紅外遙控系統(tǒng)

1、 編號： 02 畢業(yè)論文 論文題目: 8路紅外遙控系統(tǒng) 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 摘 要 隨著科技的進步，家用電器種類也越來越多，高科技產(chǎn)品越來越受到人們的關(guān)注和喜愛，因為它們讓生活更加方便、快捷，本文將圍繞紅外遙控這一主題來展開，紅外線的應(yīng)用已經(jīng)進入了一個發(fā)展的黃金時期。由于現(xiàn)在家用電器形式多樣，像電視、空調(diào)、冰箱等幾乎是每家必備，但是這些家用電器每個都需要一個遙控器來控制，但是本文所設(shè)計的8路紅外遙控系統(tǒng)，只需要一個遙控器來控制多個電器的開關(guān)。此外，由于這個遙控系統(tǒng)可對8個受控對象的工作狀態(tài)進行遙控，適用于工業(yè)，醫(yī)療，各種智能器件的開啟或關(guān)閉控制，也可以對一種設(shè)備八種工

2、作狀態(tài)進行控制或2種設(shè)備的4種工作狀態(tài)進行控制。如果需要控制的設(shè)備比較多，也可進一步設(shè)計為多路遙控系統(tǒng)，應(yīng)用十分廣泛。本文以AT89C51單片機為核心，用軟件設(shè)計來實現(xiàn)按鍵編碼。整個遙控系統(tǒng)包括紅外發(fā)射和接收電路兩大部分，發(fā)射電路包括按鍵矩陣、編碼電路、顯示電路、脈沖調(diào)制電路和紅外發(fā)射部分，接收電路由紅外接收頭、解調(diào)、解碼電路和控制電路組成。本文所設(shè)計的紅外遙控系統(tǒng)操作靈活方便，成本低廉，且抗干擾能力強，具有通用性。關(guān)鍵詞：紅外遙控，編碼，解碼，發(fā)射，接收ABSTRACT With the progress of science and technology, more and more ty

3、pes of household appliances.High-tech products has attracted more and more attention and love, because they make life more convenient and fast. This article will focus on the theme of infrared remote control. Infrared applications has entered a golden period of development.Now due to household appli

4、ances in various forms, like TV, air-conditioning, refrigerator, almost every necessary, but these household appliances each requiring a remote controller to control. The design of the 8 channel infrared remote control system, requiring only one remote controller to control multiple appliances switc

5、h. In addition, due to the remote control systems for 8 controlled object of remote working state, suitable for industrial, medical, various intelligent devices to open or close the control. It can be a device of eight kind working state control or the 2 device of 4 kind working state control. If yo

6、u need to control the equipment more, it can also be designed for multi-channel remote control system,In a word，is widely used. This is based on the AT89C51 single-chip microcomputer as the core, using the software design to achieve the key coding. The remote control system comprises an infrared tra

7、nsmitting and receiving circuit two parts. Emission circuit comprises a key matrix, a coding circuit, display circuit, pulse modulation circuit and an infrared emission part. A receiving circuit is composed of an infrared receiving head, demodulation, decoding circuit and control circuit. The design

8、 of infrared remote control system is flexible and convenient operation, low cost, and strong anti-interference ability. In short, universally.KEY WORDS: infrared emote control,encoding,decoding,emission,receive 目 錄第1章 緒 論11.1 選題的目的及意義11.2 紅外遙控的基本理論11.2.1 紅外線基本理論11.2.2 紅外遙控的特點及應(yīng)用31.2.3 紅外遙控系統(tǒng)的組成41.3

9、 課題設(shè)計要求41.4 設(shè)計思路5第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 62.1 系統(tǒng)框圖62.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)功能和方法62.2.1 紅外遙控的輸出狀態(tài)62.2.2 編碼發(fā)射的實現(xiàn)72.2.3 編碼接收的實現(xiàn)72.2.4 遙控的距離及抗干擾性能8第3章 硬件設(shè)計93.1 紅外遙控發(fā)射部分設(shè)計93.1.1 按鍵矩陣設(shè)計93.1.2 顯示電路設(shè)計103.1.3 遙控編碼電路設(shè)計103.1.4 脈沖調(diào)制電路設(shè)計113.1.5 發(fā)射部分設(shè)計113.2 發(fā)射部分所用器件123.2.1 AT89C51管腳說明123.2.2 顯示部分器件143.2.3 編解碼芯片VD5026/VD5027143.2.4 脈沖調(diào)制用CD40

