红外遥控系统设计.doc

毕业论文毕业论文 设计设计 题题 目目 红外遥控系统设计红外遥控系统设计 学生姓名 学 号 院 系 专 业 指导教师 二二 一一年六月二日一一年六月二日 目目 录录 1 引言 1 1 1 红外遥控的重要性 1 1 2 红外遥控的发展过程及国内外现状 1 1 3 设计思路 2 2 红外遥控系统简介 3 2 1 系统组成框图 3 2 2 多路控制的红外遥控系统 4 2 3 系统的功能实现方法 4 2 3 1 摇控码的编码格式 5 2 3 2 遥控码的发射 6 2 3 3 数码帧的接收处理 6 3 红外遥控系统的总体设计 6 3 1 所需要的器件及选择 6 3 1 1 显示器件的选择 6 3 1 2 按键控制方式的选择 7 3 2 发射控制系统设计 7 3 2 1 电路设计 7 3 2 2 软件设计 9 3 3 接收控制设计 11 3 3 1 电路设计 12 3 3 2 软件设计 13 4 结论 16 参考文献 17 致 谢 19 附录 1 发射程序 21 附录 2 接收程序 26 附录 3 红外发射接收电路总电路图 32 1 红外遥控系统设计红外遥控系统设计 周峰 南京信息工程大学电子信息工程系 南京 210044 摘要 摘要 本文设计了一个以先进的单片机技术为核心 利用红外遥控系统来控制对象的无线红外多路遥控 发射接收电路 整个系统由包括了键盘矩阵 编码调制 LED 红外发送器的发射部分和 LED 红外光发射 解调 解码电路组成的接收电路组成 本设计电路是以红外线为传递信息媒体的短距离无线控制系统 可 对 8 个受控对象的工作状态进行遥控 适用于工业 医疗 家用电器等设备的开启或关闭控制 也可以对 一种设备八种工作状态进行控制或 2 种设备的 4 种工作状态进行控制 应用十分广泛 关键词 关键词 遥控电路 红外发射 红外接收 单片机 1 引言 1 1 红外遥控的重要性 红外遥控是一种无线 非接触控制技术 具有抗干扰能力强 信息传输可靠 功耗低 成本低 易实现等显著优点 被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用 并越来越多的应 用到计算机系统中 随着大规模集成电路和计算机技术的发展 遥控技术才得到快速的发 展 在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波 从振动子到红外线 再到使用总线 的微机红外遥控这样几个阶段 无论采用何种方式 准确无误传输信号 最终达到满意的 控制效果是非常重要的 最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号 由于电磁波容易 产生干扰 也易受干扰 因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号 与红外线相比 超声传感器频带窄 所能携带的信息量少 易受干扰而引起误动作 较为理想的是光控方 式 逐渐采用红外线的遥控方式取代了超声波遥控方式 出现了红外线多功能遥控器 成 为当今时代的主流 1 2 红外遥控的发展过程及国内外现状 60 年代初 一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术 但由于受当时技术条件的限 制 遥控技术发展很缓慢 70 年代末 随着大规模集成电路和计算机技术的发展 遥控技 2 术才得到快速的发展 在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超声波 从振动子到红外 线 再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段 无论采用何种方式 准确无误传输信号 最终达到满意的控制效果是非常重要的 最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号 由于电磁波容易产生干扰 也易受干扰 因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号 与红外线相比 超声传感器频带窄 所能携带的信息量少 易受干扰而引起误动作 较为 理想的是光控方式 逐渐采用红外线的遥控方式取代了超声波遥控方式 出现了红外线多 功能遥控器 成为当今时代的主流 由于红外线在频谱上居于可见光之外 所以抗干扰性强 具有光波的直线传播特性 不易产生相互间的干扰 是很好的信息传输媒体 信息可以直接对红外光进行调制传输 例如 信息直接调制红外光的强弱进行传输 也可以用红外线产生一定频率的载波 再用 信息对载波进调制 接收端再去掉载波 取到信息 从信息的可靠传输来说 后一种方法 更好 这就是我们今天看到的大多数红外遥控器所采用的方法 由于红外线的波长远小于 无线电波的波长 因此在采用红外遥控方式时 