基于单片机的红外遥控器

1、编号： 毕业设计(论文)说明书题 目：基于单片机的红外遥控设计 系 （部）： 电子工程系 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究年 月 日摘 要红外遥控技术的应用是是目前非常广泛的，几乎各个领域都涉及到该技术，军事、医学等方面。在我们日常生活中，用到最多的还是电视遥控、无线鼠标、键盘等等之类的，体积小、方便。如果红外遥控的体积非常的大，看个电视手上提这个像块搬砖的东西非常的不方便。所以我们一般都会设计得很精致、很顺手，一个是为了美观，一个是为了方便。在现在的设计用，我们经常会用到单片机来设计这

2、类的产品。单片机是在一块集成电路芯片上具有CPU、程序存储器、数据存储器、中断控制器等部件构成，具有体积小、程序编写简单、功能强大、可靠性高、价格便宜等优点，在很多方面应用广泛。红外遥控技术具有使用简单方便、功耗低、抗干扰能力强等特点，因此应用也很广泛。红外技术加上单片机，做成简单的红外遥控器，简单、实用，应用前景十分广阔。本课题研究的是通过红外线作为传递信息的载体，设计出一个遥控发射、接收系统，可对受控制对象的工作状态进行短距离的无线控制，实现受控对象灯的闪烁。课题的重点是通过软件来实现二进制的编码于解码，然后通过红外发射管和接收管来进行数据传输。关键词：单片机；红外遥控；载波Abstrac

3、tThe application of infrared remote control technology is now very extensive, and almost all fields are related to the technology, military, medicine and so on. In our daily life, the use of the most or TV remote control, wireless mouse, keyboard and so on, small, convenient. If the size of the infr

4、ared remote control is very large, watching TV in the hands of things like block brick move very inconvenient. So we are generally designed to be very delicate, very easy, one is for the sake of beauty, one is for convenience. In the current design, we often use Single chip microcomputer to design s

5、uch products.SCM is a piece of integrated circuit chip with CPU, program memory, data memory, interrupt controller and other components, has small volume, programming simple, powerful function, high reliability, cheap price advantage, in many widely used. Infrared remote control technology has the a

6、dvantages of simple, convenient, low power consumption, anti-interference ability, and so the application is also very wide. Infrared technology and single-chip microcomputer, made of simple infrared remote control, simple, practical, the application is very broad prospects.This research is through

7、the infrared as a carrier of information transmission, design a remote control transmitter and receiver system, to object to control the working state of short distance wireless control, the controlled object lights flashing. The focus of the project is to implement the binary encoding through softw

8、are, and then transmit data through the infrared transmitting tube and the receiving tube.Keyword：Single chip microcomputer;Infrared remote control;Carrier目 录引言11 课题设计11.1 设计任务11.2 设计研究背景与意义12 整体设计框架22.1 设计思路23 总体设计33.1 红外遥控发射部分43.2 红外遥控接收部分43.3 二进制信号的调制63.4 二进制信号的解调63.5 二进制信号的解码74 硬件设计74.1 单片机主要特性7

9、4.2 芯片功能概述84.3 芯片引脚功能说明84.4 时钟模块104.5 复位电路114.6 红外发射电路114.7 遥控接收电路134.8 控制和显示电路144.9 电源电路155 软件设计155.1 编发发射程序设计155.2 红外遥控接收程序设计176 制作与仿真196.1 硬件电路布线与焊接196.2 系统仿真196.3 软件下载207 调试检测207.1 硬件调试207.2 软件调试217.3 调试中出现的问题及解决方法228 结论23谢辞25参考文献26附录27第 4 页 共 39 页引言近年来，随着社会的发展和时代的进步，各个领域的相互渗透，单片机的应用也正在不断的步入我们的生

10、活当中。传统的遥控器大多采用无线电遥控技术，随着科技的进步，红外线遥控技术的一步步的掌握和成熟，红外遥控也逐渐成为一种广泛应用的通讯和遥控手段。特别是在家用电器上的应用，给人们的工作、生活和娱乐带来了极大方便。随着人们的生活水平的提高，各种家用电器也随之增多，红外技术应用得越来越广泛，而且越来越实用。红外无限数据传输系统是一种利用红外线作为传输媒介的无限数据传输方式，它相对于无线电数据通信具有功耗低、价格便宜、低电磁干扰、高保密性等优点，目前发展迅速。由于其无法穿透墙壁，故而在不同的房间使用遥控器不会相互干扰。利用单片机设计红外遥控器具有电路简单、编解码容易、编程灵活、体积小、低消耗等特点，因

