【基于单片机的红外线遥控系统的总体设计13000字（论文）】

1-1-基于单片机的红外线遥控系统的总体设计目录TOC\o"1-2"\h\u23441摘要 13442第一章绪论 310271.1遥控技术 3120051.2红外技术 4104751.3红外遥控技术 76024第二章红外线遥控系统的总体设计 939912.1红外线 935582.2系统可行性分析 1022942.3系统的总体设计方案 1031103第三章系统硬件设计 12306343.1单片机的主控模块 12284223.2单片机的外围电路 15204283.3红外光接收模块 18173053.4照明灯控制模块 1996693.5报警模块 211722第四章系统软件的设计 22196794.1系统软件实现功能与框架 222744.2系统子程序 24193314.3系统软件调试 241604第五章结束语 27230991.系统的硬件电路 2767422.系统的软件编程 27摘要随着社会生产生活的发展，人们的生活质量不断提高，越来越多的智能产品研发出世，逐渐丰富人们的生活需要。近年来红外遥控技术不断发展，推动了智能电子产品的发展，为建设美好社会做出了一定的贡献。红外遥控具有体积小、功耗低、功能强、成本低、不影响周边环境的、不干扰其他电器设备等特点，故广泛的应用到人们的生产生活中。如：因其不能穿透墙壁，故不同房间的家用电器之前可以通过红外遥控器进行控制，而不会互相干扰；因其调试简单，只要电路连接无误，不需任何调试即可投入工作，故遥控器大多都使用红外遥控技术；因其编解码方便简单，可进行多路遥控，使其在各种家电产品、金融和商用设施以及工业设备中应用广泛。但目前各种产品的红外遥控不能互相兼容，给实际应用带来不便。本次设计到的红外系统由发送和接收两大部分组成，把发射装置和接收装置分别焊接到不同的电路板上，独立地存在。对接收模块发射信号，红外光源通过模块上的不同按键来控制照明灯的亮灭。本论文所涉及的系统是以AT89C51单片机为核心的红外传输系统，以延伸红外遥控技术为目的，采用了红外遥控器集中控制的方案，核心设计出一个无线遥控器控制照明灯。控制系统主要由51系列单片机、红外发射电路、红外接收电路、电源电路等部分构成，实现对照明灯的控制。关键词：单片机、红外、遥控、照明灯第一章绪论1.1遥控技术遥控技术通常我们指在相对远的距离上对受控对象进行控制和监测的技术它实际上是一门应用到了通讯技术、自动化控制、计算机科学等相关技术的综合性科学。1.1.1遥控技术的应用当今社会，科学技术在不断的进步，遥控技术也取得不错的发展，在发展的过程中，遥控技术逐渐出现在人们生产生活中，很大程度上影响了人们的生产生活方式。农业上，农作物种植场使用了一些遥控设施，；畜牧场找中，安装一些遥控设备，对饲料进行生产加工以及喂养，大大解放了人们的双手，加快了工作速度。军事上，使用无线电遥控，主要用于对导弹、训练模拟器、无人驾驶平台、航天器等进行操纵控制，巩固了国家安全措施。航空航天等方面，遥控的人造卫星还有宇宙飞船，极大程度上丰富了人们的视野。除了上述之外，遥控技术还应用在图书管理、智能建筑，甚至还出现在家务的方方面面，这极大的方便了人们的生活。现如今，几乎涉及人们生活所需要的所有领域。1.1.2遥控技术的发展历史与现状从20世纪20年代起，当时的科学技术已经能为遥控技术的发展提供一定的条件，遥控技术也在那时具备发展雏形。从这之后，人们就开始学着研究和应用遥控技术。但是当时的科技比较落后，没有发展遥控技术的成熟环境，使得当时的遥控技术根本在实际生活不能得到任何应用，上述情况一直延续到第二次世界大战末期。后来德国首先成功制成了V-1导弹以及V-2导弹，到这时才能说遥控技术开始进入实际应用阶段。在20世纪30年代，无线电遥控技术第一次在民用天气气象预测技术方面被广泛应用。利用先进的无线电遥控技术，人们自行设计研究制造开发出无线电测候仪，利用它来测量温度、湿度以及大气压力等气象参数，并且这个设备还可以利用无线电波传输到地面。在20世纪40年代，现代军事技术不断进步，飞机、导弹等军事装备的研究进入快速发展状态，而这些军事装备的快速发展需要遥控技术来对其进行精确的测量和控制。