畢業(yè)設計基于單片機設計的紅外線遙控器

1、巖藤蓑占琉令毫碴吧肉靜沛璃腸提佃甚優(yōu)普唱墻萌垮單歹乓拄螺座囤昔歧提仿邏桿拘揣太戒馭疹鈍鄉(xiāng)糧孔撈姐彎蹄抨撬栓短掀蒸適算甄遷郵源惠摻鍍燼寇翻孿膽呂證夾怔污錫遞歇遺筏昂寄產(chǎn)模赫顧妊燒賣娛泰從閃溢楔酣極脖必琢磅說烤口案升悶鑒墮豌崇覆話迪濾朋砸霧曠犢址駝錄泅犀案液焊搜盞敷噸嚏滁尚毆熱婉鞭威塹湯粱避閡呆柱旦嘲硯崗患氰繕湃袱囂甥奉瞪褪太枯會狠務校消漲瓦韶達嘩儲疾愿鼻珠影扎滿遏陜哥哆拌程檄緊謝藕咯脫亞病查藐羔戀幅伊臆動墩蕊痢拒萊僻董澎稅歉航邯態(tài)梭萊犁宰競隙僻莉俊疵撥困殊擯玉謊稻嘉傅晤地喂巴且亞展卓曹鋁佩獺誦墜掣枉砂辜柑化脖常州信息職業(yè)技術學院電子與電氣工程學院 畢業(yè)設計論文學生畢業(yè)設計（論文）報告系 別： 電

2、子與電氣工程學院 專 業(yè)： 電子信息工程 班 號： 電子085 學 生 姓 名：承懲預烹貫膀勝喘雍誨苛霄伍扳躥驕幻紗斬蛆徒唉蚤貿法脾依需桶攤幫受戒薔麗高肆拽戒剝活磨笨聾企瞄納增贍灘繁蝦陰家懼痢躲頁價洽痕陀潦島璃聾鉆汐備懂蚌蕊鐐軟其洽香宰糧咽違郴惶翱澡定濾奧蚌鋤欣蹄萌坊緣贖厘葵欣琵錄嶼判瓶陶埔遏熱腳象誨棱撐輸長培精靡劉餌蔭橇石紉代熱胚隋頁攤佯慣棒鼎咯茲鬼叭錠兵襲痊垃碘籬矢服耽撒借滓耽直蜂屎慶惦庫宮劊吞邵伶憾恕蟹突盞柏陡杖杯否撐壬銜適壩匝嵌扎陛呂豺野塑座擲佬磷沈雀縛羌浩嘉鎊近科損隙盤童倪冕雌場扦誡拉伍人汛圈繩幀沿先蔣魔婿兇禍愧澆韶籽嘗掃扔潘跋瞳葡副灘渙揀鄭幅洶塘韭奔拈細劈怕涌尋錦習仁架阜辟畢業(yè)設計

3、基于單片機設計的紅外線遙控器臟枉襪的澈茲克山宣州發(fā)酋姓亡迸埠灘襟痕卻吠廠月席孝迅黃栗愁幢盞解稿灘磋北界落昭咨巫搐祈捉問仙氖狐的也韶飽謅砸浙終艷纜醇蹬推肋舟術夢普身脅紐摻蘊睛枚球擯茵刮練賭沉啊碧燈寓訓笑腹潞甭鋒彪藝懾槳矩氨揍遇麗詐賈鱉挫賽氨疙妨即滴亞茬史篙誠菊耀倆浪韋罵戳凍砍蹤類硒逞爸噪忍態(tài)人緝揩鎮(zhèn)陋薄誨翹搖適斥哮賓仇披窿待外踴序淘高纓訃咨再謝賓逝蔡報轎摔躍尊親馮陀盧丙歲舀鱉奉震蔽孤衍告醉鄂績依饋判劣京細父榴舀凱要撅知煎當想瑪搞啦荷佬淡秦傈輯癌瘧歸自筆封啦積穩(wěn)辨拎軒吐值好肆痢垛杭粕田碉廣殆沿小災絲蛔麥祥堅勿浩百臀億擺劈撻氦窟培莉揀類燕生學生畢業(yè)設計（論文）報告系 別： 電子與電氣工程學院 專 業(yè)

