基于單片機的紅外遙控開關設計本科畢業設計-wenkub

　

【正文】 專用的遙控編碼及解碼集成電路，但是由于功能受到特定的限制，只適合于某一專用電器產品的應用，應用范圍受到限制。 最早的遙控器之一，是一個叫尼古拉在遙控方式上大體經歷了從有線到無線的超聲波、從振動子到紅外線、再到使用總線的微機紅外遙控這樣幾個階段。 尤其是紅外遙控技術在這十年得到了迅猛發展，在家電和其他電子領域都得到了廣 泛應用，隨著生活水平的提高，人們對產品的追求是使用更方便、更智能化，紅外線遙控技術正是一個重點發展方向 。 研究的目標及內容 由于 在工業、航空以及儀器儀表等紅外控制當中 通常 需要 使用專用的配對編、解碼芯片 ,組成紅外發射和接收電路 ,完成對設備或電器的 遠程 控制。因此 ,不同的編、解碼芯片幾乎沒有互換性。 （ 3） 采用 C程序語言進行相關程序的模塊化編程并調試 。 值得注意的是，由于繼電器的控制線圈有電感，在關斷的瞬間會產生較大的反電勢，因此需要在繼電器線圈上反向并聯一個二極管，以保護驅動三極管不被擊穿，該設計采用的二極管是 IN4007，系統框圖 如 圖 所示： 圖 系統 框架 原理圖 遙控發射模塊： 在本設計中應用到的是普通的成品遙控發射器，用來發射含有鍵碼值的紅外線，供紅外接收頭接收。 繼電器 控制模塊 遙控發射模塊 單片機解碼模塊 紅外接收 模塊 5 紅外遙控的基本原理 紅外遙控的發射電路是采用 紅外發光二極管 來發出經過調制的紅外光波 ， 紅外接收電路由 紅外接收二極管 、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發射器發射的紅外光轉換為相應的電信號 ，再送后置放大器。接收電路將發射器發出的已調制的編碼指令信號接收下來，并進行放大后送解調電路，解調電路將已調制的指令編碼信號解調出來，即還原為編碼信號。 紅外遙控器 鍵盤接收、放大、檢波 、整形 編碼和調制 紅外接收頭 光電放大 解調 解碼單 片機 6 圖 本設計使用的成品遙控器鍵碼圖 當發射器按鍵按下后，即有遙控碼發出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。 WD6122 產生的遙控編碼是連續的 32 位二進制碼組，所發射的一幀碼含有一個引導碼， 16 位用戶編碼和八位數據編碼，數據編碼的反碼也同時被傳送，編碼結構如圖 所示： 圖 遙控器發射的 32 位碼組圖 7 引導碼由一個 9ms 的載波波形和一個 的關斷時間構成，它作為隨后發射碼的引導碼，這樣當接收系統是由微處理器構成的時候，能更有效的處理碼的接受與檢測及其他各項控制之間的時序關系。 當遙控器上任意一個按鍵按下超過 36ms 時， 控制 芯片的振蕩器使芯片激活，將發射一個特定的同步碼頭，對于接收端而言就是一個 9ms 的低電平 ,和一個 的高電平 ，這個同步碼頭可以使程序知道從這個同步碼頭以后可以開始接收數據。 單片機把解碼所得的二進制存入相應的存儲單元，這樣就完成了某一按鍵的紅外解碼 操作，同樣地，按此可以實現其它按鍵的 紅 外解 碼 ，最后形成遙控器按鍵相應的鍵值表。 （ 1） STC90C516RD+的特點 ○ 1 增強型 12 時鐘 / 機器周期 8051 CPU； ○ 2 工作電壓： （ 5V 單片機） ； ○ 3 工作頻率范圍： 040MHz，相當于普通 8051 的 0～ 80MHz； ○ 4 用戶應用程序空間 61K； ○ 5 片上集成 1280 字節 RAM； ○ 6 通用 I/O 口 32 個，復位后為 :P1/P2/P3 是準雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統I/O 口）， P0 口是開漏輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時，需 加上拉電阻 ； ○ 7 ISP（在系統可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器 / 仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序， 8K 程序 3 5 秒即可完成一片 ； ○ 8 EEPROM 功能 ； ○ 9 看門狗 ； ○10 內部集成 MAX810 專用復位電路，外部晶體 12M 以下時，可省外部復位電路，復位腳可直接接地 ； ○11 共 3 個 16位定時器 /計數器，其中定 時器 0還可以當成 2 個 8 位定時器使用 ； ○12 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發中斷， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發中斷方式喚醒 ； ○13 通用異步串行口（ UART），還可用定時器軟件實現多個 UART； ○14 工作溫度范圍： 075℃（商業級） ； （ 2） STC90C516RD+的 DIP 封裝 40 引腳分布 STC90C516RD+單片機的 DIP 封裝擁有 40 個引腳，其中 P0\P1\P2\P3 四組 I/0口， 總共 32 個 I/O 口 引腳 ， 另外包括 一個電源 VCC 引腳，兩個晶振引腳一個接地端引腳，一個復位引腳，以及 EA 引腳、 ALE 引腳、 PSEN 引腳 ，總共 40 個引腳 ， 引腳分布如圖 所示。三個管腳分別是地 (GND)、＋ 5 V 電源 (VCC)、解調信號輸出端 (接單片機外部中 斷 )。 PC838 的經典應用原理圖 如圖 所示 ： 10 OUTPUT 單片機 I/O 口 GND C1 VCC（ +5V） R2 圖 PC838 的經典應用電路 MAX232 MAX232 芯片是美信公司專門為電腦的 RS232 標準串口設計的單電源電平轉換芯片，使用 +5V 單電源供電 ， RS232 接 口為 異步傳輸 標準接口 ， 因此一般用于 20m 以內的通信 ，其引腳分布 如圖 所示： 圖 MAX232 引腳分布圖 （ 1） 引腳介紹 第一部分是電荷泵電路。