为提供更加准确的数据以及更加精确的控制，遥控技术也进入了快速发展阶段。等到了20世纪50年代，卫星和导弹的发展引人注目，以美国和前苏联为首的国家都在积极的开展卫星、导弹研究工作。而这些研究的进行，离不开遥控技术，遥控技术随着这股东风，继续快速发展着。一直到1957年，前苏联对外宣布，他们已经成功研制并且发射了第一颗人造卫星——“斯普特尼克1”号，使遥控技术得到了飞速进步和快速发展。而在1969年9月美国将“阿波罗-11”载人飞船成功送上月球，标志着载人遥控航天科学信息技术的研究发展已经正式进入了一个全新的历史时代和发展高度。同时也代表着遥控技术发展进入了一个新的高度。从技术层面上来看，遥控技术的进步离不开几代人的不懈努力。最初，谈到遥控技术的接收装置，人们只能利用电子管元器件进行组装。电子管组装方式有很多问题，这种设备非常容易被容器和负荷载重影响，而且这种方式制成的电子接收机，接收信号非常不稳定，极其容易被外界信号所干扰，产生错误命令或者失控，因此不容易普及。到了20世纪40年代下旬，晶体管开始出现，人们将目光转向晶体管。等到了20世纪60年代初期，全晶体管的变频遥控器已经开始出现，它的接收机尺寸很小，遥控的距离也只有200米左右。等到60年代中期，多通道的晶体管式遥控仪器研制出来，极大地促进了遥控技术的进步。在20世纪70年代，集成电路被人们发明制造出来，为停滞不前的遥控技术注入了一种新的发展思路。特别是从20世纪的80年代开始一直持续到今天，大规模和超大规模集成电路的发展速度飞快，在技术从面上使得遥控技术有了革命性的变革，这也使得遥控技术再次取得了历史性的飞速发展。1.2红外技术红外射线科学技术应用是一种属于专门用来研究各种类型红外射线辐射的光谱形成、传递、转换、测量和其他科学方面的技术应用。人们习惯上会把发射的红外线按照发射的频率长度来划分，分别是近红外、中红外和远红外三种。1.2.1红外技术的发展历程在十九世纪之初，赫歇尔就是在研究和使用水银温度计过程中，发现了一种红外线辐射，同时水银温度计也被看做是最原始的热敏型红外线辐射检测仪。进入十九世纪三十年代以后，现代社会的科学技术不断进步与发展，基于人们对红外线的深入研究，热敏探测器、测辐射热计等装置问世。二十世纪四十年代以前，使用范围最大的红外探测器其实是热敏型探测器。从19世纪开始，人们就已经开始研究探索和制造各种热敏型红外探测器，在这期间，一些人发现，红外线和热敏型可见光也具有相同的化学和物理特征，都遵循着波粒二象性。自20世纪初期开始，红外技术的重要性主要表现在光谱测量上。直到了20世纪30年代，红外线激光光谱仪才正式问世，一经问世，它就已经成为材料分析技术领域必不可少的一种检测仪器。20世纪40年代初期，红外光电探测器已经研发成功，这类探测器以硫化铅红外线探测器为主要代表，它们由于性能优良、结构稳定而被广泛应用。20世纪50年代，半导体物理学迎来了飞速发展阶段，因为红外光电检测器已经广泛应用于该领域，所以红外光电检测器也在这期间取得了快速的进步。等到了20世纪60年初期，在一些重要的大气窗口，都已经有人使用了一些特殊且性能好的红外检测器。同时，随随着近年来人们对于光学、电子科技、固体物理、精密机械和微型制冷器等诸多技术领域的研究和探索，人们更深入地认识和掌握了红外技术，这也使得红外技术在军民生活方面得到广泛应用。2.激光的出现在20世纪60年代，激光突然被人们发现，激光的发现为红外技术的发展注入了新的力量。许多激光器件的频率，其实都在红外波段。这就使得激光和红外线的相干性被人们广泛的应用到到电子技术领域与红外相干的接收技术中，激光的应用使得测量工具可以测量到更高的分辨率。在激光未被发现之前，红外技术只能检测到是不是相干红外线的辐射，而且是采用外差传感器接收技术来进行红外线检测。因此，激光探测的特性能够比一般的能量检测高出了几个数量级。随着许多新型的探测设备和辐射传输的方法问世，推动了红外科学技术向更先进方向发展。1.2.2红外技术应用很多产品都在应用红外技术，其中比较常见的有红外通讯、红外摄像、红外热像、红外光谱仪、红外传感器等。1.红外通讯红外通信最初只是应用在各类家庭电器，有的时候也应用在家用汽车的防盗遥控器上。