基于单片机的红外线遥控器设计

..毕业设计姓名：专业：班级：指导教师：..课程设计任务书姓名：钟思专业：自动化班级：1301班设计课题：基于单片机的红外线遥控器设计指导教师：电子信息工程系印制二○一五年十二月目录..第一章红外发射部分...................................................11、设计要求与指标...................................................12、红外遥感发射系统的设计........................................13、红外发射电路的设计.............................................24、调试结果及其分析................................................3第二章红外接受部分...................................................41、红外遥控系统的设计.............................................42、系统的功能实现方法.............................................93、红外接受电路图..................................................104、软件设计：.......................................................105、调试结果及分析：...............................................106、结论：.............................................................11参考文献..................................................................11..第一章红外发射部分1.设计要求与指标红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。功能强、成本低等特点。系统。设计要求利用红外传输控制指令及智能控制系统，借助微处理器强大灵活的控制功能发出脉冲编码，组成的一个遥控系统。本设计的主要技术指标如下：(1)遥控范围：0—1米(2)显示可控制的通道(3)灵敏可靠，抗干扰能力强(4)控制用电器电流最高为2A红外遥控的特点是不影响周边环境的、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；多路遥控。红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由几个基本模块组成：直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路及控制部分。发射电路，利用遥控发射利用键盘，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生具有脉冲串的红外波，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。2.红外遥感发射系统的设计红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。发射系统设计的电路由如下的几个基本模块组成：直流稳压电源，红外发射电路。系统框图如图所示。..3.红外发射电路的设计3.1.摇控码的编码格式采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合二进制的“1”。3.2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2－2所示。图2-2单一按键波形图2-2连续按键波形3.3红外发射电路图..遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。电路如下图所示。4调试结果及其分析(1)电路要求遥控控制距离为0—1m，在利用38KHz的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。经过反复调试，换用40KHz的接收头时基本满足了设计需求。(2)由于将3ms的接收脉冲放在1ms的后面，编码解调出现错误，导致接受端无信号输出。解决方法是将3ms的接收脉冲放在前面就可以接收到信号。单片机进行数码帧的接收处理，3ms的脉冲检验，当第一位低电平码的脉宽小于2ms时就会错误处理。在初始化过程中，将P1口全置0，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的P1口全置1，通过反向使得输出全为0，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求。..第二章红外接受部分1.红外遥控系统的设计红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由如下的几个基本模块组成：红外发射电路，红外接收电路及控制部分。1.系统框图(如图3－1所示)2.XTAL2接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。3.输入/输出引脚P0.0～P0.7、P10.～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。①P0端口（P0.0～P0.7）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口用时，..每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。②P1端口（P1.0～P1.7）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。③P2端口（P2.0～P2.7）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，这时可用作输入口。P2作为输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@DPTR指令)时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行MOVX@Ri,A指令)时，P2口引脚上的内容，在整个访问期间不会改变。④P3端口（P3.0～P3.7）P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动(吸收或输出电流方式)4个TTL输入。对端输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在AT89C52中，P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能如下：(1)P3.0RXD（串行输入口）(2)P3.1TXD（串行输出口）(3)P3.2/INT0（外部中断0）..(4)P3.3/INT1（外部中断1）(5)P3.4T0（记时器0外部输入）(6)P3.5T1（记时器1外部输入）(7)P3.6/WR（外部数据存储器写选通）(8)P3.7/RD（外部数据存储器读选通）(9)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号4.振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器，该反向放大器可以配置为片内振荡器。石英震荡和陶瓷震荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，..XTAL2应不接。由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。5.芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。主控制器采用ATMEL公司的8位单片机AT89C52。AT89C52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统。图3-9：主控制器电路原理图..2.系统的功能实现方法2.1摇控码的编码格式采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合二进制的“1”，其波形如图4所示。图4遥控码的“1”和“0”红外遥控发射芯片采用PPM编码方式,当发射器按键按下后,将周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms的编码脉冲。遥控编码脉冲由前导码、16位地址码（8位地址码、8位地址码的反码）和16位操作码（8位操作码、8位操作码的反码）组成。通过对用户码的检验，每个遥控器只能控制一个设备动作，这样可以有效地防止多个设备之间的干扰。编码后面还要有编码的反码，用来检验编码接收的正确性，防止误操作，增强系统的可靠性。前导码是一个遥控码的起始部分，由一个9ms的高电平(起始码)和一个4.5ms的低电平(结果码)组成，作为接受数据的准备脉冲。图5发送一组完整的编码脉冲上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38khz的载频进行二次调制以提高发射频率，然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。..2.2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4－1所示。2.3数码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，将对第一位码的码宽进行验证。若第一位低电平码的的脉宽小于2ms，将作为错误码处理。当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口操作。图4－2就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。..3.红外接受电路图在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHZ的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路。如图5－1所示。通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz(周期为26.3ms)的载波信号进行脉幅调制(PAM)，再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。4.软件设计：本系统的软件程序主要包括主程序、接收解码程序、发射程序、遥控器学习识别程序几个大的模块程序。5.调试结果及分析：本电路总共设计了21个输入按键，其中11个为特殊按键，其他键均为数字键。当输入一个按键0时，通过红外发射和接收电路，对应的继电器1的设备工作，液晶显示十六进制代码。当按下按键1时，数码管显示不同的十六进制代码。以此类推0—9号数字键功能同上，特殊按键，根据按的特殊按键的不同，会实现不同功能，如快进。..本设计在调试过程中也遇到很多问题。1.电路要求遥控控制距离为0—1m，在利用38KHz的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。经过反复调试，换用40KHz的接收头时基本满足了设计需求。在初始化过程中，将P1口全置0，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的P1口全置1，通过反向使得输出全为0，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求。6.结论：由于目前的遥控装置大多对某一设备进行单独控制，而在本设计中的红外遥控电路设计了多个控制按键，可以对不同的设备，也可以对同一设备的多个功能进行不同的控制。基本符合技术要求。但是本电路也有不完,它只能单通道实