机械设计及其自动化毕业论文：基于夜视成像的红外遥控信号控制电路.doc

1、上海交通大学继续教育学院夜大学毕业论文论文题目基于夜视成像的红外遥控信号控制电路专业机械设计及其自动化指导教师姓名学号FY10120016摘要I摘要随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步，电路系统向着集成度极高的方向发展。CPU的生产制造技术，也朝着综合性、技术性、实用性发展。如CPU的运算位数从4位、8位到32位机的发展，运算速度从8MHZ、32MHZ到16GHZ。可以说是日新月异的发展着。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。单片机控制系统是以单片机（CPU）为核心部件，扩展一些外部接口和设备，组成单片机工业控制机，主要用于工业过程控制。要进行单片机系统设计首先必须具有一定的

2、硬件基础知识；其次，需要具有一定的软件设计能力，能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序；第三，具有综合运用知识的能力。最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象的动、静态特性，有时甚至要求给出被控对象的数学模型。单片机的开发与应用必须借助于单片机开发系统来完成，换句话说，没有单片机开发系统，单片机不可能得到应用。此开发系统是以8031为核心的单板系统。因此它既是开发系统又是典型的MCS51单片机的应用系统，是MCS51单片机软、硬件知识的综合体。它包括数据存储扩展，程序存储扩展，串行I/O口应用，数字显示等电路硬件结构。本文着重讨论以LED数码管作为输出设备的单

3、片机控制系统的设计与实现。首先对绘制电路原理图和PCB图的工作环境PROTELL33作了详细的介绍，然后在分析硬件结构的同时对所用到的8031、74LS373的工作原理也作了分析，LED数码管显示器的工作原理进行了详细的介绍。在此基础上设计出硬件电路。最后借助仿真器对硬件电路和相关软件进行综合调试。从而完成了利用8031开发了红外遥控信号解码控制电路的研制。关键词8031单片机输出控制显示驱动编码与解码目录II目录第一章夜视成像技术11简介12夜视技术漫谈夜视仪和战争13概述131概念132设备分类13夜视原理131人眼夜间图像视觉132夜间自然光133物体反射特性134夜间俯视技术14夜视技

4、术原理、现状和发展第二章红外遥控21红外遥控211遥控技术212红外线213红外遥控的基本原理22红外遥控的分类221无线遥控222无线电遥控23红外遥控电路的应用范围231红外遥控的应用范围232具体集成电路产品的应用范围第三章红外遥控系统的结构31遥控系统的基本组成32红外遥控系统结构第四章红外遥控信号控制电路的设计原理摘要III41控制电路的硬件结构42红外遥控信号控制的原理图设计43电路原理图的PCB设计44遥控信号的编码与解码第五章红外遥感技术在直升机遥控及指挥上的具体应用51工作原理52工作过程53优点及特点第六章设计总结致谢参考文献第一章红外遥控的初步认识1第一章红外遥控的初步认

5、识11红外遥控的认识111遥控技术远程遥控技术又称为遥控技术，是指实现对被控目标的遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。红外遥控是以红外线作为载体来传送遥控命令的，其波长介于红光和微波之间，0773M为近红外区，330M为中红区，301000M为远红外区。是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等显著优点，在通过云雾尘埃等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射，有较强的穿透能力，还具有不易受干扰于产生等优点，被诸多电子设备特别是家用电器广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统等遥控装置中。112红外线红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围

6、为001UM1000UM。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为038UM076UM的光波可为可见光，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。光波为001UM038UM的光波为紫外光线，波长为076UM1000UM的光波为红外光线。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外、极红外4类。红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令的，波长为076UM15UM。用近红外作为遥控光源，是因为目前红外发射器件红外发光管与红外接收器件光敏二极管、三极管及光电池的发光与受光峰值波长一般为08UM094UM，在近红外光波段内，二者的光谱正好重合，能够很好地匹配，可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。贵州航

7、天职业技术学院毕业论文2113红外遥控的基本原理1基本原理红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。1）发射机一般由指令键或操作杆、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制定指令编码信号。2）接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路机构等几部分组成。接收电路将发射器发