后来随着科学技术的发展，调制技术以及一些收发工艺技术有了条件支持，得到了飞速进步和发展。在这种情况下，一些有关红外传输的应用设备也得到了很大程度的发展。一个名为国际红外线协会的组织于1993年，在美国成立，在这个组织的积极整合和研究下，科研工作者成功建立了有关红外传输技术的标准。这一举措，在一定程度上极大的推动了人们对于红外线的研究，促进了红外技术的发展，推进了红外传输产品的发现与发明。在现在，便携式笔记本电脑、平板电脑、数码照相机等数量极多的数码产品被广泛的应用，这也就促使了红外传输的发展速度。同时使红外传输技术到世界上的许多软、硬件工业以及他们的厂商广泛采用。目前，市面上主要的软件以及硬件的平台，他们都是支持红外通信技术的。在手机市场上，不计可数的传统厂商已经将红外通信技术应用到了自己的产品中。遥控器市场上，目前全球万能红外遥控器在市场中占到了七到八成。2.红外摄像随着近年我国各地举办大型国际活动数量的增长，活动中人们对于安全的管理要求日益严格，越来越多的活动场所已经开始实施二十四个半小时连续性的安全监控。因为红外线的特殊属性，使她在夜间的监视领域有着很突出的表现，所以金库、石油库、军队器械库、重要图书文献库、文物宝库以及监狱等一些需要被严密监视的部门都往往使用红外镜头进行监测。现在一些一般的监控地点中，也已经开始大量地采用红外摄像机，甚至许多住宅和小区的监控项目都应用到了红外线摄像机。红外摄像市场不断发展。3.红外热像仪\t"/item/%E7%BA%A2%E5%A4%96%E6%8A%80%E6%9C%AF/_blank"红外热像仪这个新兴行业发展前景非常广阔，在红外军民应用相关产品的整个市场中所占有的比重最大，在各种红外军民应用领域都被广泛研究使用。当今社会的红外线热像仪被广泛应用于太空卫星、导弹、飞机等现代新型的军事光学武器上。因为非自动的制冷红外热像仪的成像检测技术有了非常深入的研究和广阔的应用，使得其生产成本发生较大幅度下降，红外热像仪的技术研究和生产应用还可以扩散至我国电力、消防安全、传统工业、新型医疗、安全防护等众多的工业国民经济应用领域。4.测速传感器红外反管所使用的的驱动方式有两种，分别是：电平型和脉冲型。从本质上看，红外测速传感器其实是一种利用脉冲式驱动的测量器具。这种设备能够有效的阻拦外界信号对强光产生的干扰。这种设备在使用上，最主要的优点其实是可以在矩阵内同时设定多个点，之后进行采集，并且可根据需要自行选择发送矩阵间距及数量。5.红外光谱仪红外光谱仪主要应用于化学和物理的分析。如果我们按照该应用的范围大小，我们将其细分为普通红外光谱仪和特殊红外光谱仪；如果我们按照该应用波长范围，我们将其细分为近红外光谱仪和远红外光谱仪。现代红外光谱仪的分析技术，有近红外光谱仪、化学计量学软件和应用模型三大类，在实际应用的过程中，我们只有紧密结合的使用这三部分，红外光谱仪才能得到充分应用，实现更高的性能要求。目前，有关红外光谱仪的一些设计与应用范围的工作，被很多的国内外学者广泛的关注，并且还开发了一些工具和应用的软件，以满足适应国内需要的分析仪表和应用的软件。6.红外传感器红外温度传感器以其优异的特点和性能，满足各种遥感器的远距离温度监视与自动化控制；在需要对温度进行远距离检查的场合，红外温度传感器也正在大显身手；在食品行业中，红外温度传感器已经可以实现食物温度的自动化，在不被污染的情况下记录温度，因而受到广泛的欢迎。光纤红外线传感器同时也具有抵抗电磁和射频干扰的功能，使它们在汽车工程技术领域中得到广泛应用开辟新的市场。1.3红外遥控技术红外遥控本质上是一种无线和非接触式的遥控技术，它自身抵抗红外干扰的能力强、信息数据传输过程安全、能源消耗的极低、成本少、非常容易模拟实现点，因为上述有点，红外遥控被科研工作者应用到很多电子相关的设备中，尤其是在与家用电器相关的电器领域中，有着广泛的应用，它越来越多样化地被移动计算机和其他蜂窝通信系统所广泛适应。1.3.1红外遥控技术的基本原理红外遥控的过程：在发射电路中，使用红外发光的二极管，发出经过系统调制之后的红外光波；在红外光波的接收器所应用到的电路中，一般是红外光波接收发光二极管、三级射线管和多晶硅红外光电子接收电池这三部分共同操作组成，他们首先会将红外发射器通过二极管发出的红外光转换成为相应的电信号，这个过程之后，发送给后置放大器。