不会干扰其他电器的正常工作 也不会影 响临近的无线电设备 同时 由于采用红外线遥控器件时 工作电压低 功耗小 外围电 路简单 因此它在日常工作生活中的应用越来越广泛 外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展 尤其在家电领域如彩电 DVD 空调等 也在 其它电子领域得到广泛应用 随着人们生活水平的提高 对产品的追求是使用更方便 更 具智能化 红外遥控技术正是一个重点的发展方向 为了提高对红外遥控产品的开发效率 以及生产厂家的检测手段等 重点推出该套红外遥控编码分析仪 她犹如一台示波器 并 且利用最先进的电脑技术 对红外遥控信号进行全面的分析 显示详尽的数据 编码 解 码信息 使开发人员对编 解码情况一目了然 以便设计人员提高工作效率 增加产品的 稳定性 可靠性 红外遥控信号分析仪采用 MCS 51 系列单片机为外部采样处理控制器 并 与微机通信完成整个处理过程 并由微机完成作图 数据管理等等 由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路 需要时按图搜索即可 因此 现 在红外遥控在加用电器 室内近距离 小于 10 米 遥控中得到了广泛的应用 随着红外光 电器的大量出现 红外遥控已经广泛应用在家用电器 安全保卫 及人们的日常生活中的应用 就更加广泛了 例如电视机的遥控 音响设备的遥控 录象机的遥控 电风扇的遥控 安 全保卫报警器 遥控空调器 自动水龙头 自动门等均可采用红外遥控技术来实现 1 3 设计思路 本设计将要设计一个以红外线为传递信息媒体的短距离无线控制系统 并使其可对 8 个受控对象的工作状态进行遥控 适用于工业 医疗 家用电器等设备的开启或关闭控制 也 可以对一种设备八种工作状态进行控制或 2 种设备的 4 种工作状态进行控制 具体要求如 下 1 遥控距离 不小于 3m 即红外遥控发射机与红外接收机之间的距离不小于 3m 2 3 遥控路数 8 路 即可对 8 个受控设备进行开关控制 3 工作频率 40kHz 即红外发射 和接收的载频为 40kHz 4 发射端可显示控制路数 接收端可显示受控状态 2 红外遥控系统简介 红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式 在讲红外线遥控之前 首先讲一讲 什么是红外线 我们知道 人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列 依次为红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 其中红光的波长范围为 0 62 0 76 m 紫光的波长范围为 0 38 0 46 m 比紫光波长还短的光叫紫外线 比红光波长还长的光叫红外线 红外线遥 控就是利用波长为 0 76 1 5 m 之间的近红外线来传送控制信号的 2 1 系统组成框图 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成 应用编 解码专用集成电路芯片来进行 控制操作 如图 1 所示 发射部分包括键盘矩阵 编码调制 LED 红外发送器 接收部分 包括光 电转换放大器 解调 解码电路 图 1 红外遥控系统 发射部分的主要元件为红外发光二极管 它实际上是一只特殊的发光二极管 由于其 内部材料不同于普通发光二极管 因而在其两端施加一定电压时 它便发出的是红外线而 不是可见光 目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm 左右 外形与普 通发光二极管相同 只是颜色不同 红外发光二极管一般有黑色 深蓝 透明三种颜色 判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样 用万用表电阻挡量一下红外发光 二极管的正 反向电阻即可 红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定 而业余条件下只能用拉距法来粗略判定 遥控接收器 遥控发射器 键 盘编码调制LED 光 电放大解 调 解 码 4 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管 在实际应用中要给红外接收二极管加反向 偏压 它才能正常工作 亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用 这样才能获得 较高的灵敏度 红外接收二极管一般有圆形和方形两种 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小 100mW 左右 所以红外接收二极管接 收到的信号比较微弱 因此就要增加高增益放大电路 成品红外接收头的封装大致有两种 