1、基于单片机的学习型遥控器设计红外遥控器是日常家庭生活中十分容易见到的遥控器。红外遥控器性能良好，不仅体积小，而且耗电量低，价格也十分便宜，很符合大众的需求。本文设计的红外遥控器是基于市场上万用遥控设计的学习型红外遥控装置。Smart home-智能家居的普及，各种各样的家电的遥控器大量涌现，所以从许多遥控器选择具体的遥控器是非常的浪费时间，所以学习红外线遥控出现了。它的特点是：遥控器里面有许多套编码，不再局限于仅仅一套编码，因此学习型红外遥控器可以成为很多家用电器的控制器，让人们的生活更加快捷更加的懒人化。学习型遥控器可以复制其他遥控器的编码，并且还可以储存这些遥控器的编码。当学习新遥控器复制
2、那些遥控器的编码的时候，它会接收到那些遥控器的信号，然后复制这些信号，并且通过这些信号的编码来控制那些家用电器。使用学习型遥控器时不需要用户输入编码，因为学习型遥控器已经复制好了原遥控器的编码，并将编码存储到学习型遥控器的存储器中，当需要遥控器控制家电的时候，学习型遥控器就会通过这些编码将信号发送出来，实现原来遥控器的功能。本文主要采用 RAM256 位速率的 ATC89 C51 微控制器，使用红外发射，红外接收设备等简单易用的装置发送和接收信号，是基于各种远程编码复制，学习，然后播放原有的遥控功能。电路比较简单，但是系统安全可靠，抗干扰能力强，也可以作为人们家电的控制器。本文从多个方面将学习
3、型红外遥控器拆分，将学习型遥控器分为键盘电路、红外发射电路、红外接收电路、存储电路等，以及将系统硬件完美接合的软件程序。键盘电路作为用户端，发送信号到红外发射电路，发射电路将信号发射出去，然后信号就会被传输到红外接收电路。但是在这之后要放大跟解调电路，为什么呢？因为红外二极管的功率基本都很小，所以发出的信号都比较微弱，所以需要放大跟解调。然后对电平信号进行微处理，处理然后将其存储到外部存储器中。关键词：AT89C51 ；学习遥控；红外遥控；编码方式AbstractInfrared remote control is a very easy to see remote control in da
4、ily family life. Infrared remote control device has good performance, not only small size, but also low power consumption, the price is also very cheap, very in line with the needs of the public. The infrared remote controller designed in this paper is a learning infrared remote control device based
5、 on the market tens of thousands of remote control design.The popularity of Smart home- smart home, a large number of remote control of household appliances, so the choice of specific remote from many remote control is a waste of time, so the study of infrared remote control. It is characterized by:
6、 there are many sets of coding in the remote controller, no longer limited to only a set of coding, Learning infrared remote controller can become the controller of many household appliances, and make peoples life more quick and more lazy.The learning remote controller can copy the coding of other r
7、emote controls, and can also store the coding of these remote controls. When learning the new remote control to copy the coding of those remote controls, it receives signals from the remote controls, then copies them and controls the appliances by coding them. The use of learning remote control does
