照明灯智能遥控控制系统的设计2

1、乐山师范学院毕业论文（设计） 本科生毕业论文（设计）系（院） 物理与电子工程学院 专业 电子信息工程论文题目：照明灯智能遥控控制系统的设计学生姓名 张高明 指导教师 卢林菊(讲师) 班 级 09级电信1班 学 号 09300210 完成日期：2013 年5月照明灯智能遥控控制系统的设计 摘 要本论文是以单片机为核心实现了照明灯的遥控开关和定时熄灭等功能。以STC89C52单片机为主模块控制照明灯的开关，遥控器和红外接收头分别构成发射和接收模块，利用红外通讯技术实现信息的编码，发射，传输，解码，最后由单片机实现相应的控制。本设计具有稳定性好，抗干扰能力强，容易操作，方便实用等优点。关键词 单片机

2、 红外遥控 液晶显示前言随着现代科技的发展，人们对于生活的标准也在不断提高。以计算机技术为代表的信息革命正在席卷全球，而微型计算机处理器更是已经应用的生活中的方方面面。单片机在工业仪表、智能控制、机电一体化和家用电器等方面都有相当丰富的应用领域。当前，8位单片机（如AT89SC52和STC 89C52等）主要用于工业控制，如温度、压力、计量的测量和机械加工制造等诸多领域。高效能的16位单片机（如MCS-96、MK-68200）可以应用在更复杂的计算机网络和信息处理等技术。本文利用STC89C52单片机系统对照明灯控制，改变了传统的开关照明灯的方式，克服了开关固定、人工操作等缺点，使我们能够在不

3、接触开关的情况下自由遥控和定时。本设计在实际使用中，最大的特色就是节能和智能控制。体现了家居照明智能化，为智能家居全面实现奠定基础。1 总体方案设计本设计以STC89C52为控制核心，利用遥控器作为发射模块发送按键所产生的的控制指令，用红外接收头为主要接收模块接收后送入单片机。然后单片机根据输入的指令做出相应的控制操作，即改变照明灯的状态以及在液晶上显示相关的信息。其总体框图1图如下：图1 系统总体框图2 系统的硬件设计2.1系统总电路图图2 系统的总体电路图2.2 控制模块主控电路是由STC89C52单片机、复位电路和时钟电路部分组成，具体电路如图2所示。单片机是由运算器、控制器、存储器、输

4、入设备以及输出设计共五个基本部分组成。它是把包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。因此，它简化一些专用接口电路，如编程计数器、锁相环（PLL）、模拟开关、A/D和D/A变换器、电压比较器等组成的专用控制处理功能的单板式微系统。本设计充分利用了STC89C52单片机的I/O接口资源，分别控制照明灯和液晶显示。图3 系统的控制单元总体图2.2.1 STC89C52单片机简介 STC89C52是目前应用最广泛的8位单片机。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片增加了传统51单片机没有的功能。其

5、内部由CPU即中央处理器（包括算术逻辑单元、定时/计数器等）、内部存储器（RAM和ROM）、输入/输出端口、中断系统、串行通信口等。对于STC89C52来说： 8KBFlash程序存储器；512B片内RAM； 2个可有程序控制的16 位 定时/计数器T0和T1；5个中断源分别是T0、T1、外部中断（INT0和INT1）以及串行通信中断；4个8位并行I/O端口，1个全双工串行通信I/O口；看门狗定时器（WDT）。针对以上特点本设计主控模块中的单片机芯片采用了STC89C52芯片，此芯片功能强大，能够完全满足系统运行的需求。其引脚图如上图4所示。图4 STC89C52的引脚排列2.2.2 时钟电路

6、图5 STC89C52晶振电路本设计中采用晶振的周期为12MHz。 2.2.3 复位电路复位电路采用的是传统的按钮，按一下后 RST引脚变为高电平完成复位。图6 ST89C52 复位电路2.3 发射模块 发射模块采用JQ-32遥控器其实物如下图7所示，该遥控器为21键，功能强大，抗干扰能力强，适用性强，其参数为：电源：DC3.0V，工作距离：>=8V，发射功率：70mW,发射编码：NEC，RC5。通过遥控器上的按键，经过编码后发射出去，经红外接收头 接收后便可以控制照明灯了。图 7 JQ-32的实物图2.4接收模块 红外接收头是集接收，放大，解调一体的器件，它内部IC已经完成了解调，输出