11、此采用单片机的红外遥控技术具有广泛的发展前景。尤其是在近距离无线数据通信中得到广泛的运用。在日常生活中，红外遥控技术应用最多的地方就是遥控器。电视机、空调等家电，应用最为广泛，每个遥控都有自己所对应的受控设备，互不干扰，电视遥控不能控制空调，也不能控制风扇。正因为其互补干扰的特性，运用到的地方才比较多，发展前景也比较的广泛。1 课题设计1.1 设计任务广泛查阅和收集资料，了解基于单片机红外遥控器设计的各种方案和原理，比较其优劣性，提出自己的观点和解决方案。综合运用所学的模拟电子技术、数字逻辑电路、非电量检测技术、单片机技术等专业基本知识，设计制作一台红外遥控器智能台灯设计基本要求：（1）设计一

12、个红外遥控器，要求使用红外传输调制后的数据；（2）要求能够对接收到的红外载波数据进行解调，复原原来数据；（3）能够与家用的一般遥控器兼容。1.2 设计研究背景与意义随着科学技术的飞速发展，人们的生活水平也在不断的提高，为了减少人们的工作量，所以对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求越来越高。针对现状，设计出一个集成度比较高的控制体系是必然的。在现代科技的飞速发展，对于许多危险、不可近场合，也对远程控制提出了越来越高的要求。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，同时集成通讯接口、定时器、时钟等外部设备。而现在有些单片机系统更加强大，能

13、够实现声音、图像等更复杂的输入输出系统，都集成在一块芯片上。21单片机的集成度很高、体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小，质量轻。所以应用范围很广，它的应用已经深入高工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活等各种领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机特别适合把它做到产品的内部，取代一些老式机械、电子零件或元器件，增加其功能，增强其灵活性，缩小体积，还能够实现不同程度的智能化。红外线是一种不可见光，也具有普通光的性质，可以直线传播，强度可以调节，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以通过控

14、制二极管的电流来改变光的强度，并发出特定波长的红外线，以达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用作近距离视线范围内的通讯载波。使用红外线做信号载波有很多优点：成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等，对环境影响小。再因为红外光波的波长比无线电波的波长小得多，所以红外线遥控发射的信号不会影响其它家用电器，也不会影响比较近的无线电设备。日常生活中的应用就是家用遥控器，红外线遥控不具备像无线电遥控那样可以穿透障碍物去对受控对象进行受控的能力，所以，在设计红家用的红外线遥控器时，不需要像无线电遥控器那样，每套都要有不同的遥控频率或编码。同类产品的红外遥控器，

15、也可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号随意跑飞、控制乱的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。2 整体设计框架2.1 设计思路整体设计思路为：根据扫描的按键的键值转至相对应的ROM中读取相应的数据，确认之后，单片机将从ROM中读取到的值，按照数据处理的要求从输出端输出控制脉冲信号，产生38KHz的载波进行调制，再经过三级管对信号放大后，用电信号来驱动红外发射二极管，将电信号转换成光信号发射出去。红外数据的接收则通过使用一个红外一体化的接收头，可以完成对红外信号的接收、数据采集、解码的功能。只需要在接收端检测低电平的到来，就可以完成对整个信号的分析，得出

16、当前控制信号的控制指令功能。根据设计要求设计一个基于单片机的红外发射及接受系统，能够实现对接受端的进行相对应的控制。控制系统主要由STC89C52单片机、电源电路、始终模块、按键模块、红外发射电路、红外接收电路、LED状态显示模块组成，单片机通过扫描键盘，得到相应的键值，再经过单片机处理编码调制后，加载到载波信号上，再通过红外发射二极管发射遥控信号，在通过一体化接收头接收受控信号，经过处理传送给单片机，单片机再根据不同的受控信号码来控制发光二极管的显示状态，并显示相应的状态指示。具体初始设计框图如图2-1所示。 按键编码码个调制红外发射红外接收解码并相应 红外遥控发送 红外遥控接收图 2-1