8、 not require user input encoding, because learning remote controller has good copy the original remote control encoding, and the encoding is stored into a memory learning remote controller, when the remote control of home appliances, learning remote control will send the signal through the encoding,
9、 realization the original remote control function.This paper mainly uses the RAM256 bit rate ATC89 C51 micro controller, using infrared transmitting, sending and receiving signals of infrared receiving equipment is simple and easy to use the device, is a variety of remote encoding replication, based
10、 on learning, and then play the original remote control function. The circuit is relatively simple, but the system is safe and reliable, anti-interference ability, but also as a controller for peoples home appliances.The learning infrared remote control split from many aspects, the learning remote c
11、ontroller consists of a keyboard circuit, an infrared emission circuit, an infrared receiving circuit, memory circuit, and the system hardware and software program perfect bonding. The keyboard circuit as the user terminal sends a signal to the infrared transmitting circuit, the transmitting circuit
12、 transmits the signal out, sent to the infrared receiving circuit, The signal is then transmitted to the infrared receiving circuit. But after that, we need to amplify and demodulate the circuit. Why? Because the infrared diode power is very small, so the signal is relatively weak, so we need to enl
13、arge and demodulate. The level signal is then processed, processed, and stored in an external memory.Key Words：AT89C51;Learning remote control; infrared remote control; coding mode目录摘要 IAbstract II引言 1第一章课题研究 21.1 课题研究的背景 21.2 课题的国内外发展动态 31.3 学习型遥控器的介绍 41.4 论文内容及各章节安排 5第二章学习型遥控器的工作原理 72.1 工作原理 72.2