一种采用铁皮屏蔽 一种是塑料封装 均有三只引脚 即电源正 VDD 电源负 GND 和数据输出 VO 或 OUT 成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽 使用 起来如同一只三极管 非常方便 但在使用时注意成品红外接收头的载波频率 红外遥控 常用的载波频率为 38kHz 这是由发射端所使用的 455kHz 晶振来决定的 在发射端对晶振 进行整数分频 分频系数一般取 12 所以 455kHz 12 37 9 kHz 38kHz 也有一些遥控 系统采用 36kHz 40kHz 56kHz 等 一般由发射端晶振的振荡频率来决定 此次遥控系统 的设计要求载波频率为 40KHz 2 2 多路控制的红外遥控系统 多路控制的红外发射部分一般有许多按键 代表不同的控制功能 当发射端按下某一 按键时 相应地在接收端有不同的输出状态 接收端的输出状态大致可分为脉冲 电平 自锁 互锁 数据五种形式 脉冲 输出是当按发射端按键时 接收端对应输出端输出 一个 有效脉冲 宽度一般在 100ms 左右 电平 输出是指发射端按下键时 接收端 对应输出端输出 有效电平 发射端松开键时 接收端 有效电平 消失 此处的 有 效脉冲 和 有效电平 可能是高 也可能是低 取决于相应输出脚的静态状况 如静 态时为低 则 高 为有效 如静态时为高 则 低 为有效 大多数情况下 高 为有 效 自锁 输出是指发射端每按一次某一个键 接收端对应输出端改变一次状态 即原 来为高电平变为低电平 原来为低电平变为高电平 此种输出适合用作电源开关 静音控 制等 有时亦称这种输出形式为 反相 互锁 输出是指多个输出互相清除 在同一 时间内只有一个输出有效 电视机的选台就属此种情况 其它如调光 调速 音响的输入 选择等 数据 输出是指把一些发射键编上号码 利用接收端的几个输出形成一个二进 制数 来代表不同的按键输入 一般情况下 接收端除了几位数据输出外 还应有一位 数据有效 输出端 以便后级适时地来取数据 这种输出形式一般用于与单片机或微机 接口 除以上输出形式外 还有 锁存 和 暂存 两种形式 所谓 锁存 输出是指对发 射端每次发的信号 接收端对应输出予以 储存 直至收到新的信号为止 暂存 输 出与上述介绍的 电平 输出类似 2 3 系统的功能实现方法 红外遥控系统是由红外遥控发射器 5 和红外遥控接收器组成的 红外遥控发射器主要是由功能指令矩阵键盘和遥控器 专用大规模集成电路以及放大驱动电路三个部分组成 红外遥控接收电路主要由 受光器电路和解码电路等组成 2 3 1 摇控码的编码格式 遥控器采用的是脉冲个数编码 不同的脉冲个数代表了不同的码 最小的为 2 个脉冲 最大为是 17 个脉冲 为了使脉冲接收数据可靠 第一位的码宽为 3ms 其余的都为 1ms 遥控码数据帧间隔要大于 10ms 如图 2 所示 调光命令码 电器 1 的遥控输出码 电器 0 的遥控输出码 电器 7 的遥控输出码 3 ms 10m s 帧 间隙 1 ms 图 2 P3 5 端口输出编码波形图 6 2 3 2 遥控码的发射 采用的是 AT89C2051 芯片 用 P1 口组成键盘来获取键值 用内部定时器 1 产 生一个 40KHz 的软件定时中断并把其当作红外线的调制基波 当某个被控电器的电 源开关被按下时 单片机先读出其键值 然后再根据键值来设定遥控码中的脉冲 个数 再调制成 40kHz 的方波并由红外线发光管发射出去 P3 5 端口的输出调制 波如图 2 所示 2 3 3 数码帧的接收处理 红外线接收器输出脉冲帧数据 第一位码的低电平将启动中断程序 实时接收 数据帧 在数据帧时 将对第一位 起始位 码的码宽进行验证 如果第一位低 电平码的脉宽小于 2ms 就把它当作错误码处理 当间隔位的高电平脉宽大于 3ms 时 结束接收 然后根据累加器 A 中的脉冲个数 然后执行相应的输出口的操作 图 3 就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图 图 3 红外线接收器输出的一帧遥控码波形图 停止位 第一位 10ms 10ms 3ms 1ms 1ms 7 3 红外遥控系统的总体设计 3 1所需要的器件及选择 3 1 1 显示器件的选择 在单片机应用系统中 使用的显示器主要有 LED 发光二极管 和 LCD 夜晶显示 器 这两种显示器成本低廉 配置灵活 与单片机接口方便 但是他们也是各有 特点的 LED 接口非常简单 不需要专用的驱动程序 在设计程序时也非常的简单 LCD 显示的字比较丰富 也比较清楚 给人的感觉很好 但是他接口复杂 且要自 己造字库 难度不小 对于万用表来说 在配置一些指示灯的前提下 只显示数 字就够了 故没必要采用 LCD 用 LED 就够了 3 1 2 按键控制方式的选择 由于本设计所控制的电器数目较少 所以不用外接扩充键盘 