17、设计原理框图3 总体设计红外遥控系统的工作原理是通过按键信号经过单片机编码处理后，转化为脉冲信号，经由三级三放大，再由红外发射头发送出去；接收端由红外一体化接收头接收发送来的信号，对其放大、检波、整形并还原为数据流，经单片机解码后对相应的I/O口进行操作，从而完成整个遥控操作。 编码 单片机 红外 发射管遥控按键红外 接收头解码单片机显示部分整个系统主要是由电源模块、时钟电路、按键电路、发射电路、接收电路好和灯的状态显示模块电路组成。系统的硬件部分由几个部分组成：红外数据发射电路、矩阵键盘，按键接在单片机的P3口，灯显示模块用8个发光二极管，统一接在单片机的P0口。整体设计思路为：根据扫描到不

18、同的按键值对发射脉冲编码赋值STC85C52将按照数据处理要求从P2输出，经NPN三极管对信号放大驱动红外发射管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用HS0038红外一体化接收头，内部集成红外接收、数据采集，当INT0检测到低电平的到来时，通过单片机进行解码、分析后得出相应的工作命令，最后来控制灯的亮灭，实现控制功能。总体设计框图如图3-1所示 图 3-1 总体设计框图3.1 红外遥控发射部分红外遥控部分题系统设计框图如图3-1总体设计框图所示。发送端采用单片机的定时器中断功能；由定时器T0产生周期为26us的矩形脉冲，每隔13us定时器T0产生中断输出一个相反的信号，使单片机输出端产生周期

19、为35KHz的脉冲信号，系统通过直连单片机的按键获取用户遥控信息，经过按键确认，然后单片机对将要发送数据进行整理，将待发送的二进制信号编码调制在38KHz的脉冲基波上，生成脉冲信号发射，最后通过红外发射管发送红外信号。红外遥控发射电路设计框图如图3-2所示；载波信号如图3-3所示。电源 单片机编码红外发射按键部分 5V 驱动 图 3-2 红外遥控发射电路框图图 3-3 载波信号3.2 红外遥控接收部分红外遥控接收是用于接收发射二极管发射的控制信号，接收到的载波信号进行处理后送到单片机中还原解码得到控制信号，并输出相应的控制信号，对I/O口实施对应的操作。红外接收端用的是HS0038接收头，其性

20、能可靠、价格便宜，它接收的红外信号频率为38KHz，对接收到的信号进行放大、检波和整形处理，得到TTL的电平的编码信号，红外接收头接收到控制信号后单片机立刻产生中断，并开始接收红外信号。接收到的信号经单片机解码得到发射端发送信号信息并转至I/O口执行，并对灯实现相对应的闪烁。红外接收电路设计框图如图3-4所示。 电源单片机解码灯的状态红外接收 图 3-4 红外遥控接收电路框图本设计中采用不同的脉宽宽度来实现对二进制信号的编码,编码是通过发送模块上的单片机来完的。以间隔0.56ms、脉宽为0.565ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“1”；再以间隔1.685ms、脉宽为0.565ms、

21、周期为2.25ms的组合表示二进制的“0”。其波形如图3-5所示。 图 3-5 二进制信号“1”和“0”遥控编码中的脉冲信号是由引导码、识别码、识别反码、控制码、控制反码信号组成的。引导码也叫起始码，由宽度为5ms的高电平和宽度为3ms的低电平组成，用来标志遥控编码脉冲信号的开始。信号引导码如图3-6所示。 5ms高电平 3ms低电平图 3-6 信号引导码图识别码也叫系统码，它是用来指示遥控系统的种类，以区分其它遥控系统，防止各个遥控系统的错误操作。控制码也叫功能码，它表示了相应的控制功能，遥控接收端可根据功能码的数值实现各种功能操作。识别反码与控制反码分别是识别码与控制码的反码，反码的加入是

