51单片机-毕业设计基于单片机设计的红外线遥控器

学生毕业设计(论文)报告设计(论文)题目：基于单片机设计的红外线遥控器毕业设计(论文)任务书专业电子信息工程班级电子085姓名傅浩1.遥控距离：0～10m2.额定工作电压：直流3V(普通5号干电池2节);红外光平均辐照度≥40μW/cm2;指向性辐照度为20μW/cm2≥30度3.欠压条件下(直流2.4v):红外光平均辐照度≥20μW/cm2,指向性(辐照度为10μW/cm2)≥30度2.遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作3.遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整[1]梅丽凤，王艳秋，张军等.单片机原理及接口技术，北京：清华大学出版社，2004年.[2]戴峻峰，付丽辉.多功能红外线遥控器的设计，传感器世界.2002,8[3]李光飞，楼然苗，胡佳文等.单片机课程设计实例指导，北京：北京2004年.[4]苏长赞.红外线与超声波遥控，北京：人民邮电出版社.1995年.学生(签名)2010年5月7日教研室主任(签名)2010年系主任(签名)2010年毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目基于单片机设计的红外线遥控器随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方生活的遥控系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随便设定等本设计主要应用了AT89C2051单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作。遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。三、主要研究(设计)方法论述：我选择了基于单片机的红外线遥控器这个题目后，去图书馆查阅有关红外线、单片机的书籍，上网检索资料，去探究红外线遥控器的基本原理。遥控器遥控发射器，遥控发射器发射电路采用红外发光二极管发出经过调制的红外光波；再研究遥控接收器，接收器将红外发射器发射的红外光波转换为相应四、设计(论文)进度安排：时间(迄止日期)工作内容2010.5.4~2010.5.6确定任务书的要求，准备开题2010.5.8~2010.5.20根据选题方向查资料，确定基本框架和设计方法2010.6.7~2010.6.25在老师的指导下设计并完善论文2010.6.26~2010.8.10在老师指导下反复修改，完成设计4基于单片机的红外线遥控器目录摘要第1章 11.1红外概述 11.2外遥控的功能与特点…………11.3选择红外遥控的原因……………………21.4红外的简单发射接收原理……………2第2章设计方案论 32.1设计目的与原理 32.2单片机红外遥控发射器设计原理…………32.3单片机红外遥控接收器设计原理…………第3章遥控器硬件电路设 53.1单片机AT89C2051介绍 53.1.1简介……………53.1.2引脚介绍…………………53.2红外线遥控电路设计………53.2.1信号发射电路…………63.2.2信号接收电路…………893.4独立式按键结构………………3.5掉电保护与低功耗设计………3.5.1低功耗的实现方法………3.5.2掉电保护与低功耗设计…………………3.6系统完整电路设计图………3.6.2红外接收电路图…………第4章遥控器软件设 4.1遥控发射器程序设计 4.2遥控接收器程序设计……………第5章结束答谢辞参考文献mainlytodesignoriginallyandalsotaketheadvantageoftherangesofinfraredremotecontrolareintroduced.Secondly,thestructandperformanceofAT89C2051remotecontrollauncherdistinguishesdiffecontrolonfrequencyofinfraredemissionoflight.Theremotecontrolreceiverjudgescontroloperationbyafrequencyofthereceivedinfraredlighttofinishthewholereceivingpartsareexplained,including红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生图2-2红外接收遥控电路原理框图3.1.1简介AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS8位单片机。片内含有2KB可反复通用8位中央处理器和Flash存储器，功能强大。