直接使用单片机 上的接口 直接使用 8 个点触式开关即可 3 2 发射控制系统设计 此部分设计要求 用数码管显示所控制路数 即 按下 1 键 显示数字 1 表示对设备 1 进行控制 按下 8 键 显示数字 8 表示对设备 8 进行控制 在所有被控制对象处于停止状态时 数码管熄灭 3 2 1 电路设计 发射控制部分电路主要分为 按键及控制电路 显示电路 编码电路 脉码调制振荡 电路 红外发射电路这 5 部分 电路图见附录 1 按键及控制电路 按键及控制电路由 AT89C51 与键盘组成 根据设计要求 此系统要求对八路信号进行 遥控 因此电路采用最简单的独立式按键输入方式 八个按键表示八个控制设备 按键的 一端接 89C51 的 P1 P1 0 P1 7 口 另一端直接接地 这种方式的优点是编程简单 当 有按键按下时 P1 口由高电平变为低电平 说明有信号输入 89C51 测试到此低电平时 将 其对应的 BCD 码与键值送到相应的端口并行输出 8 2 显示电路 在显示电路部分用到八段 LED 显示器 八段 LED 显示器由 8 个发光二极管组成 其中 7 个长形条的发光管排列成 日 字形 另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用 它能显示各种数字及部分英 文字母 LED 显示器有两种不同的形式 一种是 8 个发光二极管的阳极都连在一起的 称 为共阳极 LED 显示器 另一种是 8 个发光二极管的阴极都连在一起的 称之为共阴极 LED 显示器 如下图 4 所示 图 4 数码管电路图 共阴和共阳结构的 LED 显示器各笔划段名和安排位置时相同的 当二极管导通时 相 应的笔划段发亮 由发亮的笔划段组合而显示的各种字符 8 个笔划段 hgfedcba 对应于一 个字节 8 位 的 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 于是用 8 位二进制就可以表示欲显示字符的 字形代码 例如 对于共阴 LED 显示器 当公共阴极接地 为零电平 而阴极 hgfedcba 各段为 01110011 时 显示器显示 P 字符 即对于共阴 LED 显示器 P 字符的字形码 是 73H 如果是共阳 LED 显示器 公共阳极接高电平 显示 P 字符的字形代码应为 10001100 8CH 设计要求用数字显示所控制的路数 即将发送的键值转换成与数码管显示相对应的字 符码 选 89C51 的 P2 口作为字符码输出端口 因为 51 单片机 I O 口输出低电平时输出的 电流很小 数码管不会太亮 所以用锁存器 74HC373 来驱动数码管发光 显示接口电路见 附图 1 数码管显示 1 8 数字时 P2 口应送出的字符值分别为 F9H A4H B0H 99H 92H 83H F8H 80H 并用 89C51 的 P3 4 P3 5 口分别控制 74HC373 允许输入 G 与输出控制 OE 3 编码电路 RX8 共阴极接法 5V RX8 a b c d e f g dP 共阳极接法 9 编码电路有集成电路 VD5026 组成 它将进行的 4 位 BCD 码变换成串行的编码信号 其 功能是将并行的 4 位 BCD 码转换成串行输出信号 经调制以后发射 将 89C51 单片机 P3 口 的 P3 3 P3 0 直接接到 VD5026 的数据输入 D3 D0 端 另外用 P3 5 接发射指令 4 脉冲调制振荡电路 为了提高传输信号的抗干扰能力 还需要将编码信号调制在较高频率的载波上发射 本课题要求载波频率为 40KHz 故可采用 CMOS 门电路构成的脉冲调制电路 当编码信号 A 为高电平时 振荡器工作 输出为载频信号 当编码信号为低电平时 振荡器不工作 输 出为低电平 输出的编码调制信号波形如下图 5 中的 B 所示 A B 图 5 编码调制波形图 脉码调制振荡电路见下图 6 所示 图 6 脉码调制振荡电路图 5 红外发射电路 红外发射电路由放大电路和红外发射管组成 G3 G4 为隔离级 其作用是减少发射时 的大电流对振荡级的影响 三极管对发射信号进行电流放大 当 G4 输出为高电平时 三极 管导通 红外管工作 当 G4 输出为低电平时 三极管截止 红外管不工作 10 图 7 红外发射电路图 3 2 2 软件设计 在编程之前要先画程序流程图 画程序流程图是程序设计的一个重要组成部分 而且 决定成败的关键部分 画程序流程图的过程就是进行程序的逻辑设计过程 这中间的任何 错误或忽视均将导致程序出错或可靠性下降 因此 真正的程序设计过程是流程图设计 而上机编程是将设计好的程序流程图转换成程序设计语言而已 正确的流程图画法是先粗后细 一步一个足印 只考虑逻辑结构和算法 不考虑或少 考虑具体指令 这样画流程图就可以集中精力考虑程序的结构 从根本上保证程序的合理 性和可靠性 接下来就是进行指令代换 