22、为了在接收端校验传输过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的 32 位二进制码的前 16 位控制指令，控制不同的红外遥控设备。而不同的红外家用电器也不同的脉冲调控方式，后16位分别是8位的控制码和8位的控制反码。串行数据码时序图如3-7 所示。引导码识别码识别反码控制码控制反码图 3-7 串行数据码时序图3.3 二进制信号的调制二进制信号的调制是由发送模块上的单片机来完成，如果一个编码二进制波形是一串方波，编码二进制的波形会乘以载波的脉冲信号，及发送信号的高电平会保持载波信号的波形，即得到了调制后的间断脉冲串；低电平发射信号则会使载波信号变为低电平，最后的波形则为最后用于红外

23、发送二极管发送的波形。二进制编码调制如图3-8所示。调制后的信号发射信号载波信号图 3-8 二进制编码调制3.4 二进制信号的解调二进制信号的解调由红外一体化接收头HS0038来完成，它把接收到的红外控制信号经内部处理并解调复原，得到调制后的间断脉冲信号串，在输出脚输出波形，传送到单片机上做最后的处理。HS0038红外一体化接收头在输入有脉冲信号串时，输出端输出低电平，否则输出高电平。其可直接与单片机串行输入口及中断相连，以实现随时接收遥控信号，并产生中断，然后由单片机对编码还原。二进制解码如图3-9所示。解调图 3-9 二进制解调3.5 二进制信号的解码接收到的二进制信号的解码是由单片机来完

24、成的，把红外接收头传输过来的二进制编码波形通过解码，还原出发送端传输过来的信号数据，把调制后的波形解码还原成原始的二进制数据的信息“0”和“1”。4 硬件设计硬件电路的设计，用到的器件大都是常见的元器件，电路的设计也并不是很复杂。硬件电路用到了电源电路模块，该模块直接用一个USB转电源线来提供稳定的5V电源，给单片供电，用一个发光二极管来显示其状态，按键来控制开关。时钟电路：来给单片机产生稳定的时钟周期。复位电路：复位电路是用来防止电路出现问题，能恢复到初始化状态，也可以在软件出现问题时，能及时恢复到原始状态。按键电路：按键电路用3*3矩阵键盘，键盘数量较多，为了节省I/O口，所以用矩阵键盘，

25、减少I/O口的使用；键盘的用来确定发送的信号键值，确定控制信号。发射电路：用一个三极管来驱动红外发射二极管，放大发射控制信号。接收电路直接用一个一体化接收头，一体化接收头能够实现接收、放大、检波、整形。经单片机还原之后，输出控制信号，用灯来显示状态结果。本设计中，要设计遥控电路和接收电路，用到两个单片机，单片机用的是STC芯片。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Fl

26、ash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。4.1 单片机主要特性STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其管脚图如图4-1所示。工作电压：5.5V3.3V；工作频率范围：040MHz；用户应用程序可用空间为8K字节；片上集成512 字节RAM；通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口上拉， P0 口是漏极开路

27、输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻；ISP/IAP：可以使用串口（RXD/P3.0；TXD/P3.1）直接下载程 序，很快就能下载完成；共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2 。 图 4-1 STC89C52芯片引脚4.2 芯片功能概述STC89C52与AT89S51都有相同的功能，唯一不同的就是下载方式不同，STC芯片的下载比较方便简单且实用，支持各种下载器的下载。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB的EEPROM，复位

28、电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。4.3 芯片引脚功能说明STC89C52引脚功能说明：VCC（40引脚）：电源电压。VSS（20引脚）：接地。P0端口（P0.0P0.7，3932引脚）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚

29、能驱动8个TTL负载。当对端口P0写入“1”时，端口可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8位数据的复用总线。而此刻，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口可接收指令字节；在校验程序状态时，则输出指令字节。验证时，而要求外接上拉电阻。 P1端口（P1.0P1.7，18引脚）：P1口是一个自带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可以驱动4个TTL输入。当对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P1口用作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。与此同时，P1.0和P

30、1.1还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入和定时器/计数器2的触发输入。P2端口（P2.0P2.7，2128引脚）：P2口也是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。当对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可以用作输入口。P2口用作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 当在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。当在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口引脚上的内容区中的P2寄存器的内容，在整个访问期间是不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也会