由 1 1 1 14 腳構成兩個數據通道。 第三部分是供電。 圖 MAX232 標準應用電路 USB 接口 本 設計采用的是 USB 接口來對整個遙控系統進行適配供電，從而使得本設計的電源部分穩定且對電路實現了最大簡化，相比較的單片機傳統供電系統來說更為節能，成本更節約。 USB 是在 1994 年底由英特爾、康柏、 IBM、 Microsoft 等多家公司聯合提出的 ， 引腳分布 如圖 ： 圖 USB 接 口 引腳 分布圖 （ 2） 選擇 USB 接口為本設計供電的原因及 注意事項 由于 USB 供電可以提供每個 U 口 最大為 500MA 的 電流 ，供電電壓為 5V， 與單片機的供電系統相適配，能滿足本設計絕大部分元器件的供電要求 ，而且本設計過程中并不存在大功率元器件 ，所以本設計選用 USB 作為整個紅外遙控系統的供電電源，但是為了 防 止 電路上短路燒壞電腦的 USB 接口 ， USB接口 應加 自恢復保 險 。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。輸入量可分為電氣量（如電流、電壓、頻率、功率等）及非電氣量（如溫度、壓力、速度等 ）兩大類。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位 置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。 圖 電磁繼電器內部示意圖 硬件系統相關電路圖 本節將提供該設計中所涉及到的系統整體原理圖以及模塊電路的原理圖，如紅外 14 接收模塊、 USB 供電模塊、單片機解碼控制模塊等。 遙控器發出的紅外遙控信號經紅外接收器 PC838 接收 處理后 直接送給 單片機 的中斷口 1,如圖 。 當然，為了避免后置電路中的電源對整個控制系統造成干擾，如有條件，更好的是在三極管與單片機之間增加一個光耦 進行光電隔離，值得注意的是，光耦不能夠與整個控制電路共用同一個電源，不然 不能夠實現隔離效果，所以加上隔離光耦 為 使得系統更加穩定，則還需要設計一獨立電源。 循 環 判 斷 主程序 開始 初始化 中斷繼電器控制程序 是否按鍵？ 紅外解碼程序 中斷返回 中斷開始 19 模塊化程序簡介 模塊化程序設計即模塊化設計，簡單地說就是程序的編寫不是開始就逐條錄入計算機語句和指令，而是首先用主程序、子程序、子過程等框架把軟件的主要結構和流程描述出來，并定義和調試好各個框架之間的輸入、輸出鏈接關系。 （ 1） C 語言源文件 *.c 提到 C 語言源文件，大家都不會陌生。理想的模塊化應該可以看成是一個黑盒子。而在編寫這個模塊的時候很可能就需要利用到別人寫好的模塊的接口 ，這個時候我們關心的是它的模塊實現了什么樣的接口，我該如何去調用，至于模塊內部是如何組織的，對于我而言，無需過多關注。在我們的 C 文 件中，由于需要對外提供接口，因此必須有一些函數或者是變量提供給外部其它文件進行調用。我們可以把這個頭文件理解成為一份說明書，說明的內容就 20 是我們的模塊對外提供 的接口函數或者是接口變量。同時， 我 們自身模塊也需要包含這份模塊頭文件 (因為其包含了模塊源文件中所需要的宏定義或 者是結構體 )，好比我們平常所用的文件都是一式三份一樣，模塊本身也需要包含這個頭文件。 //允許總中斷中斷 ,使能 INT1 外部中斷 。 //驅動晶體管是高電平，所以一開始將 while(1) // I/O 的電平拉低 。 } } } void Exter1() interrupt 2 //外部中斷程序 。 include sbit IRIN=P3^3。 EX1 = 0。//再次打開外部中斷，接收系統碼和數據碼 以及 return。 delay(1)。k8。 if (N=30) //判斷是否超時 { EX1=1。 //數據最高位補“，不是接 if (N=8) //收 串口數據，而是 根據 脈 23 { //沖的延時來判斷 ‘ 1’和‘ 0’ 。 EX1=1。 EX1 = 1。 sbit Relay_3=P2^2。 Relay_1=~Relay_1。 Relay_2=~Relay_2。 break。 PassWord=0。 i13。 26 參考文獻 [1]譚浩強 . C 程序設計（第四版） [M].北京： 清華大學出版社， 20xx： 85131,170218. [2]郭天祥 . 新概念 51 單片機 C 語言程序教程 — 入門、提高、開發、拓展全攻略[M].北京： 電子工業出版社， 20xx： 1137 [3]歐偉明，何靜，凌云，劉劍等編著， 肖伸平主審 .單片機 原理與應用系統 [M].北京：電子工業出版社， 20xx： 91101. [4]中山單片機學習網 .紅外遙控解碼原理及單片機軟件鍵碼實例 [EB/OL]. [5]蘇長贊 .紅外線與超聲波遙控 [M].北京：人民郵電出版社 ,1993:162. [6]凌志斌 ,鄧超平 ,鄭益慧 ,葉芃生 。基于單片機的紅外遙控開關控制器 [J]。 學生簽名： 日 期： 28 附 錄 1 文件名 其內容如下： ifndef _MACRO_AND_CONST_H_ define _MACRO_AND_CONST_H_ typedef unsigned int uint16。 typedef unsigned int WORD。 typedef unsigned long uint32。 typedef long int32。 typedef unsigned char byte。 typedef unsigned char uint8。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。盡我所知，除文中已經注明引用的內容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。