畢業設計論文_基于單片機的紅外遙控器設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，都 — 狀態，如果 — 為全‘ 1’，鍵盤上行線和列線都不通，說明沒有鍵閉合。如果 — 不為全‘ 1’，則鍵盤上的行線和列線有接通，即有鍵閉合。 門電路芯片選擇 根據紅外發射管本身的物理特性，必須要有載波信號與即將發射的信號相“與”，然后將相“與”后的信號送發射管，才能進行紅外信號的發射傳送，我選 擇 HD74LS08P 芯片，其管腳圖如圖 26所示。 A11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413VCC14 圖 26 HD74LS08P 管腳 遙控發射模塊的電路設計 遙控發射模塊由單片機最小系統和按鍵電路、紅外發射器電路等組成，遙控發射單元框圖如圖 27 所示。 復 位 電 路按 鍵 電 路紅 外 發 射時 鐘 電 路單片機 圖 27 紅外遙控模塊發射框圖 發射端采用具有在線下載功能的 AT89S52 芯片作為控制中心 ,與鍵盤掃描電路和發射電路共同構成。考慮到按鍵較多 ,可采用矩陣式 ,這里采用 4 4 的發射端利用單片機將待發送的二進制信號編碼調制為一系列的脈沖串信號 ,通過 P1口發出，經 8050 功率放大驅動紅外發射管。 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 13 頁 共 57 頁 圖 210 為該遙控系統的發射原理圖，其中 P1口作為鍵盤掃描口，具有 16個功能操作鍵，第 9 腳為單片機復位腳，采用復位電路如圖所示， 26 腳作為紅外遙控碼的輸出口，用于 38KHZ 載波編碼， 18 、 19腳 12MHZ 晶振。 發射采用脈寬調制的串行碼，以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “0”；以脈寬為 、間隔 、周期為 的組合表示二進制的 “1”，其波形如圖 28 所示。 圖 28 遙控碼的“ 0”和“ 1” 上述“ 0”和 “1”組成的 32 位二進制碼經 38KHz的載頻進行二次調制以提高發射效率，達到降低電源功耗的目的 [8]。然后再通過紅外發射二極管產生紅外線向空間發射。 編碼器 產生的遙控編碼是連續的 32 位二進制碼組，其中前 16 位為用戶識別碼，能區別不同的電器設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。芯片的用戶識別碼固定為十六進制 0xd1H，后 16 位為 8 位操作碼（功 能碼）及其反碼。 遙控器在按鍵按下后，周期性地發出同一種 32位二進制碼，周期約為 108ms。一組碼本身的持續時間隨它包含的二進制 “0”和 “1”的個數不同而不同，大約在45～ 63ms 之間。 當一個鍵按下超過 36ms，振蕩器使芯片激活，將發射一組 108ms 的編碼脈沖 ,這 108ms 發射代碼由一個起始碼（ 9ms） ,一個結果碼（ ） ,低 8 位地址碼（ 9ms~18ms） ,高 8位地址碼（ 9ms~18ms） ,8 位數據碼（ 9ms~18ms）和這 8位數據的反碼（ 9ms~18ms）組成。如果鍵按下超過 108ms 仍未松開，接下來發射的代碼（連發代碼）將僅由起始碼（ 9ms）和結束碼（ ）組成 [9]。 根據紅外發射管本身的物理特性，必須要有載波信號與即將發射的信號相“與”，然后將相“與”后的信號送發射管，才能進行紅外信號的發射傳送，而 在頻率為 38KHz 的載波信號下，發射管的性能最好，發射距離最遠，所以本設計江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 14 頁 共 57 頁 采用 12MHz 的晶振產生載波信號，與發射信號進行邏輯“與”運算后，通過三極管的功率驅動到紅外發光二極管上。 具體的發射波形如圖 29 所示 [10]。 圖 29 調制過程中的波形 紅外線通過紅外發光二極管發射出去，紅外發光二極管是特殊的發光二極管，其內部材料和普通發光二極管不同，因而在其兩端施加一定電壓時，它發出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為940nm 左右，外形與普通發光二極管相同。 VCCGNDP10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P37P36X2X1VCC12Y130pFC230pFC3K110uFC1VCCGND10KR4GND12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 15 頁 共 57 頁 A11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413VCC1474LS08PD1LED0VCCVCCGND100R2Q1805010KW1 圖 210 遙控發射模塊電路原理圖 遙控接收模塊的電路設計 遙控接收單元由單片機最小系統和紅外接收器、控制對象電路等組成，遙控接收單元框圖如圖 211 所示 。 單 片 機 電源電路 控制對象 紅外接收 復位電路 時鐘電路 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 16 頁 共 57 頁 圖 211 紅外遙控單元發射框圖 接收控制模塊由一個 AT89S52 芯片作為控制中心 ,與接收電路和各自的控制電路共同構成。其中接收電路使用一體化紅外接收頭 HS0038, HS0038 工作頻率為 38KHz,它是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接原件，就能完成從紅外線接收到輸出與 TTL 電平信號兼容的所有工作 ,再送給單片機 ,經單片機解碼并執行相關控制程序 ,對外只有 3 個引腳 :+5V電源、地、信號輸出，使用方便 ,性能可靠 [11]。 