红外遥控系统设计

1、科毕业课程（设计）（设计目）题：简易红外遥控系统设计学 院：明德学院专 业： 机械制造及其自动化班 级：机电12151学 号：9学生： 王怀浩指导教师：王许2015年6月大学本科毕业课程（设计）诚信责任书本人重声明：本人所呈交的课程设计，是在指导老师的指导下独 立进行研究所完成。在文本设计中凡引用他人已经发表或未发表的成 果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。课程（设计）作者签名：王怀浩日 期：2015. 6.23摘要红外遥控技术的出现，不仅大大提高了劳动生产率，降低了成本，而且减轻了人们的劳动强度，改善了劳动条件。红外线遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等 特点从而成为了当今非

2、常流行的一种控制方式红外遥控器是一种利用红外遥控系统来控制被控对象的系统.整个系统由数字电路 和模拟电路两个部分组成。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LED红外光发射、解调、解码电路。通过对设计要求地认真分析和研究，拿出了几种可行方案，最终选定了一个最佳方 案。该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主要手段。我们所设计的遥控器能控制 5个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的调节。关键字：遥控电路，红外发射，红外接收，单片机AbstractIn fraredremote con troltech no logy,not only greatly impro

3、ved laborproductivity, reduced costs, and reduce the peoples labor intensityand improvethe working conditions. Infrared remote control has a small size, low power consumption, functionality, and low cost in order to become a very popular prese nt-day con trol.The infrared remote control is one kind

4、of use infraredremote control systemcon trols is con trolledthe object the departme nt gree n overall system is composedby the digital circuit and the analogous circuit two parts. Launches partially in cludi ngthe keyboard matrix, the coded modulati on,the LED in frared transmitter; Receives partial

5、ly including the LED infrared light launch, the demodulation, decodes the electric circuit.After analyzing and researching on the request of the design, we take several blue print and we selected the best one in the end. The project make use ofadva need SCM to realize the remote con trol. Remote con

6、 trollerwe desig ned candominate 5 electrical source switches and adjust the brightness of one light.keyword : Remotecontrollingcircuit Infraredemission Infraredreceiving,SCM目录第一章绪论第二章设计要求2第三章硬件系统设计 23.1基于单片机红外线遥控控制 LED灯显示系统框架图 23.2单片机控制系统及其基本电路 33.2.1 单片机最小系统 3时钟电路 4复位电路 43.3基于单片机红外遥控控制LED系统的设计原理 5

7、单片机红外遥控控制LED显示系统原理 5单片机红外遥控控制LED系统码分制原理 63.4红外遥控发射系统电路设计 7指令按键电路 7发射电路 8显示模块 93.5红外遥控接收系统电路设计 10接收电路 113.5.2 LED灯显示电路 113.6硬件原理图 12第四章软件系统设计 124.1红外线发射电路程序流程图设计 -18 -4.2红外线接收电路程序流程图设计 13第五章系统测试与分析 155.1利用Proteus和keil进行仿真调试 155.2仿真图 -21 -第六章总结 18致 18附录1 19附录227参考文献 32第一章绪论目前市面上的遥控器铺天盖地，对于家电设备的控制，首选的就

8、是红外遥控器，然 而技术和经济的发展使得家庭数字化趋势越来越强烈，一对一遥控器（即一个遥控器只 能控制一种类型的家电设备）已经不能满足用户要求。多功能红外遥控器就是在普通红 外遥控器的基础上，应市场需求而产生的，它能控制不同种类的设备，并且操作方便， 深受顾客的欢迎，这也决定了多功能遥控器具有广阔的应用前景。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。目前大量的使用的红 外发光二极管发出的红外线波长为 940nm左右，外形与普通

9、5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2。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 能用拉锯法来粗略判判定。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。红外发光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