14、本章小结 9第三章系统硬件电路设计 103.1 AT89C52 单片机 103.2 键盘电路的设计 113.3 红外接收电路 123.4 红外发射电路 123.5 存储电路 133.6 硬件总原理图 143.7 本章小结 15第四章系统软件设计 164.1 键盘扫描程序 164.2 红外解码程序 164.3 AT2402 存储程序 174.3.1 I2C 总线技术原理及其工作特点 174.3.2 AT2402 存储程序 204.4 红外编码程序 224.4.1 读取 EEPROM 数据到单片机 RAM 中 224.4.2 红外编码发射程序 234.4.338KHz 方波程序 244.5 学习与
15、发射的切换程序 254.6 本章小结 26第五章结果分析 7第六章结论与展望 27参考文献 28致谢 46引言什么是学习型红外遥控器？普通的遥控器只能控制单一的家用电器，而学习型红外遥控器因此遥控器内不止一套编码，而是许多套编码，因此可以对多种家用电器进行控制。因此学习型遥控器还可以对其他遥控器进行学习，复制其他遥控器里面的编码，然后可以发挥该遥控器的功用。要形成一个红外遥控系统，它应该有信号发射器，信号接收器以及相应的处理器和外围电路。 例如信号发射器，指令键位、产生信号的电路、调制解调电路、红外二极管加上驱动电路构成了信号发射器。在按下指令键的时候，指令的信号发生电路就会发射特定的控制指令
16、信号，然后调制电路调制控制信号，经由驱动电路让红外发射器工作，发射出红外遥控信号。对于信号接收器来说，红外接收器、放置在前面的发达电路、调制解调电路、负责检测出信号的电路、执行信号的电路、存储电路、加上驱动电路构成信号接收器。当红外发射器发出的红外信号发射到红外接收器、并且红外接收器接收到了的时候，红外接收器会将光信号转变为电信号，因为这时候的信号一般很微弱，所以要经由前置的放大电路放大，然后被解调器解调，再经由信号检出电路检出，然后经过存储之后，传送到驱动电路，驱动电路驱动执行新号的电路，完成信号的执行。另外，无线遥控器可以分为无线电波型，声控型，超声波型和红外型四种。由于无线电干扰其他电视
17、产品和无线电通信设备很容易，并且无线电本身的抗干扰性差，容易误操作，不能大量使用。超声波波段小，易受噪声干扰，系统抗干扰能力差，声音识别难度低，未被广泛应用。红外遥控模式使用红外线作为载波来传输控制信息。随着科学技术的高速发展，单片机的出现加快了红外遥控数字编码方式的快速发展。现在，无线遥控方式基本上都是使用红外遥控器。计算机跟网络的发展，从多个方面改变了人们的生活方式，智能家居就是其中最典型的例子，既然谈到家居，那么就不得不说对于家居中不可或缺的家用电器了， 而对家用电器最有影响用户体验的，那么就一定是遥控器了。所以，一个良好的遥控器会十分影响用户的体验。遥控器中，用到的系统中最稳定也最满足
18、大众需求的就是红外遥控系统，其抗干扰能力强、系统稳定、节约电源、价格便宜的诸多优点使人们对它十分青睐，因此它在很多领域都有应用，比如电视机、空调、录影机等。学习型红外遥控器一般以单片机为核心，通过红外发射二极管发射信号，然后经过红外接收器接收信号，保存在存储器中，然后将信号经过处理，通过执行信号的电路实现遥控器的功能。第一章课题研究1.1 课题研究的背景二十世纪八十年代以后，日本电视产品的飞速发展，红外遥控技术在这方面得到了广泛的应用，为了实现远程代码发布，他们采用了集成发射芯片，这种芯片的特点是：单控制（内置预设遥控器编码只有一种）。当智能家居如初升骄阳升起的时候，家电行业里的竞争也进行的如
19、火如荼。而遥控器作为家用电器的重要组成部分，它的竞争的激烈性也是十分的。红外遥控器是用户在几米甚至几十米外可以控制各种电器的操作装置，大量应用于家用电器，但是有些家用电器还是不用遥控器的，在随着家电增多遥控器也越来越多的时候，人们经常在使用时感到麻烦。另外，如果遥控器不小心遗失，那么找到匹配的遥控器很麻烦。智能遥控器具有学习功能，以低成本为核心，可解码远程存储编码，并且仿真发射，并且智能遥控器可以控制多个设备而不是一个设备。现在流行的学习型遥控器只能在一定范围内控制一些家用电器，而无法做到控制所有的家用电器。本文使用普通 MCU 测量遥控信号的波形，然后重播测量数据。只用到高电平、低电平的传输
20、信号波形，无论如何编码，都可以使其真正“通用” ，成本更低。学习型红外遥控器也应用于很多其他的领域：1、工业行车：工业行车是目前最广泛使用红外遥控的现场遥控系统之一，例如在德国，约占遥控系统年产量的 40左右； 特别是炼金、汽车制造业、造纸厂、仓库物料等新兴业务几乎都在使用工业无线遥控器2、汽车吊、随车吊：一般来说，大型的起重设备的控制系统都有能把数据返回来的功能，数据返回来之后，用户可以在显示屏上查看数据（如负载、吊杆长度、负载转矩、温度、压力、角度），工作人员可以根据数据来监控起重机的状况；3、混凝土泵车：因为控制台离作业面的距离很高，有的几十米还有的上百米，这里传统的操作方式需要与人数齐