7、的就是数字信号 ，一般接收头载波频率是38KHZ（或37.9KHZ），也有用其它频率的如56KHZ，32KHZ等，接收头的编码格式，比如NEC， RC5，RC6，SHARP等，在连续输出时，一般接收头完成一串解码后需要有一定的间隔时间才能解下一组编码，有些接收头是可以解连续码的。 接收头对38KHZ载波也有要求，一位0或1一般至少需要6-10个载波脉冲，接收头才能输出。 以NEC编码为例一般情况是这样的：一组信号有一个引导码，NEC编码是9ms低4.5ms高，后面再跟需要传送的数据，比如用600us低1200us高代表0，1200us低600us高代表1。 接收头没有信号时输出一般是高，如果收

8、到合格的一串38KHZ载波就输出低，载波停止又输出高，有合格载波又输出低， 所以比要实现1200us低600us高就是发射1200us 38KHZ的红外型号，在停止600us型号发射，再是下一位。 但不要连续发射38KHZ信号。 如果你连续发射38KHZ信号，会看到输出200ms低电平后，输出会回到高电平。本设计采用通用的VS1838B HX1838红外接收头，它具备以上优点，满足本次设计的需要，其引脚图如下图8：图 8 红外一体接收头引脚图红外接收头将接收到的信号送到单片机INT0口，当为低电平时产生中断。其在电路原理图如下图9所示：图 9 红外一体接收头电路图2.5 显示模块根据液晶的物理

9、特性，通过电压对其显示区域的图形进行控制。而且液晶显示器都是数字式和单片机的接口更加简单可靠，适用于大规模集成电路直接驱动，另外液晶的显示质量高，体积小，功耗低等优点，也使得其成为显示模块的首选。本文采用比较常用的LCD1602作为显示器，常用的的字符型LCD1602液晶显示器的实物如下图10所示，图10 LCD1602液晶显示屏实物其引脚图如下图11：图11 LCD1602液晶显示器引脚图LCD1602采用标准的16引脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表1：第1脚：VSS为接地电源端。第2脚：VDD接正5V电压端第3脚：VL是LCD1602对比度调整电压端，电压越高对比度越弱，接地时对比度最

10、高，通常使用时接10K的电位器就可以进行调整。第4脚：RS为数据/命令选择端，当为高电平时表示输入数据，当为低电平时表示输入指令。第5脚：R/W为读/写选择端，当高电平时从LCD1602读取信息，当低电平时向液晶写入指令或者数据。第6脚：E端为使能信号端，当E端为高电平时读入信号，当由高电平跳变成低电平（下降沿）时，运行指令。第714脚：从D0到D7为8位I/O数据总线，其中14引脚为最高位，第7引脚为最低位。第15脚：LCD背光源正极。第16脚：LCD背光源负极。表 1 LCD1602各引脚功能介绍编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶

11、显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极其电路图如下图12所示：图12 LCD1602液晶显示器电路原理图2.6输出执行模块 本设计最终通过单片机控制照明灯的状态，照明灯使用5V电压的小灯泡代替，接至单片机P2.7口，经过三极管放大，可以满足要求。其电路原理图如下图13所示：图13 照明灯电路原理图3 软件设计3.1程序流程图STC89C52，液晶和中断初始化定时器T0中断，显示时间。判断外部中断（INT0）是否被红外信号中断。解码，调节定时熄灯时间，开灯和熄灯。开 始

12、图14 主程序工作流程图3.2程序设计思想（1）外部中断（INT0）的工作方式设置，外部中断（INT0）通过红外接收头接收编码器发出的红外信号，接收一帧数据中含有32 位码，包含两次8 位用户码，8 位数据码和8 位数据码的反码及最后位的同步位。通过外部中断P3.2口电压变化解码数据，用不同的数据控制灯亮灭，和调节熄灯时间。（2）定时/计数器T0的工作方式设置，T0工作在定时状态下，最大定时时间为65ms，所以要实现定时1s的要求，可以先定时10ms，总共需定时100次，就可以完成了。（3）.在主函数里循环地驱动lcd1602液晶显示时间。4 总体系统调试4.1软件程序调试程序调试采用常用的计