10、11163.3 紅外遙控接收部分設(shè)計173.3.1 接收和解調(diào)電路設(shè)計173.3.2 接收解碼電路設(shè)計183.3.3 接收控制電路設(shè)計183.4 接收部分所用器件183.4.1 解調(diào)芯片CX20106183.4.2 解碼芯片VD5027203.4.3 AT89C5120第4章 軟件設(shè)計214.1 發(fā)射部分軟件設(shè)計214.2 接收部分軟件設(shè)計25結(jié) 論29致 謝30參考文獻31附錄1 發(fā)射部分程序33附錄2 接收部分程序36附錄3 發(fā)射部分總電路圖39附錄4 接收部分總電路圖40第1章 緒 論1.1 選題的目的及意義 在這個信息化時代，隨著科技的迅猛發(fā)展，人們生活的節(jié)奏也越來越快，人們對方便、快

11、捷的要求也隨之不斷提高。遙控器的出現(xiàn)，在一定程度上滿足了人們的這個要求。遙控器是由高產(chǎn)的發(fā)明家Robert Adler在五十年代發(fā)明的，而紅外遙控是20世紀70年代才開始發(fā)展起來的一種遠程控制技術(shù)，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實現(xiàn)對控制對象的遠距離控制，具體的說，就是利用發(fā)射器發(fā)出紅外線指令信號，接收器接收下來并對信號進行處理，最后實現(xiàn)對控制對象的各種功能進行遠程控制。紅外遙控是一種無線、非接觸式的控制技術(shù)，具有抗干擾能力強，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)等顯著優(yōu)點，被諸多電子設(shè)備廣泛采用，這些電子設(shè)備絕大多數(shù)是采用紅外遙控方式，遙控器的使用給日常的生活和生產(chǎn)帶來了極大的

12、便利。而且紅外遙控不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備，有較強的隱蔽性，由于其無法穿透墻壁，因此在不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾，在室內(nèi)近距離遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。此外，紅外遙控也可采用多路收發(fā)裝置，來控制不同的家用電器的開關(guān)等。本文所設(shè)計的8路紅外遙控系統(tǒng)就可以用來對多個家用用電器進行控制，或者控制一個設(shè)備的幾種功能，方便實用，價格低廉，性價比較高。1.2 紅外遙控的基本理論1.2.1 紅外線基本理論紅外線又稱紅外光波，在電磁波譜中，光波的波長范圍為0.011000。根據(jù)波長的不同可分為可見光和不可見光，波長為0.380.76的光波可為可見光，依次為紅、橙、黃、綠、青

13、、藍、紫七種顏色。光波為0.010.38的光波為紫外光(線)，波長為0.761000的光波為紅外光(線)。紅外光按波長范圍分為近紅外、中紅外、遠紅外、極紅外4類。紅外線遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.761.5。用近紅外作為遙控光源，是因為目前紅外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長一般為0.80.94，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光光峰值波長正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較好的抗干擾性能。一般紅外發(fā)射通過紅外發(fā)光二極管(LED)發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管（圖1-1是常用的紅外發(fā)光二極管）內(nèi)部構(gòu)造與普通的發(fā)光二極管基本

14、相同。紅外線接收采用紅外接收管或者一體化紅外接收頭，一體化紅外接收頭內(nèi)部電路包括紅外監(jiān)測二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外監(jiān)測二極管監(jiān)測到紅外信號，然后把信號送到放大器和限幅器，限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平，而不論紅外發(fā)射器和接收器的距離遠近。紅外接收頭的種類很多，引腳定義也不相同，一般都有三個引腳，包括供電腳，接地和信號輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭，如圖1-2所示為幾種不同的紅外接收頭。圖1-1 紅外發(fā)光二極管 圖1-2 紅外接收頭 1.2.2 紅外遙控的特點及應(yīng)用 起初，由于受技術(shù)條件的影響，遙控技術(shù)的發(fā)展比較緩慢，直到七十年代末

15、，隨著大規(guī)模集成電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，遙控技術(shù)才得到快速的發(fā)展。在遙控方式上大體經(jīng)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。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。與紅外線相比，超聲傳感器頻帶窄，所能攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動作。較為理想的是光控方式，逐漸采用紅外線的遙控方式取代了超聲波遙控方式，出現(xiàn)了紅外線多功能遙控器，成為當今時代的主流。 由于紅外線的波長遠小于無線電波的波長，在頻譜上居于可見光之外，所以抗干擾性強，具有光波的直線傳播特性，不易產(chǎn)生相互間的干擾