31、接收高位地址和一些控制信号。 表 4-1 第二功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2外部中断0P3.3外部中断1P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6外部数据存储器写选通P3.7外部数据存储器读选通P3端口（P3.0P3.7，1017引脚）：P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3口的输出缓冲器可以驱动4个TTL输入。当对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可以用作输入口。P3口用作输入口使用时，因为内部有上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。当在对Flash ROM编程或

32、程序校验时，P3还会接收一些控制信号。 P3口除作为一般I/O口外，还另外有其它一些复用功能。其第二功能如表4-1所示。RST（9引脚）：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时有效，可用来完成对单片机单片机的复位初始化操作。当看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR上的DISRTO位可以使该功能无效。在DISRTO默认状态下，复位高电平有效。 ALE/（30引脚）：当地址锁存控制信号是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。而在Flash编程时，此引脚也可用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器

33、或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要时，通过将地址位8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOV指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 /PSEN（29引脚）：外部程序存储器选通信号是外部程序存储器选通信号。当AT89C51RC从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而访问外部数据存储器时，将不被激活。 /VPP（31引脚）：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必须接GN

34、D。注意加密方式1时，将内部锁定位RESET。为了执行内部程序指令，应该接VCC。在Flash编程期间，也接收12伏VPP电压。 XTAL1（19引脚）：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2（18引脚）：振荡器反相放大器的输入端。4.4 时钟模块时钟电路是微型计算机的心脏，几乎所有的数字系统在处理信号时都是按节拍一步一步地进行的，系统各部分也是按节拍来做的，要使电路的各部分统一节拍就需要一个稳定的、有节奏的时钟信号，能产生这个稳定的时钟信号的电路就是时钟电路。时钟电路的核心是个比较稳定的振荡器，振荡器产生的是正弦波，频率不一定是电路工作的时钟频率，所以得把这正弦波进行分频，

35、处理，形成时钟脉冲，然后分配到需要的地方。供系统里各部分工作时使用。引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该时钟电路放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体谐振器一起构成自激振荡器。由于单片机内部有一个高增益的反相放大器，当外接石英晶体接在放大器的反馈回路中，就构成了自己振荡器并产生振荡时钟脉冲。对外接石英晶体接上两个电容，接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容，虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度及温度稳定性，在本设计中，电容用22pF。 图 4-2 时钟模块4.5 复位电路复位电路的基本功能是系

36、统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号，为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。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于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。图4-3复位电路因为在上电的一瞬间，电压不是直接跳变到单片机可工作的电压范围。并且在外部输入电压较低的时候，这时候单片机可能工作可能不工作，所以会引起芯片内程序的无序执行。所以复位电路需要确保在上电时候暂时不让单片机立刻进入工作状态，

37、这就是上电延时状态，确保单片机的供电电压不足的时候，复位，让程序重新执行，而不会陷入无序执行状态。在复位电路中，RC 复位电路可以实现上述基本功能。S1为手动复位开关，C3可避免高频谐波对电路的干扰。复位电路如图4-3所示。4.6 红外发射电路红外发射管是透明的发射二极管，其特点是体积小、功耗低、高发射强度、高可靠性、发射角度45°、管子直径5mm。 图 4-4 红外发射管红外遥控器将遥控信号调制在38KHz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。在红外数据发射过程中，由于发送信号时的最大平均电流需几十mA，所以需要三极管放大后去驱动红外光发射二极管。红外发射

38、二极管如图4-4所示。三极管：三极管有三种工作状态，也叫三个工作区域，即：截止区、放大区和饱和区。(1)截止区：三极管工作在截止状态，当发射结电压Ube小于0.60.7V的导通电压，发射结没有导通集电结处于反向偏置，没有放大作用。(2)放大区：三极管的发射极加正向电压，集电极加反向电压导通后，Ib控制Ic，Ic与Ib近似于线性关系，在基极加上一个小信号电流，引起集电极大的信号电流输出。(3）饱和区：当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时，再增大Ib，Ic也不会增大，超出了放大区，进入了饱和区。饱和时，Ic最大，集电极和发射之间的内阻最小，电压Uce只有0.1V0.3V，Uce<Ube，