13、算机辅助工具：Keil uVision 4。Keil uVision 4是单片机开发应用最常用的软件之一，尤其是一些软件程序的编写例如汇编和C等高级语言，由于它具有高效，快速，通用的编译平台以及仿真功能，所以经常与Protues和Protel等软件联合使用。在调试程序软件仿真时，既能模拟单片机的I/O口、中断、定时器等功能，又能仿真单片机的串行和并口通信。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。(1)启动Keil 软件 (2)在打开的界面点击project后在下拉的菜单中点击New Project uVision4，取一个名字后就新建了一个工程。然后在弹出一个的一个对

14、话框中，选择 Atmel后双击再选中 AT89S51或52。(3)建立源程序文本。点击文件菜单File后在下拉菜单中点击New，此时我们可以在新的界面中编写程序完了之后点击保存并命名xx.c（注意若是汇编语言则应命名是xx .asm）保存。然后点击Target 1前面的+号，出现Source Group1,右键单击Source Group 1后选择Add Files to Source Group1在弹出的对话框中选择刚才建立的c文件后点击 Add。最后在在Output栏选中Create HEX File，使编译器输出单片机需要的HEX文件图15 KeilC51下创建源代码图16 编译成功并生

15、成HEX文件4.2硬件仿真调试 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的用于分析和仿真各种模拟电路和集成电路软件。该软件的特点是：（1）将SPICE电路仿真和单片机仿真结合起来，具有模拟和数字电路仿真、单片机以及RS232动态仿真、矩阵键盘和LCD等外围系统仿真的功能。（2）支持一些常用单片机系统的仿真，包括：8051系列、AVR系列、HC11系列、PIC16系列、Z80系列等各种芯片。（3）具有软件调试功能，同时可以和第三方的软件配合使用，如Keil C51 uVision4等软件。（4）具有丰富的绘制原理图功能以及 PCB图等。在Proteus ISIS中的仿真界面如下图

16、17所示：图17 仿真电路图利用B1 、B2、 B3、 B4分别代替遥控器发出的信号即，设置键、加分钟键、加秒钟键、减分秒钟键。当按下设置键时，计数器停止计时，此时仿真的界面如下图18 图18 设置时仿真界面 加分钟的时的仿真界面如下图19所示，按完设置键之后，按一下B2，分钟就加1。图19 加分钟时的仿真界面 加秒钟时的仿真界面如下图20所示，按完设置键后，按一下B3，液晶的秒钟就加1。图20 加秒钟时的仿真界面 减分钟时的仿真界面如下图21所示，按完设置键后，按一下B3，液晶上的分钟就减1。图21 减分钟时的仿真界面4.3硬件测试硬件完成后未工作的状态如下图22所示。图22 硬件未工作状态

17、按下遥控器上的开灯键情况如下图23所示。图23 按下开灯键后状态按下遥控器上的关灯键情况如下图24所示。图24 按下关灯键后状态按下遥控器上的定时模式并加分钟情况如下图25所示。图25按下定时模式加分钟状态按下遥控器上的定时模式并加秒钟情况如下图26所示。图26 按下定时模式加秒钟状态5 总结 在本次设计过程中，得到了卢林菊老师的细心指导，首先在此表示感谢，也谢谢在论文完成过程中同学的帮助。经过两年多的学习积累，在已掌握相关专业方面的知识以及其他方面的知识的情况下，我们严肃认真的完成了毕业设计。从一开始的选定课题到后来的资料查找、理论学习，再到软件编写和硬件制作、调试。在整个制作过程中使我们的

18、理论知识 和动手能力都得到了加强。当在电子技术的学习和实际电路的识别以及调试过程中都会遇到各种困难，我总是先自己去思考解决，实在搞不懂就去请教指导老师。同时对我的钻研精神和面对困难的心态、做事的毅力和耐心都是一种考验 。总之这次设计让我回顾了所学知识，把知识灵活运用到实践。通过实验，电路硬件没有问题，基本可以完成设计所要求的任务。同时在满足设计要求的前提下，考虑到了外观，成本等问题，在性能和价格之间作了比较好的平衡。虽然整体性能良好，但尚存在些许不足，红外线容易受到干扰导致系统稳定性不够,距离达不到理想的要求，且电路焊接时有些地方不够规范，也造成一些干扰。对于本设计的一些改进，我也做出过设想：