16、，是很好的信息傳輸媒體。因此在采用紅外遙控方式時，不會干擾其他電器的正常工作，也不會影響臨近的無線電設(shè)備。同時，由于采用紅外線遙控器件時，工作電壓低，功耗小，外圍電路簡單，因此它在日常工作生活中的應(yīng)用越來越廣泛。紅外遙控在近幾十年來在家用電器領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展，如電視、空調(diào)、DVD等，而且紅外遙控價格低廉，編碼簡單，在廠家和消費者中都廣受歡迎，近距離的遙控使用紅外遙控非常有優(yōu)勢。由于紅外一體化接收頭的出現(xiàn)，大大降低了紅外遙控的成本和技術(shù)難度，目前不僅在家電領(lǐng)域，在玩具、安防等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。紅外遙控系統(tǒng)主要由紅外遙控發(fā)射裝置、紅外接收設(shè)備、遙控微處理機等組成。因此，紅外遙控系統(tǒng)是一涉及單

17、片機的數(shù)字系統(tǒng)。目前國內(nèi)紅外遙控電子元器件的競爭很激烈，導(dǎo)致了價格的低廉，表面上有利于消費者，可是長期惡性競爭，互相壓價格，必將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的下降，最終損害的只能是消費者。紅外遙控的前景依然看好，不過紅外遙控的現(xiàn)狀不容樂觀。紅外遙控是單工的紅外通信方式，整個通信中，需要一個發(fā)射端和一個接收端。發(fā)射端采用單片機將待發(fā)送的二進制信號編碼調(diào)制為一系列的脈沖信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。紅外接收端普遍采用價格便宜，性能可靠的一體化紅外接收頭接收紅外信號，它同時對信號進行放大、檢波、整形，得到TTL電平的編碼信號，再送給單片機，經(jīng)單片機解碼并控制相關(guān)對象。1.2.3 紅外遙控系統(tǒng)的組成圖1-3是紅外

18、遙控系統(tǒng)的一般原理框圖，它由發(fā)射器和接收器兩部分構(gòu)成。發(fā)射器由指令鍵、指令信號產(chǎn)生電路、調(diào)制電路、驅(qū)動電路及紅外線發(fā)射器件組成。當指令鍵被按下時，指令信號產(chǎn)生電路便產(chǎn)生所需要的控制指令信號。這里的控制指令信號是以某些不同的特征來區(qū)分的。常用的區(qū)分指令信號的特征是頻率特征和碼組特征，即用不同頻率或不同編碼的電信號代表不同的指令。這些不同的指令信號由調(diào)制電路進行調(diào)制后，最后由驅(qū)動電路驅(qū)動紅外線發(fā)射器件，發(fā)出紅外線遙控指令信號。 紅 外 發(fā) 射 驅(qū) 動 調(diào) 制 指令信號產(chǎn)生 指 令 鍵 執(zhí) 行 記憶與驅(qū)動 指令檢出 解 調(diào) 前置放大 紅外接收圖1-3 紅外遙控系統(tǒng)一般原理框圖接收器由紅外線接收器件、

19、前置放大電路、解調(diào)電路、指令信號檢出電路、記憶及驅(qū)動電路、執(zhí)行電路組成。當紅外接收器件收到發(fā)射器的紅外指令信號時，它將紅外光信號變?yōu)殡娦盘柌⑺腿肭爸梅糯笃鬟M行放大，再經(jīng)解調(diào)器后，由指令信號檢出電路將指令信號檢出，最后由記憶及驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行電路，實現(xiàn)各種操作。1.3 課題設(shè)計要求1）采用紅外遙控方式；2）具有較強的抗干擾能力；3）距離大于8m；4）遙控對象8個，用按鍵模擬發(fā)送；5）輸出用發(fā)光二極管顯示，并用數(shù)碼管顯示路數(shù)（有鎖存功能）；6）發(fā)送端開關(guān)控制功能。1.4 設(shè)計思路 本文設(shè)計的8路紅外遙控系統(tǒng)包括發(fā)射和接收兩大部分。發(fā)射部分由總開關(guān)、按鍵矩陣、指令編碼電路、顯示電路、脈沖調(diào)制電路以及

20、紅外發(fā)射端組成。其中，總開關(guān)用來控制整個電路，按鍵矩陣用單片機（AT89C51）編程來實現(xiàn)，一共有8個按鍵，當按下任意一個按鍵時，指令編碼電路就會產(chǎn)生相應(yīng)的編碼脈沖（8種），顯示電路用來顯示按下的是哪一個鍵，經(jīng)脈沖調(diào)制電路進行功率放大之后開始發(fā)射信號，紅外發(fā)射端其實是一個紅外發(fā)光二極管，可以發(fā)射出紅外線。接收部分由紅外接收二極管、解調(diào)電路、解碼電路、控制電路以及指示燈組成。其中，紅外接收二級管是一個光敏二極管，用來接收已調(diào)制的指令編碼信號，即紅外信號，把光信號轉(zhuǎn)成電信號，解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來，然后解碼電路將編碼指令信號進行譯碼，最后由單片機控制哪個指示燈亮。第2章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框