39、发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用，集电极和发射极相当于短路，饱和时开关通路.任何的三极管都是由两个PN结组合而成的，PN结实际是一个二极管，二极管具有单向导电性。就是说如果P极电压高于N极电压,电流可以从二极管的P极流向N极，而当N极电压高于P极电压,电流不能从N极流向P极。所以：当发射结正向偏置、集电结反向偏置，该三极管就工作在放大状态；当其发射结和集电结都是正向偏置时，该三极管就工作在饱和状态；当其发射结和集电结都是反向偏置时，该三极管就工作在截止状态。NPN型三极管是基极为P极，集电极和发射极均为N极的三极管： VbVe，VbVc (即发射结、集电结均正偏)：饱

40、和状态，且Vb>Vc>Ve（Vce0.10.3V）；VeVb，VcVb (即发射结、集电结均反偏)：截止状态，且Vc>Ve>Vb（Vce电源电压VCC)；VeVbVc（即发射结正偏，集电结反偏）：三极管工作在放大状态(Vce介于上两种情况之间)。单片机通过软件编程将调制好的脉冲信号从P1.0口将数据输出。因此电路由红外发射头，一个NPN8050的三极管和两个限流电阻组成。根据红外发射头工作时的电流需要，采用280倍的放大器S8050。同时红外发射头的串接电阻47。8050的基极接1K欧姆的电阻。红外数据射发射电路图如4-5所示。图 4-5 红外发射电路4.7 遥控接收电

41、路遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号被调制在38KHz的载波上，三极管驱动红外光二极管产生不同的脉冲，通过红外线的传输到受控机的遥控接收器上。P2口作为按键部分，P1.0口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。发射部分总体框图见图3-2所示。电路组成为：按键电路，单片机及其周围电路和驱动发射电路。图 4-6 HS003一体化接收头红外一体化接收头采用HS0038，它负责对接收到的红外遥控信号的解调。红外接收电路一体化的红外接收装置将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身，并且输出可以让单片机识别的TTL 信号，这样大大简化了接收电路的复杂程

42、度和电路的设计工作，方便使用。将调制在38kHz上的红外脉冲信号解调后再输入到单片机的T0，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P2.6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，单片机产生定时，并在P2.6口对信号电平进行识别，并还原为原发送数据。数据流通过单片机处理后送驱动控制部分。并通过等来实现流水。红外一体化接收头引脚如图4-6所示。4.8 控制和显示电路本设计中，使用9个按键来控制，直接与单片机的IO口相连，选用P2口。接收用灯显示，实现对应的流水灯，用8个LED灯，每个按键来实现对应的流水灯功能，直接与单片机的IO口相连，选用P0口。状态显

43、示电路用8个发光二极管来显示不同的状态，按键为9个，每个按键对应一种流水灯状态。发光二极管串上一个510欧姆的电阻，保护二极管不被击穿，用作发光显示状态而已。LED状态显示电路如图4-7所示。图 4-7 LED状态显示电路键盘用的是矩阵键盘，因为按键数量有些多，为了减少对I/O的占用。它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应的行线或列线上的电平发生变化，MCU 通过检测行或列线上的电平变化可以确定哪个按键被按下。键盘扫描程序就是扫描键盘看是否有键按下，如有键按下，判断出是哪一个键，当确定按下某一个键后，即执行红外发射程序。扫描的方法是判断P2口各

44、位的电平，无按键按下时，各位均为高电平，当某一个按键按下以后，该位即为低电平。通常，按键所用开关为机械弹性开关，均利用了机械触点的合、断。一个电压通过机械触点的断开、闭合过程，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭和时不会马上稳定接通，在断开时也不会一下断开。因而，在闭合和断开的瞬间均伴随着一连串的抖动，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为510ms。按键电路的消抖措施通常有硬件和软件两种方法。硬件消除键盘抖动措施主要就是外加双稳态电路或者滤波电路的方法。本电路采用的是软件消抖的方法，就是调用一个延时子程序，延时时间设定为6ms。LED状态显示电路如图4-7所示，键盘如图4-8所示。图

