单片机红外遥控原理

1、红外遥控原理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0.620.76um；紫光的波长范围为0.380.46。比紫光的波长还要短的光叫紫外线，比红光的波长还要长的光叫红外线。红外线遥控技术就是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。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5发光二极管相同

2、，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。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都较小，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。前些年常用PC1373H、CX20106

3、A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余整理还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。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、电源负和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用外壳屏蔽，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陶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频系数一般取12，所455kHz÷1237.9kHz38kHz。也有一

4、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。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。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

5、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

6、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。影响遥控器遥控距离（Remote di

7、stance of RF Remote Control）的因素主要有如下几点：1、发射功率：发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰；2、接收灵敏度：接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控；3、天线：采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离；4、高度：天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制；5、阻挡：目前使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段，其传播特性和光近似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离，如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。考虑到本次设计的硬

8、件体积应偏小以便嵌入遥控器中，因此我们选择了20个引脚的单片机芯片AT89C2051。下面即介绍此芯片的功能。(1). AT89C2051的内部结构及性能AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压,高性能8位CMOS微型计算机。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器,ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。AT89C2051是与8051兼容的CHMOS微控制器，其Flash存储器容量为2KB。与

9、CHMOS工艺的80C51一样，具有空闲和掉电两种节电运行方式。其性能如下：8位CUP； 2KB的Flash存器；工作电压范围2.76V； 128KB的数据存储器；全静态工作方式：024MHz； 15根输入/输出线；一个可编程串行口； 2个16位定时/计数器；有片内精密模拟比较器； 5个中断源，2个优先级； 可编程串行UART通道； 直接LED驱动输出。为适应智能仪表的嵌入要求，AT89C2051在芯片的引脚配置上进行了简化，如图b所示。主要变化为：(1)引脚由40根减为20根；(2)增加了一个模拟比较器。AT89C2051引脚功能：1. Vcc：电源电压。 2. GND：地。 3. P1口：

10、P1口是一8位双向I/O口。口引脚P1.2P1.7提供内部上拉电阻。P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入（AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流(IIL)。P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。4. P3口：P3口的P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P

11、3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口引脚写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时,被外部拉低的 P3口引脚将用上拉电阻而流出电流(IIL)。P3口还用于实现AT89C2051的各种功能,如下表1所示。 P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。5. RST：复位输入。RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。6. XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。7. XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。P3口的功能如

12、图所示。P3口引脚 功能 P3.0 RXD(串行输入端口) P3.1 TXD(串行输出端口) P3.2 INT0(外中断0) P3.3 INT1(外中断1) P3.4 TO(定时器0外部输入) P3.5 T1(定时器1外部输入) (3). AT89C2051的软硬件约束AT89C2051单片机由于引脚的限制，没有设置外部存储器的接口，所以，对于外部存储器的读/写指令如MOVX等不起作用。由于ROM空间为2KB，所以，对于跳转指令要注意转移的目的位置范围（000H7FFH）,超出位置范围时，将产生不可遇见的错误结果。数据存储的范围是（00H7FH），堆栈操作时亦应加以注意。模拟比较器的输入信号经

13、原来的P3.6引脚引入到单片机内，所以原来的P3.6脚已无法再外部使用。模拟比较器可以方便的比较两个模拟电压的大小，若外接一个D/A转换器并将其输出作为模拟比较器的一个输入，而由模拟比较器的另一个输入端引入被测电压，通过软件的方法也可以实现A/D转换。 （4).AT89C2051的Flash存储器编程AT89C2051单片机提供有2KB的片内Flash程序存储器，它允许在线修改或使用专用编程器编程。Flash存储器加密位AT89C2051单片机有2个加密位，可以编程（P）或不编程（U）以获得不同的加密功能。加密位内容的擦除只能通过片擦除操作来完成。Flash存储器的编程和程序校验1.AT89C

14、2051单片机的片内Flash存储器编程模式。注：内部EPROM的计数器在RESET的上升沿复位到000H，并由XTAL1，引脚正脉冲执行计数；片擦除需要10ms的PROG脉冲；编程期间P3.1被拉低来指示RDY/BSY. 2.AT89C2051单片机的片内Flash存储器编程步骤如下：上电次序是在VCC、GND引脚加工作电压，RESET、XTAL1引脚接到GND,悬浮其它引脚，等待大于10ms以上时间；在RESET、P3.2引脚加高电平；在P3.3、P3.4、P3.5、P3.7引脚加模式电平；经P1.0P1.7对000H单元加入数据字节；升高RESET到12V激活编程；使P3.2跳变一次，编

15、程一个字节或加密位；校验已被编程数据，使RESET从12V降到逻辑电平“H”并设置P3.3P3.7为正确的电平，可以在P1口输出数据；进行下一位置单元的字节编程，在XTAL1加一脉冲，使位置计数器加1，在P1口加入编程数据。重复步骤，完成整个2KB的编程。下电次序为：设置XTAL1、RESET为“L”,浮空其它I/O引脚，关闭VCC电源。说明几点：(1)编程期间P3.1被拉低来指示RDY/BSY；(2)单片擦除需要10ms的PROG；(3)内部EEPROM位置计数器在RESET的上升沿复位到000H，并由XTAL1引脚正脉冲执行计数。随着科学技术的迅速发展,人类社会发生了翻天覆地的变化。使我们的生产生活更加丰富多彩。在这些变化中，遥控技术已经广泛地渗透到电视、航天、军事、体育等生产、生活各方面。从最广泛的意义上来，一切装有电动运转设备或电气开关的场所，如果感觉有某种必要,都可考虑加装遥控设备来改善现有定点开关的操作，即用遥控器的操作来实现原有设备的开、停、变向、变速等功能。目前，人们使用的开关大多是手动操作控制，十分不便。很多人都有这样的想法：躺在床上不愿去关灯，坐在沙发上不愿意起来切换灯开光等：此课题的创新性就在于使用遥控的方式来实现灯的关闭，满足人的需求，目前市场还没有出现这个产品，很有竞争力。另据了解，目前很多产品，遥控器是可以互换的，也就是说，只需