學(xué)習(xí)型紅外線(xiàn)控制器畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端[8]。（3）定時(shí)/計(jì)數(shù)器的控制寄存器(TCON)簡(jiǎn)介T(mén)CON7 TCON0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 TF1：定時(shí)器T1溢出標(biāo)志。 TR1：定時(shí)器T1運(yùn)行控制位。 IE1(IEO):外部中斷1跳變標(biāo)志，當(dāng)檢測(cè)到INT1( INT0)負(fù)跳變且IT1=1時(shí)，IE1(IEO)由硬件置位。當(dāng)執(zhí)行中斷程序時(shí)，由硬件清0（4）電平觸發(fā)方式在AT89C51單片機(jī)中有兩個(gè)外部中斷請(qǐng)求INT0和INTl。單片機(jī)在每一個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣中斷輸入信號(hào)INTX的狀態(tài)，若為低電平就可以直接觸發(fā)外部中斷，這就使得cpu對(duì)來(lái)自外部申請(qǐng)能得以及時(shí)響應(yīng)。在這一觸發(fā)方式中，中斷源必須持續(xù)請(qǐng)求，一直到中斷實(shí)際產(chǎn)生為止。所以電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸人為低電平，且在中斷服務(wù)程序中能清除該中斷源申請(qǐng)信號(hào)的情況。（5）邊沿觸發(fā)方式這種方式中，如果在INTX端連續(xù)采樣到一個(gè)周期的高電平和緊接著一個(gè)周期的低電平，則在TCON寄存器中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志位IEX就被置位，由標(biāo)志位請(qǐng)求中斷。所以該方式適合于以負(fù)脈沖形式輸人的外部中斷請(qǐng)求。由于外中斷源在每個(gè)機(jī)器周期被采樣一次，所以輸入的高電平或者低電平至少保持十二個(gè)振蕩周期，以保證被采樣。在一個(gè)單一的中斷源的情況下，中斷響應(yīng)時(shí)間總是在38個(gè)機(jī)器周期。： 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 紅外遙控電路設(shè)計(jì) 紅外遙控電路設(shè)計(jì)分為紅外接收電路和紅外發(fā)射電路兩個(gè)部分。發(fā)射機(jī)只要產(chǎn)生調(diào)制脈沖，而接收機(jī)則對(duì)調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)并實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬及開(kāi)關(guān)通道的控制?？梢?jiàn)兩部分復(fù)雜程度有很大區(qū)別。因此設(shè)計(jì)方法有所不同，接收機(jī)采用一次性結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)法，發(fā)射機(jī)部分則分解為兩個(gè)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)。在實(shí)現(xiàn)手段方面，紅外波段的電磁波不會(huì)使人眼產(chǎn)生視覺(jué)感覺(jué)不能穿透墻壁而產(chǎn)生相互干擾，因此本系統(tǒng)采用紅外線(xiàn)作為載體媒質(zhì)。另外由于此系統(tǒng)傳送的是簡(jiǎn)單的通道控制信息，對(duì)通信的有效性要求不高，即脈沖個(gè)數(shù)調(diào)制用脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)區(qū)別不同的通道其中第一個(gè)脈沖即為同步脈沖，簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)了同步信息傳送，此外電路實(shí)現(xiàn)盡量達(dá)到集成化和數(shù)字化，使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔可靠。 接收部分電路 紅外遙控接收電路主要用用于接收紅外信號(hào)，并且將其轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的信號(hào)編碼。