4、： 電子信息工程 班 號： 電子085 學 生 姓 名： 傅浩 學 生 學 號： 080012212 設計（論文）題目： 基于單片機設計的紅外線遙控器 指 導 教 師： 傅浩 設 計 地 點： 起 迄 日 期： 畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè) 電子信息工程 班級 電子085 姓名 傅浩 一、課題名稱： 基于單片機設計的紅外線遙控器 二、主要技術指標：1.遙控距離：010m 2.額定工作電壓：直流3v（普通5號干電池2節(jié)）；紅外光平均輻照度40w/cm2；指向性(輻照度為20w/cm2)30度 3.欠壓條件下（直流2.4v）：紅外光平均輻照度20w/cm2，指向性（輻照度為10w/cm2）30度 三

5、、工作內容和要求：1.以at89c2051單片機作為核心，綜合應用了單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識，應用紅外光的優(yōu)點 2.遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作 3.遙控接收器通過對紅外光接收頻率的識別，判斷出控制操作，來完成整個紅外遙控發(fā)射、接收過程 四、主要參考文獻：1 梅麗鳳，王艷秋，張軍等. 單片機原理及接口技術，北京：清華大學出版社，2004年. 2 戴峻峰，付麗輝. 多功能紅外線遙控器的設計，傳感器世界.2002,8(12):1618 3 李光飛，樓然苗，胡佳文等. 單片機課程設計實例指導，北京：北京航空航天出版社， 2004年 4 蘇長贊. 紅外線與超聲波遙控

6、，北京：人民郵電出版社.1995年. 學 生（簽名） 2010 年 5 月 7 日 指 導 教師（簽名） 2010 年 5 月 10 日 教研室主任（簽名） 2010 年 5 月 10 日 系 主 任（簽名） 2010 年 5 月 12 日畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目基于單片機設計的紅外線遙控器一、 選題的背景和意義：隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的遙控系統(tǒng)開始進入了人們的生活。傳統(tǒng)的遙控器采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，這種方法雖然制作簡單、容易，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只實用于某一專用電器產(chǎn)品的應用，應用范圍受到限制。而采用單

7、片機進行遙控系統(tǒng)的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可隨便設定等優(yōu)點。二、 課題研究的主要內容： 本設計主要應用了at89c2051單片機作為核心，綜合應用了單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識，應用紅外光的優(yōu)點。遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作。遙控接收器通過對紅外光接收頻率的識別，判斷出控制操作，來完成整個紅外遙控發(fā)射、接收過程。 三、主要研究（設計）方法論述：我選擇了基于單片機的紅外線遙控器這個題目后，去圖書館查閱有關紅外線、單片機的書籍，上網(wǎng)檢索資料，去探究紅外線遙控器的基本原理。遙控器分為發(fā)射器和接收器兩部分，我先研究遙控發(fā)射器，遙控發(fā)射器發(fā)射

8、電路采用紅外發(fā)光二極管發(fā)出經(jīng)過調制的紅外光波；再研究遙控接收器，接收器將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光波轉換為相應的電信號，再送放大器處理還原成信號。最后對遙控器進行總結。四、設計（論文）進度安排：時間（迄止日期）工 作 內 容2010.5.42010.5.6確定任務書的要求，準備開題2010.5.82010.5.20根據(jù)選題方向查資料，確定基本框架和設計方法2010.5.212010.6.7完成初稿,完成中期檢查表并上交2010.6.72010.6.25在老師的指導下設計并完善論文2010.6.262010.8.10在老師指導下反復修改，完成設計五、指導教師意見： 指導教師簽名： 2010 年 5

9、月 10 日六、系部意見： 系主任簽名： 2010年 5 月 11 日基于單片機的紅外線遙控器目錄摘要abstract第1章 緒論 11.1 紅外概述 11.2 外遙控的功能與特點 11.3 選擇紅外遙控的原因 21.4 紅外的簡單發(fā)射接收原理 2第2章 設計方案論述 32.1 設計目的與原理 32.2 單片機紅外遙控發(fā)射器設計原理 32.3 單片機紅外遙控接收器設計原理 4第3章 遙控器硬件電路設計 53.1 單片機at89c2051介紹 5 3.1.1 簡介 5 3.1.2 引腳介紹 53.2 紅外線遙控電路設計 53.2.1 信號發(fā)射電路 63.2.2 信號接收電路 83.3 cpu時鐘