21、圖 2.1 系統(tǒng)框圖 8路紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射電路和接收電路兩大部分組成，其中，發(fā)射部分由：總開關(guān)、按鍵矩陣、指令編碼電路、顯示電路、脈沖調(diào)制電路以及紅外發(fā)射端組成（如圖2-1所示）；接收部分由組成：紅外接收二極管、解調(diào)電路、解碼電路、控制電路和指示燈組成（如圖2-2所示）。紅外發(fā)射端脈沖調(diào)制電路指令編碼電路按鍵矩陣開關(guān) 顯示電路圖2-1 發(fā)射部分框圖指示燈控制電路解碼電路解調(diào)電路紅外接收管 圖2-2 接收部分框圖2.2 系統(tǒng)的實現(xiàn)功能和方法2.2.1 紅外遙控的輸出狀態(tài)本文設(shè)計的是8路紅外遙控系統(tǒng)，每個按鍵分別代表不同的功能，當發(fā)射端按下某一按鍵時，相應(yīng)地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。接收端的輸出

22、狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式?！懊}沖”輸出是當按發(fā)射端按鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出一個“有效脈沖”，寬度一般在100ms左右?！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時，接收端對應(yīng)輸出端輸出“有效電平”，發(fā)射端松開鍵時，接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”，可能是高，也可能是低，取決于相應(yīng)輸出腳的靜態(tài)狀況，如靜態(tài)時為低，則“高”為有效；如靜態(tài)時為高，則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效?！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵，接收端對應(yīng)輸出端改變一次狀態(tài)，即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?，原來為低電平變?yōu)楦唠娖健４朔N輸出適合用作電源開關(guān)、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形

23、式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內(nèi)只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其它如調(diào)光、調(diào)速、音響的輸入選擇等?！皵?shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數(shù)，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外，還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端，以便后級適時地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。 除以上輸出形式外，還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發(fā)射端每次發(fā)的信號，接收端對應(yīng)輸出予以“儲存”，直至收到新的信號為止；“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。本文采用的是“脈沖”輸出，不同的脈沖個數(shù)代表

24、不同的按鍵。2.2.2 編碼發(fā)射的實現(xiàn) 本設(shè)計的鍵盤矩陣是用單片機編程來實現(xiàn)的，8個按鍵對應(yīng)AT89C51的P1口，用內(nèi)部定時器1產(chǎn)生一個40KHz的軟件定時中斷，當某個被控電器的電源開關(guān)被按下時，單片機先讀出其鍵值，然后把這個鍵值轉(zhuǎn)換成BCD碼送至解碼芯片VD5026，VD5026會根據(jù)鍵值的不同來編出不同的發(fā)射碼，經(jīng)調(diào)制后的編碼送至芯片CD4011組成的脈沖調(diào)制電路，最后經(jīng)三極管把電流放大后由紅外線發(fā)射管發(fā)射出去。2.2.3 編碼接收的實現(xiàn)紅外遙控發(fā)射端每發(fā)出一幀數(shù)據(jù)，接收端就會接受到一幀數(shù)據(jù)，紅外接收頭接收到脈沖后，經(jīng)芯片CX20106解調(diào)后，再將信號送至與編碼芯片VD5026相對應(yīng)的解

25、碼芯片VD5027，當VD5027的地址碼和發(fā)射電路中VD5026的地址碼相同時，VD5027就會把解調(diào)后的信號還原成4位BCD碼，這4位BCD碼就是所按下鍵的鍵值。再將這4 位BCD碼送至單片機的P1口，并且VD5027的總輸出端接單片機的P3.2口，單片機才會開始工作，即把4位BCD碼還原成原來的鍵值，把鍵值送至單片機的P2口，相應(yīng)設(shè)備的指示燈就會亮，即表示這個設(shè)備工作。2.2.4 遙控的距離及抗干擾性能紅外遙控本身具有較好的抗干擾性能，只要增大輸出功率，就可以增加抗干擾能力，本電路采用增大輸出電流的方法來提高系統(tǒng)的抗干擾性能。此外，紅外遙控的遙控距離可以達到幾十米甚至更遠一些，所以本次設(shè)