8、出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。12红外遥控的类别介绍121无线遥控无线遥控是指实现对被控目标的非接触遥远控制，在工业控制、航空航天、家电领域应用广泛。无线遥控和无线传输系统与有线和红外设备相比提高了移动自由度。由此使无线遥控装置和无线传输系统在工业领域的应用越来越多。相对电缆连线的优点在于安装成本低无需布线、不用地下工程、没有电缆槽，提高了灵活性并降低了维护成本。1）无线遥控分类无线遥控系统的种类和分类方法很多，主要

9、几种方法有按传输控制指令信号的载体分为无线电遥控、红外线遥控、超声波遥控；按信号的编码方式分频率编码和脉冲编码；按传输通道数分为单通道和多通道遥控；按同一时间能够传输的指令数目分为单路和多路遥控；按指令信号对被控目标的控制技术分为开关型比例型遥控。第一章红外遥控的初步认识32）无线遥控组成遥控系统一般由发射器和接收器两部分组成。发射器一般由指令键、指令编码电路、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。指令编码电路产生相应的指令编码信号，编码指令信号对载体进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经过调制的指令编码信号。接收器一般由接收电路、放大电路、解调电路、指令译码电路、驱动电

10、路和执行电路几部分组成。接收电路将发射器发射的已调制的编码指令信号接收下来，并进行发大后送解调电路。解调电路将以调制定编码解调下来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作。3）无线遥控应用采用红外技术发射不可见的光波的系统和无线通信系统相比有着明显的缺点一方面在发射器和接收器之间不能有障碍物，另一方面有效作用距离也受到限制。对于使用电缆或红外线的遥控系统来说，在接收器的方向性和距离方面都有较大的限制。而与此相反，无线遥控系统可以提供最佳的运动自由度。现在通过应用最先进的无线数据传输技术可以免去繁琐的设计和安装工作了。工业的数据无线调制

11、解调器可以双向传输数字、模拟、串行和CAN数据，传输距离可达到300M。这种数据无线调制解调器的数据传输是在DECT和433HZ的基础上实现的。采用微调控制装置可以快速和灵活地实现满足客户特定要求的应用。成套配置的无线调制解调器可以灵活和安全地实现许多各种不同应用领域的数据传输任务。无线遥控系统和数据无线传输系统在工业界和大工业环境中有着越来越多的应用的可能。在厂房公用设施方面如工业用门、门形框架、升降柜、照明和平台的控制等。在工业中如机器控制、装置控制、转运装置、压力机控制、地面和空中传送系统、动态仓储等。在建筑和道路修建以及农业方面也可通过无线遥控系统使工作能够更加顺利地进行。122无线电

12、遥控是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的技术。这些信号被远方的接收设备接收后，可以指令或驱动其它各种相应的机械，去完成各种操作，如闭合贵州航天职业技术学院毕业论文4电路、移动手柄、开动电机，之后，再由这些机械进行需要的操作。所以，各个控制的信号在频率和延续的时间上都彼此不同，如工厂里的行车、模型飞机、模型舰艇、乃至当代的控制船舶、无人驾驶飞机、无线电制造导弹等海空行体的应用上极为广泛。13红外遥控电路的应用与影响131红外遥控的应用范围由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控对象的能力，所以，在设计家用电器的红外线遥控器时，不必要像无线电遥控器那样，每套发射器和接收器要有

13、不同的遥控频率或编码否则，就会隔墙控制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面。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动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。132具体集成电路产品的应用范围1遥控编码电路SC2262（与PT2262兼容,直接替换即可）应用范围摩托车防盗器、汽车防盗器、家庭防盗器、无线遥控2遥控解码电路SC2272（与PT2272兼容,直接替换即可），其中有SC2272M4、SC

14、2272L4、SC2272T4、SC2272M6、SC2272L6。应用范围摩托车防盗器、汽车防盗器、家庭防盗器、无线遥控3红外遥控编码电路SC2262IR应用范围摩托车防盗器、汽车防盗器、家庭防盗器、无线遥控4百万组编码电路SC527/SC1527/SC2240B与EV1527，RT1527，FP527和PT2240B兼容由CMOS结构设计的预烧内码的通用编码器，内有20位可预烧写100万组内码组合，使得重码率很低，具有更高安全性；应用范围摩托车防盗器、汽车防盗器、家庭防盗器无线遥控第一章红外遥控的初步认识55热释电红外控制电路SC0001BISS0001。应用范围自动快速开启各类白炽灯、荧