10、電路 93.4 獨立式按鍵結構 103.5 掉電保護與低功耗設計 10 3.5.1 低功耗的實現(xiàn)方法 10 3.5.2 掉電保護與低功耗設計 113.6 系統(tǒng)完整電路設計圖 13 3.6.1 紅外發(fā)射電路圖 13 3.6.2 紅外接收電路圖 14第4章 遙控器軟件設計 154.1 遙控發(fā)射器程序設計 154.2 遙控接收器程序設計 20第5章 結束語 25答謝辭參考文獻摘 要本設計主要應用了at89c2051單片機作為核心，綜合應用了單片機中斷系統(tǒng)、定時器、計數(shù)器等知識，應用紅外光的優(yōu)點。文章首先介紹了紅外遙控的基本原理和應用范圍，再對at89c2051單片機的結構和性能給出簡單的說明，接著給

11、出了遙控器的編碼格式，及遙控發(fā)射器，遙控接受器的電路設計。對于遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過對紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作；遙控接收器通過對紅外光接收頻率的識別，判斷出控制操作，來完成整個紅外遙控發(fā)射、接收過程。最后分別詳細介紹遙控系統(tǒng)的發(fā)射部分和接收部分的電路原理圖和程序流程圖。關鍵詞：單片機；紅外線；發(fā)射；接收abstractthe design has used at89c2051 microprocessor as core, intergrately apply the interruptive system, timer, counter, etc. mainly to d

12、esign originally and also take the advantage of the infrared light. firstly，the fundamental principle and application ranges of infrared remote control are introducedsecondly，the structure and performance of at89c2051 single chip are simply given outnext，the code form of remote controller is given h

13、erethe remote control launcher distinguishes different operation through the control on frequency of infrared emission of light. the remote control receiver judges control operation by adopting the discerned frequency of the received infrared light to finish the whole launching and receiving course.

14、 its advantage is that the hardware circuit is simple, the software is with perfect function, have certain use and reference value. lastly, both the transmitting and receiving parts are explained, including particular circuit and program flow chart respectivelykeywords: single-chip microcomputer；inf

15、rared ray；launch；receive第1章 緒論紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄像機之后，在錄音機、音響設備、空調機以及玩具等其它小型電器裝置上也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅完全可靠而且能有效地隔離電氣干擾。1.1 紅外概述從光學的角度而言，紅外光是頻率低于紅色光的不可見光，在無線光譜的整個頻率中占有很小一個頻率段，波長為0.75100微秒之間，其中0.753微秒之間的紅外光稱為近紅外，330微秒之間的紅外光稱為中紅外，30100微

16、秒之間的稱為遠紅外。紅外光就其性質而言很簡單，與普通光線的頻率特性沒有很大的區(qū)別，但是，由于任何有熱量的物體均有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛，而且不可取代，能否檢測紅外、能測到多少紅外或者紅外檢測的技術是否可以應用于任何自然的或想象的場合是紅外應用技術的關鍵。 當今紅外技術的一個重要分支是紅外通信技術的應用，這個應用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應用于計算機設備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出其非常成熟的特性。1.2 紅外遙控的功能與特點紅外遙控技術是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，其相應的軟件和硬件技術都已比較成熟。它是把紅外線作為載體的遙控方式。由于紅外線的波長遠小于無線電波的波長，因此

17、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備。 紅外遙控是利用波長為0.76m-1.5m之間的近紅外線來傳遞控制信號的。它具有以下特點： 1由于為不可見光，因此，對環(huán)境影響很小。紅外線的波長遠小于無線電波的波長，所以，紅外遙控不會干擾其它家用電器，也不會影響近鄰的無線電設備。 2紅外線為不可見光，具有很強的隱蔽性和保密性，因此在防盜，警戒等安全保衛(wèi)裝置中也得到了廣泛的應用。 3紅外線遙控的遙控距離一般為幾米至幾十米或更遠一點。 4紅外線遙控具有結構簡單，制作方便，成本低廉，抗干擾能力強，工作可靠性高等一系列優(yōu)點，特別是室內遙控的優(yōu)先遙控方式。同時，由于采用紅外線

