1、 题 目 基于 AT89C51 单片机红外遥控系统设计 专业班级 学 号 姓 名 指导教师 （讲师） 学院名称 毕业设计 摘 要 作为传统的家用电器，随着空调的普及，电风扇的市场地位受到了巨大的冲击，传统的开 /关、调速功能已经不能满足市场的需求。人们希望电风扇在体积小、作方便等的基础上能够拥有更多的功能，而红外遥控的广泛应用及 单片机技术的成熟，则使得智能红外遥控系统成为了电风扇的发展趋势。 本设计 采用 51 单片机作为 遥控发射接收芯片， HS0038 作为红外一体化接收发射管， 在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控电风扇系统。系统包括接收和发射两大部分，本文设计实现了几项电风扇的基本
2、功能：开 /关功能、 多 级调速功能、 0.5-7.5 小时不同时间段的定时功能，以及自然、正常两种风类的选择功能。 另外本系统有16个按键，可用于扩展控制其他电器。 本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点 。 关键字 ： 红外遥控； 信号调制； 编码； 解码 ； 毕业设计 Abstract With the popularity of air conditioners, the market position of the electric fans which are the traditional household appliances will rec
3、eive a huge impact, the traditional on / off and speed control function have been unfit for the needs of the market. It is hoped that the fans in small, easy to operate, and so on the basis can have more features. When the application of infrared remote control becomes wilder and technologies of SCM
4、 become mature, the remote control system is the trend The design use a special launching and receiving chip which depends on remote control. On the basis of this chip a system of intelligent infrared remote-control was designed for the fan. The system consists of the launching part and the receivin
5、g part. This system is designed to achieve some basic functions of fans: on / off function, three kinds of speed, the timing function which can be chosen at different times of 0.5-7.5 hours, and the function of two kinds of wind which are the natural wind and the normal wind. The design was based on
6、 the needs of the market. Considering that infrared remote control is simple, easy to operate, low-cost Keywords: Infrared Remote Control; Signal Modulation; Encoding; Decoding。 毕业设计 目 录 摘 要 . 1 Abstract . 2 1 绪论 . 1 1.1 课题设计目的及意义 . 1 1.2 红外遥控的设计思路 . 2 2 课题的方案设计与论证 . 4 2.1 红外编码方案 . 4 2.2 硬件系统设计架构 .
7、4 2.3 系统功能需求 . 6 3 系统的硬件结构设计 . 7 3.1 AT89C51系列单片机功能特点 . 7 3.2 红外发射电路 . 10 3.3 红外检测接收电路 . 11 3.4 光电耦合控制电路 . 12 3.5 电源电路设计 . 13 3.6 显示部分的设计 . 14 3.7 键盘设计 . 17 4 系统软件的设计 . 19 4.1 定时 /计数器应用 . 19 4.2 遥控码的发射 . 22 4.3 红外接收 . 24 4.4 调速单元 . 27 4.5 按 键抖动问题 . 29 4.6 系统的软硬件的调试 . 31 结 论 . 32 参考文献 . 33 毕业设计 附 录 .