15、光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇、烘干机和自动洗手池等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道、走廊等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统6四段触摸调光电路SC6061TT6061应用范围适合50HZ和60HZ的供电线路，也可调整为触摸开关（开、关）。贵州航天职业技术学院毕业论文6第二章红外遥控系统的构成原理21遥控系统的基本组成一个遥控系统，一般包括以下几个组成环节命令（指令）输入、命令生成、命令发送、命令传输、命令接收、命令解释、命令执行等7个环节。典型遥控系统各个环节的相互关系如图211所示。图2111遥控命令输入遥控命令输入一般由按键、按钮、键盘等构成。人们通过该环

16、节把预先定义的命令输入到有关电路中去，这是最常用的一种方法。在一些简单的应用或特定应用中，也有其他方法实现命令输入的。例如红外自动门，当有人走近门前时，红外线探测器探测到人体所发出的红外线，即通过电路的作用使门开启，可以把红外探测头理解为“命令输入”环节。2遥控命令生成遥控命令生成电路用于将由键盘、按钮等输入的遥控命令通过其电路处理生。成各种不同的命令。这些命令都是以电信好的形式出现的。这些电信号大体上又分为两大类，一类是模拟信号，另一种是数字脉冲信号，通过不同的编码来代表各种不同的命令。以上两种信号在现代要控中都经常用到。命令输入命令生成命令发送命令接收命令解释命令执行受控对象传输线第二章红

17、外遥控系统的构成原理73遥控命令发送遥控命令发送环节将上述电路所生成的含有命令信息的音频或数字脉冲信号转换为可以发送往接收端的信号。例如，电视遥控器将遥控命令信号通过红外发射管转换成红外光线发射，无线电遥控装置把遥控命令信号转换为高频信号发送。4传输传输环节把遥控命令信号传输到接收端，通常可以分为有线传输和无线传输两大类。而无线传输又常分为无线传输和红外线传输，在一些简单控制中，有时也采用超声波传输。5命令接收命令接收环节主要负责接收以有线方式或无线方式送来的遥控命令信号并进行信号变换、放大、去除干扰等预处理。例如上述电视遥控装置，接收到的是红外光脉冲信号，（即光/电转换）然后才能使用电平放大

18、电路进行放大处理。对于有线传输方式接收环节相对比较简单。6命令解释命令解释与命令生成具有想反的过程。在时分制系统中，无论是以有线还是以无线方式传输信号，都是以单一通道传输的，以有线传输为例，不论有多少种命令内容，都是以以个射频频率传送的。这种传输方式的信号组成格式，是一种称为“串行”的信号，复杂的具体命的内容是由这信号的不同组合情况来表达的。这种组合在专业术语上称为“编码”也就是上面所称的“命令生成”过程。命令接收与之相反，称为“解码”通过解码电路，把含有命令信息的内容“串行”信号转换成了“并行”信号。这时，每一个命令内容都应该有一跟输出线，每一跟输出线控制一个相对应的动作，因此同时被控制的对

19、象可以是多路的。7命令执行机构命令执行机构通常又称为伺服机构，可以实现对受控对象的具体操作与控制，其典型代表有继电器、伺服机、电平开关等。例如一个抽水系统，继电器在遥控信号的作用下吸合或释放，从而开动或关闭抽水设备，继电器是执行机构，抽水设备是受控对象。贵州航天职业技术学院毕业论文822红外遥控系统结构一、红外遥控系统结构红外遥控系统主要分为调制、发射和接收三部分，如图221所示图2211调制红外遥控发射数据时采用调制的方式，即把数据和一定频率的载波进行“与”操作，这样可以提高发射效率和降低电源功耗。调制载波频率一般在30KHZ到60KHZ之间，大多数使用的是38KHZ，占空比1/3的方波，如