21、备，因为效率低，混凝土泵的性能极限受到了局限；泵长距离大，排量大，矛盾更加突出；工业无线遥控器可以将整机性能极大的发挥出来，泵车司机只需要在工作场所，每个动作都可以在泵操作的遥控系统里面进行，如左右旋转布杆，多级杆提升变幅。操作人员可以将发射系统从泵车控制台上拿下，直接靠近软管喷嘴，控制分配杆的动作和混凝土泵的运行；4、矿山机械：在某些矿井中，能见度很低，所以必须要有反馈装置的遥控器，这样即使在很难看清的矿井下也能控制机械，还有某些环境恶劣的地区，也可轻松控制重型钻凿钻机的钻孔。操作人员可以选择最近的钻孔位置，而不必留在钻探位置 10 米远的钻机的操作平台上。无线电控制系统采用 IP65 保护
22、标准，完全适用于潮湿和盐水环境。大大提高操作安全性，舒适性和准确性，节省投资，提高效率；5、专用机械：其中的钢厂渣装载机，也是用无线遥控系统改造的，仍然依靠手动操作，但是其他的功能，比如机械功率性能和运行模拟功能，全部原装履带式装载机，实现无人操作，以完成清渣的作业。操作员使用轻型变送器可自由选择最佳的视觉位置，远程装载机在除渣操作中平稳运行。遥控装载机的成功应用让工作人员的环境变好了，不会再因为无法看清工作环境，导致高温渣形成，从而是工作人员置于危险中，使操作人员摆脱恶劣环境，提高工作效率，改善冶金渣的工作环境，降低工人的劳动强度；6、建筑塔吊：在欧洲和北美，超过 60的建筑物使用无线遥控旋
23、转起重机，不仅在设备制造成本节约（无空气站），安全性得到大大的保证，工人的工作效率也越来愈高。7、其它方面：工业无线遥控技术的快速发展，在分流机车、装载机、液压机械和港口船舶机械等设备中，广泛的应用工业无线遥控，市场前景非常良好。1.2 课题的国内外发展动态通信和遥控最广泛使用的手段是红外遥控。在彩色电视机和录像机之后，红外遥控器也被用于其他小型电气设备，如录音机、音响设备、空调和玩具。 现在，工业设备也得到了广泛的应用。目前，中国大部分学习遥控器都采用复制编码和波形的方式工作的。但是，由于使用专用的遥控芯片，所以整合性高，成本也很高。现在国内外有几个产品比较好：1、出产于上海慧居智能电子的
24、HJ-JYWC，这种遥控器的主要特点是：触摸屏键组合输入；具有红外学习功能;可以识别载波频率，可以精准识别出各种各样的复杂的红外代码。2、出产于 BREMAX 公司的 NRC-304 网络多功能遥控器，这种遥控器的主要特点为:有可以与机器相连情况下自护学习、脱离主机的自主学习两种模式；具有 USB 接口，当进入到该公司的网站时，可以下载这种家电的遥控器编码，有很强的兼容性。3、Sunwave 公司的 SRC1600，这种遥控器的主要特点为:具有巨大集合设定功能，单一按键巨大集合设定可记忆 60 多个指令；可以进行红外学习，并且有 USB 接口，可预先设置遥控编码和升级遥控器的系统。4、罗技 H
25、armony 1100，这种遥控器主要特点为 :铝合金外壳是黑色的，触摸屏的大小是 3.5 英寸；人们可以依据具体个人的情况增加或者删除屏幕上的功能键；装置可以通过 USB 进行连机，获取罗技公司的在线数据库配置文件。1.3 学习型遥控器的介绍学习型遥控器和复印式遥控器是两种无线工业控制产品。学习型遥控器，实际上其就是对芯片内部的存储器进行了扩展，其可以复制其他的遥控器的编码，然后将编码储存在内部的存储器中。学习型遥控器不需要自己进行编码，只需要将所要用到的遥控器的编码复制到学习型遥控器的内部存储器中。所需要用到的遥控器的功能就可以被学习型遥控器完全发挥出来。表 1.1 学习型红外遥控的分类分
26、类优点缺点使用频段编码格式适用场合固定码格式学习硬件要求简单,存储量小对其他不用编码的遥控器无效低简单单一遥控器波形拷贝方式学习对不用种类的遥控器都可以学习对 RAM 的要求有点大高复杂多种遥控器如表 1.1 所示，学习型遥控器有两种类型：第一种:编码是固定的学习型遥控器,这种遥控器会对其他的遥控器编码进行复制,然后分类,因为编码必须要有发射跟编码解码的程序。这种遥控器的优点是系统硬件不用很好，所以相对便宜，并且对主机的工作频率的要求比较小，因为已经知道发送信号的频率、编码方式等，所以只需要判定采集到的信号就可以了。还有这种遥控器对存储器的大小要求也较低，不需要压缩，将最简单的编码存储。缺点就
27、是只能对已经收到的信号有效果，无法识别新型的编码格式。第二种：拷贝波形的学习型遥控器，这种遥控器会完全 copy 原来遥控器的信号,然后进行一定的压缩，会存储到存储器中。需要时,再从存储器内读取然后解压还原原始信号。这种遥控器的优点是可以学习任何遥控器，不需要更新程序，可以拷贝现在将来的所有遥控器的编码。缺点是它对主控制芯片和存储器的大小的要求都比较高，成本十分的高。红外遥控系统分两部分：发射和接收：红外发射二极管为发射的中心。实际上它就是一个特殊的二极管。它的材料跟不同的不一样，当它工作时，它发出的红外光是不可见的。红外发光二极管形状跟普通的 5 二极管基本相同,但是红外发光二极管有蓝色、黑