圖 212 為該遙控器的接收器原理圖，其中 P0 口作為數碼管的二進制數據輸出，顯示按鍵號，第 9 腳為單片機復位腳， 1 19 腳為 12MHZ 晶振。 遙控信號的解碼算法及程序編制： 平時，遙控器無鍵按下，紅外發射二極管不發出信號，遙控接收頭輸出信號 為高電平。有鍵按下時， 0和 1編碼的高電平經遙控頭倒相后會輸出低電平。由于與單片機的中斷腳相連，將會引起單片機中斷 (單片機預先設定為下降沿產生中斷 )。單片機在中斷時使用定時器 0或定時器 1 開始計時．到下一個脈沖到來時，即再次產生中斷時，先將計時值取出。清零計時值后 再開始計時，通過判斷每次中斷與上一次中斷之間的時間間隔。便可知接收到的是引導碼還是 0 和 1。如果計時值為 9ms，接收到的是引導碼，如果計時值等于 ，接收到的是編碼 0。如果計時值等于 2. 25ms。收 到的是編碼 1。在判斷時間時，應考慮一定的誤差值。因為不同的遙控器由于晶振參數等原因，發射及接收到的時間也會有很小的誤差。 解碼方法如下： (1)設外部中斷 0(或者 1)為下降沿中斷，定時器 0(或者 1)為 16 位計時器。初始值均為 O。 (2)第一次進入遙控中斷后，開始計時。 (3)從第二次進入遙控中斷起，先停止 計時。并將計時值保存后，再重新計時。如果計時值等于引導碼的時間，設立引導碼標志。準備接收下面的一幀遙控數據，如果計時值不等于引導碼的時間，但前面已接收到引導碼，則判斷是遙控數據的 0還是 1。 (4)繼續接收下面的地址碼、數據碼、數據反碼。 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 17 頁 共 57 頁 (5)當接收到 32 位數據時，說明一幀數據接收完畢。此時可停止定時器的計時，并判斷本次接收是否有效。如果兩次地址碼相同且等于本系統的地址，數據碼與數據反碼之和等于 0FFH，則接收的本幀數據碼有效 [12]。否則丟棄本次接收到的數據。 (6)接收完畢，初始化本次接收的數據 ，準備下一次遙控接收。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52VCCVCCp30p31p32p33p34p35p36p37p16p17GNDC1C212Y1XTALGND10kR22GND10ufC3VCCK1p15p11p12p13p14VCC8f9g10e1d23c4DP5b6a7DS1SMG123RX1HONGWAIVCCGNDLS1BellQ10VCCGND1kR2310KR12 圖 212 遙控接收模塊電路原理圖 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 18 頁 共 57 頁 第 3章 系統軟件設計 發射模塊軟件流程圖 此設計是一個紅外遙控發射器，設計目的就是根據按鍵的不同，發射出不同的紅外信號。傳統的遙控器都是采用遙控發射專用集成芯片，由于這些芯片的功能鍵數及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。本設計采用單片機制作，采用編程的方法，由于編程具有靈活性，故應用范圍較廣，操作碼可隨意設定。 程序開始是對單片機進行初始化設置，循環掃描判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下就發射相 應的紅外信號，遙控發射程序流程圖如圖 31 所示。 開 始初 始 化結 束調 用 按 鍵掃 描 程 序鍵 按 下按 鍵 信 號調 制發 送NY 圖 31 遙控發射程序流程圖 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 19 頁 共 57 頁 接收模塊軟件流程圖 遙控接收器是根據接收到的不同頻率的紅外光信號，由 CPU 轉化為對應的控制功能對控制電路實施控制。當接收電路接收到第一個紅外線脈沖時，中斷INT0 被觸發，啟動定時器 0 和計數器 0。定時器 1 作為計數時間控制器，計數器 0 作為在規定記數時間內所記得的紅外脈沖數。接收信號端接至 口，該引腳為復用引腳， 引腳復用為外部中斷 INT0 請求輸入端，當收到第一個紅外脈沖時， INT0被觸發， T0開始工作，當接收 到下一個下降沿時每收到一個紅外脈沖，根據定時器所定的時間判斷是引導碼、字符 ?0?還是字符 ?1?，從而可斷定出遙控操作，然后由接收遙控器 CPU 將其轉化為控制操作，對外電路實施控制功能 [13]。 程序開始是對單片機進行初始化設置，使用顯示程序，循環掃描判斷信號是否有效，如果有效就接收，接收后調用相應功能程序，遙控接收程序流程圖如圖32 所示。 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 20 頁 共 57 頁 開 始初 始 化結 束接 收解 碼 是 否 成 功得 鍵 號調 用 顯 示程 序NY 圖 32遙控接收程序流程圖 江蘇理工學院畢業設計說明書（論文） 第 21 頁 共 57 頁 第 4章 系統調試 電路板的安裝與調試在整個系統研制中占有很重要的位 置，它不但是把理論付諸實踐的過程，而且也是把紙面設計轉變到實際產品的必經階段。對試驗階段的電路板安裝一般有焊接方式和 PCB 板插接方式兩種方式，我采用的是焊接方式。 硬件調試 對照電路圖和實際線路檢查連線是否正確， 如少接、錯接 、多接等；電源端對地 是不是 存在短路 ； 元器件引腳之間 有沒有 短路，連接處 有沒有 接觸不良，二極管、三極管、集成電路和電解電容的極性 是不是都 正確；電源供電 （ 極性、信號源 ） 連線 是不是 正確；用萬用表電阻檔檢查焊接和接插 是不是 良好 。 電路經過上述檢查，確認無誤后，可轉入