26、計紅外遙控距離可以保證在8m以上。第3章 硬件設(shè)計 本文紅外遙控系統(tǒng)由硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分組成，其中，硬件設(shè)計包括紅外遙控發(fā)射和接收兩大部分。3.1 紅外遙控發(fā)射部分設(shè)計 紅外遙控發(fā)射部分電路包括：總開關(guān)及按鍵矩陣、顯示電路、編碼電路、脈沖調(diào)制電路以及紅外發(fā)射電路（發(fā)射總電路圖見附錄3）。發(fā)射部分所用器件詳見本章3.2所寫。3.1.1 總開關(guān)及按鍵矩陣設(shè)計總開關(guān)即電路中的按鍵S0 ,如圖3-1所示。圖3-1 總開關(guān)及按鍵矩陣按鍵矩陣由8個開關(guān)與AT89C51組成，根據(jù)設(shè)計要求，此系統(tǒng)要求對8路信號進行遙控，因此電路采用最簡單的獨立式按鍵輸入方式。由于按鍵數(shù)目較少，可直接使用單片機上的接口P

27、1，接8個點觸式開關(guān)即可。8個按鍵表示8個受控制的設(shè)備。按鍵的一端接AT89C51的P1（P1.0P1.7）口，另一端直接接地，這種方式的優(yōu)點是編程簡單（具體程序見附錄1），當有按鍵按下時，P1口由高電平變?yōu)榈碗娖剑f明有信號輸入，AT89C51測試到此低電平時，將其對應(yīng)的BCD碼與鍵值送到相應(yīng)的端口并行輸出。電路連接詳見圖3-1。3.1.2 顯示電路設(shè)計顯示部分由芯片74HC373和數(shù)碼管組成，用來顯示按下的是哪一個鍵。其中，由于51單片機I/O口輸出低電平時輸出的電流很小，數(shù)碼管不會太亮，所以用鎖存器74HC373來驅(qū)動數(shù)碼管發(fā)光。然后選AT89C51的P2口作為字符碼輸出端口，數(shù)碼管顯示

28、18數(shù)字時，P2口應(yīng)送出的字符值分別為：F9H、A4H、B0H、99H、92H、83H、F8H、80H。并用AT89C51的P3.4、P3.5口分別控制74HC373允許輸入G/LE與輸出控制。電路如圖3-2所示：圖3-2 顯示電路設(shè)計3.1.3 遙控編碼電路設(shè)計本設(shè)計的編碼電路由集成芯片VD5026組成，VD5026是一個集成編碼芯片，與之對應(yīng)的是解碼芯片VD5027。其功能是將并行的4位BCD碼轉(zhuǎn)換成串行輸出信號，經(jīng)調(diào)制以后發(fā)射。將AT89C51單片機P3口的P3.3P3.0直接接到VD5026的數(shù)據(jù)輸入D3D0端，另外用P3.5接發(fā)射指令。這樣就完成了編碼電路的設(shè)計。如圖3-3所示：圖3

29、-3 編碼電路3.1.4 脈沖調(diào)制電路設(shè)計為了提高傳輸信號的抗干擾能力，還需要將編碼信號調(diào)制在較高頻率的載波上發(fā)射。本設(shè)計的載波頻率為40kHz，故可采用CMOS門電路構(gòu)成的脈沖調(diào)制電路。當編碼信號X(圖3-4)為高電平時，振蕩器工作，輸出為載頻信號；當編碼信號為低電平時，振蕩器不工作，輸出為低電平，輸出的編碼調(diào)制信號波形如下圖3-3中的Y所示。脈沖調(diào)制電路如圖3-5所示。X:Y: 圖3-4 編碼及調(diào)制信號圖3-5 脈沖調(diào)制電路3.1.5 發(fā)射部分設(shè)計紅外遙控發(fā)射電路由放大電路和紅外發(fā)射管組成。U3A和U4A為隔離級，其作用是減少發(fā)射時的大電流對脈沖調(diào)制電路的影響；三極管對發(fā)射信號進行電流放大

30、。當U4A輸出為高電平時，三極管導(dǎo)通，紅外管工作，發(fā)出紅外線，當U4A輸出為低電平時，三極管截止，紅外管不工作，無輸出信號。電路圖如圖3-6所示。圖3-6 紅外發(fā)射3.2 發(fā)射部分所用器件發(fā)射部分所用芯片主要包括：AT89C51、74HC373、8段數(shù)碼管、VC5026、CD4011，其具體介紹如下。3.2.1 AT89C51管腳說明按鍵部分要用到單片機AT89C51，下面是AT89C51的管腳說明，圖3-7為其管腳圖。 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。 P1口：P1口是

31、一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高8位。圖3-7 AT89C51管腳圖 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平

32、，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。：當保持低電平時，訪問外部ROM；注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當端保持高電平時，訪問內(nèi)部ROM。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。 X

33、TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2.2 顯示部分器件 顯示部分用8段的發(fā)光二極管（LED）來顯示數(shù)字，其成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便，不需要專用的驅(qū)動程序，在設(shè)計程序時也非常的簡單。圖3-8 LED顯示器接法八段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個長形條的發(fā)光管排列成”日”字形，另一個賀點形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，它能顯示各種數(shù)字及部分英文字母。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示

