基于51单片机的红外遥控电机系统设计毕业论文.doc

1、 长江大学工程技术学院 毕业设计 (论文 ) 题 目 名 称 基于 51 单片机的红外遥控电机系统的设计 题 目 类 型 毕 业 设 计 系 部 信 息 系 专 业 班 级 自动化 0601 班 学 生 姓 名 指 导 教 师 辅 导 教 师 时 间 2009 年 11 月 25 至 2010 年 6 月 1 日 目录 毕业设计 (论文 )任务书 . I 毕业设计（论文）开题报告 . II 毕业论文 (设计 )指导教师评审意见 . III 毕业论文 (设计 )评阅教师评语 . IV 毕业论文 (设计 )答辩记录及成绩评定 . V 中文摘要 . VI 英文摘要 . VII 前言 . 1 绪论 .

2、 2 1.1 题目来源 . 2 1.2 研究目的和意义 . 2 1.3 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 . 2 1.4 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路 . 3 方案论证 . 5 2.1 红外遥控系统的工作原理 . 5 2.1.1 红外线的特性 . 5 2.1.2 红外遥控系统组成 . 5 2.2 方案一的论述 . 8 2.3 方案二的论述 . 9 2.4 最终方案的确立 . 9 3 系统功能的分析 . 10 3.1 系统原理图 . 10 3.1.1 红外编码及发射系统原理图 . 10 3.1.2 红外接收及处理系统原理图 . 10 3.2 各个模块实现方式的设计分析 . 1

3、1 3.2.1 MCU . 11 3.2.2 键盘 . 15 3.2.3 红外发射电路 . 17 3.2.4 红外接收电路 . 17 3.2.5 液晶显示电路 . 18 3.2.6 电机 . 21 3.2.7 电机驱动电路 . 24 4 系统硬件电路设计 . 30 4.1 红外编码及发射系统硬件电路设计 . 30 4.2 红外接收及处理系统电路设计 . 31 5 系统软件设计 . 33 5.1 红外通信的编码与解码规则和原理 . 33 5.1.1 红外通信原理 . 33 5.1.2 红外通信的编码与解码 . 34 5.2 红外编码及发射程序设计 . 37 5.2.1 红外编码及发射主程序设计

4、. 37 5.2.2 红外编码子程序设计 . 37 5.2.3 键盘扫描子程序设计 . 39 5.2.4 定时中断子程序设计 . 39 5.3 红外接收解码及处理程序设计 . 40 5.3.1 红外接收解码及处理主程序设计 . 40 5.3.2 红外解码子程序设计 . 41 5.3.3 LCD1602 显示子程序的设计 . 43 6 系统测试分析 . 44 6.1 硬件电路的测试 . 44 6.2 软件测试 . 46 6.3 系统的整体测试 . 48 7 结束语 . 50 参考文献 . 50 致谢 . 52 附录 A 仿真截图 . 53 附录 B 源程序代码 . 54 附录 B.1 红外编码及

5、发射源程序代码 . 54 附录 B.2 红外接收解码及处理源程序代码 . 63 I 长江大学工程技术学院毕业设计 (论文 )任务书 系 信息系 专业 自动化 班级 0601 班 学生姓名 焦登锋 指导教师 /职称 徐爱钧 /教授、 朱嵘涛 /助教 1. 毕业设计 (论文 )题目： 基于 51 单片机的红外遥控电机系统的设计 2. 毕业设计 (论文 )起止时间： 2009 年 11 月 25 日 2010 年 6 月 1 日 3毕业设计 (论文 )所需资料及原始数据（指导教师选定部分） 1 康华光主编 .电子技术基础 (模拟部分 ). 北京 :高等教育出版社 , 1999年 2 康华光主编 .电

6、子技术基础 (数字部分 ). 北京 :高等教育出版社 , 2000年 3 孙传友等编著 .感测技术基础 . 电子工业出版社 . 2003年 4 孙传友等编著 .测控电路及装置 . 北京航空航天大学出版社 . 2003年 5 孙传友等编著 .测控系统原理及设计 . 北京航空航天大学出版社 . 2003年 6谭浩强 MCS-51单片机应用教程 .清华大学出版社 . 2004年 7张振荣 MCS-51单片机及实用教程 .人民邮电出版社 . 2000年 8康华光电子技术基础 .高等教育出版社 . 2000年 9 谭维瑜编 电机与电气控制 . 机械工业出版社 . 2007年 10 王俊峰 薛鸿德 现代遥