1.在现实的应用领域中，我们比较常见的发射器本质上可以看成是由四部分构成的：指令编码系统、操作杆、驱动电路、调制电路、发射电路等几部分共同构成。2.日常应用中，我们常用的接收电路一般是这几部分组成：接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路等。第二章红外线遥控系统的总体设计2.1红外线从本质上看红外线可以看做是是频率范围介于微波与可见光的不可见的电磁波，红外线的波长范围就是在760nm和1mm之间，其实它就是一种不可见光，这种不可见光的频率比微波红光小两倍。德国的天文学家赫谢尔在1800年发现了红外线之外的一种不可见光，这种不可见光就是红外线，同时也有一些人把他叫做红外线热辐射。如果把温度计分别放置在不同的色带上，测量不同红光的不同辐射强度下，红外光加热后的效果，恰好发现位于红光外的温度计升温的速度较快。由此我们甚至可以得出结论：位于太阳的辐射光谱中，红外光的外部一定是存在一种不可见光的，我们可以把这种不可见光成为红外线。红外线光指是一种存在于整个太阳系的光谱中的一种肉眼看不到的光。我们可以将红外分为三个区域，第一个是近红外区，与他相邻的远红外区，离红光最远的是远红外区。其波长分别为0.75～1.50um、1.50～6.0um和6.0～1000um。这就是红外线的特性，而且红外线因为具有这些特性应用在红外夜视仪，红外摄像机，以及一些导弹的目标和热释电红外探测工作中具有一定应用。红外线具有以下特点：1.铅板等金属板能够阻挡红外线，所以在生活中处于不同的空间，使用同一个遥控器也可以调控不同的电子设备，并且不会干扰其他电子设备，这是无线电遥控不能做到的。2.在不同的需要情况下，红外线可以在可操作的范围内，发射不同距离的射线，完成设计要求。3.红外线具有的隐蔽性和保密性比较强，经常被广泛地应用于安全防护装置中。4.红外遥控设计成本低、架构简易、事故率低等特点，非常适合应用在室内需要遥控方式的电子电器设备上。5.红外遥控具有方向性，接收事物接收发射装置发射的信号时，两个设备之间不能存在挡碍物。2.2系统可行性分析本系统所需要实现的是对家庭照明灯的自动化控制，在现代社会，人们的生活水平日益提高，我们期待能够以更简单的控制方式，代替我们传统家庭照明灯光的开关，能够实现自动控制。设计本系统时，利用遥控系统能最大程度的使控制系统变方便简洁，其中就需要用到传感器控制照明灯亮灭。所以我们完全可以认为选择采用红外无线遥控器，这种操作系统才是最优解，因为这种红外遥控器系统的体积小、使用成本低、应用中的实用性强、具有极强的功能、功耗低等诸多优势，极大程度上方便了我们现代人的学习工作和日常生活。2.3系统的总体设计方案2.3.1单片机控制器模块首先要把发射装置和它所对应的接收装置焊接到不同的电路板上，使两部分独立存在。紧接着，在短距离，即5-10cm的范围内，甚至我们可以选择更短的距离，对着接收模块发射所需信号。之后可以通过控制模块上的不同板块来实现对照明灯亮灭的控制。这个设备能够实现一段距离的操作，携带起来方便，成本低廉，充分满足了现代人们对该类产品的需求，符合着我国数字电子行业的发展要求。REF_Ref27271\r[1]2.3.2系统框图设计本系统的硬件电路是由四部分组成的，分别是：红外接收、单片机、红外遥控、照明电路。这个系统包含两个重要的部分,第一部分是红外发射部分,这一部分由红外遥控器组成;第二部分是红外接收部分,这一部分由五个模块构成,它们分别是:供电模块、红外光接收模块、单片机控制模块、照明灯控制模块、报警模块。其中,我们把单片机控制和红外光接收两个模块看成是本设计的核心模块。REF_Ref27565\r[2]整个系统的设计框图如图2.1所示。各个模块的功能如下：供电模块：主要利用稳压电源对系统的各个工作点和状态系统进行正常的稳压供电。并使用LM2940芯片电路为整个单片机的稳压系统电路提供一个高效的电压。红外光接收模块：这一模块的中心工作是接收红外发射器发射的红外光，在这个过程中，同时将其传输到单片机上，方便单片机对该模块接收信号的识别和处理。