28、色、透明三种颜色。如果想要找出红外发光二极管，只需要用用万用表测量一下红外发光二极管的正反电阻就可以了-正向电阻很小，反向电阻特别大。光敏二极管是红外接收部分的主要部分。它一般有两种：正方形跟圆形两种。因为二极管的特性，它必须要反向才能正常的工作，只有这样灵敏度才会比较高。因为发光二极管的功率都很小，所以信号都很弱，所以要经由前置的放大电路放大，近年来大部分的红外接收头已经完成了应用。1.4 论文内容及各章节安排学习型红外遥控器相对于传统遥控器是一种因人们需求而产生的变革，它更加的方便，也更加使用。本文从多个方面详细写了学习型遥控器的工作原理、系统的硬件电路、系统的软件的设计，这些部分组成了学
29、习型遥控器。本论文的章节安排如下：（1）第二章阐述了学习型遥控器的工作原理（2）第三章具体的写出了学习型遥控器的硬件电路的设计，分为：键盘电路、红外发射电路、红外接收电路以及存储电路等（3）第四章则是详细的写了学习型遥控器的系统软件的设计，也就是系统的程序（4）第五章进行了论文的总结并进行了展望第二章学习型红外遥控器的工作原理2.1 工作原理在学习型遥控器的学习过程中，遥控器复制人们所需要遥控器的红外信号。当遥控器接收到红外信号的时候,红外遥控器会放大和解调电路，来处理红外信号。最后，处理 TTL 电平信号需要进行微处理，处理后存储在外部存储器中。当要传输红外信控制信号时,根据键盘中按下的按键
30、的值,将键盘按键的值存储到存储器中,然后将频率调到 38KHz。因为遥控器的频率一般是 38KHz,455KHz 晶体振荡器作为发射机芯片使用。38 到 40KHz 载波调制成红外信号，调制后的信号的宽度大约为 1us。但是必须先解调载波信号，然后记录编码信号的宽度，否则会有很大的误差。当载波为 38 KHZ 时，波形解码由红外接收器进行，38KHz 的载波解码比接收器的解码要高,如图 2.1 所示图 2.1 红外遥控器的调制解调信号在编码中，二进制“0”由脉冲宽度为 0.565 ms，间隔为 0.56 ms，组合表示为 1.125 ms 周期，二进制“1”脉冲宽度为 0.565 ms，间隔为
31、 1.685 ms 和周期 2.25 ms，其波形可以看图 2.2：图 2.2 “0”“1”编码方式一般来说红外发射器的编码脉冲有好几种，比如说：起始码、系统码、功能码还有其反码，这几个编码的频率都是 37KHz。在功能反码之后基本上是一段 23ms 的高电平。如图 2.3 所示：图 2.3 NEC 遥控器的码型为了让耗电能力降低，提高信号发射的效率，42 位二进制码由 0、1 组成，38KHz 的载波调制。红外发射二极管会产生辐射到这片区域里。为了设计不一样的学习型红外遥控器，必须将信号的长度和编码进行区分，然后由微处理器处理 TTL 信号（解调过的信号）和红外信号（经过放大和接收的信号），
32、所以要想执行不同的功能，那么红外接收器接收信号的识别、微处理器和 NEC 编码就要不一样。2.2 本章小结：这一章具体介绍了学习型遥控器具体的工作原理，通过遥控器的编码方式，频率等等方法，具体的阐述了学习型遥控器是如何工作的，可以让我们清楚地了解到遥控器的原理。其次本章介绍了学习型遥控器的两大功能，分别是学习还有发送，并且绘制了红外遥控器的调制解调信号，从编码以及耗电等等不同的角度解释了学习型遥控器到底是什么，让本文条理更加清晰。第三章系统的硬件电路设计矩阵键盘、红外发射器、红外接收器、存储器以及学习发射之间的切换电路等组成了系统的基本硬件，这些均围绕着 AT89C51 单片机，总体框图如图
33、3.1 所示：图 3.1 设计总体框图3.1 AT89C51 单片机单片机是一种集成电路芯片，是中央处理器 CPU、随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、I/O 口、中断系统和定时器/计数器等具备处理数据能力的器件通过超大规模集成电路技术集成到一小块芯片上的微型计算机系统。而 AT89C51 单片机又被简称 51 单片机，是单片机的始祖之一。1971 年，单片机被生产出来，经过了许许多多代的改革，然后英特尔生产出了 8051 单片机，单片机得到了飞速的发展，慢慢的由开始的 4 位或者 8 位发展到了现在的 32 位。现在嵌入式系统的开发与应用更是极大的改革了单片机，也让它开始进入 windows 和 linux 系统。单片机有许多分类，比如通用型、总线型、控制型等等。从单片机使用的范围可以得出单片机的通用型，通用型中的 51 单片机是比较好的，51 单片机有许许多多的用途，可以用在许多领域，所以 51 单片机通用型。