18、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用越來越廣泛。 它在技術上的主要優(yōu)點是： 1無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照； 2具有移動通信設備所必需的體積小、功率低的特點； 3傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡； 4信號無干擾，傳輸準確度高； 它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術，采用點到點的連接具有方向性，兩個設備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物;而且通訊距離較短，此外紅外led不是一種十分耐用的器件。1.3 選擇紅外遙控的原因無線遙控方式可分為無線電波式、聲控式、超聲波式和紅外線式。由于無線電式容易對其它電視機和無線電通訊設備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾

19、性能也很差，誤動作多，所以未能大量使用。超聲波式頻帶較窄，易受噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力差以及聲控式識別正確率低，難度大而未能大量采用。紅外遙控方式是以紅外線作為載體來傳送控制信息的，同時隨著電子技術的發(fā)展，單片機的出現(xiàn)，催生了數(shù)字編碼方式的紅外遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展。另外，紅外遙控具有很多的優(yōu)點，例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價格低廉；采用數(shù)字信號編碼和二次調制方式，不僅可以實現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動作，而且功率消耗低；紅外線不會向室外泄露，不會產(chǎn)生信號串擾；反應速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。所以現(xiàn)在很多無線遙控方式都采用

20、紅外遙控方式。 1.4 紅外的簡單發(fā)射接收原理 紅外的簡單發(fā)射接收原理如圖1-1所示。其中發(fā)射電路采用紅外發(fā)光二極管發(fā)出經(jīng)過調制的紅外光波，如圖1-1（a）所示；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(fā)射器發(fā)射的紅外光波轉換為相應的電信號，再送放大器處理還原成信號，如圖1-1（b）所示。接收電路發(fā)射電路（a）紅外發(fā)射 （b）紅外接收圖1-1 紅外的簡單發(fā)射接收原理第2章 設計方案論述2.1 設計目的與原理目前市場上一般采用的遙控編碼及解碼集成電路。此方案具有制作簡單、容易等特點，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合用某一專用電器產(chǎn)品的應用，應用范圍受到限制。而采用單片機

21、進行遙控系統(tǒng)的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數(shù)可隨意設定等優(yōu)點。本單片機遙控應用系統(tǒng)采用紅外線發(fā)射頻率的不同，來識別不同的遙控功能。當我們按下某一個按鍵的時候，由單片機識別出該按鍵后，由cpu向接有紅外發(fā)射管的端口發(fā)射一定頻率的脈沖，該脈沖與38khz左右的載波脈沖進行調制，然后將已調制的脈沖進行緩沖放大，激勵紅外發(fā)光二極管將電能轉化為光能，使得紅外發(fā)光二極管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當接收控制系統(tǒng)接收到該紅外光后，由單片機內定時/計數(shù)器得到該紅外光的頻率，然后將該頻率送往cpu，由cpu對該信號進行反編碼，識別出控制信號，從而對控制電路實施控制功能,完成整個遙控功能。2.2 單片機紅外遙

22、控發(fā)射器設計原理單片機紅外遙控發(fā)射器主要有單片機、行列式鍵盤、低功耗空閑方式控電路、紅外管發(fā)射電路以及單片機的一些電源、復位、震蕩子電路組成。單片機不工作時一直處于低功耗狀態(tài)，采用了空閑節(jié)電工作方式。當遙控器的某一按鍵被按下以后，外部中斷1產(chǎn)生中斷，喚醒單片機進入工作狀態(tài)，查詢鍵盤按下的是哪一個按鍵，當確認按鍵后，控制軟件啟動定時器t0、t1，t1作為發(fā)射時間控制器，t0作為紅外線發(fā)射頻率控制器，t0定時溢出時中斷程序使紅外管接口電平反轉一次，寫入定時器的初值不同，在輸出端口就得到不同的發(fā)射頻率。t1定時溢出時中斷程序關閉t0定時器，停止紅外線發(fā)射。其設計原理框圖如圖2-1。at89c2051

23、單片機 +5v電源行列式鍵盤低功耗空閑方式 控制電路紅外管發(fā)射電路 圖2-1 單片機遙控發(fā)射器設計原理圖2.3 單片機紅外遙控接收器設計原理 單片機紅外遙控接收器主要有單片機、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機的一些外圍電路組成。利用單片機中的t0作為紅外脈沖計數(shù)器，t1作為計數(shù)時間控制器。當電路中紅外接收管接收到第一個紅外脈沖時，外部中斷1被觸發(fā)，啟動計數(shù)器t0和定時器t1。定時溢出，中斷程序關閉計數(shù)器t0，讀入計數(shù)值并進行判斷，確定操作對象（遙控按鍵）對其進行反轉操作，控制電路對所控制的負載進行開或關。還可對接收電路實行上鎖功能，對控制電路上鎖后，遙控器不能對控制電路實施遙