这时只要消除语法错误 一般就能顺利编出源程 序 下图 8 发射的主程序 首先初始化程序 然后调用键扫描处理子程序 图 8 遥控发射主程序 扫键过程 首先判断控制键是否按下 若有控制键按下则进行逐行扫描 照 P 口 值查找键号 后按照键号转至相应的发射程序如下图 9 所示 开始 初始化 调用键扫描 处理子程序 1 扫描按键 按下键 返回 逐行扫描 按 P 口值查键号 按键号转至相应 的发射程序 11 图 9 程序流程图 按键流程图 扫键过程 红外信号发射过程如下图 10 所示 首先装入发射脉冲个数 发射时为 3ms 脉冲 停发时为 1ms 脉冲 此时若发射脉冲个数为 1 则返回主程序 若不为 1 则发 1ms 脉 冲 然后停发 1ms 脉冲 这样便结束整个发射过程 在实践中 采用红外线遥控方式 时 由于受遥控距离 角度等影响 使用效果不是很好 如采用调频或调幅发射接收 码 可提高遥控距离 并且没有角度影响 程序见附录 Y N 发射开始 装入发射脉冲数 R1 发 3ms 脉冲 停发 1ms R1 1 0 返回开始 停发 1ms 12 图 10 程序流程图 发射流程图 红外信号发射过程 3 3 接收控制设计 接收控制部分的设计要求 用 8 个 LED 的亮 灭表示相应设备的开关状态 某个 LED 亮 该被控对象处于开启状态 某个 LED 灭 该被控对象处于停止状态 3 3 1 电路设计 接收控制部分主要有 红外接收 解调电路 解码电路 控制电路三部分 1 红外接收 解调电路 红外接收电路通常由一片专用集成电路和少量外围器件组成 我们采用了应用最为广 泛的芯片 CX20106 图 11 是由 CX20106 组成的红外接收 解调电路 红外接收管将光信号转换为电信号 从 CX20106 的 1 脚输入 经前置放大器 限幅放 大器放大后送至带通滤波器 带通滤波器的中心频率与红外发射载波频率相同 检波器 积分器组成解调电路 对接收信号进行解调 施密特触发器对解调输出信号进行整形 从 7 脚输出 该输出为集电极开路电路 因此要接上拉电阻 所有红外遥控器的输出都是用编码后串行数据对 38 40kHz 的方波进行脉冲幅度调制 而产生的 如果直接对已调波进行测量 由于单片机的指令周期是微秒 s 级 而已调 波的脉宽只有 20 多 s 会产生很大的误差 因此先要对已调波进行解调 对解调后的波 形进行测量 图 11 红外接收解调电路 2 解码电路 解码电路的功能是将解调后的串行数据 13 进行解调 使其成为 BCD 控制代码 并使控制代码进行输出 VD5027 是与 VD5026 配对使 用的通用接收解码器 收到的串行数据从 VD5027 的 14 脚输入 经数据提取电路判断后与序列发生器产生的 本地地址码亿比特一比特地进行校验 如果第一次接收到的地址码和本地地址码相符 则 将紧接着收到的 4 位数据马储存在内部 4bit 移位寄存器中 不移到输出锁存器 当第二 次收到的地址码仍与本地地址码相符 则将新收到的数据码于上一次储存的数据码加以比 较 若两次相同则控制逻辑电路使有效传输输出端 VT 为高电平 4 比特移位积存器中的数 据码转移到输出锁锁存器 并且在输出锁存器保留 直到新的数据代替它 保留在锁存器 的数据经缓冲器后输出 同时有效传输输出端 VT 保持高电平 若两次不相同或 4 个数据周 期内没收到信号 则 VT 为低电平 电路连接见附录 3 控制电路 控制电路有 89C51 与八个发光二极管组成 二极管的亮 灭表示设备的工作状态 亮 说明受控设备开启 灭说明受控设备停止 二极管连接在 89C51 的 P2 口 在编程时 89C51 将收到的四位 BCD 码转换二极管的控制信号来使二极管发光或熄灭 证明设备的受 控情况 P2 7 P2 0 分别控制 1 8 路信号 每次只有一路信号输出 所以二极管每次只有 一只发光 3 3 2 软件设计 同样的在接收部分主要有译码即解码程序设计和控制程序设计 通常 红外遥控器将遥控信号 二进制脉冲码 调制在 40KHz 的载波上 经缓冲 放大后送至红外发光二极管 产生红外信号发射出去 将上述的遥控编码脉冲对 频率为 40KHz 周期为 26 3ms 的载波信号进行脉幅调制 PAM 再经缓冲放大后送 到红外发光管 将遥控信号发射出去 根据遥控信号编码和发射过程 遥控信号的识别 即解码过程是去除 40KHz 载波信号后识别出二进制脉冲码中的 0 和 1 由 MCS 51 系列单片机 AT89S52 一 体化红外接收头 存储器 还原调制与红外发光管驱动电路组成 一体化红外接收头采用 SIEMENS SFH 506 38 它负责红外遥控信号的解调 将调制在 40kHz 上的红外脉冲信号解调后再输入到 AT89C51 的 INT0 P3 2 引脚 由单片机进行高电平与低电平宽度的测量 遥控信号的还原是通过 P3 1 输入二进 制脉冲码的高电平与低电平及维持时间 