10、增益放大电路。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。在发射端要对晶振进行整数分频，分系 数一般取 12,所以 455kHz十 1237.9kHz38kHz第二章设计要求主要功能是实现利用单片机AT89C51 吉合红外线收发模块实现控制指定的LED灯亮灭。第三章硬件系统设计3.1基于单片机红外线遥控控制LED灯显示系统框架图1.系统晶振采用11.0592MHZ2.系统框架图如下:图2-1系统的设计总框图3.2单片机控制系统及其基本电路321单片机最小系统单片机晶振电路：对于MSC-51般的晶振频率可以在1.2MHz 12MHz之间 选择，这是电容C可以

11、对应的选择10pF 30pF。当使用89C55时晶振频率可以提 高到24MHZ对于本设计的电容C用30pF，晶振选用11.0592MHz晶振电路如下 图3-1所示，一条引脚接在XTAL1另一条接在XTAL2 单片机的复位电路： 为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱，此处采用了上电复位及手动复位电路，电路图如下图2-1所示：U1 XTAL1XTAL2RSTPO.-tZADIFazrAD2P0.3TA03 F0.4/AD4 FQ.57AP5 PO.8/ADB PO7/AD7F2F2,VA9P2.2JA10P2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13F1.QP2.&/A14P2.7/A

12、16FMG/RXDP1 .1PS.-ifTXDF1 F3.2JNT0P3.3/INT1口P3 4/TOF3*rri6PtS.B/WRP1.7P3.7/RD打就Tn :1I-111I-111140 1空一斗5- 6 7 ”图3-2-1单片机最小系统图322时钟电路单片机必须要有时钟信号才能正常工作，因为它是一种时序电路3。单片机芯片的18脚（X2）、19脚（XI）分别为片反向放大器的输出端和输入端，只 要在18脚（X2）和19脚（X1）之间接上一个晶振（本控制系统采用频率为12MHZ， 同时两个脚分别串联上一个30P F的电容即可构成单片机所需的 时时钟电路。钟电路如2-2所示。图3-2-2时钟

13、电路模块图复位电路单片机芯片的第9脚RST（Reset）是复位信号输入端。单片机系统在开机 时或在工作过程中因某种干扰而使程序失去控制，或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要进行复位。AT系列单片机的复位一般靠外部电路来实现，信号高电有效，由RST引脚输入，当引脚保持高电平2个周期机器 才正常复位4。 复位目的是使单片机以及其他所有功能都图 2-3所示。在本设计中为简化了的模 型，直接将RST脚拉低，只实现开机复位。恢复到一个原始状态，并从这个状态 开始执行其他的任务。AT89C52单片机复位电路如下图2-3 :图3-2-3复位电路模块图3.3基于单片机红外遥控控制 LED系统的设计原理

14、单片机红外遥控控制LED显示系统原理红外遥控是指令信号产生电路以不同的脉冲编码代表不同的指令。如图4当不同的指令键被按下时，指令信号产生电路将产生不同脉冲编码的指令信号， 也就是进行编码，然后经调制电路调制，变为编码脉冲调制信号，再由驱动电路 驱动红外发射器件发射红外光信号。图2-3-1码分制红外遥控系统图接收器接收下来的信号经过前置放大后， 送入解调电路，对调制信号进行解 调，再经指令信号检出电路检出指令信号。这里的指令信号检出电路是与发射器中编码电路相对应的译码电路，通过它将指令信号译出。单片机红外遥控控制LED系统码分制原理红外线遥控系统中的指令产生及检出电路， 在频分制中由多频振荡电路

15、及频率选择电路构成；在码分制系统中则由编码电路及译码电路构成，这是频分制与码分制红外线遥控系统的分别。在码分制中，因为码分制系统编码脉冲频率极低， 为超低频，如果不用调制与解调电路，外界突然的光线变化可能会对接收电路造 成干扰，产生误动作，系统的抗干扰能力及可靠性就难以保证。所以本系统将用 码分制遥控。遥控器采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为 2个脉冲，最大为17个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为 3ms,其余为1ms,遥 控数据帧间隔大于10ms,如图5所示。在遥控码的发射中，当某个操作键按下时，单片机先读出该键值，然后根据键值设定的遥控脉冲个数，再调制成38KHZ的方波