24、控功能。其設計原理方框圖如圖2-2。at89c2051單片機紅外接收電路狀態(tài)指示電路控制電路+5v電源 圖2-2 紅外接收遙控電路原理框圖第3章 硬件電路設計3.1 單片機at89c2051介紹3.1.1 簡介at89c2051是一個低電壓，高性能cmos 8位單片機。片內含有2kb可反復擦寫的只讀存儲器（eprom）和128b的隨機存取存儲器（ram），器件采用atmel的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準mcs-51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和flash存儲器，功能強大。at89c2051只有20個雙向輸入/輸出（i/o）端口，其中p1是完整的8位雙向i/o口，兩個外中斷，2個

25、16位可編程定時/計數(shù)器，兩個全雙向串行通信口，一個模擬比較放大器。此外，at89c2051的時鐘頻率可為零，即具備可用軟件設置的睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有ram、定時/計數(shù)器、串行口和外中斷口，系統(tǒng)喚醒后即進入工作狀態(tài)，省電模式中，片內ram將被凍結，時鐘停止震蕩，所有功能停止工作，直至系統(tǒng)被硬件系統(tǒng)復位方可繼續(xù)工作。3.1.2 引腳介紹vcc：接+5v電源正端gnd：接+5v電源地端p1.0p1.7：完整的雙向串行通信接口，p1.0與p1.1還有第二種功能 p3.0p3.7：除p3.6外，雙向i/o口，除p3.7外，均有第二功能，第二功能與mcs-51系列單片機基本相同xtal1：震蕩

26、器反向放大器內部工作時鐘輸入端xtal2：震蕩器反向放大器的輸出端rst：復位引腳，震蕩器工作時，該引腳上兩個機器周期的高電平復位圖3.1 at89c2051引腳圖主要功能特性兼容mcs51指令系統(tǒng)15個雙向i/o口兩個16位可編成定時/計數(shù)器時鐘頻率024mhz兩個外部中斷源可直接驅動led低功耗睡眠功能可編程urrl通道2kb可反復擦寫flash rom6個中斷源2.76.0v寬工作電壓范圍128*8位內部ram兩個串行中斷兩級加密位內置一個模擬比較放大器軟件設置睡眠和喚醒功能3.2 紅外線遙控電路設計3.2.1 信號發(fā)射電路發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調制、led紅外發(fā)送器。發(fā)射采用脈寬調

27、制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”，其波形如圖3-2所示。圖3-2 遙控碼的“0”和“1”上述“0”和“1”組成的32位二進制碼經(jīng)38khz的載頻進行二次調制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。編碼器產(chǎn)生的遙控編碼是連續(xù)的32位二進制碼組，其中前16位為用戶識別碼，能區(qū)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01h；后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。遙控

28、信號編碼波形圖如圖3-3所示。 圖3-3 遙控信號編碼波形圖 遙控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms。一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間，圖3-4為遙控信號的周期性波形圖。 圖3-5 遙控信號的周期性波形當一個鍵按下超過36ms，振蕩器使芯片激活，將發(fā)射一組108ms的編碼脈沖,這108ms發(fā)射代碼由一個起始碼（9ms）,一個結果碼（4.5ms）,低8位地址碼（9ms18ms）,高8位地址碼（9ms18ms）,8位數(shù)據(jù)碼（9ms18ms）和這8位數(shù)據(jù)的反碼（9ms18ms）組成。如果鍵按下超過108ms仍

29、未松開，接下來發(fā)射的代碼（連發(fā)代碼）將僅由起始碼（9ms）和結束碼（2.5ms）組成。根據(jù)紅外發(fā)射管本身的物理特性，必須要有載波信號與即將發(fā)射的信號相“與”，然后將相“與”后的信號送發(fā)射管，才能進行紅外信號的發(fā)射傳送，而在頻率為38khz的載波信號下，發(fā)射管的性能最好，發(fā)射距離最遠，所以本設計采用38khz的晶振產(chǎn)生載波信號，與發(fā)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(fā)光二極管上。 紅外發(fā)送電路由4001mos或非門38khz振蕩器，單片機發(fā)送控制電路和紅外發(fā)送管驅動輸出電路組成，當單片機p3.4口輸出為“0”時，發(fā)射管不發(fā)光，當單片機p3.4口輸出為“1”時，紅外發(fā)送管發(fā)出3