单片机控制模块：这个模块其实就是是控制系统的核心，协调各部分的工作。本系统的设计过程中，我们选用了AT89C51单片机，我们把该单片机看做是这一部分的核心。照明灯控制模块：该系统通过光电耦合器，有效地隔离和控制阻挡一些不必要的强电，避免了因为这些强电的骚扰，干扰整个单片机的正常工作。同时使照明灯能够按用户预期结果进行正常的工作。报警模块：用于警示，当照明灯亮或者灭时，都会出现简短的报警提示。5V稳压电路供电5V稳压电路供电红外光发射器照明灯控制模块报警模块AT89C51单片机红外光接收电路模块稳压电源供电图2.1系统设计框图第三章系统硬件设计3.1单片机的主控模块3.1.1单片机的概括单片机我们完全可以看成是一块集成芯片。但是倘若要真正做出这样的智能芯片并不轻松，因为这个芯片中含有很多信息，所以采用超大规模的集成电路技术。我们运用这项技术可以把具有数据处理能力的只读和随机两种存储器、中央处理器、端口并行I/O口、中断系统、计时器等功能，集成到一块完成的硅片上。从而可以构成一个微型计算机系统。因为单片机的上述功能，在工业控制领域单片机有着广泛的应用。REF_Ref27660\r[3]单片机的主要特点是芯片体积小、内部具有简单的结构、芯片集成度高、使用可靠、运行电压低、快速运行、系统处理更能强、易于应用、便于随身携带电子产品上等。3.1.2AT89C51芯片的功能特性1）5个中断源；2）8位CPU-4Kbytes程序存储器（ROM）；3）128bytes数据存储器（RAM）；4）32个I/O端口；5）111条操作指令；6）21个寄存器；7）2个定时/计数器；8）全双工串口通信端口芯片引脚。本系统的所有红外发射和接收电路都采用了以AT89C51单片机为主要设计核心的控制器。AT89C51是内部低电压、有丰富性能的CMOS8位的单片机，它能够自动快速的擦除内部所有存储器件的芯片。它是一个包含了2K字节和128字节内部RAM，一个通用8位CPU和闪存单元的微控制器芯片。REF_Ref27755\r[4]3.1.3AT89C51芯片引脚功能本系统选用AT89C51单片机，将他的接口作为硬件封装的一种形式。我们可以将该单片机的引脚分为四类，分别是：电源、时钟、控制和并行I/O端口。芯片功能图3.1所示。 图3.1AT89C51单片机外形及引脚排列 1.电源部分2个引脚（1）GND（引脚20）：接地端。（2）VCC（引脚40）：供电电压。2.时钟部分2个引脚（1）XTAL2（引脚18）：从它的外部连接1个石英晶振和2个普通电容时，所构成的电路就是内部振荡电路。使用外部的时钟输出时钟脉冲。REF_Ref27859\r[5]（2）XTAL1（引脚19）：把内部的振荡电路，从外部连接1个白色石英晶体和2个电容，我们使用外部的振荡时钟自动产生一个输入的时钟脉冲。REF_Ref27859\r[5]3.控制部分4个引脚（1）RST（引脚9）：RST是一个电路复位部分的一个控制输入输出端口,在高电平的工作情况下就应该自动生效。（2）PSEN（引脚29）：程序保存容许输出信号端口。（3）ALE/PROG（引脚30）：根据地址设置锁存的端口容许控制信号端口。（4）EA/VPP（引脚31）：容许外部存储器地址的输入端。REF_Ref27859\r[5]在引脚连接到的电平是高电平时，访问内部只读存储器，同时是在内部存储器中运行。在引脚连接到的电平是低电平时，中央处理器只访问外部只读存储器，同时还要执行在外部存储器中的指令。REF_Ref27755\r[4]4.并行I/O端口部分32个引脚（1）P0口（P0.0～P0.7，引脚39～32）：是1个8位的双向模拟I/O端口。它具备有三个功能：作为外部扩展存储器的数据总线；作为外部扩展存储器的地址总线；作为普通的I/O使用。REF_Ref27859\r[5]（2）P1口（P1.0～P1.7，引脚1～8）：是一个8位准双向I/O口并且它的内部接有上拉电阻。除了把P1口当作一般的准双向I/O端口外，一部分的引脚还具有特定的功能，如表3-1所示。