16、由红外线发射管发射出去。P3.7端口的输出调制波如图2-3-2.1所示灯具1的遥控输入码fc-灯具:2的遥控输入码k.Jk *k图3-3-2.1 调光命令码当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。在数据接收时，先对第一位（起始位）码的码宽进行验证。若第 一位低电平码的脉宽小于2ms将作为错误码处理；否则认为是起始码，累加器 A 加1。当间隔位的高电平大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数， 执行相应的输出操作。图2-3-2.2为红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。图3-3-2.2 一帧遥控码波形图3.4红外遥控发射系统电路设计指令按键电路本

17、设计过单片机的P2 口外接按键，对外部按键进行扫描，通过按键产生外部中断，并把按键的指令发送只单片机，经单片机对各个按键进行编码后经信号指令发送至红外发射管，单片机与按键连接电路如下：POP0PR f/an?PJ 0/flfl P2.1/S0 P2 J/jfilU 卩 2S11P2JMI3P2_e/j=ri 斗F3.D/RXD ?3 im n F3 /iNTD hj j/TKITFH 颐fl ps.ajFlp,7/nr图3-4-1指令按键电路图发射电路本设计中利用一体化红外收发二极管作为作为红外线的收发接口；红外线发射电路中，单片机将已编码完成的指令通过P3.7连接红外线发射机二极管发射出去，

18、单片机与红外二极管接线图如下：P1.1F1.2P1.3P1.4P1.fiP1.6F1.7P3.1ATXDP3.2/lWP3.3/iNTTP3.4/TDP3.5/T1P3.&WRP3.7/RDq14151617ATO9C51 kTEXTU3：.NOT.F 1 I100 REENFFP1.0PP1FPI .2PPIPPI AP1.5P1.GIP1.710Aitgcsii5723LED控制电路LED-GREEN图3-5-2 LED 灯显示电路3.6硬件原理图硬件原理图如图所示:i S豊机厂4:亍.JJi图3-6硬件原理图第四章软件系统设计4.1红外线发射电路程序流程图设计说明：当单片机上电的时候程序

19、开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断,接着单片机对接有按键的引脚电平进行扫描，当发现有按键被按下的时候，将该按键的按键码发送到单片机部，按键码经单片机进行处理，并进行编码，编码完成后将该编码经由单片机的P3.7发送到红外线发送二极管进行信号发射：揑滾望舌集出丢苣片+ 兰辻之时器T1艺存由招降把圭吿言旳芒寻渔过P：.-注送豹虹歼峻垸ML苴牙賓通:丈P0二发迸至 普ST醍译胃事CD4刃】. 亡禹5II担刮：衆註茯堂 空膏把键码呂最已来|图4-1红外线发射电路流程图4.2红外线接收电路程序流程图设计说明：当单片机上电的时候程序开始执行，首先进行初始化工作，然后开启中断；此时单片机对连接红外线接

20、收二极管的P3.2端口进行扫描；当红外接收二极管接收到信号的时候，经该信号进行解码还原，并点亮指令的LED灯：图4-2红外线接收电路流程图第五章系统测试与分析5.1利用Proteus和keil进行仿真调试应用系统设计完成之后，要进行硬件调试和软件调试。软件调试可以利用开 发及仿真系统进行。1.先排除硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。 一般原则是先静 态后动态。（1）利用万用表或逻辑测试仪器，检查电路中的各元件以及引脚是否连接 正确，是否有短路故障。（2）先要将单片机 AT89C51芯片取下，对电路板进行通电检查，通过观察 看是否有异常，然后用万用表测试各电源电压，若这些都没问题，则直接