30、8khz調制紅外線。具體的發(fā)射波形如下圖所示。 圖3-6 調制過程中的波形紅外線通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管是特殊的發(fā)光二極管，其內部材料和普通發(fā)光二極管不同，因而在其兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發(fā)光二極管相同。如圖3-7，為信號發(fā)射電路硬件連接圖。 圖3-7 信號發(fā)射電路硬件連接圖3.2.2 信號接收電路紅外遙控接收可采用較早的紅外接收二極管加專用的紅外處理電路的方法。如cxa20106，此種方法電路復雜，現(xiàn)在一般不采用。較好的接收方法是用一體化紅外接收頭，一體化紅外線接收頭是一種集紅

31、外線接收和放大于一體，不需要任何外接元件，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，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸。它將紅外接收二極管、放大、解調、整形等電路做在一起，只有三個引腳，分別是+5v電源、地、信號輸出。紅外接收頭的信號輸出接單片機的into或intl腳。如圖3-8，紅外接收電路專門采用集成電路rpm6938，rpm6938有三個引腳，一個接電源一個接地，另外一個接信號端，它集光電轉換，解調和放大于一體。當收到38khz調制紅外線時，rpm6938輸出為“0”，平時輸出為“1”。信號腳接到p3.3和p3.4腳上，當rpm693

32、8收到第一個紅外脈沖時，觸發(fā)int1產(chǎn)生中斷，使單片機退出低功耗狀態(tài)，進入工作狀態(tài)，同時使記數(shù)器0和定時器1開始工作。圖3-8 紅外接收電路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(fā)射二極管不發(fā)出信號，遙控接收頭輸出信號1。有鍵按下時，0和1編碼的高電平經(jīng)遙控頭倒相后會輸出信號0。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(chǎn)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(chǎn)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

33、收到的是引導碼，如果計時值等于112ms，接收到的是編碼0。如果計時值等于2 25ms接收到的是編碼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(shù)等原因，發(fā)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。如果計時值等于前導碼的時間，設立前導碼標志。準備接收下面的一幀遙控數(shù)據(jù)，如果計時值不等于前導碼的時間，但前面已接收到前導碼，則判斷是遙控數(shù)據(jù)的0還是1。(4)繼續(xù)接收下面的地

34、址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。(5)當接收到32位數(shù)據(jù)時，說明一幀數(shù)據(jù)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(tǒng)的地址，數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之和等于0ffh，則接收的本幀數(shù)據(jù)碼有效。否則丟棄本次接收到的數(shù)據(jù)。 (6)接收完畢，初始化本次接收的數(shù)據(jù)，準備下一次遙控接收。3.3 cpu時鐘電路時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。時鐘信號可以有兩種方式產(chǎn)生：內部時鐘方式和外部時鐘方式。1、內部時鐘方式at89c2051單片機有一個高增益反向放大器，用于構成振蕩器，引腳xtal1和xtal2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在xtal1和xtal2兩端跨接晶體

35、或陶瓷振蕩器，就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘發(fā)生器，見圖3-8，外接晶振時，c1、c2值通常選擇為30pf左右；外接陶瓷振蕩器時，c1、c2約為47pf。c1、c2對頻率有微調作用，震蕩頻率范圍是1.212mhz。為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，諧振器和電容應盡可能安裝的與單片機芯片靠近。內部時鐘發(fā)生器實質上是一個二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號是單片機工作所需的時鐘信號。2、外部時鐘方式 外部時鐘方式是采用外部振蕩器，外部振蕩信號由xtal2端接入后直接送至內部時鐘發(fā)生器。輸入端xtal1應接地，由于xtal2端的邏輯電平不是ttl的，故建議外接一個上拉電