AT89C2051只有20个双向输入/输出(I/0)端口，其中P1是完整的8位双向1/0口，两个外中断，2个16位可编程定时/计数器，两个全双向串行通3.1.2引脚介绍Vcc:接+5V电源正端P3.0-P3.7:除P3.6外，双向1/0口，除P3.7外，均有第二功能，第二功能与MCS-51系列单片机基本相同RST:复位引脚，震荡器工作时，该引脚上两个机器周期的高电平复位●15个双向I/0口●两个16位可编成定时/计数器●时钟频率0-24MHz两个外部中断源低功耗睡眠功能●2KB可反复擦写FlashROM6个中断源3.2.1信号发射电路发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器采用码，以脉宽为0.565ms间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”;以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”,上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射产生的遥控编码是连续的32位二进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。芯片的用户识别码固定为十六进制01H;后16位为8位操作码(功能码)及其反码。图3-3遥控信号编码波形图遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为图3-4遥控信号的周期性波形当一个键按下超过36ms,振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲，这108ms发射代码由一个起始码(9ms)(4.5ms)(9ms~18ms)(9ms^18ms)(9ms~18ms)(9ms^18ms)(9ms)(2.5ms)图3-6调制过程中的波形红外线通过红外发光二极管发射出去，红外发光二极管是特殊的发光二极管，其内部材料和普通发光二极管不同，因而在其两端施加一定电压时，它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如图3-7,为信号发射电路硬件连接图。图3-7信号发射电路硬件连接图3.2.2信号接收电路红外遥控接收可采用较早的红外接收二极管加专用如CXA20106,此种方法电路复杂，现在一般不采用。较好的接收方法是用一体任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样，它适图3-8红外接收电路平时，遥控器无键按下，红外发射二极管不发出信号，遥控接收头输出信号1。有键按下时，0和1编码的高电平经遥控头倒相后会输出信号0。由于与单片机的中断脚相连，将会引起单片机中断单片机预先设定为下降沿产生中断。单片机在中断时使用定时器0或定时器1开始计时.到下一个脉冲到来时，即再次产生中断时，先将计时值取出。清零计时值后再开始计时，通过判断每次中断与上一次中断之间的时间间隔。便可知接收到的是引导码还是0和1。如果计时值为9ms,接收到的是引导码，如果计时值等于1.12ms,接收到的是编码0。如果计时值等于2.25ms.接收到的是编码1。在判断时间时，应考虑一定的误差值。因为不同的遥控器由于品振参数等原因，发射及接收到的时间1设外部中断0或者1为下降沿中断，定时器0或者1为16位计时器。初始值均为0。3从第二次进入遥控中断起，先停止计时。并将计时值保存后，再重新计时。如果计时值等于前导码的时间，设立前导码标志。准备接收下面的一帧遥控数据，如果计时值不等于前导码的时间，但前面已接收到前导码，则判断是遥控数据的0还是1。5当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。此时可停止定时器的数据码与数据反码之和等于OFFH,则接收的本帧数据码有效。否则丢弃本次接时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。时钟信号可以有两种方或陶瓷振荡器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器，见图3-8,外接晶振时，C1、C230pF左右；外接陶瓷振荡器时，内部时钟发生器实质上是一个二分频的触发器，其输出信号是单片机工作一般情况下，单片机时钟输入均采用内部时钟方式，外接一个震荡电路，本设计采用内部时钟方式，晶振采用12MHz,其电路如图3-9。图3-9AT89C2051时钟电路3.4独立式按键结构独立式按键是指直接用I/0线构成的单个按键电路，每个独立式按键占有一根I/0口线，每根I/0口线上的按键的工作状态不会影响其他I/0口线的工口线有确定的高电平，其电路原理图如图3-10。图3-10独立式按键电路3.5掉电保护和低功耗的设计3.5.1低功耗的实现方法控器采用了空闲节电方式。当CPU执行完IDL在单片机工作时，供电电源如果发生停电或瞬间停电，将会使单片机停止失，这种现象对于一些重要的单片机应用系统是不允许的。在这种情况下，需单片机应用系统的电压检测电路检测到电源电压下降时，触发外部中断备用电源只为单片机内部RAM和专用寄存器提供维持电流，这时单片机外部的全部电路因停电而停止工作，时钟电路也停止工作，CPU因无时钟也不工当电源恢复时，备用电源还会继续供电一段时间，大约10ms,以确保外部电路达到稳定状态。