纷纷采用红外线遥控，给人们的工作，生活带来了方便。因此进行基于单片机的红外线遥控设计有着十分重要的现实意义。论文结合当前红外钱遥控的技术和单片机的应用技术，研究设计了一个基于单片机的红外遥控电脑系统，实现了红外线遥控电脑的基本功能。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。第2章功能要求单片机遥控应用系统要求用单片机作为控制芯片制作一个遥控器，另一个单片机控制系统能被遥控操作,本单片机制作十五路电器遥控器，可以分别控制十五个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的遥控。采用脉冲个数编码，4×8键盘开关，可扩充到对32个电器的控制。邵阳学院毕业设计（论文）2第3章方案论证目前市场上一般设备系统采用专用的遥控编码及解码集成电路。此方案具有制作简单容易等特点，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只适合用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限止。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用系统采用红外线脉冲个数编码、单片机软件解码实现了对十五个小灯的开关控制,其中一路为一个交流电灯,可以进行亮度的遥控。图3.1和图3.2为该应用系统的遥控器设计原理框图及接收控制系统设计原理框图。图3.1单片机遥控器设计原理框图邵阳学院毕业设计（论文）3图3.2接收控制系统设计原理框图第4章系统硬件电路的设计单片机遥控应用系统电路分遥控发射器电路和遥控接收系统电路。4.1遥控发射器的电路设计图4.1.1为该系统遥控发射器的电路原理图，其中P1口和P0口作键扫描端口，具有32个功能操作键。第（9）脚为单片机的复位脚，采用简单的RC上电复位电路，（15）脚作为红外线遥控码的输出口，用于输出40KHz载波编码。（18）、（19）脚接12M晶振。P0口需接上拉电阻。邵阳学院毕业设计（论文）4图4.1.1遥控发射器电原理图1AT89C52单片机遥控电路的主芯片采用美国ATMEL公司的AT89C52FLASH单片机，它具有8K字节可重编程闪速存储器，使用5V电源电压、256×8位的内部RAM，3个16位定时器/计数器，7个中断源以及空闲和掉电方式等功能。遥控器如用AT89C52中的LV低电压系列,可用2节1.5V电池供电。2行列式操作键盘邵阳学院毕业设计（论文）5行列式操作键盘又称为矩阵式键盘。用I/O线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上，行列线分别连接到按键开关的两端，键盘中有无按键按下是由列线送入扫描字、行线读入行线状态来判断的，有键按下时通过查键并执行键功能程序。3红外线发射电路遥控器信息码由AT89C52单片机的定时器1中断产生40KHZ红外线方波信号，由P3.5口输出，经过三极管9013放大，由红外线发射管发送。电阻R1的大小可以改变发射距离。4.2遥控接收系统的电路设计图4.2.1为该遥控系统的接收器主电路原理图，控制系统主要由AT89C52单片机、+5V电源电路、红外接收电路、50HZ交流电过零检测电路、电灯亮灭及调光控制电路等组成。遥控器发射的红外信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码进行对十五个端口的控制操作。其中P1.1—P1.2作为数码管的二进制数据输出，显示数字为0—7，7代表最亮，0代表最暗，采用4511集成块硬件译码显示数值。P0.0—P0.7以及P2.0—P2.6作为15个电器的电源控制输出，接口可以用继电器或可控硅，在本电路中，P2.0口控制一个电灯的亮灭。P2.7为可控硅调光灯的调光脉冲输出。第10脚P3.0口为50HZ交流市电相位基准输入，第（12）脚为中断输入口，P3.1用于接收红外遥控码输入信号。邵阳学院毕业设计（论文）6图4.2.1十五路电器控制器电原理图1.电源电路电源电路由桥式整流、虑波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。交流电经过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态，图4.2.2为电源电路图。邵阳学院毕业设计（论文）7图4.2.2控制器电源电路图。2.50HZ交流电过零检测电路交流电过零检测电路如图4.2.3所示。图4.2.3交流电过零检测电路图邵阳学院毕业设计（论文）8过零检测电路由桥式整流电路和2个9013三极管组成。当UA=UBE=0.7V时，T1三极管导通，T2三极管截止，B点为低电平，C点（P3.0）为高电平；当UA=UBE0.7V时，T1三极管截止，T2三极管导通，B点变高电平，C点（P3.0）为低电平。50HZ交流电过零检测电路图中各点电压波形如图4.2.4所示。图4.2.4交流电过零检测电路图中各点电压波形图3.电灯开关及亮度控制电路图4.2.5为可控硅光亮控制电路设计原理图。电灯的开关受P2.0口控制，也可由可控硅的导通角控制。AT89C52产生可控硅控制的移相脉冲，移相角的改变实现导通角的改变，即当移相角较大时，可控硅的导通角较小，输出电压较低，电灯较暗；当移相角较小时，可控硅的导通角较大，输出电压较高，电灯较亮。邵阳学院毕业设计（论文）9图4.2.5可控硅光亮控制电路图当AT89C52的P2.7位低电平时，9012三极管导通，三极管集电极电流驱动光电耦合器导通，使可控硅的G极产生脉冲信号触发可控硅导通；当AT89C52的P2.7位高电平时，9012三极管、光电耦合器、可控硅都处于截止状态。可控硅导通角控制电路中各点波形如图4.2.6所示。图4.2.6可控硅导通角控制电路中各点波形图邵阳学院毕业设计（论文）10第5章系统程序的设计5.1系统功能的实现方法（1）遥控码的编码格式遥控采用脉冲个数编码，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，遥控码数据帧间隔大于10mS（图5.1.1）。图5.1.1P3.5端口输出编码波形图（2）遥控码的发射当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成40KHZ方波由红外线发光管发射出去。P3.5端口的输出调制波如图8.10。（3）数据帧的接收处理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。在数据帧接收时，将对第一位（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，当间隔位的高电平脉宽大于3mS时，邵阳学院毕业设计（论文）11结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。图5.1.2为红外线接收器输出的一帧遥控码波形。图5.1.2红外线接收器输出的一帧遥控码波形图5．2遥控发射及接收控制