，燈亮?xí)r表示處在學(xué)習(xí)狀態(tài)，燈滅表示停止學(xué)習(xí)。而通過(guò)按鍵來(lái)控制困T0口的高低電平，當(dāng)取T0為低電平的時(shí)候，系統(tǒng)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)；。： 紅外接收?qǐng)D 發(fā)射部分電路；，用于示控制鍵的操作，閃爍時(shí)就表示遙控碼正處在發(fā)射狀態(tài)，燈滅表示信號(hào)以發(fā)送完畢，可以松開(kāi)發(fā)射鍵了，發(fā)射部分的電路圖。： 發(fā)射電路圖 電源部分本設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的7805系列。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用7805系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。，通常采用幾塊三端穩(wěn)壓電路并聯(lián)起來(lái)，但應(yīng)用時(shí)需注意：并聯(lián)使用的集成穩(wěn)壓電路應(yīng)采用同一廠家、同一批號(hào)的產(chǎn)品，以保證參數(shù)的一致。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。 在7805系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO220 和TO202 兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號(hào)、。 　 7805從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對(duì)于7805正壓系列，①腳高電位，②腳接地，；此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和接地腳相連。這樣在7805系列中，散熱片和②腳連接。電源設(shè)計(jì)圖，： 電源設(shè)計(jì)圖5 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)型紅外遙控器是通過(guò)一體化紅外接收頭HSO038接收紅外信號(hào)HSOO38將紅外信號(hào)解碼并放大，信號(hào)由OUT口輸出到單片機(jī)的TO口，然后通過(guò)學(xué)習(xí)函數(shù)儲(chǔ)存于單片機(jī)中，由頂TO口接學(xué)習(xí)鍵進(jìn)行學(xué)習(xí)的控制。軟件的編寫(xiě)主要由：主程序、遙控碼讀入處理程序、遙控碼處理發(fā)射程序、初始化程序和延時(shí)程序組成。本章就各個(gè)程序進(jìn)行介紹。 上電復(fù)位后，主程序掃描按鍵，當(dāng)確認(rèn)有按鍵按下時(shí)，若是學(xué)習(xí)鍵，則進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)；若是發(fā)射鍵，則將己學(xué)習(xí)的遙控編碼脈沖發(fā)射出去。： 主程序流程圖該程序流程圖實(shí)現(xiàn)遙控前導(dǎo)碼的識(shí)別、遙控編碼高低電平寬度計(jì)時(shí)和結(jié)束位識(shí)別功能，： 在設(shè)計(jì)中采用了計(jì)數(shù)器對(duì)信號(hào)高低電平計(jì)時(shí)的方法來(lái)采集數(shù)據(jù)并保存。前導(dǎo)碼由一個(gè)9ms左右的高電平和一個(gè)低電平組成的，判斷是否是前導(dǎo)碼的方法是：判斷開(kāi)始的高電平是否大于5ms，如果大于5ms的話(huà)，就認(rèn)為是前導(dǎo)碼，并保存前導(dǎo)碼的低電平。然后依次保存采集到的編碼信號(hào)，如果采集到編碼信號(hào)的高電平大于5ms的話(huà)，就認(rèn)為是編碼己經(jīng)結(jié)束，置0作為標(biāo)志，學(xué)習(xí)子程序結(jié)束。尋找起始位的方法：用16為DPTR計(jì)數(shù)器對(duì)高電平進(jìn)行寬度計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)采樣周期為21us，當(dāng)高電平結(jié)束時(shí)，如高8位計(jì)數(shù)器為非0，則說(shuō)明高電平寬度超過(guò)5ms，接下來(lái)的低電平碼就是起始位。否則重新開(kāi)始。