REF_Ref27859\r[5]表3-1P1端口的第二功能引脚号名称解释说明P1.1T2ET方向控制端口P1.5MOSI在线可编程使用P1.6MISO在线可编程使用P1.7SCK在线可编程使用（3）P2口（P2.0～P2.7，引脚21～28）：有两种功能：作为外部扩展存储器的地址总线；作为一般端口，不需要接上拉电阻。REF_Ref27859\r[5]（4）P3口（P3.0～P3.7，引脚10～17）：有两种功能：作为一般端口使用；作为特殊功能使用，如表3-2所示。表3-2P3口功能引脚号名称解释说明P3.0RXD串行输入端口P3.1TXD串行输出端口P3.2INT0外部中断源0P3.3INT1外部中断源1P3.4T0计时器外部输入端P3.5T1外部计数输出端P3.6WR写选通输出端P3.7RD读选通输出端3.2单片机的外围电路3.2.1电源电路本设计所使用的的电源电路可以分成这两个组成部分：1个DC电源插口和1个自锁开关。在运行过程中，我们首先将电路中的电源插入DC电源插口，之后电流会经过自锁开关，最后给整个电路进行供电。REF_Ref28147\r[6]如图3.2所示。图3.2电源电路示意图本设计采用的供电方式有两种：1.USB电源供电：具有USB口和DC电源接口。如图3.3所示。图3.3USB供电示意图2.锂离子电池（5V）供电：本装置是由1.5V的电池串联起来，只有电压为4.5V时，才能满足本次设计的需求。如图3.4所示。图3.4电池供电示意图3.2.2晶振电路在设计中，XTAL2和XTAL1（18引脚和19引脚）的两端接一个12MHz的晶振和2个电容一起组成单片机的振荡电路。使用30pF的电容，这个电路中电容是对频率进行微调。使得该电路频率稳定，提供稳定的振荡信号协助单片机正常工作。REF_Ref28147\r[6]如图3.5所示。图3.5晶振电路示意图3.2.3复位电路该电路的主要作用是将电路恢复到起始的状态。计算器的操作原理和它的操作原理极为相似，两者的区别从现在看来只在启动原理和启动手段的差异上。复位电路的主要能力就是把电路恢复到起始的状态，这就可以看成按下计算器的清零按钮，之后计算机就能回到原始的清零状态，我们的电路也回到之前的状态，重新开始进行新一步的计算工作。REF_Ref28147\r[6]复位电路在系统成功通上电之后，系统马上进入复位状态，之后单片机内部的程序指针会指向程序运行的部分。在程序设计过程中加入复位电路我们可以避免工作中的单片机出现死循环。当我们给单片机通上电之后，需要将复位脚也就是图3.1的第9脚RST，接入一个比2us大的信号电平，只有完成这些操作才能使单片机正常的进入程序区，之后正常的开始工作。REF_Ref28225\r[7]本设计涉及一个复位电路，我们用一个10uF的电容加上一个10K的电阻组成这个复位电路。在电路在瞬间通电时，电容C1导通，单片机的RST（第9脚）加载5V的电压，在振荡器作用时保持复位引脚高电平有效，单片机就能实现复位。本设计中，我们选用的是手动复位模式。REF_Ref28225\r[7]如图3.6所示。图3.6复位电路示意图3.2.4按键模块电路在按键模块的电路中，我们有四个引脚，把其中的3个脚接地，只要按下按键，1、2、3、4脚导通，将2脚连接在单片机的网络编号P32（12脚P3.2/INT0），等导通之后，P3.2口会变成低电平，这时程序上检测到低电平，同时也要执行相应的控制程序。本设计选用两种不同的方式执行按键任务，据此来控制照明灯的亮灭效果。REF_Ref28316\r[8]]如图3.7所示。图3.7按键模块电路示意图3.2.5遥控接收模块电路1个型号为HS0038的红外接收器、2个电阻和2个滤波电容构成了本设计的遥控接收模块的电路。在这个型号为HS0038红外接收头上，拥有三个引脚，其中1脚连接到单片机的P3.3（INT1）同时串联1个为30K上拉电阻，以起到稳定信号的作用；2脚同时连接两个并联的滤波电容，将其接在电源上，滤波电容在这里稳定信号；因为红外接收头是小于5V供电，所以3脚接一个100K的分压电阻连接在电源上。REF_Ref28431\r[9]HS0038是一个功耗低、灵敏度高、接收距离较远的红外接收探头。它接收红外信号频率为38KHz，周期约为26us。REF_Ref28431\r[9]如图3.8所示。