45、 4-8 按键电路4.9 电源电路在本设计用，不需要高功率的电源，采用USB转电源的5V直流电压，用电容来实现滤波，用个发光二极管来显示电源的是否正常供电。电路如图4-9所示。 图 4-9 电源电路5 软件设计5.1 编发发射程序设计在本设计中，红外遥控系统的编码是通过软件部分来实现编码和解码，因此，软件设计是本设计的一大重点。单片机可使用汇编和C语言来进行软件编写，而我用C语言来进行编写。因为汇编语言是采用助记符号来编写程序的，用辅助符号代替机器语言的二进制码，就把机器语言变成了汇编语言。可以直接同计算机的底层软件甚至硬件进行交互，直接控制硬件，由硬件间接达到某种控制效果。编写的代码非常难懂

46、，不好维护。而C语言是一种比较高级的语言，编写者可以不用去考虑硬件而直接去命令计算机达到这种控制效果。红外发射程序任务要采集用户的按键信息，生成控制码及控制反码连同预设的系统识别码和识别码反码共同组成四个八位的二进制数据流，然后通过单片机的中断系统将以引导码开头的数据流以脉冲形式发送出去。图5-1为红外发射主程序流程图四个八位二进制数据调用四次数据发送子程序，最后以结束码1结尾。表示本次数据发送完毕。如图5-1所示。Y开始初始化键盘及中断延时2s键盘是否按下 发送引导码 数据发送子程序 发送完毕？ 发送结束码1返回YNN图5-1红外遥控发射程序流程图当电路上电开始工作时，程序开始运行，它每被调

47、用一次便将累加器中的八位二进制数据发送出去。程序从高位开始依次发送累加器中的二进制数据。为0则先发送1.68ms的低电平，为1则先发送0.56ms的低电平。然后打开中断，利用八位自动重装初值定时器使T0口为产生周期26ms的脉冲，脉冲持续时间为0.56ms。脉冲发送完毕，关中断。直至八位数据发送完，本次发射程序退出。5.2 红外遥控接收程序设计图 5-2 单片机接收头对输出信号的判断 图5-3红外遥控接收部分读码程序NNNYYY开始初始化端口及接收中断引导码？调用读码值程序码值判断传输是否完毕I/O口操作红外遥控接收程序主要任务是将红外接收头发出的信号还原为二进制编码。因为红外接收头输出的信号

48、是对输入信号的求反，因此其接收到的引导码为5ms低电平和3ms的高电平，低电平引发接收端单片机中断。单片机在收到中断信号后对低电平时间进行计数，超过4ms才认定引导码有效。利用延时跳过3ms的高电平，单片机才开始接收数据。从编码标准得知信号的1和0信号占空比不同。即接收头对信号反相后码1和0的高电平时间长度不同。由0码和1码的高低电平宽度可设定程序延时0.8ms后对信号的电平取样。若为低电平即为原码的1，高电平为原码0。红外接收头输出的信号为一列方波，如图5-2所示。综上叙述，可得其红外遥控接收部分读码程序流程图，如图5-3所示。红外遥控接收部分读码子程序利用码1和0的电平特性对接收头输出的信

49、号进行解码。以八位二进制码为一个循环。在高电平到达后0.8ms对P3.1口电平采样，取反后即为二进制原码，将其逐位保存到累加器中。电平采样后软件延时等待下一个高电平的出现。等八位数据全部读取完毕退出子程序。读码完成后，并对相应的IO口进行输出，输出控制信号，来实现灯的状态显示，完成遥控接收部分。红外遥控发送及接收到这一步基本完成了工作。其流程图如图5-4所示。开始初始化端口及中断LED状态显示调用读码子程序码值判断对I/O口操作接受结束码1NN返回图 5-4 红外遥控接收主程序 6 制作与仿真对于一个产品的设计，首先先有设计思路，画好设计框图，根据框图的理论，进一步的去设计硬件电路。设计硬件软

50、件设计完成后，画好原理图，布好线之后焊接电路，检测是否有短路或断路，然后进行调试，进行最后的验证实施阶段。本设计是基于单片机的课题，采用软件对系统的关键环节进行仿真调试。因为要设计出能工作的电路，所以功能仿真不是一个孤立的过程，且其综合、时序分析等形成一个反馈工作过程，只有这个过程收敛，各个环节才有意义。而孤立的功能仿真通过是没有意义的，如果在时序分析过程中发现时序不满足需要更改代码，则功能仿真必须从新进行。因为代码不一定能够直接实现，不能正确的让硬件电路正常工作，接收和发送工作不一定能够实现，因此要进行软件仿真，排除错误，修改代码。功能仿真是代码排错的最重要的手段之一。6.1 硬件电路布线与

