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红外遥控设计论文89C52单片机 红外遥控 发射接收.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.15M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    本论文以AT89S52单片机为核心，设计和制作了一个多功能红外遥控收发系统，其结构主要由单片机控制和
    1概述
    2红外遥控的功能与特点
    3总体设计方案
    经过以上的分析及了解，我们敲定最终方案，即利用单片机控制红外线传输方式进行遥控系统的收发，由于本系
    4系统硬件电路设计
    4.1发射电路部分
    4.1.1遥控码的编码方式
    4.1.2遥控码的调制和发射
    4.1.3器件选择及电路图
    4.2接收电路部分
    4.2.1数据的接收处理
    4.2.2器件选择及电路图
    4．3系统PCB模块
    4．4系统实物图
    5遥控程序的发射及接收流程图
    6系统试调
    6．1调试前不加电源的检查
    6．2静态检测与调试
    6．3调试注意事项
    基于多功能红外遥控器的设计和制作 作者： 摘要 本论文以 AT89S52 单片机为核心，设计和制作了一个多功能红外遥控收发系统，其结 构主要由单片机控制和数据处理模块、4×4 键盘模块、发射模块、接收显示模块等部分 组成，具有按键编码发射，数据接收处理、显示等功能。本设计具有体积小、功耗低、功 能强、成本低等特点。适用于彩电、录像机、录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它 小型电器装置上。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥 控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。具有较大的实际意义和应用价值。本论文集 系统设计、硬件制作和程序调试于一身，是理论与实际的结合，应用了我们所学的单片机、 模拟电子、数字电子等知识对培养和提高应用所学的理论知识解决实际问题的能力、动手 能力、和创新能力，具有较大的帮助，符合电子信息工程专业的培养目标。 关键词：AT89S52 单片机；红外接收；红外发射
    目 录 1 概述............................................................................................................................................1 2 红外遥控的功能与特点.......................................................................................................1 3 总体设计方案......................................................................................................................... 2 4 系统硬件电路设计................................................................................................................3 4.1 发射电路部分.................................................................................................................. 3 4.1.1 遥控码的编码方式.........................................................................................................3 4.1.2 遥控码的调制和发射.....................................................................................................4 4.1.3 器件选择及电路图.........................................................................................................4 4.2 接收电路部分................................................................................................................. 5 4.2.1 数据的接收处理.............................................................................................................5 4.2.2 器件选择及电路图.........................................................................................................5 4．3 系统 PCB 模块...............................................................................................................6 4．4 系统实物图................................................................................................................... 7 5 遥控程序的发射及接收流程图.........................................................................................7 6 系统试调...................................................................................................................................9 6．1 调试前不加电源的检查............................................................................................ 9 6．2 静态检测与调试.......................................................................................................... 9 6．3 调试注意事项.............................................................................................................10 结论............................................................................................................................................. 10 谢辞....................................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献..............................................................................................错误！未定义书签。