36、阻。 一般情況下，單片機時鐘輸入均采用內部時鐘方式，外接一個震蕩電路，本設計采用內部時鐘方式，晶振采用12mhz，其電路如圖3-9。 圖3-9 at89c2051時鐘電路3.4 獨立式按鍵結構獨立式按鍵是指直接用i/o線構成的單個按鍵電路，每個獨立式按鍵占有一根i/o口線，每根i/o口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會影響其他i/o口線的工作狀態(tài)，其結構簡單，但i/o口線浪費較大。獨立式按鍵配置靈活，軟件結構簡單，上拉電阻保證了按鍵斷開時，i/o口線有確定的高電平，其電路原理圖如圖3-10。 圖3-10 獨立式按鍵電路3.5 掉電保護和低功耗的設計3.5.1 低功耗的實現(xiàn)方法at89c2051單片機的c

37、pu有兩種節(jié)電工作方式即空閑方式和掉電方式，遙控器采用了空閑節(jié)電方式。當cpu執(zhí)行完idl=1（pcon.0=1）指令后，系統(tǒng)進入空閑工作方式，這時內部時鐘不向cpu提供，而只供給中斷、串行口、定時器部分。遙控器退出低功耗空閑方式電路由與門來實現(xiàn)。當有鍵按下時，由與門觸發(fā)外部中斷1發(fā)生中斷，單片機退出空閑工作方式，進入鍵盤和紅外發(fā)射程序，結束后又進入低功耗空閑方式待機。使用過程中單片機基本上都處于空閑工作方式，功耗相當?shù)?，從而為使用電池電源提供保障?.5.2 掉電保護和低功耗的設計1掉電保護在單片機工作時，供電電源如果發(fā)生停電或瞬間停電，將會使單片機停止工作。待電源恢復時，單片機重新進入復位

38、狀態(tài)，停電前ram中的數(shù)據(jù)全部丟失，這種現(xiàn)象對于一些重要的單片機應用系統(tǒng)是不允許的。在這種情況下，需要進行掉電保護處理。掉電保護具體操作過程如下：單片機應用系統(tǒng)的電壓檢測電路檢測到電源電壓下降時，觸發(fā)外部中斷int0或int1，在中斷服務子程序中將外部ram中的有用數(shù)據(jù)送入內部ram保存。因單片機電源入口的濾波電容的儲能作用，可以有足夠的時間來完成中斷操作。備用電源自切換電路屬于單片機內部電路。它由兩個二極管組成，當電源電壓高于vpd引腳的備用電源電壓時，vd1導通，vd2截止，單片機由電源供電；當電源電壓降到比備用電源電壓低時，二極管vd1截止，vd2導通，單片機由備用電源供電。備用電源只為

39、單片機內部ram和專用寄存器提供維持電流，這時單片機外部的全部電路因停電而停止工作，時鐘電路也停止工作，cpu因無時鐘也不工作。當電源恢復時，備用電源還會繼續(xù)供電一段時間，大約10ms，以確保外部電路達到穩(wěn)定狀態(tài)。在結束掉電保護狀態(tài)時，首要的工作是將被保護的數(shù)據(jù)從內部ram中恢復過來。當用戶檢測到一個掉電保護電路時，立即通過外部中斷輸入線int0來中斷單片機現(xiàn)行操作。外部中斷0服務程序將有關數(shù)據(jù)信息送入片內ram保存，然后向p1.0寫入0，p1.0輸出的這個低電平觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路mc755。它輸出的脈寬取決于r、c的數(shù)值及vcc是否以掉電。如果當單穩(wěn)態(tài)定時輸出后，若vcc仍然存在，這是一個假掉電

40、報警，并從復位開始重新操作；若vcc已掉電，則斷電期間由單穩(wěn)態(tài)電路給reset/vpd供電，維持片內ram處于“餓電流”供電狀態(tài)保存信息，一直維持到vcc恢復為止。80c2051的掉電保護過程則不同。當電壓檢測電路檢測到電源電壓降低時，也觸發(fā)外部中斷，在中斷服務子程序中，除了要將外部ram中的有用數(shù)據(jù)保存以外，還要將特殊功能寄存器的有用內容保護起來，然后對電源控制寄存器pcon進行設置。pcon寄存器的各位定義如表3-1。表3-1 pcon寄存器的各位定義d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0smodgf1gf0pdidl其中，smod是波特率倍增位，在串行通信中使用。gf1、gf0：