34、器（如上圖3-8所示）。共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應(yīng)于一個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，于是用8位二進制就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當公共陰極接地（為零電平），而陰極hgfedcba 各段為01110011時，顯示器顯示“P”字符，即對于共陰LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。如果是共陽LED顯示器，公共陽極接高電平，顯示“P”字符的字形代碼應(yīng)為10001100（8CH）。8段顯示的數(shù)碼管如圖3-

35、9所示。3.2.3 編解碼芯片VD5026/VD5027 編碼部分用VD5026實現(xiàn)，與其配套的解碼芯片是VD5027，VD5026、VD5027是CMOS大規(guī)模數(shù)字集成電路（如圖3-10所示）。前者是編碼器，后者是譯碼器。他們組合應(yīng)用起來構(gòu)成一個發(fā)射接收數(shù)字編譯碼系統(tǒng)。 VD5026編碼器是一種8位編碼發(fā)射器。它的第18腳是編碼的輸入端，每個輸入端可以有3種狀態(tài)，即“0”、“1”或“開路”，其中“0”表示為低電平，“1”表示為高電平，因此8個腳可以組成38=6561個不同的編碼。如果需要更多的編碼，可將輸入端改為4態(tài)連接方式，這時第1腳是第4種狀態(tài)的公共連接腳，第2腳第8腳與第1腳連接時為第

36、4種狀態(tài)。所以第2腳第8腳都可以有4種狀態(tài)，即“0”、“1”、“開路”、“接1腳”。在這種情況下可以組成47=16384個編碼。第10腳第13腳也可作為編碼地址線，與第1腳第8腳聯(lián)合起來組成12位編碼地址線，這時編碼數(shù)可高達411=4194304個。本文要介紹的是VD5026與VD5027配合應(yīng)用，VD5026的第10腳第13腳用作數(shù)據(jù)輸入線，根據(jù)需要這幾個腳可以置“0”或置“1”。第14腳是發(fā)射指令端，當此腳接地時，VD5026輸出端則發(fā)出一組編碼脈沖。第15腳、第16腳是一個內(nèi)置振蕩器，外接幾十到幾百千歐的電阻即可產(chǎn)生振蕩，振蕩頻率為=1600/R（kHz），式中R為外接電阻，單位為。第1

37、7腳是編碼輸出端，第18腳、第9腳分別是電源的正、負極。圖3-10 VD5026/VD5027引腳圖 VD5027接收解碼器有相應(yīng)于VD5026的12位信息。第1腳第8腳是地址線。當VD5026發(fā)出的地址編碼與VD5027預(yù)置的編碼相同時，則在VD5027的第10腳13腳有數(shù)據(jù)輸出，該輸出信息與VD5026的第10腳第13腳所置的數(shù)據(jù)相同。第14腳為輸入端，第15腳、第16腳是振蕩器，外接電阻值應(yīng)與VD5026完全相同。第17腳是輸出端。編碼器VD5026發(fā)射時，如果密碼相同，VD5027就會輸出高電平。該編譯碼集成電路工作電壓范圍較寬，可以在26V范圍內(nèi)正常工作，而且耗電極小，靜態(tài)電流僅有1

38、。集成電路內(nèi)部含有振蕩電路，不用再外加晶振。它的外圍電路也很簡單，也容易與射頻、紅外線、超聲等方式結(jié)合起來，組成遙控發(fā)射、接收系統(tǒng)。因此這種電路應(yīng)用非常廣泛。3.2.4 脈沖調(diào)制用CD4011 脈沖調(diào)制電路由2個CD4011組成，CD4011內(nèi)部其實是4個與非門，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖如圖3-11所示，引腳如圖3-11所示，真值表如表3-1所示。 圖3-11 CD4011內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3-12 CD4011引腳圖表3-1 真值表ABY動作 00?禁止 011設(shè)定 100重置 11不變 無 管腳功能：1A :數(shù)據(jù)輸入端,2A :數(shù)據(jù)輸入端,3A :數(shù)據(jù)輸入端,4A :數(shù)據(jù)輸入端;1B :數(shù)據(jù)輸入端,2B