8、 34 附录 1：发射程序 . 34 附录 2：接收程序 . 37 附录 3：红外发射电路图 . 41 附录 4：红外接收电路图 . 42 致 谢 . 43 毕业设计 1 1 绪论 1.1 课题设计目的及意义 随着科技的发展，人们生活的节奏也越来越快，随之人们对方便，快捷的要求也随之不断增高。遥控器的 出现，在一定程度上满足了人们这个要求。遥控器是由高产的发明家 Robert Adler在五十年代发明的 1。而红外遥控是 20世纪 70年代才开始发展起来的一种远程控制技术，其原理是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制，具体来讲，就是有发射器发出红外线指令信号，有接收器接收下来并
9、对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远程控制。 红外遥控具有独立性、物理特性与可见光相似性、无穿透障碍物的能力及较强的隐蔽性等特点。随着红外遥控技术的开发和迅速发展，很多电器都应用了红外遥控，而电风扇也 不例外。从单纯的在电风扇面板上通过按钮控制，到短距离(10M以内 )的遥控，虽然改变不大，但其带来的便利无疑是巨大的。而红外遥控技术的成熟，也使得遥控电风扇变得设计简单，价格低廉。 作为一种老牌的电器，电风扇具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。虽然现在空调在城市中已经相当普遍，并有替代电风扇的趋势，但由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为一个成熟的家电行业的一员，尤其在中小城市
10、，以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额。 市场的需求促使了电风扇的发展。随着 “ 智能化 ” 的兴起，电风扇的功能也越来越多 ，越来越贴进人们生活。因此，对于电风扇的开发和设计依然有着较大的实用价值。在现有市场上多功能遥控电风扇的基础上，人们提出了一种新型的智能电风扇，相对于过的电风扇，智能电风扇添加了很多人性化的设计，如安全保护，倾倒保护，智能照明等功能，使电风扇更加人性化，相信其丰富的功能，人性化的设计将会大大提高电风扇的市场竞争力 2。 而本设计就是以电风扇为对象，通过红外遥控实现电风扇的几种常用功能如开关、调速、定时等的控制，相对于传统的机械控制，体现出了更加方便快捷的优点
11、 。 毕业设计 2 1.2 红外遥控的设计思路 1.2.1 红外 线简介 红外线又称红外光波，在电磁波谱中，光波的波长范围为 0.01um1000um。根据波长的不同可分为可见光和不可见光，波长为 0.38um0.76um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 0.01um0.38um的光波为紫外光 (线 )，波长为 0.76um1000um 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 0.76um1.5um。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
12、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 0.8um0.94um，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。 1.2.2 红外遥控系统简介 红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成，如图一所示。遥控器用来产生遥控编码脉冲，驱动红外发射管输出红外遥控信号，遥控接收头完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲。遥控编码脉冲是一组串行二进制码，对于一般的红外遥控系统，此串行码输入到微控制器，由其内部 CPU完成对遥控指令解码，并执行相应的遥控功能。使用遥控器作为控制系统的输入，需要解决如下
13、几个关键问题：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号以及解码软件的设计、控制程序的设计。 1.2.3 红外遥控的现状 目前家电中用的最多的遥控方式是红外遥控，红外遥控的特点是不影响周边环境的、不干扰其他电器设备。价格低廉，编码简单，近距离的遥控使用红外遥控非常有优势。 由于红外一体化接收头的出现，大大降低了红外遥控的成本和技术难度，目前不仅在家电领域，在玩具、安防等领域也有广泛的应用。红外遥控系统主要由红外遥控发射装置 、红外接收设备、遥控微处理机等组成。因此，遥控系统是一涉及单片机的数字系统。 目前国内红外遥控电子元器件的竞争很激烈，导致了价格的低廉，表面上有利于消费者，可是长期恶性竞争
14、，互相压价格，必将导致产品质量的下降，最终毕业设计 3 损害的只能是消费者。红外遥控的前景依然看好，不过红外遥控的现状不容乐观。 红外遥控是单工的红外通信方式，整个通信中，需要一个发射端和一个接收端。发送端采用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。红外接收端普遍采用价格便宜，性能可靠的一体化红外接收头接收红 外信号，它同时对信号进行放大、检波、整形，得到 TTL电平的编码信号，再送给单片机，经单片机解码并控制相关对象 3。 图 1-1 遥控器原理框图 毕业设计 4 2 课题的方案设计与论证 2.1 红外编码方案 红外编码有很多种方式，下面列举两种实
15、现方案： 方案一： 脉宽调制的串行码 。 这种遥控码具有以下特征： 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” 。 其相关的波形图如图 2-1所示 : 图 2-1 串行码 编码 方案二：码分制。采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的被控 对象，最小为 2 个脉冲。为了使接收可靠，第一位码宽为 3ms，其余为 1ms，遥控码数据帧间隔大于 10ms，如图 2-2所示。 图 2-2 码分制编码波形图 本设计采用方案二，码分制编码编程简单，在按键较少的情况下优势明显。 2.2 硬件系统设计架构 2.2.1 手持段遥控器 电路框图： 单片机系统由显示电路、红外发射电路以及按键电路，稳压电路等组成。其 电器 0的遥控输出码 电器 1的遥控输出码 毕业设计 5 手持段遥控器电路设计原理图如图 2-3所示： 图 2-3手持段遥控器方框图 2.2.2 红外接收端电路框图： 单片机系统及显示电路、红外发射电路以及按 键电路，电源电路，控制单元等组成。其红外接收端设计原理图如图 2-4 所示： 图 2-4 红外接收端方框图