20、图2所示，这是由发射端所使用的455KHZ晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455KHZ12379KHZ38KHZ。图222载波波形2发射系统图223A简单驱动电路图223B射击输出驱动电路如图223A和图223B是LED的驱动电路，图3A是最简单电路，选用元件时要注意三极管的开关速度要快，还要考虑到LED的正向电流和反向漏电流，一般流过LED的最大正向电流为100MA，电流越大，其发射的波形强度越大。图223A电路有一点缺陷，当电池电压下降时，流过LED的电流会降低，发射波形强度降低，遥控距离就会变小。图223B所示的射极输出电路可以解决这第二章红外遥控系统的

21、构成原理9个问题，两个二极管把三级管基极电压钳位在12V左右，因此三级管发射极电压固定在06V左右，发射极电流IE基本不变，根据IEIC,所以流过LED的电流也基本不变，这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥控距离。3接收系统红外信号接收系统的典型电路如图224所示图224红外接收头内部电路该电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30KHZ到60KHZ的负载波，通过解调电路和积分电路进

22、入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提高接收的灵敏度。以上电路被集成在一个元件中，成为一体化红外接收头，如图225所示图225红外接收头红外接收头的种类很多，引脚定义也不相同，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和信号输出脚。根据发射端调制载波的不同应选用相应解调频率的接收头。红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容，一般在22UF以上。有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻，进一步降低电源干扰。贵州航天职业技术学院毕业论文10第三章红外遥控信号解码控制电路的设计原理31控制

23、电路的硬件结构控制电路具有三组总线地址总线（ADDRESSBUS）、数据总线（DATABUS）和控制总线（CONTROLBUS）,与总线相接的主要器件有1中央处理器MCS51系列的8031。2锁存器1片带输出三态门的8D锁存器74LS373。（3）其它电路输出控制、驿码及显示驱动和一些模拟器件。下面将根据原理图，分块介绍各部分结构及原理。一、中央处理器80318031是MCS51系列单片机中最简单的芯片，它既无8051内部的4KROM，也无8751内部的4KEPROM，因此需要外接程序存储器。8031采用耗尽型N沟道硅栅HMOS工艺制造，40引脚、DIP封装。以下为采用双列直插式封装的MCS5

24、1系列单片机管脚图。图311MC51系列单片机8031管脚图各管脚功能说明如下（1）电源管脚VCC（40脚）接5V；VSS（20脚）接地。第三章红外遥控信号解码控制的设计原理11（2）时钟信号管脚XTAL1（19脚），XTAL2（18脚）外部时钟信号的两个管脚。（3）控制线1、RST/VPD（9脚）当作为RST使用时，为复位输入端。在时钟电路工作以后，此管脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。在RST与VCC管脚之间连接一个1020UF的电容，RST与VCC管脚之间连接一个约82K欧的电阻，就可实现上电复位功能。2、/EA/VPP（31脚）/EA为访问内部或外部程序存储器的选择信号。若使

25、用CPU片内的程序存储器单元，/EA端必须接高电平，当PC值小于0FFFH时，CPU访问内部程序存储器；当PC值大于0FFFH且外部有扩充的程序存储器时，CPU将自动转向执行外部程序存储器内的程序。若使用片内无ROM/EPROM的CPU时，/EA必须接地。CPU全部访问外部程序存储器。对片内EPROM编程时，此管脚（作VPP）接入21V编程电压。3、ALE/PROG（30脚）当访问外部存储器时，ALE信号的负跳变将P0口上的低8位地址送入锁存器。即使不访问外部存储器，ALE端仍以固定的振荡器振荡频率的1/6速率输出正脉冲信号，此时可用它作为对外输出的时钟或定时脉冲。但要注意，每当访问外部数据存

26、储器时，将跳过一个ALE脉冲，以1/21的振荡频率输出。对片内EPROM编程时，该管脚（/PROG）用于输入编程脉冲，ALE端能驱动（吸收或输出电流）8个LSTTL负载。4、/PSEN（29脚）外部程序存储器读选通控制信号，低电平有效。以区别读取外部数据存储器。在读取外部程序存储器指令（或常数）时，每个机器周期产生两次/PSEN有效信号。但执行片内程序存储器取指令时，不产生/PSEN信号。/PSEN信号同样能驱动8个LSTTL负载。（1）输入/输出口线1、P0口（3239脚）8位漏极开路型双向并行I/O口。在访问外部存储器时，P0口作为低8位地址/数据总线复用口，通过分时操作，先传送低8位地址