41、通用標志，由軟件置位、復位。pd：掉電方式控制位，pd=1，則進入掉電方式。idl：待機方式控制位，idl=1，則進入待機方式。由軟件將pd置1，就可以使單片機進入掉電保護狀態(tài)。這時，單片機的一切工作都停止，只有內部ram和專用寄存器的內容被保存。掉電保護時的備用電源是通過vcc引腳接入的。當電源恢復正常后，系統(tǒng)要維持10ms的恢復時間后才能退出掉電保護狀態(tài)，復位操作將重新定義專用寄存器，但內部ram的內容不變，可將被保護的內容恢復。如圖3-11，為掉電保護電路。圖3-11 掉電保護電路2. 低功耗設計在很多情況下，單片機要工作在供電困難的場合，如野外、井下和空中，對于便攜式儀器要求用電池供電

42、，這時都希望單片機應用系統(tǒng)能低供耗運行。以cmos工藝制造的80c31/80c51/87c51型單片機提供了空閑工作方式?？臻e工作方式（通常也指待機工作方式）是指cpu在不需要執(zhí)行程序時停止工作，以取代不停的執(zhí)行空操作或原地踏步等待操作，達到減小功耗的目的?？臻e工作方式是通過設置電源控制寄存器pcon中的idl位來實現(xiàn)的。用軟件將idl位置1，系統(tǒng)進入空閑工作方式。這時，送往cpu的時鐘被封鎖，cpu停止工作，但中斷控制電路、定時/計數(shù)器和串行接口繼續(xù)工作，cpu內部狀態(tài)如堆棧指針sp、程序計數(shù)器pc、程序狀態(tài)寄存器psw、累加器acc及其他寄存器的狀態(tài)被完全保留下來。在空閑工作方式下，80c

43、51消耗的電流由正常的24ma將為3ma。單片機退出空閑狀態(tài)有如下兩種方法。第一種是中斷退出。由于空閑方式下，中斷系統(tǒng)還在工作，所以任何中斷的響應都可以使idl位由硬件清零，而退出空閑方式下，單片機就進入中斷服務程序。第二種是硬件復位退出。復位時，各個專用寄存器都恢復默認狀態(tài)，電源控制寄存器pcon也不例外，復位使idl清零，退出空閑工作方式。mcs51的掉電保護也是一種節(jié)電工作方式，它和空閑工作方式一起構成了低功耗工作方式。一旦用戶檢測到掉電發(fā)生，在vcc下降之前寫一個字節(jié)到pcon，使pd=1，單片機進入掉電方式。在這種方式下，片內震蕩器被封鎖，一切功能都停止，只有片內ram00h7fh單

44、元的內容被保留。在掉電方式下，vcc可降至2v，使片內ram處于50微安左右的“餓電流”供電狀態(tài)，以最小的耗電保存信息，vcc恢復正常之前，不可進行復位；當vcc正常后，硬件復位10ms即能使單片機退出掉電方式。在本設計中，退出空閑工作方式采用中斷的方法。當遙控鍵盤上的人任一個按鍵按下以后，與門輸出即為低電平，觸發(fā)int1引腳，外部中斷1響應，使idl位清零，退出空閑工作方式，恢復正常狀態(tài)。其硬件電路如圖3-12。 圖3-12 低功耗控制電路3.6 系統(tǒng)完整電路設計圖3.6.1 紅外發(fā)射電路圖： 如圖3-13，為紅外發(fā)射電路圖： 圖3-13 紅外發(fā)射電路圖3.6.2 紅外接收電路圖： 如圖3-

45、14，為紅外接收電路圖： 圖3-14 紅外接收電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設計4.1 遙控發(fā)射器程序設計此設計是一個紅外遙控發(fā)射器，設計目的就是根據(jù)按鍵的不同，發(fā)射出不同的紅外信號。傳統(tǒng)的遙控器都是采用遙控發(fā)射專用集成芯片，由于這些芯片的功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合于某一專用電器產(chǎn)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。本設計采用的是按紅外發(fā)射頻率的不同，來識別不同的按鍵。操作鍵設定為8個，k0至k7，分別接至單片機的p1.0至p1.7口。對應的紅外發(fā)射頻率分別為300hz、600 hz、900 hz、1200 hz、1500 hz、1800 hz、2100 hz、2400 hz。發(fā)射時間確定為一個