讀起始位的方法：采用16為DPTR對(duì)低電平進(jìn)行寬度計(jì)數(shù)，當(dāng)高電平跳變時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)，并將DPTR的高8位，低8位分別存入R4，R5寄存器。讀遙控編碼的方法：采用DPTR低8位計(jì)數(shù)器對(duì)碼高電平或低電平進(jìn)行寬度計(jì)數(shù)，電平跳變時(shí)結(jié)束計(jì)數(shù)，井將值存入規(guī)定的地址；在高電平碼計(jì)數(shù)時(shí)，如果DPTR高8位計(jì)數(shù)器為非0，則判定為結(jié)束幀間隔位，在相應(yīng)存儲(chǔ)單元寫(xiě)入數(shù)據(jù)00H作為結(jié)束標(biāo)志。由軟件實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)的載波合成，用定時(shí)中斷1產(chǎn)生40kHz的載波信號(hào)，用定時(shí)中斷0控制定時(shí)中斷1的開(kāi)關(guān)，定時(shí)器0定時(shí)長(zhǎng)短由相應(yīng)的遙控信號(hào)電平寬度計(jì)數(shù)值確定。如果需發(fā)射的遙控信號(hào)為高電平時(shí)，關(guān)定時(shí)中斷1；如果為低電平，則開(kāi)定時(shí)中斷1，從而實(shí)現(xiàn)遙控信號(hào)的脈寬調(diào)制發(fā)射。遙控編碼學(xué)習(xí)了程序。該程序?qū)崿F(xiàn)遙控前導(dǎo)碼的識(shí)別、遙控編碼高低電平寬度計(jì)時(shí)和結(jié)束位識(shí)別功能，： 流程圖6 紅外遙控器的調(diào)試仿真本論文設(shè)計(jì)的調(diào)試與仿真分為三個(gè)步驟進(jìn)行，首先是軟件部分的仿真，根據(jù)設(shè)計(jì)思路編寫(xiě)軟件程序并在Keil進(jìn)行仿真，接下來(lái)把軟件一導(dǎo)入到單片機(jī)中，對(duì)硬件電路部分進(jìn)行Proteus電路仿真，最后進(jìn)行硬件電路的調(diào)試，三個(gè)步驟緊密相連，缺一不可。接下來(lái)就各個(gè)部分的仿真做詳細(xì)的敘述。 軟件部分仿真本課題設(shè)計(jì)軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，完成后的代碼通過(guò)KeilC進(jìn)行調(diào)試與檢查，首先將單片機(jī)的晶振時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置，調(diào)到12MHz，保證它與需求的始終頻率相吻合。設(shè)置如圖6. 1所示： Keil中單片機(jī)時(shí)鐘設(shè)定經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試與修改，程序在Keil中的編譯和創(chuàng)建HEX文件調(diào)試如圖6 .： KeilC編譯調(diào)試部分 KeilC創(chuàng)建Hex調(diào)試部分到此軟件部分的調(diào)試結(jié)果證明程序是沒(méi)有問(wèn)題的，緊接著就要把軟件加到單片機(jī)中，在Proteus軟件的輔助下對(duì)硬件電路進(jìn)行仿真了。首先，根據(jù)原理圖在Proteus軟件里畫(huà)好仿真電路圖，： Proteus中的仿真電路圖，我們可以看到一體化紅外接收頭被一個(gè)時(shí)鐘波形發(fā)生器替換了，而在T1輸出口接了一個(gè)示波器。由于在Proteus當(dāng)中沒(méi)有一體化紅外接收頭的模型，所以在這里就采用另一種方法進(jìn)行仿真，由于HS0038在接收紅外編碼過(guò)后，OUT腳輸出的是一段高電平與低電平想交替的方波，所以我們用波形發(fā)生器模擬HS0038所輸出的信號(hào)，： 模擬時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置 Proteus發(fā)送端的波形圖:本課題設(shè)計(jì)的硬件電路調(diào)試時(shí)分步進(jìn)行的，首先調(diào)試的是接收電路，先對(duì)HS0038一體化紅外接收頭進(jìn)行檢測(cè)，正式起OUT腳能正常愉出接收到的信號(hào)，如圖6 .7所示： HS0038的OUT腳輸出的波形在驗(yàn)證了HS0038輸出正常后，現(xiàn)在對(duì)示波器所接受到的信號(hào)進(jìn)行解釋?zhuān)敬握{(diào)試用的是常見(jiàn)的家電遙控器，測(cè)試過(guò)遙控各個(gè)按鍵的波形，由于遙控器發(fā)射的信號(hào)長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，而示波器不能完整的顯示整段波形，所以出現(xiàn)了同一按鍵不同時(shí)刻在示波器顯示的波形不同。