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 1 概述 60 年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于但是技术条件的限制， 遥控技术发展缓慢。70 年代末，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才 得到快速的发展。在遥控控制方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从震动子到红外 线、再从使用总线的微机红外遥控这几个阶段。无论采用何种方式，准确无误传输信号， 最终达到准确的控制效果非常重要。 最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干 扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声传感器频带窄， 所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作。所以，红外遥控的出现解决了上述的问题。 由于红外线的频谱居于可见光之外，所以抗干扰能力强，具有广播的直线传播特性，不易 产生相互间的干扰，是很好的信息传输煤体。信息可以直接对红外光进行调制传输，即用 红外线产生一定频率的载波，再用载波进行调制，接收端再去掉载波，取到信息。容易实 现信息的传送，所以在日常生活中应用广泛。 2 红外遥控的功能与特点 红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都 已经比较成熟。它是把红外线作为载体的红外遥控方式。由于红外线的波长远小于无线电 波长，因此在采用红外遥控方式时，不会干扰电器的正常工作，也不会影响临近的无线电 设备。红外线是利用波长为 0.6 微米~~1. 5 微米之间的近红外信号来传递控制信号的。它 具有以下特点： 1、由于为不可见光，因此，对环境影响很小。红外线的波长远小于无线电的波长，所 以，红外线不会干扰其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。 2、红外线为不可见光，具有很强的保密性和隐蔽性，因此在防盗，警戒等安全保卫装 置中也得到广泛的应用。 3、红外遥控的遥控距离一般为几米至几十米或更远。 4、红外遥控具有结构简单，制作方便，成本低廉，抗干扰能力强，工作可靠性高等一 系列优点。同时，由于红外遥控器件，工作电压低，功耗小，外围电路简单，因此 在日常生活中应用广泛。 1
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 3 总体设计方案 经过以上的分析及了解，我们敲定最终方案，即利用单片机控制红外线传输方式进行 遥控系统的收发，由于本系统的硬件设计较为简单，外围电路也相对少，只是写软件的时 候比较复杂，采用单片机作为主控处理器，里面已经集成了很多功能，所以很多软件处理 就可以使用内部资源。其总体方案结构如图 1： 图 1 总体方案结构 在发射部分，使用了 4×4 按键，以及单片机最小系统，和红外反射管，其框图如图 2 所示： 遥控 按钮 单 片 机 图 2 红外发射框图 红 外 发 射 在接收显示部分，使用了红外接收头，单片机最小系统，以及数码管显示，其框图如 图 3 所示： 红 外 接 收 单 片 机 显 示 部 分 图 3 红外接收显示框图 2
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 4 系统硬件电路设计 4.1 发射电路部分 4.1.1 遥控码的编码方式 根据编码格式可以分很多类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的 NEC 格式编 码原理。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥 控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，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”，其波形如图 4 所示。 图 4 遥控码的“0”和“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。 红外遥控当发射器按键按下后 , 将发射一组 108ms 的编码脉冲。遥控编码脉冲由前 导码、16 位地址码（8 位地址码、 8 位地址码的反码）和 16 位操作码（8 位操作码、 8 位操作码的反码）组成。通过对用户码的检验，每个遥控器只能控制一个设备动作，这 样可以有效地防止多个设备之间的干扰。编码后面还要有编码的反码，用来检验编码接收 的正确性，防止误操作，增强系统的可靠性。前导码是一个遥控码的起始部分，由一个 9ms 的高电平 ( 起始码 ) 和一个 4. 5ms 的低电平 ( 结果码 ) 组成，作为接受数据的准备 脉冲。以脉宽为 0. 56ms 、周期为 1. 12ms 的组合表示二进制的 “0” ；以脉宽为 1. 68ms 、周期为 2. 24ms 的组合表示二进制的 “1” 。图 5 为发射波形图。 图 5 遥控的连发码 3
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 4.1.2 遥控码的调制和发射 二进制信号的调制由单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率为 38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为 38kHz 的脉冲信号得到 的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号然后以调制后的信号驱动 红外发射头，进行信息的发送。二进制码的调制如图 6 所示。 图 6 二进制码的调制 4.1.3 器件选择及电路图 红外遥控编码所用的单片机很多，如 51 系列、凌阳单片机、PIC 系列等，在此我们 使用 AT89S52 单片机。 AT89S52 是一个低功耗,高性能 CMOS 8 位单片机,片内含 8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写 1000 次的 Flash 只读程序存储器,器件采用 ATMEL 公司的高 密度.非易失性存储技术制造,兼容标准 MCS-51 指令系统及 80C51 引脚结构,芯片内集成了 通用 8 位中央处理器和 ISP Flash 存储单元,功能强大的微型计算机的 AT89S52 可为许多 嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 发射电路的工作过程是：任意按键盘上的按键，单片机通过识别按键的编号 1-16， 然后按键的编号通过编码，利用 T0 产生 38KHZ 的载波将按键编号信息调制，再送往 P3.4 驱动红外发射头将信息发射出去。 红外发射电路简单，单片机 18、19 脚接 12MHz 晶震，40、ALE 接电源，RES 接 复位电路，P2 口接 4×4 键盘，P3.4 口接三极管 9014 功率放大驱动红外发射管接红 外发射头，以增加其发射功率，再加上单片机最小系统，组成了红外发射电路，其 电路如图 7 所示： 图 7 红外发送电路 4
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 4.2 接收电路部分 4.2.1 数据的接收处理 红外接收需先进行解调，解调的过程是通过红外接收管进行接收的。其基本工作过程 为：当接收到调制信号时，接收到红外脉冲串时,输出低电平,否则输出高电平,显然输出 的信号极性与发送信号的相反,是调制的逆过程。HS0038 是一体化集成的红外接收器件， 直接就可以输出解调后的高低电平信号；红外接收器 HS0038 的解调过程如图 8。 图 8 二进制码的解调 4.2.2 器件选择及电路图 红外接收系统也采用 AT89S52 单片机机作为核心器件，采用红外一体接收头，和 八段共阳数码管等外围器件。 红外一体接收头 HS0038 如图 9，是一种集红外线接收和放大于一体的一体化红外 线接收器，不需要任何外接元件，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，它适合于各种红外线遥控和红外 线数据传输。 图 9 红外一体接收头 八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多 少个“8”可分为 1 位、2 位、4 位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数 码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 (COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极 COM 接到+5V，当某一字段发光二极管的 阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。 电路的接收过程:是：通过一体化红外接收头将接收到的信息进行解调，解调的要点 是用外中断引脚 INT1 来处理的。单片机处理时，INT1 中断的触发方式为下降沿触发， 这样两次中断之间的时间间隔正好为一个方波的周期，通过比较单片机在这段时间间隔内 定时器的计数，可判断此信号代表 “1” 、“0”还是同步帧。，如果是初始同步帧，准备 5
    2010 届广西城市职业学院毕业论文 接收数据，接收完的 8 个数据也即一个字节的数据后，接收该数据的反码。 接收完后进 行比较，如果不是正反码关系，表示接收出错 ，若是正反码关系，继续接收下一个字节 的数据， 直到接收到结束，这样就可以将二进制码还原。再根据二进制码信息确定接收 到的编号，再送往数码管的段选端，然后拉低 P2.4 驱动位选端，将接收到的编号显示出 来。 在接收系统中红外一体接收头 HS0038 的 OUT 脚接在 P3.3 管脚，共阳数码管段选接在 P1 口，位选接 P2.4 脚，加上单片机最小系统电路，接收系统电路图如图 10 所示： 图 10 红外接收电路 4．3 系统 PCB 模块 图 11 发送系统 PCB 图 6
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