27、，利用ALE信号的下降沿将地址锁存，然后作为8位双向数据总线使用，用来传送8位数据。在对片内EPROM编程时，P0口接收指令代码；而在内部程序验证时，则输出指令代码，并要求外接上拉电阻。贵州航天职业技术学院毕业论文12外部不扩展而单片应用时，则作双向I/O口用，P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。2、P1口（18脚）具有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。在片内EPEOM编程及校验时，它接收低8位地址。P1口能驱动4个LSTTL负载。对8032/8052，其中P10和P11还具有第二变异功能P10（T2）为定时器/计数器2的外部事件脉冲输入端。P11（T2EX）为定时器/计数器2的捕

28、捉和重新装入触发脉冲输入端。3、P2口（2128脚）8位具有内部上拉电阻的准双向I/O口。在外接存储器时，P2口作为高8位地址总线。在对片内EPROM编程、校验时，它接收高位地址。P2口能驱动4个LSTTL负载。此设计中以8031为中央处理器。其P0口作地址总线低8位和数据总线（分时复用），P2口作为地址总线高8位，P3口中P36（/WR）、P37/RD、P32（/INT0）及29脚（/PSEN）、30脚（ALE）、9脚（RESET）为控制线。整个系统在8031控制下，协调工作一、存储器有关存储器部分，主要由74LS373锁存器构成。74LS373是常用的地址锁存器芯片，它实质是一个是带三态缓

29、冲输出的8D触发器，在单片机系统中为了扩展外部存储器，通常需要一块74LS373芯片，其结构如图412和图413所示图31274LS373第三章红外遥控信号解码控制的设计原理13图31374LS373内部结构图各管脚功能说明如下1脚是输出使能OE,是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚锁存控制端,G如何,输出2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19Q7全部呈现高阻状态或者叫浮空状态2当1脚是低电平时,只要11脚锁存控制端,C上出现一个下降沿,输出2Q0、5Q1、6Q2、9Q3、12Q4、15Q5、16Q6、19

30、Q7立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态锁存端LE由高变低时，输出端8位信息被锁存，直到LE端再次有效。当三态门使能信号OE为低电平时，三态门导通，允许Q0Q7输出，OE为高电平时，输出悬空。当74LS373用作地址锁存器时，应使OE为低电平，此时锁存使能端C为高电平时，输出Q0Q7状态与输入端D1D7状态相同；当C发生负的跳变时，输入端D0D7数据锁入Q0Q7。51单片机的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。74LS373与单片机接口电路如图314所示贵州航天职业技术学院毕业论文14图3141D18D为8个输入端。1Q8Q为8个输出端。G是数据锁存控制端；当G1

31、时，锁存器输出端同输入端；当G由“1”变为“0”时，数据输入锁存器中。OE为输出允许端；当OE“0”时，三态门打开；当OE“1”时，三态门关闭，输出呈高阻状态。在MCS51单片机系统中，常采用74LS373作为地址锁存器使用，其连接方法如上图所示。其中输入端1D8D接至单片机的P0口，输出端提供的是低8位地址，G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地，表示输出三态门一直打开。二、显示驱动1、显示工作原理显示器是MCS51实用系统中最常用的输出设备。本设计系统采用了4只8段共阴极数码管作为显示器如图415所示。它可以显示16进制数、小数点和另外一些由程序规定的字符。图4158段

32、数码管第三章红外遥控信号解码控制的设计原理15每一个数码管由8个发光二极管构成。发光二极管和普通二极管类似，也具单向导电性能，只是当管子有电流流过时就发光。2、7段译码的驱动电路实际使用的译码驱动电路是专用集成电路，一般不译出小数点，只能将二进制D、C、B、A译成09共10个数字或0F共16个数字符号所对应的段码，本设计所用的显示驱动电路采用共阴LED数码管74LS373为译码器，其电路图如下。图416显示驱动电路3、字形代码如果要使上图的显示器显示的二进制代码所对应的十进制数“3”，那么只有使4个数码管显示的数字依次为“0010”才能实现。因此，阴级电平关系如下ABCDEFG0000001其