： 示波器接收到的遙控信號(hào)通過(guò)上面兩個(gè)圖的比較，可以發(fā)現(xiàn)紅外發(fā)射的波形是由不規(guī)則的高低電平組成的，波形長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以示波器才無(wú)法完整顯示其整段波形。紅外接收部分的調(diào)試：首先按學(xué)習(xí)鍵，根據(jù)程序的設(shè)定，這時(shí)單片機(jī)就會(huì)對(duì)TO口偷入的信號(hào)進(jìn)行循環(huán)掃描，主要是對(duì)紅外遙控碼的起始位進(jìn)行識(shí)別，此時(shí)學(xué)習(xí)指示燈(綠燈)亮，： 學(xué)習(xí)鍵按下單片機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)證實(shí)單片機(jī)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)后，用遙控器的發(fā)射頭對(duì)準(zhǔn)HS0038紅外線(xiàn)接收頭，按下任意鍵，等待單片機(jī)學(xué)習(xí)編碼信號(hào)，： 遙控器對(duì)HS0038發(fā)射信號(hào)此時(shí)單片機(jī)開(kāi)始對(duì)TO口的輸入信號(hào)進(jìn)行讀碼，首先尋找起始位，然后是讀起始位，最后是讀遙控編碼位。讀碼結(jié)束之后把遙控編碼信號(hào)儲(chǔ)存在單片機(jī)中，這時(shí)綠燈就會(huì)熄滅代表遙控碼已經(jīng)儲(chǔ)存完畢，進(jìn)入發(fā)射等待狀態(tài)，此時(shí)發(fā)射指示燈閃爍，： 學(xué)習(xí)完畢并進(jìn)入發(fā)射等待狀態(tài)到此接收部分的調(diào)試已經(jīng)完成，接下來(lái)就是發(fā)射部分的調(diào)試了。紅外發(fā)射部分的調(diào)試：調(diào)試的過(guò)程和紅外接收部分的過(guò)程大同小異，主要就是檢測(cè)發(fā)射鍵按下后在單片機(jī)輸出端的信號(hào)，在理論上來(lái)說(shuō)，輸出端的信號(hào)應(yīng)該也是一段高低電平交替的波形，這是因?yàn)榧t外的信號(hào)是有邏輯0和邏輯1的間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，；。所以這部分的調(diào)試主要就是把輸出端口接到示波器上，檢測(cè)在按下發(fā)射鍵的同時(shí)，示波器上顯示的波形是否為高低電平交替的方波。在簡(jiǎn)單的解釋了發(fā)射部分的調(diào)試原理后，就進(jìn)入紅外遙控發(fā)射的調(diào)試與驗(yàn)證，首先將T1口接到示波器，然后按下發(fā)射鍵，單片機(jī)就對(duì)已存的遙控信號(hào)進(jìn)行發(fā)射，： 發(fā)射鍵按下后T1口輸出的波形從圖中我們可以看出，示波器接收到的只是遙控信號(hào)的一部分，可能是邏輯0，也可能是邏輯1，總體波形和頂期的波形相吻合，證明發(fā)射端能正常進(jìn)行紅外遙控編碼的發(fā)射。發(fā)射完信號(hào)之后，遙控的發(fā)射指示燈熄滅，: 發(fā)射完信號(hào)后指示燈熄滅本章主要是進(jìn)行系統(tǒng)的仿真與調(diào)試，首先是對(duì)軟件進(jìn)行仿真，在軟件keil的仿真和硬件電路的Proteus的仿真方面，雖然在調(diào)試的過(guò)程中遇到了較多的問(wèn)題，但在反復(fù)的調(diào)試后能夠得到解決，到最后這兩個(gè)步驟的仿真都很好的完成了，而硬件電路方面的調(diào)試是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，需要分為接收和發(fā)射兩個(gè)部分進(jìn)行分步調(diào)試。在接收模塊的調(diào)試過(guò)程中，首先對(duì)遙控編碼信號(hào)的形式進(jìn)行取樣，然后在對(duì)單片機(jī)接收到的信號(hào)與該信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，由于示波器不能完整的顯示接收到的紅外遙控波形，所以只能對(duì)波形的頻率和類(lèi)型進(jìn)行比較，在發(fā)射部分的調(diào)試中，也是通過(guò)示波器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，確定其接收到的信號(hào)為高低電平交替的方波信號(hào)，與遙控編碼的信號(hào)相同。