1、本 科 毕 业 设 计单片机遥控器的设计所在学院 专业班级 电子与信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I摘要随着单片机嵌入式应用系统和红外线遥控技术的发展，越来越多的单片机红外遥控器械在日常控制中得到了广泛的应用。在工控设备中，传统方法是用专用的调频发射和接收电路来实现的，这种设计方法要考虑载波的产生传播、接收的自动增益控制等。在设计、制作和调试上比较繁琐，并且容易产生电磁干扰。如果采用现在广泛使用的红外线遥控器作为遥控系统，就可以有效地克服电磁干扰的缺点。由 于 红 外 线 遥 控 器 不 具 有 像 无 线 电 调 频 遥 控 器那 样 有 穿 过 障 碍 物 去
2、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 调 频 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 ， 红 外线 遥 控 器 可 以 有 相 同 的 遥 控 频 率 或 编 码 ， 不 会 出 现 遥 控 信 号 干 扰 邻 居 电 器 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 。 单 片 机 红 外 遥 控 装 置 体积 小 、 功 耗 低
3、、 编 程 灵 活 、 功 能 强 、 成 本 低 等 特 点 。 本 课 题 主 要 研 究 了 如 何 用 单 片 机 来 实 现 红 外 线 遥 控 并 且 控 制 电 器 设 备 的 开 关 。 通 过 设计 遥 控 器 系 统 的 发 送 系 统 和 接 收 系 统 ， 进 行 了 硬 件 电 路 和 控 制 程 序 的 设 计 调 试 ， 最 后 经 过实 际 功 能 测 试 ， 编出控制源程序，做出演示实物，完成设计论文，实 现 了 对 一 个 照 明 灯 的亮 度 及 开 关 遥 控 控 制 。在此过程中，查找相关的文献，资料，对关于红外线遥控方面的资料进行整理，应用到论文中。
4、设计的优点在于设计用的是软件的方法实行红外的编码和解码，没有用到专用的芯片，从而大大降低了生产成本。设计的目的主要是通过对单片机红外线遥控器的设计，掌握单片机应用系统的设计方法，提高单片机综合应用设计能力。单片机应用系统加接这种红外遥控键盘，接口简单，操作方便，全中断软件解码性能可靠稳定，抗干扰能力较强，并且节约了单片机应用系统的硬件资源，且有很好的应用空间。关键字：单片机；红外线；遥控；设计IIDesign of SCM Remote ControlAbstractWith the embedded microcontroller applications and the developme
5、nt of infrared remote control technology, more and more infrared remote control has widely applications in daily controlling. In the industrial equipment, traditional method is to use special frequency modulation transmitter and receiver circuitry to achieve. This design should consider the problem
6、of generation and propagation of the carrier frequency vibration, receiver automatic gain control, made in the design, manufacture and commissioning is very cumbersome, prone to electromagnetic interference，If by now use the infrared which is widely used as control system can effectively overcome th
7、ese electromagnetic interference shortcomings remote control dose not have the radio frequency modulation remote control as through a barrier as the ability to control the controlled object, so in the design of infrared remote control of home appliance, doesnt need like the radio frequency modulatio
8、n remote control, each set(transmitter and receiver)have different frequencies or coded remote control, infrared remote control products can have the same frequency or code, will not come up to interfere neighborhood situation. This is mass production and on the universal infrared remote control in
