1、1目录第一章 项目结项申请表 .2第二章 研究报告 .4一、题目 .5二、摘要 .5三、引言 .5四、正文 .51、红外遥控技术浅析 .52、红外遥控器编码发射电路 .73、单片机解码红外遥控器技术 .104、红外遥控灯的设计 .145、系统调试 .17五、结束语 .17第三章 研究论文 .201、设计背景和目的 .212、系统总体设计 .213、硬件电路部分 .224、软件部分 .235、系统调试 .246、结束语 .24第四章 相关研究过程及项目成果 .25一、 大 学 生 科 研 立 项 申 请 书 .25二、 红外遥控灯系统 .27三、 黄淮学院大学生科研立项中期进度报告表 .31四、
2、 实物照片展示 .33第五章 基于 STC89C52 单片机的红外遥控灯的设计 .351 设计背景和目的 .352 系统总体设计 .353 硬件电路部分 .363.1 时钟电路设计 .363.2 红外接收头 FPS-4901.363.3 继电器控制电路设计 .364 软件部分 .374.1 程序流程图 .374.2 按键设计 .384.3 中断处理程序 .385 系统调试 .386 结束语 .39附录： .402第一章 项目结项申请表黄淮学院大学生科研立项校级项目结项申请表项目名称 红外遥控灯系统成果形式 1、发表论文 2、研究报告 3、实物制作获奖或应用情况 在电脑迷期刊上发表专业论文，收录
3、在维普网并制作出实物项目负责人及主要参加人员简况姓 名 翟壮 系院 信息工程学院 学号 1035140165负责人年级专业 通信工程 1001B 电话 15136587351参与名次 1 2 3 4 5姓 名 尚毅 马从彰 曹浩 李昊峰 王进霞其他主要参加人年级专业 通信 1001 电信 1001 电信 1001 通信 1001 电信 1101项目主要成果简介（着重列出主要创新点、应用价值，并列出必要数据）近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，采用遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人
4、等人群使用。以单片机 STC89C52 为核心、DS1302 时钟芯片、WD6122 红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。经过PROTEUS 软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了 DS1302 时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。利用遥控装置来控制灯的亮灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置、一个电子开关电路以及步进电机等来实现对灯和窗帘的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全
5、。 该装置使用简单方便，可以做成开关而无需更换大量元件，只需在原来灯的开关处并联上该装置即可实现开关控制的功能。如果不用开关而只是用该装置的话，可以节省大量的导线，从而减少浪费、节约资源。该装置的遥控灯功能非常适合学校宿舍使用。在每位同学的床头放置一个红外线发射装置即可以让每位同学对灯的亮和灭进行控制。另外，该装置成本低、性能稳定、使用安全。所以完全可以在家庭、学校等地方推广使用。预期计划的完成情况及存在问题3预期计划的完成情况：制作出了实物，并在电脑迷期刊上发表专业论文，收录在维普网存在的问题： 专业知识有限，不能进行更深层次的研究。指导教师对项目完成质量及存在问题所给出的意见评价建议：不结
6、项（ ） 结项（ ） 优秀（ ）指导教师签名：年 月 日学校评审专家组意见：不结项（ ） 结项（ ） 优秀（ ）签字：年 月 日注：研究报告、论文、图片、成果证明材料依次附后4第二章 研究报告红外遥控灯系统研究报告姓名： 翟 壮 系别：信息工程学院班级：通信 1001 班时间： 2013.3.105一、题目红外遥控灯系统二、摘要文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。 三、引言随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个
7、领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、节约能源、安全健康、创新创意的目的，采用新兴的红外线遥控技术，通过控制白炽灯的开关，实现了白炽灯的智能化设计，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、空调和风扇等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。四、正文1.红外遥控技术浅析1.1、红外技术的发展历史红外光又称红外辐射或红外线，它是一种人眼不可见的光波，是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射，是电磁频谱的一部分,其波段介于可见光和微波波段之间（0.761000 微米） 。通常按波
8、长把红外光谱分成 4 个波段：近红外（0.763 微米） 、中红外（36 微米） 、中远红外（620 微米）和远红外（201000 微米） 。自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度就存在分子和原子无规则的运动，其表面就会不断地辐射红外线，温度越高辐射红外线的强度也越大。自从 1800 年英国天文学家 FWHerschel 发现红外辐射至今，红外技术发展经历了两个多世纪。从那时起， 红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展速度比较缓慢，直到 1940 年前后才真正出现现代红外技术。当时， 德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元件制成了一些军用红外系统。 红外技术发展的先导
9、是红外探测器。1800 年FWHer-schel 发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830 年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在 1940 年以前，研制成的红外探测器主要都是热敏探测器。19 世纪，科学家们使用热敏型红外探测器认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有同样的物理性质，遵守相同的规律。它们是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的参数并可以测量。20 世纪初，测量了大量6的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。20 世纪 30 年代，首次出现红外光谱以后，它发展成
10、在物质分析中不可缺少的仪器。40 年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50 年代，半导体物理学、量子力学等学科的迅速发展，许多可用于红外探测的物理现象和效应，使光电型红外探测器得到新的推动。到 60 年初期，对于 13、35 和 813 微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术 在军、 民两用方面都得到了广泛的应用。在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60 年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电
11、子技术中的外差接收技术，使雷达和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外光，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高出好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外技术的优点：（1）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下的工作能力优于可见光；（2）隐蔽性好，不易被干扰；（3）由于是靠目标和背景之间、目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；（4）红外系统的体积小，重量轻，功耗低；（5）成本低、速度快，而且带宽几乎不受限制。
