课程设计（论文）基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现

1、基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现姓名：学号：指导老师：2011.5.24基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现摘要 随着科学技术的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的应用前景是不可估量。 本课题以延伸红外无线遥控技术为目的，提出了一种红外遥控器集中控制的方案，核心是设计出一个无线红外多发射/接收系统。本设计以红外线作为传递信息的载体，可对8个受控对象的工作状态进行短距离无线控制，适用于工业、医疗

2、、家用电器等设备的开启或关闭遥控，也可以对一种设备的八种工作状态同步进行控制，或对2种设备的4种工作状态同时控制。 该系统可实现的具体参数如下： 1. 遥控距离不小于5m，即红外遥控发射机与红外接收机之间的距离不小于5m； 2. 遥控路数为8路，即可对8个受控设备同时进行开关控制； 3. 工作频率为38khz，即红外发射和接收的载频为38khz； 4. 接收端显示受控状态一、课题任务与要求1.设计题目：基于单片机为核心的红外遥控发送系统的设计实现2.任务与要求：1）设计一个以单片机为核心的红外遥控发送系统。2）发射载频:38，电源：9v0.2a,5v/0.1a。3）工作温度：-40度-+85度

3、4）接收范围：2m，传输速率：27bit/s,反应时间：2ms.二、系统概述2.1 设计要求 2.1.1 整个控制系统的设计要求 1、被控设备的控制实时反映，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s； 2、整个系统的抗干扰能力强，防止误动作； 3、整个系统的安装、操作简单，维护方便； 4、总体成本低。 2.1.2 红外载波、编码电路设计要求 1、精确产生38khz红外载波； 2、根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。2.2.1 方案论证 （一）单片机控制器模块 方案一：采用目前比较通用的51系列单片机。 此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见价

4、格便宜且技术比较成熟容易实现。 方案二：采用凌阳16 位单片机spce061a 作为控制核心。 与51单片机相比，spce061a具有更加丰富的资源，有32个可编程的i/o口，14个中断源。但考虑到本设计没有用到如此多资源且价格贵，市场比较少见，技术不稳定。 综合分析考虑，选择方案一。 （二）38khz载波实现 利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。方案一：单片机t0定时产生38khz载波 电路原理:stc89c52rc定时器t0产生周期性的26.3us的矩形脉冲,即每隔13us，定时器t0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的38khz脉冲信号。计算

5、公式如2-1所示，脉冲图如图2-1所示。方案二：硬件晶振电路产生38khz载波 电路分析: 晶振y1，电容c1、c2、u1a、r2 、r3组成38khz载波振荡电路，mc14011是逻辑与非门。u1b对38khz的振荡信号取反，同时隔离前后级的信号干扰。如图2-2所示。p11属于单片机p1口用于单片机对受控对象控制信号处理后的数据输出口，数据与38khz信号与p11端数据逻辑或非门输出，完成信号的调制。图2-2 脉冲产生的硬件电路图方案三：利用逻辑芯片cd4011构成多谐振荡器产生38khz的载波信号,芯片如下图:利用该芯片和单片机相连构成多谐振荡器产生38khz的载波信号,方便简单,电路易实

6、现,信号准确,精度高.对于产生38khz脉冲信号的实现方案进行比较选择，软件实现经济,但编程麻烦,方案二硬件复杂,不利实现,经济上也不太合算。因而采用方案三,电路简单,经济适用,便于控制,精度还高。(三)显示电路因要求简单,只需要实现0到9的数字显示,采用一个共阳数码管显示即可(四)编码电路:采用专用的集成编码芯片mc145026采用专用的集成编码芯片mc145026进行编码操作,方便简单,经济适用,便于实现,且与逻辑芯片cd4011良好连接,便于编码的实现2.2.2 总体设计框图 经过上述方案的分析选择，得出系统硬件由以下几部分组成：红外数据发射电路，键盘电路,编码调制,数码管显示.整体设计

7、思路为：根据扫描到不同的按键值转至相对应的rom表读取数据。确认设备及菜单选择键后单片机将从rom读取出来的值，按照数据处理要求从控制端口输出控制脉冲与逻辑芯片cd4011产生的38khz的载波（周期是26.3us）进行调制，经npn三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。同时利用单片机控制数码管显示发送的值.电平转换显示图2-3 电路设计整体框图.3.1 实用性 本系统具有实时性、灵活性、稳定性、以及多功能同时控制等优点，方便用户对多个设备进行控制。 2.3.2 经济可行性 对于有多个红外遥控家电的用户来说，可通过识别已存储在rom中的信号，实现以现有的单一红外信号，同时对任意红外

8、遥控家用电器进行控制，由于节约了实现控制功能的多个遥控硬件，从而减少了用户的投资。 2.3.3 技术可行性 单片机对数据进行处理，定时器产生38khz的载波对红外信号调制，采用一体红外接收头对红外信号放大、解码、电平转换三单元电路设计与分析序号元器件型号数量1单片机stc89c51（带座）12电平转换max232（带座）13编码芯片mc145026（带座）14逻辑芯片cd4011（带座）14共阳数码管（单）(带座或单排插孔两组)15芯片插座dip40, dip14， dip16dip40， dip14各1个；dip16，2个6九针串口插座（母）（弯）（单排插孔一组）17九脚排阻10k18小按键