9、the household provides a great aspects SCM infrared remote control have the feature of small sizes, low power consumption, flexible programming, powerful and low cost .The main topic is to study how to achieve the remote microcontroller and control electrical switches. By design the transmitting and
10、 receiving system of SCM remote control system. after analysis and design the hardware circuit and control program, test the actual function, this design realizes the remote control of a floodlights brightness and switch. In the processing, searching the relevant documents, data, sort the informatio
11、n on the infrared remote areas and applied to the paper. The advantages of this design is using the software to implement the encoding and decoding IR, did not use a dedicated chip, thus greatly reducing the production cost. Through the design of infrared remote control , the main purpose of the des
12、ign of the microcontroller is to master microcomputer application system design methods to improve the integrated application design capabilities. SCM applications plus access this infrared remote control keyboard ,simply interface, easily operation , all the interrupt software decoder reliable perf
13、ormance and stability, anti-interference ability , and saving the MCU application system hardware resources, and have a good use of space.Keywords: SCM; Infrared; Remote; designIII目 录第 1 章 前言 .11.1 红外遥控系统的基本原理 .11.2 单片机红外遥控器的开发应用 .11.3 毕业设计的任务要求及目的 .1第 2 章 系统硬件电路的设计 .22.1 遥控器的硬件设计原理 .22.1.1 单片机最小系统电
14、路 .22.1.2 操作键盘扫描电路 .32.1.3 低功耗控制电路 .32.1.4 红外管发射和指示电路 .32.2 接收控制系统的硬件设计原理 .42.2.1 AT89C52 单片机最小系统 .42.2.2 电源电路 .52.2.3 红外接收和状态指示电路 .62.2.4 50HZ 交流电过零检测电路 .62.2.5 照明灯的开关以及亮度调节控制模块 .7第 3 章 系统软件设计原理 .93.1 遥控器的软件设计 .93.1.1 主程序和中断服务程序入口模块 .93.1.2 初始化程序和主程序模块 .93.1.3 外部中断 1 和定时/计数器 1 中断服务程序模块 .103.1.4 独立键
15、盘、红外发射程序和遥控编码格式 .113.1.5 延时程序模块 .123.2 接收控制系统的软件设计 .123.2.1 主程序和中断服务程序入口模块 .123.2.2 初始化和主程序 .133.2.3 外部中断 0 服务程序 .143.2.4 软件抗干扰设计 .15第 4 章 调试与性能分析 .16IV小结 .17致谢 .18【参考文献】 .19附录 1： 遥控器系统电路原理图 .20附录 2： 接收系统电路原理图 .21附录 3： 红外遥控器实物图 .22附录 4： 遥控器系统软件程序 .23附录 5： 接收控制系统软件程序 .291第 1 章 前言1.1 红外遥控系统的基本原理 无线遥控是
16、指利用无线电波、红外线、超声波等作为载体，不用导线。而在空间传输信号，实现对被控目标的控制。实现对以家用电器为代表的中小型电器的遥控方法，主要有无线电遥控和红外线遥控。红外线遥控的发射电路采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由三极管、红外接收二极管或硅光电池组成，它们将发射雕红外光、红外发射器转换为相应的电信号，再送后置放大器。发射器一般由指令键（或操作杆） 、指令编码系统、驱动电路、调制电路、发射电路等几部分组成。当推动操作杆或按下指令键时，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的指令编码信号。接