12、 1.2 红外通讯技术简介 红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、PDA、移动电话之间或与电脑之间进行数据交换，电视机、空调、VCD 的遥控等。 红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线，波长在 0.75m 至 25m 之间。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力较差，所以红外通讯技术更适合应用在短距离无线通讯的场合。目前，红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方面。 数据的红外通信具有数据传输量大，传输速率高等特点，但距离较近，至多可达到 1m；红外遥
13、控所需传输的数据量较小，一般仅为几个至几十个字节的控制码，传输距离相对较远（小于 10 米） 。 由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，因此红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速 率不高。为解决多种设备之间的互连互通问题，1993 年成立了红外数据协会（IrDA,InfraredDataAssociation）以建立统一的红外数据通讯标准。 1.3 遥控技术的发展与现状到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（NikolaTesla）(1856-1943)的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在 1898 年时开发出
14、来的（美国专利 613809 号） ，叫做“MethodofandApparatusforControllingMechanismofMov-ingVehicleorVehicles” 。到了 60 年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于受当时技术条件的限制，遥控技术发展很缓慢。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发展。在遥控7方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。 无论采用何种方式，准确无误地传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电
15、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。较为理想的是光控方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。 由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。信息可以直接对红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息。 从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是目前大多数红
16、外遥控器所采用的方法。 红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。1.4 市场前景及研究意义 红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，在车载影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边环境、 不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；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，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因
17、此，现在红外遥控在家用电器、近距离（小于 10 米）遥控中得到了广泛的应用。 自 2005 年起，台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总产量的 80%，且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求的快速增长的刺激，其出口总值仍在上升。近年来，随着遥控制造产业的不断成熟，遥控器市场竞争十分激烈，遥控器的价格也出现下滑趋势，但高端产品的价格上升势头较好，因此，在未来一两年内，国内供应商主要生产中低端红外产品，而技术较强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器，而台湾制造商则转向采用更新的技术，因此，中国制造商可为海外买家提供各种规格的遥控器
18、。 除了国外市场，国内自身的需求量也十分巨大。就拿福建省来说，福建是国内的电子大省之一，厦华、厦新、万利达和灿坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大，而福建省内主要的红外遥控设备厂商是厦门华联，其每年对红外遥控芯片的需求量在两千万以上。由此可见，发展红外遥控技术，不但有巨大的市场前景，促进整个相关行业的发展。2、红外遥控器编码发射电路WD6122 芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用 CMOS 工艺制造,最多可外接 64 个按键,并有三组双重按键。封装形式为 SOP-24 和 SOP-20。82.1. 编码方式WD6122 所发射的一帧码含有一个引导码，16 位的用户编码和 8 位的键数据码
19、、键数据码的反码也同时被传送。码型结构如下：引导码由一个 9ms 的载波波形和 4.5ms 的关断时间构成，它作为随后发射的码的引导，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM） 。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1” 。每次 8 位的码被传送之后，它们的反码也被传送，减少了系统的误码率。2.2键盘输入矩阵 WD6122 键盘输入矩阵请参考下图：92.3按键输入 WD6122 在键扫描输入端 KI0KI7 和键扫描定时信号输入/输出端KI/O0KI/O7 构成的 88 矩阵上共设置 64 个按键。 只有
20、第 21#键与其它连在KI/O5 线上的键即 22# 、23# 、24#键组合才能实现双重按键功能。即只有下列按键的组合才能进行双重按键操作。 1) 21#键与 22#键；2 ）21#键与 23#键；3 ）21# 键与 24#键 每个键输入端与电源负端 VSS 之间均接有下拉电阻。当有超过一个以上的按键（除非双重按键的组合 21#与 22#键 21#与 23#键 21#与 24#键）同时按下时，码的发射输出将停止。 当一个键按下时先读取用户码和键数据码，22ms 后遥控输出端（REM）启动输出，按键时间只有超过 22ms 才能输出一帧码，超过 108ms 后才能输出第二帧码。2.4. 双重按键
21、的编码 双重按键功能对于录音座的录音等功能很有用，下表给出了三个双重按键所对应的键数据码。 （请参阅按键输入一节）注：SEL 与 VSS 相连时，D7=1；SEL 与 VDD 相连时，D7=0。102.5. 遥控输出波形 WD6122 的输出波形如下图所示3、单片机解码红外遥控器技术电视遥控器使用的是专用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012，飞利浦 SAA3010T 等，通常彩电遥控信号的发射，就是将某个按键所对应的控制指令和系统码(由 0 和 1 组成的序列)，调制在 38KHz 的载波上，然后经放大、驱动红外发射管将信号发射出去。不同公司的遥控芯片，采用的遥控码格式也不一样。
22、较普遍的有两种，一种是 NEC 标准，一种是 PHILIPS 标准。NEC 标准：遥控载波的频率为 38KHz(占空比为 1:3)；当某个按键按下时，系统首先发射一个完整的全码，如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。 一个完整的全码=引导码+用户码+用户码+数据码+数据反码。 其中，引导码高电平4.5ms，低电平 4.5ms；系统码 8 位，数据码 8 位，共 32 位；其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后 16 位为 8 位的操作码和 8 位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。收端根据数据码做出应该执行什么动作的判断。连发代码是在持续按键时发送的码。它告知接收端，某键是在被连续地按着。NEC 标准下的发射码表示发射数据时 0 用“0.56ms 高电平0.565ms 低电平=1.125ms”表示，数据1 用“高电平 0.56ms低电平 1.69ms=2.25ms”表示