39、:數(shù)據(jù)輸入端,3B :數(shù)據(jù)輸入端,4B: 數(shù)據(jù)輸入端;1Y :數(shù)據(jù)輸出端,2Y :數(shù)據(jù)輸出端,3Y :數(shù)據(jù)輸出端,4Y :數(shù)據(jù)輸出端;VDD :電源正,VSS :地;VDD電壓范圍：0.5V to 18V。3.3 紅外遙控接收部分設(shè)計紅外遙控接收電路包括：紅外接收頭、解調(diào)電路、解碼電路、控制電路和指示燈。其中，某個LED燈亮，表示這個設(shè)備受控制，相對的，燈滅表示這個設(shè)備不受控制（接收部分總電路圖見附錄4）。發(fā)射部分所用器件詳見本章3.4所寫。3.3.1 接收和解調(diào)電路設(shè)計 紅外接收電路通常由紅外接收管和少量外圍器件組成。我們采用了應(yīng)用最為廣泛的芯片CX20106，圖3-13是由紅外接收管和CX

40、20106組成的紅外接收及解調(diào)電路。紅外接收管將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，從CX20106的1腳輸入，經(jīng)前置放大器、限幅放大器放大后送至帶通濾波器，帶通濾波器的中心頻率與紅外發(fā)射載波頻率相同。檢波器、積分器組成解調(diào)電路，對接收信號進行解調(diào)。施密特觸發(fā)器對解調(diào)輸出信號進行整形，從7腳輸出，該輸出為集電極開路電路，因此要接上拉電阻。 所有紅外遙控器的輸出都是用編碼后串行數(shù)據(jù)對3840kHz的方波進行脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生的。如果直接對已調(diào)波進行測量，由于單片機的指令周期是微秒（）級，而已調(diào)波的脈寬只有20多，會產(chǎn)生很大的誤差。因此先要對已調(diào)波進行解調(diào)，對解調(diào)后的波形進行測量。圖3-13 接收解調(diào)電路3.3.

41、2 接收解碼電路設(shè)計 解碼電路用與VD5026對應(yīng)的芯片VD5027構(gòu)成，解碼電路的功能是將解調(diào)后的串行數(shù)據(jù)進行解調(diào)，使其成為BCD控制代碼，并使控制代碼并行輸出。解調(diào)過的串行數(shù)據(jù)從VD5027的14腳輸入，經(jīng)數(shù)據(jù)提取電路判斷后與序列發(fā)生器產(chǎn)生的本地地址碼一比特一比特地進行校驗。如果第一次接收到的地址碼和本地地址碼相符，則將緊接著收到的4位數(shù)據(jù)碼儲存在內(nèi)部4bit移位寄存器中（不移到輸出鎖存器）。當?shù)诙问盏降牡刂反a仍與本地地址碼相符，則將新收到的數(shù)據(jù)碼與上一次儲存的數(shù)據(jù)碼加以比較，若兩次相同則控制邏輯電路使有效傳輸輸出端VT為高電平，4bit移位寄存器中的數(shù)據(jù)碼轉(zhuǎn)移到輸出鎖存器，并且在輸出鎖

42、存器保留，直到新的數(shù)據(jù)代替它。保留在鎖存器的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器后輸出，同時有效輸出端VT保持高電平。若兩次不相同或4個數(shù)據(jù)周期內(nèi)沒收到信號，則VT為低電平。電路連接見附錄4。3.3.3 接收控制電路設(shè)計 控制電路由AT89C51與8個發(fā)光二極管組成，二極管的亮、滅表示設(shè)備的工作狀態(tài)：亮說明受控設(shè)備開啟，滅說明受控設(shè)備停止。二極管連接在AT89C51的P2口，在編程（具體編程見附錄2）時，AT89C51將收到的四位BCD碼轉(zhuǎn)換二極管的控制信號來使二極管發(fā)光或熄滅，證明設(shè)備的受控情況。P2.7P2.0分別控制18路信號，每次只有一路信號輸出，所以二極管每次只有一個會亮。3.4 接收部分所用器件接收部分所

43、用芯片主要包括：CX20106、VD5027、AT89C51。3.4.1 解調(diào)芯片CX20106本電路采用集成電路CX20106。這是一款紅外線檢波接收的專用芯片，廣泛用于彩色電視機紅外線遙控接收的前置放大器，由于功能強，性能優(yōu)越，成本低，故已在各種紅外線遙控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。CX20106由前置放大器、限幅放大器、帶通濾波器、檢波器、積分器及整形電路構(gòu)成。其中的電平自動控制電路ABLC可以保證在輸入弱信號時前置放大器有較高增益，在輸入強信號時前置放大器不會過載，可以保證在一定遙控距離（約10m）內(nèi)工作可靠。其內(nèi)部設(shè)置的濾波器中心頻率由其5腳外接電阻調(diào)節(jié)，范圍可從10KHz60KHz。CX