17、收电路一般由接收电路、调制电路、放大电路、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并执行电路实现各种指令的操作控制（机构） 。1.2 单片机红外遥控器的开发应用 红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，低功耗，成本低，易实现等显著优点，被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中。 红外线遥控与无线电遥控相比：红外光波的波长远小于无线电电波的波长
18、，而且由 于 红 外 线 遥 控 器 不 具 有 像 无 线 电 调 频 遥 控 器 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 调 频 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 ， 红 外 线 遥 控 器 可 以 有 相 同 的 遥 控 频 率 或 编 码 ，不 会 出 现 遥 控 信 号 干 扰 邻 居 电 器 的 情 况 。 这 对 于 大 批 量 生 产 以 及 在 家 用 电 器 上 普 及
19、红 外 线遥 控 提 供 了 极 大 的 方 面 。 单 片 机 红 外 遥 控 装 置 体 积 小 、 功 耗 低 、 编 程 灵 活 、 功 能 强 ， 成 本低 等 特 点 ， 因 而 ， 在 彩 电 、 录 像 机 、 录 音 机 、 音 响 设 备 、 空 调 机 以 及 玩 具 等 其 他 小 型 电 器装 置 上 纷 纷 采 用 了 红 外 线 遥 控 ， 在 工 业 设 备 中 ， 在 有 高 压 、 辐 射 、 大 功 率 电 器 等 环 境 下 ，采 用 红 外 线 遥 控 不 仅 可 靠 而 且 能 有 效 的 防 止 电 气 干 扰 。 1.3 毕业设计的任务要求及目的
20、 此 次 设 计 的 要 求 是 用 单 片 机 设 计 出 能 控 制 灯 泡 亮 度 的 控 制 器 与 遥 控 器 实 物 ， 编 出 控 制源 程 序 ， 做 出 演 示 实 物 ， 完 成 设 计 论 文 。 在 此 过 程 中 ， 查 找 相 关 的 文 献 ， 资 料 ， 对 关 于 红外 线 遥 控 方 面 的 资 料 进 行 整 理 ， 应 用 到 论 文 中 。 设 计 的 目 的 主 要 是 通 过 对 单 片 机 红 外 线 遥控 器 的 设 计 ， 掌 握 单 片 机 应 用 系 统 的 设 计 方 法 ， 提 高 单 片 机 综 合 应 用 设 计 能 力 。2第
21、2 章 系统硬件电路的设计2.1 遥控器的硬件设计原理 遥 控 器 的 硬 件 设 计 原 理 框 图 如 图 2.1 所 示 。图 2.1 遥 控 器 的 硬 件 设 计 原 理 框 图 遥 控 器 的 硬 件 部 分 主 要 由 单 片 机 最 小 系 统 、 电 源 、 红 外 管 发 射 、 发 射 指 示 、 操 作 键 盘五 部 分 电 路 组 成 。 单 片 机 平 时 处 于 低 功 耗 空 闲 状 态 ， 一 旦 有 键 按 下 ， 就 会 通 过 中 断 唤 醒 单片 机 ， 进 行 键 盘 查 询 ， 并 由 查 询 的 键 号 控 制 红 外 管 发 射 相 应 的 脉
22、 冲 ， 发 射 完 毕 后 再 进 入 低功 耗 空 闲 状 态 ， 以 节 省 电 池 。2.1.1 单片机最小系统电路 遥 控 电 路 的 主 芯 片 采 用 的 是 美 国 ATMEL 公 司 的 AT89C2051 FLASH 单 片 机 ， 该 器 件 采用 ATMEL 公 司 高 密 性 、 非 易 失 性 存 储 的 技 术 生 产 ， 兼 容 标 准 MCS-51 指 令 系 统 ， 具 有2K 字 节 可 重 编 程 闪 速 存 储 器 ， 2.7V-6V 的 电 源 使 用 电 压 。 128*8 位 的 内 部 RAM， 两 个16 位 定 时 器 /计 数 器 ， 5
23、 个 中 断 源 ， 直 接 LED 驱 动 输 出 ， 以 及 低 功 耗 空 闲 和 掉 电 方 式 等一 系 列 的 功 能 。AT89C2051 的 最 小 系 统 由 电 源 电 路 、 复 位 电 路 、 晶 振 电 路 组 成 如 图 2.2 所 示 。图 2.2 AT89C2051 电源、复位、晶振电路 由于 AT89C2051 采用的是 2.7V-6V 范围的电源，所以遥控器采用两节 1.5V 电池串联提供 3V 电源来供电。复位电路是单片机初上电时将 PC 指针指向地址 0x0000 的操作。当上电时振荡器运行，此时只要给 RST 引脚两个以上机器周期的高电平便可完成系统硬
24、件复位。遥控系统采用的是上电自动复位，上电瞬间电容器上的电压不能突变，RST 上的电压是VCC 和电容器上的电压之差，因而 RST 电压大小与 VCC 相同。外部复位电路是为内部复位电路提供两个机器周期以上的高电平而设计的。随着充电的进行，电容器上电压不断上升，而 RST 电压就随着下降，RST 脚上只要保持 10ms 以上高电平系统就有效复位。电容 C 可取+3V 电源红外管发射电路操作键盘工作指示灯AT892051单片机X3pP4INGU310-33uf。电阻 R 可取 1.2-10。遥控系统设计中 C 取 10uF，电阻 R 取 10k，充电时间常数为 1010-610103=100（m