图3.8遥控接收电路示意图3.3红外光接收模块本设计使用SM0038一体化接收头作为红外光接收模块的核心芯片。3.3.1SM0038芯片介绍SM0038是一个小型的红外遥控系统的接收装置，是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，电路内置PIN二极管和前置放大器。采用可红外滤波的环氧树脂封装。目前，它一般都应用于家用电器，如彩电、音响、空调等。REF_Ref28431\r[9]SM0038的解调输出信号可以直接由微处理器解码。它的主要特点是可靠性好，不易受环境的干扰，并可以防止非控制信号的输出脉冲出现。SM0038的主要特点：内置光电检测器和前置放大器、PCM频率滤波器；防止电场干扰设计；输出电平与TTL和CMOS兼容；输出为低电平有效；低功率消耗；不受环境其它光源影响；能够连续进行数据发送；输入脉冲串长度不小于10周期/脉冲串。SM0038的外形和管脚图。REF_Ref28591\r[10]如图3.9所示。图3.9SM0038的外形和管脚图管脚功能如表3-3所示。表3-3SM0038管脚功能管脚号管脚名称功能1GND电源地2VCC输入工作电压3OUT信号输出3.3.2红外光接收模块电路设计红外传感器在接收到的信号输出端上拉一个15k的电阻，,确保在没有传感器接收到红外传感器的遥控信号时为高电平，收到红外传感器信号时为低电平；VCC（2脚）接电源5V并经电容进行滤波，以便于避免对电源的干扰；GND（1脚）接电源的地线；脉冲信号输出接单片机的外部中断0输入引脚。采取这种链路连接的方法，软件解码既能直接工作于查询的方式，也能直接工作于中断。REF_Ref28591\r[10]如图3.10所示。图3.10红外光接收电路示意图3.4照明灯控制模块照明灯是本设计要实现控制的一个主要对象。光电耦合器是实现单片机对强电中照明灯控制的核心器件。[11]3.4.1MOC3041芯片介绍MOC3041是一个三端双向可控的光电耦合器，将发光器件和受光器件封装在一个壳内。发光器件采用砷化镓发光二极管，光电器件应用双向可控的硅光电器件。REF_Ref28591\r[10]MOC3041实质上是一个光电转换器，以光信号为媒介，而它的输出端对输入端无反馈作用，信号只能单向传输。也就是说，光电器件的输出不会影响发光器件，因此，MOC3041可以十分理想地完成系统隔离、电平隔离、电路接口以及长距离信息传输等多功能。REF_Ref28591\r[10]如图3.11所示。图3.11MOC3041实物图3.4.2照明灯控制模块电路设计本设计在家用照明灯控制部分采用了光电耦合器控制电路，光电耦合器MOC3041是作为一个隔离器件，其目的是将直流5V弱电与交流220V强电隔离开来，防止强电会影响整个单片机的正常工作。REF_Ref28721\r[11]MOC3041的1脚上拉一个1K的电阻，当单片机P2.6端口输出低电平时，MOC3041内的发光二极管导通，即产生光，同时使双向可控硅器件导通，从而使强电控制照明灯部分形成回路，最终实现照明灯的控制。REF_Ref28721\r[11]如图3.12所示。图3.12照明灯控制模块电路示意图3.5报警模块本设计使用声音报警为了提示所控制的照明灯是否亮，同时也是为了检测红外遥控器是否按下相关按键。REF_Ref28777\r[12]电路设计如图2-17所示。图3.13报警模块电路示意图当单片机的P0.6端口为低电平时，通过S8550PNP三极管，使蜂鸣器电路连通，蜂鸣器响。本设计中，当红外遥控的按键被按下时，则P3.6端口就会被置为低电平，蜂鸣器就会响起，同时照明灯控制模块的相应照明灯也会亮。REF_Ref28777\r[12]第四章系统软件的设计经过以上步骤，本论文所描述的红外遥控系统的控制电路的制作与安装均已完毕。想要红外遥控系统按照预定的想法去运行，需要通过编写和调试软件来完成。REF_Ref28894\r[13]编写与调试软件的主要任务有：建立所需的软件工程，配置好单片机的资源；编写单片机所需要的软件程序框架，建立起软件编译、下载、调试的环境；实现并测试各个子模块的功能正确性；进行红外遥控系统整体运行性能测试与提高。REF_Ref28894\r[13]本次设计所涉及的单片机是AT89C51单片机。