7、控技术及应用 .人民邮电出版社 . 2005年 11王 环 张亚宁 单片机程序设计实例 .清华大学出版社 . 2003年 12 肖景和 赵健 红外线热释电与超声波遥控电路 .人民邮电出版社 . 2003年 13 苏长赞 红外线与超声波遥控 .人民邮电出版社 . 2001年 14 陈永甫 红外辐射红外器件与典型应用 .电子工业出版社 . 2004年 15 邸敏艳 电机与控制 .电子工业出版社 . 2003年 4毕业设计 (论文 )应完成 的主要内容 方案的选用与设计 硬件电路 软件编程 5毕业设计 (论文 )的目标及具体要求 目标： 用红外线遥控器对电机系统进行控制。I 要求： 1、 采用 液晶

8、 显示。 2、 能控制步进电机的启停、转向、速度 。 3、 能实现步进电机的位置控制 。 6、完成毕业设计 (论文 )所需的条件及上机时数要求 微机一台： CPU 1.5G以上、内存 256M以上、硬盘 40G以上 软件： KEIL PROTEUS 单片机开发板一块 上机时数要求：大约 148 小时 任务书批准日期 年 月 日 系 主任（责任教授） (签字 ) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师 (签字 ) 完 成任务日期 年 月 日 学生（签名） 长江大学 工程技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题 目 名 称 基于 51 单片机的红外遥控电机系统的设计 题 目 类 型 毕 业 设 计 系

9、 部 信 息 系 专 业 班 级 自动化 0601 班 学 生 姓 名 焦 登 锋 指 导 教 师 徐爱钧 / 教授 辅 导 教 师 朱嵘涛 / 助教 开题报告时间 2010 年 3 月 1 日 II 基于 51 单片机的红外遥控电机系统的设计 学 生：焦登锋 指导教师： 徐爱钧 /教授 、 朱嵘涛 /助教 一、题目来源 题目来源于生产 /社会实际。 二、研究目的和意义 51 系列单片机是一类很常见并且应用很广泛的单片微型计算机。 红外线遥控是目前使用广泛的一种通信和遥控手段，它不影响周边环境、不干扰其它电器设备；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，

10、可进行多路遥控。由于红外线遥控装 置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。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。电动机是机电行业中应用最为广泛的设备之一，是其它机电设备的动力源泉。因此，在工农业生产中，电动机的转速测控是非常重要的。 本课题 红外遥控系统 研究 利用单片机 发射和接收 红外线 信号 对 步进电机 进行 的 控制，主要包括红外线信号的收发、液晶显示、矩阵键盘扫描、电动机转速 及方向 控制 等几个重要功能模块。经实

11、践证明，本设计的测控原理及方法不仅适用于 步进 电动机，还可以对交流 及直流 电动机进行测控。 本课题 首先通过对红外线遥控工作原理的分析，提出基于 51单片机进行编码、译码，并将脉冲信号调制在 38KHz 的高频载波上 发射和接收 。 编写了红外发射和接收程序 ， 通过解码控制多个以电动机为代表的动作单元完成特定的动作，巩固了运用微控制器设计一定的控制系统的专业知识。动作单元还可以是其他的可执行元件（继电器、电磁阀、电阻丝、晶闸管、 PLC）， 该设计可以应用在日常 II 生活、工业生产实际当中。 三、阅读的主 要参考文献及资料名称 1谭浩强 MCS-51单片机应用教程清华大学出版社 200

12、4年 2张振荣 MCS-51 单片机及实用教程 人民邮电出版社 2000年 3康华光电子技术基础 高等教育出版社 2000年 4 谭维瑜编 电机与电气控制 机械工业出版社 2007年 5 王俊峰 薛鸿德 现代遥控技术及应用 人民邮电出版社 2005年 6王 环 张亚宁 单片机程序设计实例 清华大学出版社 2003年 7 肖景和 赵健 红外线热释电与超声波遥控电路 人民邮电出版社 2003年 8 苏长赞 红外线与超声波遥控 人民邮电出版社 2001年 9 陈永甫 红外辐射红外器件与典型应用 电子工业出版社 2004年 10 邸敏艳 电机与控制 电子工业出版社 2003 年 11 王东锋 单片机