結(jié)果顯示電路板能較為完整的完成課題設(shè)計(jì)的要求，能夠較好的接收和發(fā)送紅外遙控編碼信號(hào)。在設(shè)計(jì)和調(diào)試的過(guò)程中，軟件和硬件應(yīng)該結(jié)合在一起調(diào)試，硬件的調(diào)試是軟件的基礎(chǔ)，軟件是硬件的前提，二者缺一不可。結(jié) 論本系統(tǒng)主要用到了ATS9C51單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器T1和外中斷INT0的功能，具有設(shè)計(jì)新穎，電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)的許多優(yōu)點(diǎn)，在經(jīng)過(guò)匯編、連接與仿真操作以后，能夠恰到好處的產(chǎn)生紅外線(xiàn)控制脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路開(kāi)關(guān)的控制。本課題設(shè)計(jì)通過(guò)紅外一體化接受頭接受遙控編碼信號(hào)，井將其解調(diào)成為單片機(jī)可識(shí)別的TTL編碼，儲(chǔ)存在單片機(jī)中，再通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)中斷來(lái)產(chǎn)生40KHz的載波將編碼遙控信號(hào)發(fā)送出去。由于硬件部分基本為成熟的模塊，本課題設(shè)計(jì)的最大亮點(diǎn)是通過(guò)軟件處理信號(hào)的儲(chǔ)存、載波、發(fā)送，其功能在于能夠?qū)W習(xí)任意類(lèi)型的紅外遙控編碼，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)按鍵控制多種家電設(shè)備，隨時(shí)隨地都能夠?qū)W習(xí)遙控編碼，并且方便的控制相應(yīng)的設(shè)備，而且學(xué)習(xí)時(shí)間較短，效率和準(zhǔn)確率都比較理想，具有很高的實(shí)用價(jià)值。但由于經(jīng)驗(yàn)不足，電路硬件、軟件部分都有不夠完善的地方，在今后的學(xué)習(xí)中會(huì)進(jìn)一步改進(jìn)。致 謝本論文是在***老師親自指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上給了我很大的幫助，使我在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中避免了許多無(wú)謂的工作。導(dǎo)師一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度，精益求精、誨人不倦的學(xué)者風(fēng)范，以及正直無(wú)私、磊落大度的高尚品格，更讓我明白許多做人的道理，在此我對(duì)詹老師表示衷心的感謝！感謝老師幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)，當(dāng)遇到難題的時(shí)候，她甚至?xí)徽旌臀乙黄鹣朕k法解決問(wèn)題，令我避免了很多設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，使我十分感動(dòng)，也使我更一步鞏固了我學(xué)的知識(shí)。還要感謝的是我們各課任課老師，沒(méi)有你們的諄諄教誨，就沒(méi)有我們學(xué)有所長(zhǎng)的今天。當(dāng)然，還要感謝寢室的兄弟們?cè)谖彝瓿烧撐牡倪^(guò)程中給予我的幫助和鼓勵(lì)，也是他們陪我度過(guò)這三年的生活。感謝沈陽(yáng)理工大學(xué)圖書(shū)館，圖書(shū)館收藏豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)書(shū)籍讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有充足的參考資料。還要感謝我所參考書(shū)籍的作者們，還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。最后感謝****大學(xué)四年來(lái)對(duì)我的栽培。