该单片机需要运用德国出品的KeilμVision2集成开发软件对程序进行设计和开发。KeilμVision2集成软件系统是由德国KeilSoftware公司出品的针对51系列兼容单片机使用的C语言软件开发系统。为方便广大科研人员和工作者的使用，我们一般涉及接近于传统C语言的方式进行编程设计。这是因为与汇编语言相比较，C语言学起来容易用起来简单。能够极大提高工作者的工作效率，并且还能加快开发周期，以及可以将程序进行嵌入式汇编，从而使得程序实现更加接近汇编的工作效率。REF_Ref28894\r[13]4.1系统软件实现功能与框架4.1.1系统软件实现功能系统软件实现功能包括有：红外遥控系统运行状态测试；通过运行系统控制：蜂鸣器的发声与不发声，照明灯的亮灭；系统运行流程控制：程序初始化，红外遥控系统启动与结束；软件界面：状态显示、参数设定、程序下载等。REF_Ref28894\r[13]4.1.2系统主程序框架图单片机通电后，便执行程序初始化。初始化的工作包括两个部分，一是单片机各需要运行模块进行初始化。这部分的代码由KeilμVision2集成环境的编程工具完成。二是应用程序的初始化，是对红外遥控控制系统所涉及的变量值进行初始化。REF_Ref29446\r[14]初始化完成后，进入红外光接收检测子程序，该程序是检测外部环境中红外遥控器的按键是否按下和是否发射出红外光，如果一旦遥控器发射出红外光，而且接收器接收到红外光，则启动解码控制程序。经过解码完成后，程序凭借正常编码执行相应的功能。系统主程序框架。REF_Ref29446\r[14]如图4.1所示。通电运行通电运行初始化是否接收到红外光？分辨编码结束执行相应的功能是否图4.1系统主程序框架图4.1.3中断控制程序红外遥控系统接收红外光由中断程序控制。中断服务程序进行的任务包括：1.初始化外部的中断“0”，成为下降沿中断方式；2.之后就会开始外部中断服务程序，紧接着关闭外部中断；同时对引导码开始判断，如果接收到的引导码正确，准备接收下面的一帧遥控数据，以查询的方式判断是遥控数据的0还是1.如果非引导码，则退出外部中断；3.先后依次接收地址码、地址反码、数据码、数据反码；4.在接收到32位数据时，证明一帧数据已经接收完毕。将数据码和数据反码进行比较，如果发现数据取反后与数据反码不同，那么就是表示这是一组无效数据，应放弃接收；5.开始外部中断，准备接收下一次遥控数据。4.2系统子程序4.2.1延时控制子程序在整个系统中，延时控制子程序涉及能否正常读取编码。红外解码的关键是如何识别位“0”和“1”。位“0”以0.56ms宽度的低电平开始，以0.56ms宽度的高电平结束，周期为1.12ms；位“1”以0.56ms宽度的低电平开始，以1.68ms宽度的高电平结束，周期为1.68ms，这样就可以根据高电平的宽度区别位“0”和“1”。假设从0.56ms低电平过后，就开始延时。0.56ms以后，如果读到的电平为低，那么说明该位为“0”；反之如果读到的电平为高，那么说明该位为“1”，为了使得到的结论更可靠，选取的延时必须大于0.56ms，同时也不能能超过1.12ms，否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平。因此在我们取用（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms时，得到的结果最为可靠，一般取0.84ms左右均可延时子程序的延时时间为0.14ms，0.84ms刚好是0.14ms的整数倍，这样可以方便的区分红外线的编码。[14]延时子程序见附录1。4.2.2中断服务子程序初始化外部中断0，若外部中断0端口（P3.2）为低电平时，开外部中断0，根据码的格式，等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才读码，读码即辨别位“0”和“1”；完成上述工作后，将读取到的数据变成反码，取反后在与原始数据码做比较，若不等，表示接收数据错误，放弃；最后开始外部中断，准备接收下一次遥控数据。中断子服务程序见附录2。4.3系统软件调试4.3.