13、C 语言应用 100 例 电子工业出版社 2009 年 12 惠仇 手把手教你学单片机 电子工业出版社 2003年 II 四、 国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向 随着科技的日益发展，人们对近距 离的现场遥控以及无线通信的技术指标要求越来越高，尤其是在模拟锁相环集成电路和传感器技术的巨大进步下 ， 大大加速了这个进程。目前无线产品在各个领域中已相当普遍的被使用，但大多都存在着很大的局限性，如：电路繁杂，计算难度大且多数运用的是模拟电路。这不仅使其抗干扰能力差、准确度低 ， 也加剧了电路的调试和维护难度。于是越来越多的遥控系统和数据通信系统引入了不可见的红外线作为传输媒介进行通信 ， 组成了无

14、线红外遥控系统。 红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有信息传输可靠 、 抗干扰能力强 、安全度高 、功耗低、成本低 、 易实现等显著优点 ，是目前应用最为广泛的一种通信和遥控手段。 红外线遥控不具有像无线电遥控那样 可以 穿过障碍物去控制被控对象的能力 ，属运用 红外线 的发射和接收原理为基础的遥控技术。 由于红外线为不可见光 ， 因此对环境影响很小，再由红外光波 的 波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他家用电器，也不会影响临近的无线电设备。所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必像无线电遥控器那样，每套 (发射器和接收器 )要有不同的遥控频率或编码 (否则，就会隔墙控制

15、或干扰邻居的家用电器 )。 所以同类产品的红外线遥控器，可以有相同的遥控频率或编 码，而不会出现遥控信号 “ 串门 ” 的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的 方便 。 红外遥控系统作为以红外线为传送信息媒介的短距离无线遥控控制电路系统，具有准确度高、速度快、既方便又实用等诸多的优点。它可以 方便地达到让你随意操纵用电器之目的，因而有很大的推广和使用价值基于 51单片机的红外遥控电机系统就是红外遥控系统的应用之一。本课题研究如何用 51单片机进行红外编码及解码并控制多台步进电机联动或者单独动作，动作方式有同时或者单独的转速或者转向变化。 此 系统通过适当修改，可用于

16、各种运动装置的电 机 控制 系统 。II 五、 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路 1 主要研究内容 ： 如何用 51 单片机进行红外编码及解码并控制多台步进电机联动或者单独动作，动作方式有同时或者单独的转速或者转向变化。还要控制过程中把电机的运动状态和转速用 LCD 液晶显示器显示出来。 2 需重点研究的关键问题 ： 需重点研究 51单片机的硬件结构和编程方法及最小系统；字符型 LCD液晶显示接口技术； LED 数码管接口技术；键 盘接口技术；红外编码及解码原理；步进电机的控制原理；器件的选型。 3 解决思路 ： 温顾所学的 51 单片机知识 ，查找与最小系统、 字符型 LCD 液

17、晶显示接口技术 、 LED数码管接口技术 、 键盘接口技术 、 红外编码及解码原理 、 步进电机的控制原理 、 器件的选型相关的图书资料。 六、 完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法 1 所必须具备的工作条件 ： 51 单片机书籍：手把手教你学 51 单片机 、单片机 C 语言应用 100例、数字电子技术、模拟电子技术 实验设备：一台 PC 机器、稳压直流电源、两块 51 单片机实验板、程序下载线、 LCD1602 一块、 4*4 键盘、 L297 若干、 L298 若干、 四 相 五 线 制 步进电机若干台、万用表一台、示波器一台、电阻、电容、导线、红外线接收解码一体化芯片 HS0038、红外发射管、共阳极 7段数码管、发光二极管。 编程及仿真软件： Keil C uVision3、 Proteus 7.4、程序在线下载软件 。 2 解决的办法 在校图书馆借阅相关图书资料，向学校实验室借用实验设备 与器材。