33、中，“1”表示高电平，“0”表示低电平，如此LED数码管的码及显示数字如下表所示贵州航天职业技术学院毕业论文16表411LED数码管码的显示数显示数段码16进制数HGFEDCBA0123456789ABCDEF11000000111110011010010010110000100110011001001010000010111110001000000010010000100010001000001111000110101000011000011010001110C0F9A4B0999282F880908883C6A1868E32红外遥控信号解码控制的原理图设计电路设计自动化EDA（ELECTR

34、ONICDESIGNAUTOMATION）如今已成为不可逆转的时代潮流。随着计算机工业的蓬勃发展，EDA的工作环境已从早期昂贵的工作站进入到一般个人电脑。PROTEL设计系统就是一套建立在IBM兼容PC环境下的EDA电路集成设计系统。PROTEL99SE是基于DOS环境的电路原理图辅助设计与绘制软件，其功能模块包括电路原理图设计、印刷电路板设计、电路信号仿真、可编程逻辑器件设计等，是集成的一体化的电路设计与开发环境。原理图设计编辑器实际上就是原理图的设计系统，用户在该系统中可以进行电路原理图的设计，为后面的印制电路板设计做好准备。第三章红外遥控信号解码控制的设计原理17一、启动原理图设计编辑器

35、打开PROTELL33文件夹，双击SCHEDITEXE执行文件，进入原理图设计界面。二、装入所需库文件左击绘图界面，出现菜单列，单击LIBRARYLOAD,输入“”，单击,显示所有的库名,调入DEVICELIB,INTELLIB和TTLLIB三个库一次只能最多调入三个库,这里所调入的库为最常用三个库。若在这三个库里面没有找到所需要的器件，还可以调入其它的库或是造器件。例如此原理图中有所造的器件7805存入在新建的QQLIB库内。三、调出所需要的器件1、电路原理图图421电路原理图绘制此原理图所需要调出的器件有，8031一片，从INTELLIB库内调出。74系列的有74LS373、一片，从TTL

36、LIB库调出。电阻、电容和发光二极管、PNP三极管、继电器、插座、开关、晶振分别从DEVICELIB库内调出，布置好元件的位置。贵州航天职业技术学院毕业论文182、显示驱动、输出控制及电源部分电路原理图从LVJBLIB库内调出4个LED数码管，从DEVICELLIB库中调出8只PNP三极管，从FEB93LIB库中调出4个继电器，从VOLTAPEREGULATORSLIB库中调出MC7805T一片。布置好各器件在绘图板的位置。三、布线根据上一节所分析的电路原理，开始布线。使用PL命令，即可开始画线。画线时应该注意在连接点外应放置连结点（按键PJ），为了看图的方便尽量少画交叉线。在画数据线，地址线

37、时，选用BUS类型的线（CURRENTLINETYPEBUS）。并在端口标记数据线，地址线，8031中P0口接8位数据线和地址线的低8位，P2口接地址线的高8位。在做标记时，先用粗线（CURRENTLINETYPETHICKLINE）把管脚引出来，然后再在粗线上标记。在一些接地，接电源和接跳线器的管脚均需做上标记。33电路原理图的PCB设计PCB设计的好坏对电路板抗干扰能力影响很大。因此，在进行PCB设计时，必须遵守PCB设计的一般原则，并应符合搞干扰设计的要求。要使电子电路获得最佳性能，元器件的布局及导线的布设是很重要的。进入PCB设计系统，实际上就是双击TRAXEDIEXE执行文件，进入P

38、ORTEL33绘制PCB图环境。一、装入设计库打开绘图环境后，执行LIBRARYFILE，输入PROTEL33文件所在的位置，左击，选择TRAXSTDLIB库，即将已存在的设计库装入。二、设置参数栅格的设置包括移动栅格的设置和可视栅格的设置。移动栅格主要用于控制工作空间的对象移动栅格的间距。设置栅格的间距为10，可视栅格为100。操作如下GIRDSNAPGRID，左击，输入10；GIRDVISIBLEGRID,左击，输入100。三、放置器件先在库中找出所要的器件的名字LIBRARYBROWSE，再调出器PLACECOMPONENT，输入器件名，即调出器件。对不存在的器件，例如，键盘不存在于库内