21、上仿真 机进行联机调试观察各接口线路是否异常。2软件调试软件调试是利用仿真工具 Proteus和keil进行在线仿真调试，不但可以发 现和解决程序错误外，而且可以发现硬件中存在的问题 .单片机AT89C51是系统的核心，利用万用表检测单片机电源VCC是否为（40 脚）+5V晶振是否正常工作（可用示波器测试，也可以用万用表检测，两引脚 电压一般为1.82.3V之间）、复位引脚RST（复位时为高电平，单片机工作时为 低电平）、EA是否为高电平，这样一来单片机就能工作了，再结合电路图，检测 故障就很容易了。5.2仿真图灯外帰科单片机色521 按下第一个键红朋解片机RVFiJFH*JA HL ffil

22、 uar 耳-別 hL4 hus；l*0TUdHU鮎*l*JLAI-m*.LMhrt-JbriSi!mvl-llhi-NM-aUi-TdlEl血FJjffTP4#H-U*f，Fin* FlrfT L.当前操作显丁.1 -耳瑤王75如舌工痹5.2.2按下第二个键红外解码单片机Firg控制48F?aM rj-na 2, 1-1-f-iJ hl* 3 S-xWbrjdiU i fi tlLFI-fiTM-nTiP_hM1iht達aIhrrlT一 V T34B11g；RWif!J 1“FITFM r-jK-i.k WuFHVrikFiaUiTlinflF9UI3-JJJFMF!ifTt工11TT黑硏爭

23、薯F-红外编码単片45.2.3.按下第三个键:自那廉码单只机H方册-1C5 f 片 II 斗 二1 . .E-!1! CI创11红外编码单片乌HAM. R-iH.hiiHij 沪CiJriTKld阿1EUMET红体收发模朴中皆AN.4W-*UM A IJjIX 叫igT524再次按下第二个键L Fill- I* -riH- hFM-Pli tfJFE rdWHS!*H.r廿前KO示 -*l I第六章总结通过这次课程设计，提升了我的自学能力，通过不断的查阅资料，通过 与同学的交流，来解决其中遇到的困难，比如如何解决无线通信问题，如何解决 控制问题等。我在设计中改变了比较传统的固定式开关元件，利用

24、单片机无线遥控控制室灯光取得了良好的效果，为人们提供了很大的方便，在社会生活越来越 现代化的同时，我认为灯具电器等家具实现智能化控制是一个很大的趋势，同时也应总结经验，逐步完善室灯光智能控制，例如可以增加室灯具的自动巡检与电 脑联网功能，灯具故障即可自动发出报修信号， 灯具的各种使我们第一时间得知 灯具的工作状况，还可以对灯具加入很多的场景模式等。 在设计中也体会到我的 知识面还是很狭窄，作为电子系学生，在学好本专业的基础前提下，还要不断的 学习其他领域的科学技术知识，拓宽自己的知识面，才能胜任新设备、新技术的 工作，更好发挥本专业的作用。致经过几个星期的努力，我们在王老师的耐心帮助和自己的努

25、力下终于完成了 此次设计，并按设计要现了遥控器的各项功能。 通过这次设计使我们从中学到到 了很多课本上学不到的知识，了解了红外遥控器的现状和发展趋势，并学会了用 单片机开发产品的完整的过程，明白了设计的概念。通过自己亲自去动手和调试 我明白的实践的重要性，明白了理论结合实践的含义，同时也大大的提高了自己 的动手能力和团队合作能力，这在我以后的工作中都是非常有用的。在这次设计中，王老师不厌其烦的给我讲解问题和修正错误， 在此表示衷心 的感！ ！#i nclude #i nclude vintrin s.h#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un

26、 sig ned int# define _BV(bit) (1(bit)sbit k仁 P2P;sbit k2=P2A1;sbit k3=P2A2;sbit k4=P2A3;sbit k5=P2A4;sbit k6=P2A5;sbit k7=P2A6;sbit k8=P2A7;sbit out=P3A7;static bit OP; /红外发射管的亮灭static un sig ned int count;/延时计数器static un sig ned int en dco unt; /终止延时计数static un sig ned char Flag;/红外发送标志char iraddrl

