学习型红外线的设计-毕业论文答辩

指导教师：邱红兵论文题目:学习型红外线的设计班级：电信08级一班学生：周波学号：0807040126目录研究概述设计原理设计方案硬件电路设计与计算软件设计系统调试及分析结论致谢研究概述研究背景

遥控器越来越多，不同型号的遥控器控制不同的家电，对人们的生活照成了诸多不便研究意义设计出一种能够学习不同型号遥控器的功能并替代原遥控器的学习型遥控器成为一种必然趋势研究目标

设计出的遥控器能够学习不同遥控器的某个按键码的功能，然后模拟该按键码的功能控制相应电器研究方法

本设计采用接收解码得出遥控码的脉宽数据，实现学习功能。然后再将脉宽数据调制到模拟的方波信号中发射出去，完成遥控器的控制功能红外线遥控原理红外遥控器系统分为发射端（遥控器）及接收端两部分，发射端经红外线发射LED送出红外线控制信号，接收端将该信号接收并对其进行相关处理后输出完成遥控的功能。学习型红外线遥控器原理接收外来红外线遥控信号并进行相关处理得出遥控码脉宽数据，遥控时将遥控码脉宽数据调制到由单片机产生的40kHz方波信号并发射出去完成遥控功能设计原理设计方案方案组成本设计方案由红外线接收电路、红外线发射电路、状态指示灯电路、操作键电路及单片机最小系统组成方案框图设计方案方案工作原理在学习的过程中，学习型遥控器接收电路接收到用户想学习的遥控器发送过来的红外遥控信号，然后经过放大并解调出红外遥控码脉宽数据送至单片机进行处理以后存储在单片机的存储单元里。当要发射红外信号时，根据按操作键电路获取的按键指令信号，从与指令信号相对应的单片机存储区中还原出相应的红外遥控编码脉宽数据，调制到40kHz的载波信号中，并经红外发射电路发射出去，控制相关电器。硬件电路设计与计算红外线接收电路红外线接收电路以HS0038红外接收头为主体，接收电路如下图所示。红外线接收电路接单片机14脚（T0/P3.4）红外线发射电路红外发射电路如下图所示，三极管使用9013NPN三极管。红外发射电路接单片机15脚（T1/P3.5）硬件电路设计与计算单片机控制电路单片机控制电路由AT89C52单片机、复位电路、时钟电路构成，单片机控制电路如下图所示上图中复位采用上电复位方式，时钟电路晶振使用12MHz晶振状态指示灯电路指示灯电路如下图所示。学习灯电路接单片机7脚（P1.6）发射指示灯电路接单片机8脚（P1.7）硬件电路设计与计算硬件电路设计与计算操作键电路发射控制电路连接单片机P1.0脚，采用低电平有效的方式进行。当按下按键时P1.0脚低电平有效，系统进入红外遥控器发射状态。学习控制电路连接单片机的中断输入口，即P3.2脚，当学习键闭合时P3.2脚低电平有效，系统产生中断，并进入进入学习状态。操作键电路原理图如下图所示硬件电路设计与计算电路原理总图软件设计主程序

主程序在完成上电初始化后进行端口按键查询，当确认有按键按下时再根据按键功能进行后续动作。主程序流程图如右图所示软件设计遥控码读入处理程序

遥控码的学习处理程序主要是将原遥控器发出的脉冲码宽依次存入内存单元，存放规则为偶数地址存放高电平脉宽数据，奇数地址存放低电平脉宽数据。定义文件中划了206个单元用于存放脉宽数据，符合常用遥控器的最大码长要求。遥控码读入程序流程图如右图所示

本程序在编程设计中非常重要，通过大量的、不同中来的遥控码波形实验测试分析，遥控码的帧间歇位宽度均在10ms以上，起始码宽度在100us~20ms之间，编码位在100us--3.5ms之间。为确保所有遥控器学习的成功，可采用以下程序实现方法。软件设计读起始位方法：计数单元采用单独的2字节，计数周期约为15us,这样按65536*15us算，最大可存起始位脉宽为983ms。当输入为高电平时，停止起始位计数，进入高电平计数。读遥控码的方法：采用1字节计数单元对码（高电平或低电平）进行宽度计数，电平跳变时结束计数，并将数据存入规定的地址。在高电平码计数时，当计数值大于255时（宽度大于3.825ms），则判定为结束帧间隔位，在相应存储单元写入数据0xOO作为结束标志。软件设计遥控码发射处理程序

红外发射程序的思想是通过定时器T1的配合来调制出40kHz的红外载波信号，载波信号从P3.5脚送出。利用已经学习到的低电平宽度来确定定时器T1的定时长度。当发送低电平时，启动定时器T1；发送高电平时，停止定时器T1。如此就能发送一个与单片机接收到的红外编码反相并且高电平是经过40kHz载波调制过的红外遥控信号，这个信号就是普通遥控器发送出去用来控制红外设备的信号。如图所示。遥控码发射处理程序图如右图所示。系统调试及分析软件调试

本设计软件部分是由C语言进行编写的，完成后的代码将通过keil-c进行调试与检查。首先将单片机的晶振时钟进行设置，调到12MHz，保证它与需求的始终频率相吻合。设置如下图所示。

调试结果如下图所示系统调试及分析

软件部分的调试结果证明程序是没有问题的，能生成正确的11.hex的文件，紧接着就是把软件加到单片机中，在Proteus软件的辅助下对硬件电路进行仿真。系统调试及分析系统功能仿真

在Proteus软件中，画出完整的电路图仿真。电路仿真图如下图所示系统调试及分析在上图中，我们可以看到一体化红外接收头被一个时钟波形发生器替换了，而在T1输出口接了一个示波器。由于在Proteus当中没有一体化红外接收头的模型，所以在这里就采用另一种方法进行仿真，由于HS0038在接收红外编码过后，OUT脚输出的是一段高电平与低电平相互交替的方波，所以我们用波形发生器模拟HS0038所输出的信号，其时钟信号输出设置如下图所示系统调试及分析系统调试及分析仿真结果如图所示系统调试及分析硬件电路调试及结果分析

本设计的硬件电路调试是

分步进行的，首先调试的是接收电路，先对HS0038一体化红外接收头进行检测。接通电源，红外接收头输出端接示波器，HS0038的OUT脚输出的波形如下图所示。系统调试及分析

红外接收部分的调试：按下学习键，根据程序的设定，这时单片机就会对T0口输入的信号进行循环扫描，主要是对红外遥控码的起始位进行识别，此时学习指示灯（红灯）亮，其调试波形如下两图所示。通过对上面两个图的比较，可以发现接收到的波形是由脉宽不等的高低电平组成的系统调试及分析红外发射电路的调试：红外发射管负极接到示波器上，检测在按下发射键的同时，示波器上显示的波形是否为与原接收波相仿的高低电平交替的方波。测试结果如下图所示结论

本次毕业论文以学习和遥控为核心主要介绍了学习型红外遥控原理及发展方向、学习型红外遥控器的设计思原理、设计方案、硬件电路设计、系统软件的设计。本次设计的学习原理是解调复制码脉宽原理，即经接收电路处理得出目标遥控码脉宽数据，发射时再将码脉宽数据调制到模拟的40kHz方波中。本设计通过理论以及实际设计测试结果验证