39、，这时需要造键盘。首先执行PLACEPAD命令，执行该命令后，光标变成了十字形状，将光标移到所需的位置，单击鼠标，即可将一个焊盘放置在该处，测好第三章红外遥控信号解码控制的设计原理19两个点之间的距离，将光标移到新的位置，按照上述步骤放置其他焊盘。键盘一共有四个焊盘，为矩形，长5个栅格，宽2个栅格。放置好后，定义为一个块BLOCKDEFINE，加入进库中LIBRARYADD。当再次用这个元件时，直接从加入的库中调出来即可。焊盘属性也需要设置，键盘的X轴尺寸设为100，Y轴尺寸也设为100，1脚的形状为矩形，焊盘通孔直径设为65。操作如下EDITPAD，选中键盘的1脚，修改属性DESIGNATO

40、R1,SHAPRECTANGULAR,LAYERMULTILAYER，HOLESIZE65，XSIZE100，YSIZE100。键盘其它脚的形状为圆形CIRCULAR，其设置方法与上操作一样。电源插座的焊盘比较大，三个孔均为矩形（RECTANGULAR）,X轴尺寸设为100，Y轴尺寸设为150，孔直径设为100。其它焊盘的1脚设为矩形，其它脚设为圆形，X轴尺寸均为50，Y轴尺寸也均为50，孔直径设为30，设置方法与键盘的操作一样。四、布线此焊盘的布线均布在正面和反面（TOPLAYER和BOTTOMLAYER）。布线时，首先对线的属性进行设置。此焊盘的地线的宽度设为30，电源线设为45，其它线的

41、亮度设为12。设置线宽的操作CURRENTTRACKWIDTH。布线用的命令为PLACETRACK。同一个面上的线不可以交叉，相通的线在不同的面上要放置过孔，过孔的大小设为50。孔内径为28。执行的命令CURRENTVIASIZE/VIAHOLESIZE设置过孔的命令为PLACEVIA。在此焊盘上，大体上正面布的是横线，反面布的是竖线。最后画的是焊盘的外框线，此线在每一层在都需要画，便于在每一层进行检查时都有外框线。检查PCB图完成之后，需要对所有的连线进行检查，以确保连接的正确性。对每个点设置高亮度，可检查出与此点相连的所有的点。操作如下HIGHTLIGHTNET，选中要检的点即可。二、生成

42、网络表PCB图完成之后，接下来的任务就是要生成网络表。操作如下HIGHTLIGHTMAKENETLIST，自动生成网络表。贵州航天职业技术学院毕业论文2034遥控信号的编码与解码红外遥控发射的数据（“0”和“1”）一般不直接使用高低电平表示，而是通过一定的协议进行编码，这样可以提高抗干扰能力。一、遥控编解码集成电路原理1编码发送集成电路ZD6631ZD6631是一种CMOS高性能集成电路，它具有8键命令输入端口和1个串行编码调制的载频频脉冲输出口，其内部结构的基本框图如图422A所示。它包含了载波频掁荡电路、编码锁存错误检测电路、用户编码器、输出驱动电路、定时脉冲发生器等，其引脚排列如图422

43、B所示。图442编码集成电路ZD6631内部框图和管脚排列（A）ZD6631的内部结构示意图；（B）ZD6631的引脚图编码器每当K1K8中有任一线接入低电平时，就会由DOUT端连续发送命令数据字两遍，每个命令由12位串行码组成，其格式见表441。表441ZD6631的编码字的格式起始码用户码按键码110A0A1B1B2B3B4B5B6B7这12个位码的前3位作为起始标志，固定为110，接着的2位是用户码（地址码），7位B1B7是按键码，它与各个键的对应关系见表442。第三章红外遥控信号解码控制的设计原理21表442按键与编码对照表按键按键编码K10000001K20000010K300001