当接收头接收信号时 单片机产生中断 并在 P3 1 口记下脉冲的个数 并通过数码管显示用电设备的个数 遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如下图 12 所示 首先初始化 然后 按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值 看 P3 0 口的脉冲是否为 0 若不为 0 则调 14 入延时程序 此时 P2 7 口输出调光脉冲然后返回 若为 0 则直接返回 图 12 接收部分的主程序及初始化及延时过程 中断过程如下图 13 所示 首先判断低电平脉宽度是否大于 2ms 若脉宽不到 Y N 开始 初始化 按显示亮度数据设定调光 脉冲延迟值 P3 0 0 调延时程序 P2 7 口输出调光脉冲 15 2ms 则中断返回 若低电平大于 2ms 则接收并对低电平脉冲计数 接下来看判 断高电平脉宽度是否大于 3ms 若脉宽不到 3ms 则返回上一接收计数过程 若 电平脉宽大于 3ms 则按照脉冲个数至对应功能程序 此时中断返回 程序见附录 图 13 中断过程 Y Y 中断开始 低电平脉宽 2ms 接收并对低电平脉冲计数 高电平脉宽 3ms 按脉冲个数至对应的功能程序 中断返回 N N N N Y Y Y 是否接收到 检验低电平是否为 3ms A 1 0 接收到 1ms 脉冲 停 1ms 返回 错误 16 图 14 程序流程图 接收流程图 4 结论 本篇设计详细介绍了基于单片机的红外遥控开关的工作原理 基本结构 分析了红外 遥控技术的原理 清晰的总结出红外发射电路和接收电路的工作原理和技术要求 并针对 其特点 采用脉冲个数编码方法 通过设定码宽和遥控码数据帧间隔 成功解决了数据帧 接收时的可靠问题 遥控装置大多对某一设备进行单独控制 而在本设计中的红外遥控电 路设计了多个控制按键 可以对不同的设备 也可以对同一设备的多个功能进行不同的控 制 基本符合技术要求 本红外多路遥控发射 接收系统是以红外线为传送信息媒体的短距离无线控制系统 可对八个受控对象的工作状态进行遥控 此系统由发射和接收两部分组成 发射部分完成 遥控指令的发射 接收部分完成遥控指令的实施 设计时可将其分开设计 发射控制部分 电路主要分为 1 键盘及其代码产生电路 产生表示控制信号的 BCD 代码 2 编码电 路 对控制信号代码和地址代码进行编码 并转换成串行发送数据 3 显示器 标明受控对 象及其受控状态类别 4 调制振荡电路 产生频率为 40kHz 的振荡信号 并由发送的数 据对其进行脉冲调制 形成发射信号 5 红外发射电路 将编码信号调制到高频信号上并 将高频信号进行功率放大 使天线上获得满足要求的发射功率 并转换成红外光信号 6 红外接收电路 将接收到的红外光信号转换成电信号 并放大 解调出串行数据 7 解码 电路 将接收到的串行数据转换成控制信号 8 译码电路 将控制代码译成控制信号 9 控 制电路 对受控设备进行开关控制 在电路图设计过程中 应尽量使电路简单化 以方便硬件的顺利进行 本次设计用伟 福仿真器编程 调试与仿真 编程结束先用伟福软件模拟器进行调试 调试成功之后再连 接硬件 进行软硬件联合调试 但是本电路也有不完善的地方 它只能单通道实现对多个设备的控制 即它不能同时控 17 制两个或者两个以上的设备 由于时间和本人水平的制约 本设计可能还存在着某些不足 之处 希望各位专家 学者和同学们给予指正 参考文献参考文献 1 全国大学生电子设计竞赛组委会 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 第 1 版 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所带的这个比较具有实用性的有意思的课题 红外遥控电路设计 在为期两个多月的毕 业设计过程中 我不仅较为系统的复习了以前学的知识 而且又学习了许多新知识 使我 的知识结构更加系统化 也更加完善 同时 也提高了我独立分析问题 解决问题的能力 本次毕业设计能够顺利地完成 首先要感谢我的指导老师行鸿彦教授 行教授严谨的 治学态度 深厚的学术造诣以及忘我的工作精神给我留下了深刻的印象 行老师的严格要 求和孜孜不倦的教导是我完成这次毕业设计的重要保证 他给予了我很大的帮助和支持 在课题研究期间 行老师提供了很多指导性的意见 对存在的问题给予细心的分析并提出 许多宝贵的意见 使我受益匪浅 在此谨向导师表示衷心的感谢 同时我要感谢给予我帮 助和支持的同组同学们 感谢电子与信息工程系的老师为我们做毕业设计提供的各方面的 帮助 同时 我要感谢我的母校 南京信息工程大学 特别是在我即将踏上工作岗位时 给了我这样一个锻炼 学习的机会 使我加深了对以前知识的理解 拓宽了知识面 也提 高了我对所学知识的综合的应用能力 在整个设计制作过程当中 