9、99晶振12mhz110电位器203111三极管9013212发光二极管113红外发射头114电阻1k1010k151k1100k1160k14.7k1200115电容电解电容101磁片30p2磁片1046磁片1031磁片681116万用板s-2(独立焊盘)117导线、焊锡细若干1发射机部分元器件清单表:2单片机单元电路stc89c52rc单片机 stc89c52rc系列单片机是有超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可任意选择，最新的d版本内部集成max810专用复位电路。 tc89c52rc芯片内部有一高增益反相放大器，用于构

10、成振荡器.反相放大器的输入端为xtal1，输出端为xtal2。在xtal1、xtal2（第19、18引脚）两端跨接一个石英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.0592mhz。c12，c13是两个瓷片电容，与晶振y2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调，一般取30-45pf左右。使用该电路可产生稳定的11.0592mhz频率，受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图3-2所示： 图3-2 晶振电路复位是单片机初始化操作，其主要功能是把pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统处

11、于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。 复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。该复位电路如图3-3所示。 复位电路采用了按键与上电复位。上电与按键均可以有效复位。上电瞬间rst引脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的c11的充电，rst引脚的高电平逐渐下降。rst引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位是直接将高电平通过电阻r11、r10分压到达reset引脚，实现复位操作图3-3复位电路图系统总图：2电平转换电路单片机要实现与电脑相接需要下载电路，即为电平转换电路，通过该电路可是实现程序下载如下图：

12、3键盘电路电路图：8个键盘分别于单片机p2.0-p2.7口相接，分别代表8个输入状态（0，1,2,3,4,6,7,8），同时将p2口状态保存于单片机，以实现转换4显示电路电路图：数码管通过与单片机相连，通过单片机内部程序的转换，显示发送的数字5编码发射电路电路图：将指令脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上（也称脉码调制），然后用这脉码调制信号去驱动红外发光二极管，以发出经过调制的红外光波, 红外编码原理: 通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在38khz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是pwm码(脉冲宽度调

13、制码)和ppm码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示1，窄脉冲表示0。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表1，码位窄的代表0。脉宽为0.56ms、间隔0.565ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.56ms、间隔1.69ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”将要发送的指令脉冲编码信号调制在38khz的载波上，可以增加信号的抗干扰能力，提高信号传输效率。信号调制时序如3-9所示。 图3-9 信号调制图 。程序说明：程序总框图：总程序#include #includeintrins.h /_nop_();延时函数用#define uchar un

14、signed char#define uint unsigned intsbit te=p04;uchar xianzhi,fazhi,jianzhi;uchar code dis10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0, 0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;void chajian(void) uchar i=0; p2=0xff; _nop_(); if(p2!=0xff) /有键按下 i=p2; /存键值 while(p2!=0xff) /等待键释放 p2=0xff; _nop_(); jianzhi=i; /键值转移 void tiaozheng(void)

15、 /使其适合显示与发送 switch(jianzhi) case 0xfe:xianzhi=dis1;fazhi=0x11;break; case 0xfd:xianzhi=dis2;fazhi=0x12;break; case 0xfb:xianzhi=dis3;fazhi=0x13;break; case 0xf7:xianzhi=dis4;fazhi=0x14;break; case 0xef:xianzhi=dis5;fazhi=0x15;break; case 0xdf:xianzhi=dis6;fazhi=0x16;break; case 0xbf:xianzhi=dis7;faz

16、hi=0x17;break; case 0x7f:xianzhi=dis8;fazhi=0x18;break; default:break; void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void fashe(void) p0=fazhi; delay(5); te=0; /控制发射 delay(5); te=1; void main()主程序while(1)chajian();tiaozheng();fashe();p1=xianzhi; 四、安装调试及测量数据分析1硬件安装步骤：按顺序一个模块一个模块的设计，即模块化设计

17、a先安装单片机最小模块，最重要的控制模块，按电路图逐个在万用板上搭好电路记录现象：当该模块完成后，给单片机供电（5v），用示波器观察单片机30引脚，出现规律的方波，证明该模块正常工作，可以进行下一步出现问题：按图中接好电路后，不产生正常方波解决方案：先是认真的检查了电路有没有短路，断路的部位，用万用表逐个排查，没有出现问题，然后证明是器件的问题，器件容易坏的只有晶振和单片机，换了一块晶振还不好使，再换了一块单片机，方波正常出现。b安装电平转换模块，这部分模块安装比较顺利，通过串口能够实现单片机与电脑之间的通信。c键盘模块，此模块比较简单，关键是检查键盘的接法，键盘有四个引脚，有的是直接相连，有

18、的断开，需要事先用万用表检查d显示模块，用三极管驱动数码管，关键是识别数码管的引脚，电路也较简单，一次性成功e编码模块，首先逻辑芯片cd4011构成多谐振荡器产生38khz的载波信，安装完改芯片外围电路后，需要用示波器检查该芯片的11引脚，是否产生38khz方波，实验中较顺利，一次性成功。2软件调试a先检验显示部分的正常运行，编程给各p1口低电平，看对应的数码管段是否被点亮，经调试都成功。b检验键盘部分程序，即调整键盘与发射还有显示之间的对应，每按一个键，对应数码管显示一个数值，并发射一个值程序如下：v void tiaozheng(void) /使其适合显示与发送v v switch(jianzhi)v v case 0xfe:xianzhi=0xf9;fazhi=0x11;break;v case 0xfd:xianzhi=0xa4;fazhi=0x12;break;v case 0xfb:xianzhi=0xb0;fazhi=0x13;break;v case 0xf7:xianzhi=0x99;fazhi=0x14;break;v case 0xef:xianzhi=0x92;fazhi=0x15;break;v case 0xdf:xianzhi=0