19、把照明灯接入互联网，分配一个网络地址，然后可以用任何有上网功能的移动终端取代遥控器对照明等进行远程控制，这也是智能家居和物联网发展的雏形。参考文献1陈海， 胡建旺，祝爱民，基于红外的数据通信模块的设计与实现J，微计算机信息，2008，6（2），312-3172 康华光，电子技术基础M，高等教育出版社，20063邓兴成，单片机原理与实践指导M，北京:机械工业版社，20094聂诗良，李磊明，采用单片机发送并接受红红外遥控信号的方法J，信息技术，2006，28（2）22-325郭天祥，51单片机c语言教程M，北京，电子工业出版社，2009 6邵思飞，杨延宁，刘根据，一种简易的红外遥控开关原理与设计，

20、现代电子技术，2008,31（18），35-377丁元杰，单片微机原理与应用M，北京，机械工业出版社，20018张传友 ，张一, 感测技术基础M,北京:电子工业出版社,20119 红外线遥控器解码原理，51电子阅读网，2007The design of intelligent lighting remote control systemZhangGaomingelectronic and information engineering 09300210Abstract The paper is based on the MCU to realize remote control switch

21、lights and timing extinguishing functions as the core. The AT89S52 microcontroller to control the lamp switch module, remote control and infrared receiving head are respectively composed of transmitting and receiving module, infrared communication technology to realize the information coding, transm

22、ission, transmission, decoding, the corresponding control finally realized by scm. The design has the advantages of good stability, strong anti-interference ability, easy operation, convenient and practical. key words single chip infrared remote control lamp of liquid crystal display附录1：程序#include &

23、lt;reg51.h>#include <intrins.h>#include "lcd1602.c"#include "timer.c"#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void delay(uchar x); /x*0.14MS/void delay1(int ms);void beep();sbit IRIN = P32; /红外接收器数据线sbit BEEP

24、 = P23; /蜂鸣器驱动线sbit LIGHT = P20; /LED灯uchar IRCOM7;sbit LCD_RS = P35; sbit LCD_RW = P36;sbit LCD_EN = P34;char u=0,t=0,s=3,m=0,h=0,cl=0;/*/void main()IE = 0x81; /允许总中断中断,使能 INT0 外部中断TCON = 0x01; /触发方式为脉冲负边沿触发LCD_Initial();init_sys();LIGHT=1;while(1)if(s<=-1) s=59;m-;if(m<=-1)m=59;h-;if(h<=-

25、1) h=0;GotoXY(0,0);LCD_Write(1,h/10+'0'); /显示时间LCD_Write(1,h%10+'0');LCD_Write(1,':');LCD_Write(1,m/10+'0');LCD_Write(1,m%10+'0');LCD_Write(1,':');LCD_Write(1,s/10+'0');LCD_Write(1,s%10+'0');Print(" ");if(cl=1)LIGHT=1;TR0=0;el

26、se if(cl=2)LIGHT=0;TR0=0;elseif(s=0&&m=0)LIGHT=0;TR0=0;else LIGHT=1; /*/void timer0() interrupt 1 /10ms中断一次 ET0=0; t+; if(t>=100) t=0; s-; TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256; ET0=1; /*/void IR_IN() interrupt 0 using 0unsigned char j,k,N=0;EX0 = 0; delay(15);if (IRIN=1) /确认IR信号出现

27、EX0 =1;return; while (!IRIN) /等IR变为高电平，跳过9ms的前导低电平信号。delay(1);for (j=0;j<4;j+) /收集四组数据 for (k=0;k<8;k+) /每组数据有8位while (IRIN) /等 IR 变为低电平，跳过4.5ms的前导高电平信号。delay(1);while (!IRIN) /等 IR 变为高电平delay(1);while (IRIN) /计算IR高电平时长delay(1);N+; if (N>=30)/0.14ms计数过长自动离开。 /高电平计数完毕EX0=1;return; IRCOMj=IRCOMj >> 1; /数据最高位补“0”if (N>=8) IRCOMj = IRCOMj | 0x80; /数据最高位补“1”N=0; /end for k/end for jif (IRCOM2!=IRCOM3) EX0=1;return; IRCOM5=IRCOM2 & 0x0F; /取键码的低四位IRCOM6=IRCOM2 >> 4; /右移4次，高四位变为低四位if(IRCOM5>9)IRCOM5=IRCOM5+0x37;elseIRCOM5=IRCOM5+0x30;if(IRCOM6>9)IRC