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摘要本设计主要应用了AT89C2051单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。文章首先介绍了红外遥控的基本原理和应用范围，再对AT89C2051单片机的结构和性能给出简单的说明，接着给出了遥控器的编码格式，及遥控发射器，遥控接受器的电路设计。对于遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作；遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。最后分别详细介绍遥控系统的发射部分和接收部分的电路原理图和程序流程图。关键词：单片机；红外线；发射；接收AbstractThedesignismainlyappliedAT89C2051microcontrollerasthecore,integratedapplicationmicrocontrollerinterruptsystem,timers,countersandotherknowledge,theadvantagesoftheapplicationofinfraredlight.Thearticlefirstintroducesthebasicprinciplesandscopeofapplicationoftheinfraredremotecontrol,thengiveasimpledescriptionofthestructureandpropertiesoftheAT89C2051microcontroller,thentheencodingformatoftheremotecontrolandtheremotecontroltransmitter,remotecontrolreceivercircuitdesign.Todistinguishthetypeofoperationfortheremoteoperationofthetypeofremotecontroltransmitterviatheinfraredlight-emittingfrequencycontrol;remotereceiverthroughtheinfraredlightreceivingfrequencyidentificationAnalyzingacontroloperation,tocompletetheinfraredremotecontroltransmitterandreceiverprocess.Finallydetailstransmittingpartandareceivingpartoftheremotecontrolsystemcircuitschematicandprogramflowchart.目录一、第1章绪论1.1课题背景与选题依据1.2红外遥控技术简介1.3课题研究的目的和意义二、第2章方案论证2.1学习方式2.2按键模块2.3显示模块2.4红外接受模块2.5微处理器选择三、第3章红外遥控的工作原理四、第4章通信协议五、第5章硬件电路设计5.1显示电路5.2键盘电路5.3红外发射电路5.4红外接受电路5.5存储电路5.6单片机控制电路六、第6章软件程序编写七、第7章调试八、参考文献1绪论1.1课题背景与选题依据进入二十一世纪以来红外线技术进入高速发展阶段，红外线是一种人的肉眼看不见的光线，最近几十年来，红外技术初露头角，在各个领域里获得了广泛的应用。开始应用到生产上，并形成了一门崭新的技术——红外技术。红外线(IrDA)，简称IR，又称红外光波，在电磁波谱中，波长为0.76um—1000um，由于波长太短，不能绕过障碍物继续传输，只能进行点对点的短距离的无线数据的传输。红外线遥控是把遥控指令经过调制后加载到近红外光中进行传送控制的，用近红外做传输载体，是因为红外发射器件与红外接收器件的发光与受光峰值波长相近，能够很好的匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。另外，近年来随着计算机技术的快速发展，单片机已在各个领域发挥作用，同时传统控制在单片机的带动下也得到快速发展。传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术，但是随着科技的发展和红外技术的成熟，红外遥控也成为了一种主要的遥控手段。近年来，遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收范围窄，安全性较高。特别是在高危、高辐射、高污染的环境下，采用红外线遥控技术能起到很好的作用。红外遥控虽得到广泛应用，但各产商各自为战，生产的产品不能相互兼容。市场上的红外遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，由于其灵活性较低，应用范围有限。所以设计一种采用单片机进行控制且具有体积小、成本低、功耗低、功能强、可靠性高等特点的红外遥控技术具有广阔的发展前景。1.2红外遥控技术简介遥控技术始于上世纪60年代初，主要利用无线电波、超声波、红外光作为载体进行遥控。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。最初的无线遥控主要采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受到外界干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。相比于超声波遥控器，红外遥控器的的波长更短，因此红外线遥控信号不会影响其他家用电器，也不会影响邻近的无线设备；另外，红外遥控不具有无线电遥控那样穿透障碍物去控制被控对象的能力，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必像无线遥控器一样，不同发射、接受器使用不同的频率或编码。否则就会影响到其他的电器或者邻居的无线电设备。所有的红外遥控器，都可以使用相同的频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”现象。