51、焊接该硬件电路原理简单，用到的器件大部分为常见的元器件。硬件电路设计完成之后，在protell99se中运行，画好原理图。PCB有设计布线要求，布线前得设置好规则，要不布线前会出现连接错误。遥控发射电路和遥控接收电路是分开画了两个原理图，布线的规则都是一样的，GND和VCC都是用1.6mm，有些地方比较狭窄，1.6mm的先根本不能连接，就用1.2mm，因为地线和电源线的电流比较大，所以比其它位置的线都要宽，其他线用0.8mm。硬件对周围环境要求不高，适应性较强，能降低出错率，同时防止干扰，尽量减少跳线，减少复杂程度。焊接时，先插好较稳的元器件，如芯片插槽之类的，一个个焊接好，用不到的管脚可以不

52、焊接，但为了安全起见，最好还是焊接的好，有时候芯片一拔出来的时候，可能把插槽脚都拔出来了，很难放进去，可能会损坏掉芯片管脚或芯片内部电路。固定元器件焊接好之后，检查跳线是否焊接，跳线的焊接点得看清楚，以防跳线跳错了，引起硬件电路出错或烧毁芯片。焊接时很容易出现各种情况，如虚焊、焊盘脱落、焊锡连起等等问题，适当的使用松香，松香助焊，能减少虚焊的概率。纯手工的东西，应该注意细节，焊接不好，很容易出现各种各样的问题，肉眼看不出来，当一调试的时候就会发现出现了各种各样的问题，所以认真细致的去对待、去完成，减少错误的发生。6.2 系统仿真系统仿真采用所学习的Keil软件进行仿真。因为Keil软件是目前最

53、流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出。它是由德国开发的一个51单片机开发软件平台。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。发射模块的硬件电路在Keil中按电路图完成搭建，并在单片机的中断口T1口接上软件提供的虚拟示波器，以显示其输出波形。发射系统的软件部分在Keil中采用汇编语言编辑。在软件编译无错后可进行软硬件联调。在软硬件协调的情况下，即可从虚拟示波器中观察到单片机输出的待发射波形。经过仿真并通过观察波形对设计中的软硬件进行修改以达到需

54、要的功能。验证完后即可进行下一步的实际制作中。仿真波形如图5-4所示。 图5-4 输出波形仿真 6.3 软件下载 STC89C52与平时做实训所用的AT89S51芯片的下载有区别，AT89S51芯片一般用的是AVR_fighter来下载，而STC用的是stc-isp-15xx-v6.85软件下载，AVR_fighter不支持STC芯片的下载，下载线也不相同，用的是USB-TTL下载线，因为下载线中自带电源，所以用到单片机的TXD、RXD、VCC和GND四个管脚。stc-isp-15xx-v6.85软件也不支持AT89系列的芯片下载。STC下载非常严格，下载前，确定软件调试好了之后，编译生成pr

55、o文件，然后接好下载线，接好板子，并且不需要给板子上电，即为断电状态。接好后软件会自动检测到串口号和波特率，打开程序文件，找到pro文件，点击下载后，根据提示，再打开电源，给板子上电，此软件会自动完成下载与校验，并且系统会运行起你烧录进去程序，即软件烧录完成。 7 调试检测每个设计的完成，都要对其进行相应的检测，每个设计不可能直接一次性就完成，经过不断的检测调试，一步步的改进，去完善，去达到任务要求。7.1 硬件调试在设计的实物焊接工作完成后，还要进行系统的硬件功能测试。硬件的调试，是要对硬件电路的检测和修改，并实践其可行性。对于硬件电路的检测，首先是对其设计方案的理解和论证，检测其可行性之后，再画原理图。原理图中也会经常出现断线，芯片管脚比较密集，很多模块都用标号去注释，用这个标号去链接对应的管脚，减少了对先的链接，也避免线多是出现的各种乱接状态。画好原