25、s） ，符合上电复位要求。 2.1.2 操作键盘扫描电路 单片机的键盘大致可以分为两种，即行列式键盘和独立键盘。行列式键盘又称为矩阵键盘，行列式键盘用单片机的 I/O 口组成行、列结构。按键设置在行列的交点上，行列线分别连接到按键的开与关，键盘中有无按键按下是由列线送入全扫描字、行线读入行线状态来判断的。独立键盘则比较简单它是通过直接查询的方式确定具体是哪个按键被按下。遥控系统中并不经常需要键输入，为了提高 CPU 效率，同时也为了节约电池电源能量，单片机采用的是中断扫描工作方式，有键按下时触发外部中断结束低功耗方式，然后单片机执行键盘扫描和按键功能程序。由于设计用到的按键不是很多，而且整个系
26、统的 I/O 口利用率不高所以选择了程序设计比较简单的独立键盘。2.1.3 低功耗控制电路 低功耗控制电路如图2.3所示。图 2.3 低功耗控制电路图 AT89C2051 的 CPU 有两种节电工作方式，即空闲方式和掉电方式。该遥控器采用了空闲节电工作方式，只要执行指令“MOV PCON,#01H”的指令后系统自动进入空闲工作模式，这时内部时钟不向 CPU 提供，而只供给中断、串行口、定时器部分。系统退出空闲工作方式有两种方式：一是任何被允许的中断请求被响应时，二是硬件复位时，都由硬件将 IDL 清零。由于除了硬件复位时可以退出空闲模式外，还可以通过外部中断，串行口，定时器的中断响应退出空闲模
27、式。遥控器退出低功耗空闲模式的电路由六个 IN4148 二极管组成与门。当有按键按下时由与门电路触发外部中断 1，单片机被唤醒，退出空闲工作模式，进入按键扫描程序，执行完相关的工作后又进入空闲模式待机，整个工作过程单片机大多处于空闲状态，功耗相当低，从而延长了电池的工作时间。2.1.4 红外管发射和指示电路 红外管发射和指示灯电路如图2.4所示ST/VP.0XD2AL45IN6789GU4RST/VPP1P3.0/RXD2P3.1/TXD3XTAL24XTAL15P3.2/INT06P3.3/INT17P3.4/T08P3.5/T19GND10VCC 20P1.7 19P1.6 18P1.5
28、17P1.4 16P1.3 15P1.2 14AIN1/P1.1 13AIN0/P1.0 12P3.7 11U1AT89C2051Q19012Q29013D1D2指示灯R2101KR3R11KVCCR44.7K红外线发射图 2.4 红外管发射和指示电路图 红外发射电路由两个电阻，一个三极管和一个红外发射管组成。信号由定时器 1 调制成38.5K 的高频信号后由引脚 P3.5 口输出然后经过三极管 9013 功率放大。调整电阻 R1、R2 可以调整红外发射管的发射功率，从而控制发射的距离。指示电路由一个发光二极管、二个电阻和一个三极管组成。平时引脚 P3.0 为高电平，所以 9012 不导通以致
29、发光二极管的正端为低电平和负端没有压降从而发光二极管不亮。当引脚 P3.0 为低电平的时候三极管导通，发光二极管的正极为高电平，发光二极管导通发光。电阻 R3 的大小可以调节发光二极管的亮暗。2.2 接收控制系统的硬件设计原理 遥控器发射的信号经红外接收处理再传送给单片机，单片机根据不同的信息码进行电灯亮度及开关等操作，并完成相应的状态指示。接收控制的系统电路由单片机最小系统电路、状态指示电路、5V 供电电路、 50HZ 交流电过零检测电路、红外接收电路、照明灯控制电路六大部分组成。接收控制系统的硬件设计原理框图如图 2.5 所示。图 2.5 接收控制系统的硬件设计原理框图2.2.1 AT89
30、C52 单片机最小系统最小系统电路主要由电源电路、晶振电路和复位电路组成。此工作电源为稳定的 5V 电VCC红外接收电路 50HZ 交流电过零检测电路220V 降压变压器+5V 电源电路AT89C52单片机照明灯的亮度以及开关控制电路状态指示电路5源。接收控制电路的主芯片采用的是美国 ATMEL 公司的 AT89C52 FLASH 单片机，它具有8K 字节可重编程闪速存储器、 256*8 位内部 RAM、3 个 16 位定时器/计数器、6 个中断源、低功耗空闲和掉电方式等一系列特点。外部复位电路是为内部复位电路提供两个机器周期以上的高电平而设计的。接收控制电路采用按键复位方式，在上电复位电路基
31、础上并接一个复位开关（开关与电容并联） ，这样既可保证上电复位，又可手动复位。电阻 R1 为 1K，R2 为 10K。电容 C1，C2 为 30PF。晶振振荡电路。片内振荡器的反相放大器的输入端 XTAL1 和输出端 XTAL2 接 12MHZ石英晶体，晶振和 30PF 的电容 C1，C2 构成并联谐振电路。这样的电路可以确保单片机在工作状态时更加稳定。AT89C52 单片机的电源、复位、晶振振荡电路如图 2.6 所示。图 2.6 AT89C52 电源、复位、晶振振荡电路图2.2.2 电源电路 电源电路由滤波电容、桥式整流、7805 稳压器及电源指示灯组成，主要流程为降压、整流、滤波、稳压。交流电经过桥式整流变成直流电，再经过电容滤波，7805 集成稳压器成为稳定+5V 电源，由发光二极管指示灯指示电源的状态。电源电路的目的是将 220V 的交流电VC12YRSP.0TEX4789DINWALGOU