这对于大量生产及普及红外遥控器提供极大的帮助。红外光为不可见光，对环境影响很小，同时又具有很强的隐秘性、保密性和安全性。它具有一下特点：1.红外线遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远一点。2.由于为不可见光，因此，对环境影响很小。红外线的波长远小于无线电波的波长，所以，红外遥控不会干扰其它家用电器，也不会影响近邻的无线电设备。3.红外为不可见光，具有很强的隐蔽性和保密性，因此在防盗，警戒等安全保卫装置中也得到了广泛的应用。4.红外线遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一系列优点，特别是室内遥控的优先遥控方式。同时，由于采用无线遥控器件是，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛。它在技术上的主要优点是：1.无需专门申请特定频率的使用执照；2.具有移动通信设备所必须的体积小、功率低的特点；3.传输速率适合于家庭和办公室实用的网络；4.信号无干扰，传输准确度高。它的缺点是：由于它是一种视距传输技术，采用的连接具有方向性，两个设备之间如果传输数据，中间就不能有格挡物；而且通讯距离较短，此外红外发光二极管(LED)不是一种十分耐用的器件。1.3课题研究的目的和意义本课题的目的是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。由于红外遥控不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。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。而现代红外线应用非常广泛，红外线遥控的研究能是人们的生活更加方便快捷。2方案论证2.1学习方式方案⑴：红外学习型遥控器主要有两大类型：固定码式学习型遥控器和波形拷贝式学习型遥控器。固定码式型遥控器。主要应用思想是“不完全归纳法”，也就是对目前在市场上应用的所有遥控器信号进行收集并对他们进行分类，然后对每一种类型的信号都预制一种解码和发射程序。固定码式遥控器的学习过程：①采集学习信号;②判别信号类型；③编码；④存储到EEPROM。优点：这种学习型遥控器的硬件制作简单，对主控制器的频率要求不高。因为所发送的信号的频率和编码都是已知的，只要对所采集到的信号进行辨别即可，同时不要求对编码进行压缩，只按照原始编码存储，所以对存储器的要求也不高。缺点：只能对已收集到的信号进行遥控，对未收集到的或新开发的，新编码格式的信号就不起作用。方案⑵：波形拷贝式学习型遥控器。此类遥控器的工作思想是：不管遥控器是什么型号和什么编码格式，只要拷贝原始遥控器所发出来的信号，然后对他们压缩并存储。发射时，只要把他们从存储器中取出，解压还原原始信号即可。①把采集到的信号波形存储到主控MCU的RAM中。②把采集到的信号波形进行测量，并把它们缓存到RAM中。③对采集到的信号进行分析，主要分析所发信号的高低电平时间，便于下步的压缩。④对分析后的信号进行压缩，主要是根据高低电平的发送时间和周期。⑤存储压缩后的信号，把压缩编码后的信号存储到EEPROM中。优点：无须任何新代码新程序，只要是原始遥控器发出来的信号都可以拷贝学习。缺点：对主控制器的存储芯片要求比较高，价格也比固定码式的高。由于目前市场上的遥控器编码多式多样，且客户码、命令码都由不同厂商自行定制，没有一个统一的标准，要想模拟并替代所种原始遥控器十分困难。如果选用固定式学习型的方法有很大的局限性。但使用拷贝型遥控器时，不关心编码细节，则通用性大大加强。故选择拷贝式学习型红外遥控器。2.2按键模块方案⑴：独立式键盘。电路结构简单，配置灵活，每个独立式按键占用一个I/O口。每个I/O口上的按键工作时不会影响其他的I/O口。但是每个按键占用一个I/O口，当按键多时，对I/O口的浪费会很大。键盘比较少时使用独立式键盘比较合算。独立式键盘与单片机的接口如下图：独立式键盘方案⑵:4×4矩阵键盘。用8个I/O口组成矩阵结构，按键就安装在矩阵交点处。利用8个I/O口就可以控制16个键盘，提高了I/O口的利用率，节省了资源。4×4键盘与单片机的接口如下图：图2.24×4矩阵键盘经两者对比并结合设计需要，本着节省资源的原则，这里选择方案⑵4×4矩阵键盘。2.3显示模块方案⑴：采用（LED)数码管显示，数码管价格便宜，对环境要求不高，显示明亮，数字显示采用BCD编码，接口简单，不需专用的驱动程序，程序设计容易，资源占用少。方案⑵：采用（LCD）液晶显示。可视面积大，分辨率高，抗扰能力强，但接口复杂，需要人造字库，编程工作量大，控制占用资源比较多。本着制作方便，节省资源的原则，这里选择方案（1）。2.4红外接受模块方案（1)：使用红外接受二极管和专用红外处理电路。用光敏二极管作红外接受电路里的接受工具。使用时给接受二极管加反向偏压，才能正常工作以及获得高的接受灵敏度。因为红外二极管发射功率小，致使红外接受二极管收到的信号比较弱。为了提高信号的接受度，必须要在接受端高增益的放大电路，此电路结构复杂，制作成本高，在现实中不常用。方案（2）：采用一体化红外接收头。一体化红外接受头是集红外接受、放大、滤波、比较输出于一身的模块。不需要其他外部元器件辅助作用，就可以完成从红外接受到输出与TTL电平兼容的信号。有了一体化红外接受头，就不再需要外部放大电路，这种红外一体化接受头不仅结构简单而且可靠性极高。这种一体化红外接收头和普通三极管大小差不多，适合于输。综上所述，这里选择第二种方案。本设计主要运用了频率为38KHz，型号为HS0038的一体化红外接受头。2.5微处理器选择此设计中有三种单片机可供选择，分别是C-31，凌阳单片机和AT89C-52。但C-31没有内存，存储程序时需要外扩内存，比较麻烦。凌阳单片机使用16位微处理器芯片采用的是模块式集成结构，它以µ’nSP内核为中心集成不同规模的ROMPAM和功能丰富的各种外设部件。AT89C52是一个片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM）的低电压，高性能CMOS8位单片机。该器件采用了ATMEL的高密度非易失存储生产技术