27、; /十六位地址的第一个字节char iraddr2; /十六位地址的第二个字节void Sen dIRdata(char p_irdata);uchar t=16;uchar CODE=OXff;void delay_LCM(ui nt); /LCD延时子程序延时 K*1ms,12.000mhz*/void delay_LCM(ui nt k)uint i,j;for(i=0;ik;i+)for(j=0;j60;j+);void key()if(k1=0)开delay_LCM(5);if(k1=0)Se ndlRdata(1);if(k2=0) 开delay_LCM(5);if(k2=0)S

28、e ndlRdata(2);P0=2;while(k2=0);if(k3=0)开delay_LCM(5);if(k3=0)Se ndlRdata(3);P0=3;while(k3=0);if(k4=0) 开 delay_LCM(5);if(k4=0)Sen dlRdata(4);P0=4;while(k4=0);if(k5=0)开delay_LCM(5);if(k5=0)Sen dIRdata(5);P0=5;while(k5=0);if(k6=0)开delay_LCM(5);Se ndlRdata(6);P0=6;while(k6=0);if(k7=0) 开 delay_LCM(5);if(

29、k7=0)Sen dlRdata(7);P0=7;while(k7=0);if(k8=0)开delay_LCM(5);if(k8=0)Sen dIRdata(8);/ 定时器0中断处理void time in t(void) in terrupt 1TH0=0xFF;TL0=0xe6; / 设定时值为38K也就是每隔26us中断一次coun t+;/ 定时器1中断处理void time1(void) in terrupt 3out=!out;void Sen dlRdata(char p_irdata)int i;char irdata=p_irdata; /发送 9ms的起始码en dco

30、un t=74;Flag=1;coun t=0;out=0;TR1=1;dowhile(cou nte ndco un t);out=1;/发送4.5ms的结果码lien dcou nt=117;Flag=0;/coun t=0;llout=1;dowhile(co un te ndco un t);en dco un t=25;Flag=1;coun t=0;out=1; /TR1=1;发送八位数据irdata=p_irdata;dowhile(co un te ndcoun t);/for(i=0;iirdata;i+)en dco un t=25;Flag=1;coun t=0;out=

31、0;TR1=1;dowhile(cou nte ndcoun t);TR1=0;out=1;en dco un t=25;coun t=0;out=1;/TR1=1;dowhile(cou nte ndcoun t);mai n()count = 0;Flag = 0;OP = 0;out = 1;EA = 1; / 允许 CPU中断TMOD = 0x21; / 设定时器0和1为16位模式1ET0 = 1; / 定时器0中断允许P仁 Oxf;TH0 =:OxFF;TL0 =0xE6; /设定时值0为38K也就是每隔26us中断一次TR0 =:1;/ 开始计数TH1=256-13;TL1 =25

32、6-13; /设定时值0为38K也就是每隔26us中断一次ET1 = 1; /定时器1中断允许/TR1 = 1;/定时器1中断允许iraddr 1= 0x00;iraddr2=0x00;while(1)key();P2=C0DE=P1;delay_LCM(100);Se ndlRdata(CODE);附录二接收器程序#i nclude#defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned intuchar data IRcode4; /定义一个4字节的数组用来存储代码uchar CodeTemp; /编码字节缓存变量uchar i,j,k; /延时用的循环变量uchar dat=0;uchar num;uint time;sbit led1=P1A0;sbit led2=P1A1;sbit led3=PM2;sbit led4=PM3;sbit led5=P1A4;sbit led6=P1A5;sbit led7=P1A6;sbit led8=P1A7;sbitIRsig nal=P3A2; /HS0038接收头OUT端直接连P3.2(INT0)void delay( uint z);void delay( uint z)uint a,b;for(a=z;a0;a-) for(b=