44、00K40001000K50010000K60100000K71000011K810001102、解码集成电路ZD6632ZD6632也上CMOS器件，其工作电压为25V6V,静态电流为03MA。它的内部主要由定时脉冲发生器、解发器、串/并转换电路、解码及多路输出驱动电路等组成，其示意框图如图423所示。图423解码集成电路ZD6632内部框图和管脚排列AZD6632的内部结构示意框图；BZD6632的引脚图解码器在收到编码信号以后，首先要判断用户码（地址码）是否符合。若不符合，则表明不是预定编码器发出的信号并予以拒绝。其次要连续接收编码器发来的两遍相同12位编码，将第一遍收到的编码先寄存在一

45、个12寄存器里，然后将第二遍收到的编码与之逐次比较。若完全相同，则给予解码，经过振荡器内部产生振荡，再分频得到38KHZ载频。经解码调制的38KHZ载频信号就从DOUT端输出并通过数码管显示相应以达到控制要求；若不同则不作解码，出错信号将系统复位。用连续两遍（或多遍）发送、接收相同编码信号的方法可以很有效地提高电路的可靠性和抗干扰能力。贵州航天职业技术学院毕业论文22二、红外遥控信号的编码方式遥控器发射的遥控编码脉冲由前导码、系统码、系统码、功能码、功能码的反码组成,如图2所示图424遥控编码信号的波形前导码是一个遥控码的起始部分,由时间宽度均为8TCP的一个高电平和一个低电平组成,作为接收数

46、据的准备脉冲系统码和功能码的编码是采用脉冲位置调制方式。脉冲之间的时间间隔来区分码值的“0”或“1”对应于二进制数字信号“0”、“1”的脉冲时间间隔分别为2TCP和4TCP,而每一脉冲的宽度仍不变均为TCP,如图3所示图3脉冲位置调制方式的二进制码“0”和“1”的波形系统码是通过遥控器的遥控编码芯片的引脚不同接法设定的,用以区分不同型号的遥控系统功能码则是遥控器功能按键的编码,不同的功能按键其代码不相同功能码的反码是用来纠错的系统码为8位,功能码也为8位,所以脉冲码共为32位,为了增强遥控系统的可靠性,将系统码发送两次,将功能码与其相反码一起发送从图中可知,该遥控器的系统码为八位二进制数011

47、01110,功能码为01100000八位二进制数,该遥控器最多可以有256个功能键第四章设计总结23第四章设计总结本毕业论文着重讨论以LED数码管作为输出设备的单片机控制系统的设计与实现。首先对绘制电路原理图和PCB图的工作环境PROTELL33作了详细的介绍，然后在分析硬件结构的同时对所用到的8031、74LS373的工作原理也作了分析，LED数码管显示器的工作原理进行了详细的介绍。同时分章节系统地对红外遥控信号解码控制电路的实现以及各个部分，诸如红外接收、红外转发、用来解码的单片机各引脚功能、显示控制等详细分析。第一章首先对红外遥控技术、红外线、无线遥控、红外遥控的基本原理等方面进行初步的

48、了解认识以便能够设计电路作好基础。在第二章又对遥控系统的构成原理的命令输入、命令生成、命令发送、命令接收、命令解释、命令执行、受控对象作了详细的分析为第三章对电路整体设计有了很大帮助。结合前两章的分析在第三章能够很好地完成电路的总设计。经过这次对红外遥控信号解码遥控电路的设计，能够深刻地了解红外遥控的组成原理，如何用PROTEL99SE对电路原理图进行编辑。知道用单片机对电路进行编码与解码，和LED数码显示管共阴、共阳极接法时所对应的COM端所接的低、高电平。编码集成电路ZD6631、解码集成电路ZD6632内部结构以及如何用来实现编、解码等。贵州航天职业技术学院毕业论文24参考文献1刘建清从零开始学数字电子技术国防工业出版社2007年1月第一版2温希东计算机控制技术西安电子科技大学出版社2005年8月第一版3潘永雄何沙电子线路CAD实用教程西安电子科技大学出版社2007年7月第三版4何书森何华斌电子电路设计速成实用手册金盾出版社2006年11月5江力单片机原理与应用技术清华大学出版社2006年9月第一版6姜媛媛汇编语言程序设计冶金工业出版社2004年8月第一版