44、20106的工作過程大致如下：其前置放大器將外接紅外光敏二極管或三極管產(chǎn)生的脈沖電壓進行放大，電壓增益約77-79。然后將信號送限幅放大器，使其變?yōu)榫匦蚊}沖，再由濾波器進行頻率選擇，濾除干擾信號，由檢波器濾掉載頻檢出指令信號，再經(jīng)整形后，由7腳輸出指令信號。實際上，CX20106的功能用一句話概括，就是當接收到與CX20106濾波器中心頻率相符的紅外光信號時，其輸出端7腳就輸出低電平。CX20106的引腳功能如下(引腳圖如圖3-14所示)：圖3-14 CX20106引腳圖 1腳：信號輸入端，該腳的輸入阻抗約為40。 2腳：該腳與地之間連接RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它們是負反饋串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，改變它

45、們的數(shù)值能改變前置放大器的增益和頻率特性。增大電阻R1或減小C1,將使負反饋量增大，放大倍數(shù)下降，反之則放大倍數(shù)增大。但C1的改變會影響到頻率特性，一般在實際使用中不必改動，推薦選用參數(shù)為R1=4.7，C1=1。 3腳：該腳與地之間連接檢波電容，電容量大為平均值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度低；若容量小，則為峰值檢波，瞬間相應(yīng)靈敏度高，但檢波輸出的脈沖寬度變動大，易造成誤動作，推薦參數(shù)為3.3。 4腳：接地端。 5腳：該腳與電源間接入一個電阻，用以設(shè)置帶通濾波器的中心頻率，阻值越大，中心頻率越低。例如，取R=200時，f042kHz，若取R=220，則中心頻率38kHz。 6腳：該腳與地之間接一個積分電

46、容，標準值為330，如果該電容取的太大，會使探測距離變短。 7腳：遙控命令輸出端，它是集電極開路輸出方式，因此該引腳必須接一個上拉電阻到電源端，推薦阻值為22，沒有接受信號時該端輸出為高電平，有信號時則為低電平。 8腳：電源正極，4.55V。 3.4.2 解碼芯片VD5027 VD5027是與VD5026相對應(yīng)的解碼芯片，其介紹詳見本章3.2.3。3.4.3 AT89C51 AT89C51在發(fā)射部分也有用到，其介紹詳見本章3.2.1。第4章 軟件部分設(shè)計軟件部分的設(shè)計分為發(fā)射部分軟件設(shè)計和接收部分軟件設(shè)計，發(fā)射部分的軟件設(shè)計功能是控制按鍵，就是說判斷哪一個鍵被按下（發(fā)射部分具體程序見附錄1）；

47、接收部分的軟件設(shè)計功能是用來解碼，然后控制發(fā)射部分所按按鍵對應(yīng)設(shè)備的狀態(tài)，即相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅（接收部分具體程序見附錄2）。 在編程之前要先畫程序流程圖，畫程序流程圖是程序設(shè)計的一個重要組成部分，而且是決定成敗的關(guān)鍵。畫程序流程圖的過程就是進行程序的邏輯設(shè)計過程，這中間的任何錯誤或忽視均會導(dǎo)致程序出錯或可靠性下降。因此，真正的程序設(shè)計過程是流程圖設(shè)計，而上機編程是將設(shè)計好的程序流程圖轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計語言而已。 正確的流程圖畫法是先粗后細，只考慮邏輯結(jié)構(gòu)和算法，不考慮或少考慮具體指令。這樣畫流程圖就可以集中精力思考程序的結(jié)構(gòu)，從根本上保證程序的合理性和可靠性。接下來就是進行指令代換，這時只要消除

48、語法錯誤，一般就能順利編出源程序。4.1 發(fā)射部分軟件設(shè)計發(fā)射部分的軟件設(shè)計主要是按鍵矩陣，判斷哪個鍵被按下后，執(zhí)行相應(yīng)的程序。發(fā)射部分總程序見附錄1。編程序時，首先要初始化程序，然后調(diào)用鍵掃描處理子程序。圖4-1為按鍵矩陣設(shè)計的初步流程圖。 掃描過程：首先判斷是否有鍵按下，若有按鍵按下則進行逐行掃描，照P1口值查找鍵號，然后按照鍵號執(zhí)行相應(yīng)的程序，如圖4-2所示。 開 始 初始化調(diào)用鍵掃描處理子程序 返 回圖4-1 初步流程圖掃描按鍵是否按下鍵 N 返 回 Y 逐行掃描，按P1口值查找鍵號 按鍵號執(zhí)行相應(yīng)的程序圖4-2 掃描過程具體查找鍵號過程如下：P1口的初值為11111111，當按下任意一個按鍵時，必然有一個1變?yōu)?，即從高電平變?yōu)榈碗娖?，然后按照順序一個一個比較，若和某個鍵