在结束掉电保护状态时，首要的工作是将被保护的数据从单片机现行操作。外部中断0服务程序将有关数据信息送入片内RAM保存，然然存在，这是一个假掉电报警，并从复位开始重新操作；若VCC以外，还要将特殊功能寄存器的有用内容保护起来，然后对电源控制寄存器D7D6D5D4D3是波特率倍增位，在串行通信中使用。由软件将PD置1,就可以使单片机进入掉电保护状态。这时，单片机的一电源是通过VCC引脚接入的。当电源恢复正常后，系统要维持10ms的恢复时间容不变，可将被保护的内容恢复。如图3-11,为掉电保护电路。图3-11掉电保护电路空闲工作方式(通常也指待机工作方式)是指CPU在不需要执行程序时停用软件将IDL位置1,系统进入空闲工作方式。这时，送往CPU的时钟被在空闲工作方式下，80C51消耗的电流由正常的24mA将为3mA。第一种是中断退出。由于空闲方式下，中断系统还在工作，所以任何中断的响应都可以使IDL位由硬件清零，而退出空闲方式下，单片机就进入中断服第二种是硬件复位退出。复位时，各个专用寄存器都恢复默认状态，电源处于50微安左右的“饿电流”在本设计中，退出空闲工作方式采用中断的个按键按下以后，与门输出即为低电平，触发INT1引脚，外部中断1响应，使IDL位清零，退出空闲工作方式，恢复正常状态。其硬件电图3-12低功耗控制电路3.6系统完整电路设计图如图3-13,为红外发射电路图：图3-13红外发射电路图如图3-14,为红外接收电路图：图3-14红外接收电路图4.1遥控发射器程序设计此设计是一个红外遥控发射器，设计目的就是根据按键的不同，发射出不同的红外信号。传统的遥控器都是采用遥控发射专用集成芯片，由于这些芯片的功能键数及功能受到特定的限制，只适合于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。本设计采用单片机制作，采用编程的方法，由于编程具有灵活为分别为300Hz、600Hz、900Hz、1200Hz、1500Hz、1800Hz、2100Hz、2400Hz。发射时间确定为一个定值，由定时器1来定时，时间为100ms,当100ms时间到定时器1发生中断，停止计时，红外光也停止发射。由定时/计数器0来控制发射频率，TO作为定时器，当TO定时时间到，中断程序使P3.4断口的电平反转一次，然后T0重新工作定时值与前相同，时间到中断程序使P3.4端口翻转一次，如此往复，红外信号就按一定的时间间隔发射出去。通过设定TO的定时时间来控制红外信号的发射频率。平时遥控器工作在空闲方式下，当有键按下时，由外部中断1产生中断，使CPU回到工作状态，待执行完操作后又回到低功耗才状态。主程序主要由初始化程序、键盘扫描程序，定时器0中断服务程序、定时器1中断服务程序，外部中断1中断服务程序组成。本电路采用的是软件按键消抖的方法，就是调用一个延时子程序，延时时间设定为6ms。如图5-1,为遥控发射器主程序流程图，当K2至K7键按下时，执行的程NYYYNNYNNYYD05:[BK5,D07:JB4.2遥控接收器程序设计遥控接收器是根据接收到的不同频率的红外光信号，由CPU转化为对应的控制功能对控制电路实施控制。当接收电路接收到第一个红外线脉冲时，中断INT1被触发，启动定时器1和计数器0。定时器1作为计数时间控制器，计数器0作为在规定记数时间内所记得的红外脉冲数。接收信号端接至P3.3和引脚复用为定时器/计数器0计数脉冲输入端。当收到第一个红外脉冲时，INT1定时器定时时间到，产生中断，保存计数器0的计数值。由于定时时间为50ms,故各种不同状态对应的红外脉冲数大约为15、30、45、60、75、90、105、120个，然后将记数值与上述各值比较。由于存在误差，计数器0的记数值不可能严格和上述值相等，只要近似相等就行，限制的误差范围为5,即将记数值加减5得到两个数值，再判断哪一个值在这制功能。当外部中断1响应，自动检测该位的电平，若为0自动跳出，重新等如图4-2,为遥控接收器主程序流程图YNYX0EQUNOPD08:SETBEA,B,JSPD1C本设计主要应用了AT89C2051单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作。遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过本设计还存在很多的不足，第一点，虽然本系统有8路遥控开关控制，但功能的扩展，由于单片机引脚的限制，如果要扩展功能，就必须应用组合键来操作，不过也可以应用多片单片机来实现，但如果这样设计必将使遥控器的体积增大。而现代电器正朝小型化发展，所以一般不采用这种方法。而是在改变电路硬件结构的基础上重新编程，这样整个设计过程就变的相对复杂，由于时第二点，就是精度的问题，由于红外管的灵敏度问题啊，以及设计在布线焊接上，器件与器件之间的相互干扰，多少存在一定的影响，所以这种遥控操第三点，单片机电源的稳定性，复位电路过于简单，使得系统的抗干扰能以上三点不足之处是我能想