我感觉收获非常大 我获得的不仅是理论上的收获 还有实 践中的丰收 同时还有的就是同学们之间的合作精神 在此 祝愿我院日后蓬勃发展 成 为一所独具风格的综合性大学 祝愿母校的将来更美好 最后 我要再一次感谢所有在此期间帮助过我的人 我衷心的祝福你们 20 Infrared remote control system design Zhou Feng Department of Electronic Information 40KHZ 红外线遥控信号产生 RETI 中断返回 由此就产生了 40KHZ 的载波信号 当发送数据 0 时 定时器不工作 发送程序如下 REMOTE MOV R1 A 装入发射脉冲个数 LJMP OUT3 转第一个码发射处理 OUT MOV R0 55H 1MS 宽低电平发射控制数据 OUT1 SETB ET1 开 T1 中断 SETB TR1 开启定时器 T1 NOP 延时 NOP NOP NOP NOP DJNZ R0 OUT1 时间不到转 OUT1 再循环 MOV R0 32H 1MS 高电平间隙控制数据 OUT2 CLR TR1 关定时器 T1 CLR ET1 关 T1 中断 CLR P3 5 关脉冲输出 NOP 空操作延时 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP 22 NOP NOP DJNZ R0 OUT2 时间不到转 OUT2 再循环 DJNZ R1 OUT 脉冲未发完 转 OUT 再循环发射 LCALL DL500MS RET OUT3 MOV R0 0FFH 装发谢 3MS 宽控制数据 LJMP OUT1 转 OUT1 ORG 0000H 程序执行开始地址 AJMP START 跳至 START 执行 ORG 001BH 定时器 T1 中断入口地址 LJMP INTT1 跳至 INTT1 中断服务程序 ORG 0030H START MOV SP 70H 设堆栈基址为 70H CLR P3 5 关遥控输出 MOV IE 00H 关所有中断 MOV IP 01H 设优先级 MOV TMOD 22H 8 位自动重装初值模式 MOV TH1 0F3H 定时为 13 微秒初值 MOV TL1 0F3H SETB EA 开总中断允许 键盘 MOV P1 0FFH JIAN LCALL DELAY2 MOV A P1 CJNE A 0FFH JIAN1 LJMP JIAN JIAN1 MOV A P1 CJNE A 0FEH JIAN2 LJMP MN4 JIAN2 MOV A P1 CJNE A 0FDH JIAN3 LJMP MN0 JIAN3 MOV A P1 23 CJNE A 0FBH JIAN4 LJMP MN6 JIAN4 MOV A P1 CJNE A 0F7H JIAN5 LJMP MN2 JIAN5 MOV A P1 CJNE A 0EFH JIAN6 LJMP MN5 JIAN6 MOV A P1 CJNE A 0DFH JIAN7 LJMP MN1 JIAN7 MOV A P1 CJNE A 0BFH JIAN8 LJMP MN3 JIAN8 MOV A P1 CJNE A 07FH NN LJMP MN7 NN LJMP JIAN mn0 MOV A 02H 发 2 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn1 MOV A 03H 发 3 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn2 MOV A 04H 发 4 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn3 MOV A 05H 发 5 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn4 MOV A 06H 发 6 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn 24 mn5 MOV A 07H 发 7 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn6 MOV A 08H 发 8 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn7 MOV A 09H 发 9 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn8 MOV A 0AH 发 10 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn9 MOV A 0BH 发 11 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn10 MOV A 0CH 发 12 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn11 MOV A 0DH 发 13 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn12 MOV A 0EH 发 14 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn13 MOV A 0FH 发 15 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn14 MOV A 10H 发 16 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn mn15 MOV A 11H 发 17 个脉冲 LCALL REMOTE 转发送程序 ajmp nn 编 码 发 射 程 序 25 REMOTE MOV R1 A 装入发射脉冲个数 LJMP OUT3 转第一个码发射处理 OUT MOV R0 55H 1MS 宽低电平发射控制数据 OUT1 SETB ET1 开 T1 中断 SETB TR1 开启定时器 T1 NOP 延时 NOP NOP NOP NOP DJNZ R0 OUT1 时间不到转 OUT1 再循环 MOV R0 32H 1MS 高电平间隙控制数据 OUT2 CLR TR1 关定时器 T1 CLR ET1 关 T1 中断 CLR P3 5 关脉冲输出 NOP 空操作延时 NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ R0 OUT2 时间不到转 OUT2 再循环 DJNZ R1 OUT 脉冲未发完 转 OUT 再循环发射 LCALL DL500MS RET OUT3 MOV R0 0FFH 装发谢 3MS 宽控制数据 LJMP OUT1 转 OUT1 延时 513 us 26 513 微秒延时程序 DELAY MOV R2 0FFH DELAY1 DJNZ R2 DELAY1 RET DELAY2 MOV R2 0FFH DELAY3 MOV R3 0FFH DJNZ R3 DJNZ R2 DELAY3 RET 延时 10ms 10 毫秒延时程序 DL10MS MOV R3 14H DL10MS1 LCALL DELAY DJNZ R3 DL10MS1 RET 500 毫秒延时程序 DL500MS MOV R4 32H DL500MS1 LCALL DL10MS DJNZ R4 DL500MS1 RET T1 中断服务程序 INTT1 CPL P3 5 40kHZ 红外线遥控信号产生 RETI 中断返回 END 程序结束 附录 2 接收程序 单片机上电复位后 首先对其内部定时器初始化 用定时器及软件计数的方法 当有 27 信号输入时 单片机产生中断 并在 P3 1 口进行计脉冲个数 测量 P3 1 高 低电平的宽 度 P3 1 引脚平时为高电平 当接收到红外遥控信号时 由于一体化红外接收头的反向作 用 INT0 引脚下跳至低电平 计算脉冲个数后通过 7447 译码电路 数码管显示相应的数值 下面是第一个 3ms 脉冲的解码程序 READ1 CLR A MOV DPH A MOV DPL A HARD1 JB P3 1 HARD11 INC DPTR NOP NOP AJMP HARD1 HARD11 MOV A DPH JZ READOUTT0 CLR A READ11 INC A READ12 JNB P3 1 READ12 MOV R1 06H READ13 JNB P3 1 READ11 LCALL DELAYREAD DJNZ R1 READ13 ORG 0000H LJMP START ORG 0003H LJMP INTEX0 ORG 0030H START MOV SP 70H MOV IE 00H 关所有中断 SETB EX0 开外中断 SETB EA 总中断允许 MOV P1 00H MAIN LCALL DELAY 持续 512 微秒 MOV 31H 00H MOV 30H P1 28 MOV R7 08H XUN CLR C MOV A 30H RLC A MOV 30H A MOV A 31H ADDC A 00H MOV 31H A DJNZ R7 XUN MOV A 31H SWAP A MOV P2 A LJMPMAIN 转 MAIN 循环 NOP PC 值出错处理 LJMPSTART 出错时重新初始化 遥控接收程序 采用中断接收 INTEX0 MOV 32H A MOV 20H C CLR EX0 关外中断 JNB P3 1 READ1 P3 5 口为低电平转