1、基于单片机的红外线遥控器设计毕业设计毕业设计 设计课题：基于单片机的红外线遥控器设计毕业设计题目：基于单片机的红外线遥控器设计毕业设计目的：本课题是一个典型的单片机红外线遥控器控制系统， 用单片机进行控制遥控码脉冲的存储，发送和接收。特点是控制方便、操作简单、扩展灵活、功能多等。本课题涉及硬件和软件两部分，在设计完硬件的基础上进行软件调试，使学生在学完理论课程后，具备实践动手能力，为以后工作打下基础。毕业设计任务：1. 本系应具有红外线的接收解码，红外线调制发射、操作按键和控制等单元。2. 基于AT89c51单片自行设计单片机系统硬件系统，包括电源，红外接收电路，红外发射电路、复位电路、操作按
2、键等部分；使用CAD/PROTEL软件画系统硬件电路；3.自行设计软件程序并在uvision2进行调试并注释。毕业设计主要技术数据：1. 单片机使用AT89C51具有电源、复位晶振及按键电路设计；2. 红外线调制发射电路、红外线的接收解码器设计；3. 软件设计及流程图；毕业设计工作量要求：论文正文应有各个电路模块说明，硬件电路图，源程序，结论或改进，字数不少于5000字（不包含图所占）毕业设计进度计划：第1周：下达毕业设计任务，认真分析选题要完成的任务及技术指标，然后向指导教师汇报自己的理解，指导教师指出学生的问题，对于合理建议应给与肯定，并修改功能和技术指标；第2周：查阅、收集资料，根据修改
3、后的功能和技术指标，选择确定总体方案，及时和指导教师交流，征求指导教师意见;第3周：根据方案设计硬件系统。完成硬件电路设计，画出硬件电路图，征求指导教师意见；第4周：完成软件部分整体框架设计；第5周：画出软件流程图，完成关键部分软件设计；第6周：完成全部软件设计，征求指导教师建议；第7周：整理资料，撰写完整规范的毕业设计报告（论文）并交指导教师审阅；第8周：准备答辩提纲，进行毕业答辩。毕业设计应完成的技术资料：论文、图纸、源代码参考文献：1、 楼然苗，李光飞编著. 51系列单片机设计实例 北京航天航空大学出版社2、 先锋工作室. 单片机程序设计实例 清华大学出版社3、 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉编
4、著.8051单片机实践与应用 清华大学出版社4、 周航慈编著 单片机应用程序设计北京航天航空大学出版社5、 杨宁 黄元峰编著 微机控制技术第二版 高等教育出版社教研室主任意见：系主管领导意见： 任务下达日期2011年9月15日规定完成日期2011年11月10日摘要 随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的遥控系统开始进入了人们的生活。传统的遥控器采用专用的遥控编码及解码集成电路，这种方法虽然制作简单、容易，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只实用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随便设定
5、等优点。本设计主要应用了AT89C51单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作。遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。其优点硬件电路简单，软件功能完善，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。关键词：单片机，红外遥控，中断，定时，计数，频率Abstract With the development of our society and the gradual improvement of science and technology
6、, various kinds of help remote control systems have began to enter peoples life. The traditional remote controllers adopt special remote control code and decode integrated circuits, though this kind of method is simply and easily, it is only the practical application of some certain special electric
7、 equipments because of the counted functional keys is counted and the restricted function, so the range of application is limited. But the remote controllers which adopt the microprocessors have many advantages such as flexible operating and unceremonious manipulative keys.The design has used AT89C2
8、051 microprocessor as core, integratively apply the interruptive system, timer , counter ,etc. mainly to design originally and also take the advantage of the infrared light. The remote control launcher distinguishes different operation through the control on frequency of infrared emission of light.
9、The remote control receiver judges control operation by adopting the discerned frequency of the received infrared light to finish the whole launching and receiving course.Its advantage is that the hardware circuit is simple, the software is with perfect function, have certain use and reference value
10、Keywords: Microprocessor, Infrared remote control，Interrupt，Timing，Counting，Frequency绪 论人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是
11、红外线而不是可见光。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通5发光二极管相同，只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色，判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（100mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用PC1373H、CX201
12、06A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。第一章 红外发射部分1、引言随着远程教育系统的不断发展和日趋完善， 学校都得到了广泛应用。 同时使用多种设备，如：数字投影机、 DVD 、 VCD 、录像机、电视机等，由于各种
13、设备都自带遥控器，而使用多种遥控器，通过基于单片机的控制指令来对多种设备进行远程控制，不同的设备。从而方便快捷的实现远程控制。红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式。那么，什么是红外线。人的眼睛能看的可见光按波长从长到短排列的波长范围为 0.62 0.76 m ；比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控就是利用波长为 0.76 1.5 m 之间的近红外线来传送控制的。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。红外遥控系统一般分发射和接收两个部分 。 发射部分的主要元件为红外发光二极管。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940mm 左右，外形与普通 5发光二极管相同。成品红外
14、接收头的封装大致有两种： 三只引脚，即电源正（ VDD ）、电源负（ GND ）和数据输出（ VO 或 OUT ）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同， 是不需要复杂的调试和外壳屏蔽， 意成品红外接收头的载波频率。 38kHz ，这是由发射端所使用455kHz 晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取 12 ，所以455kHz 12 37.9kHz 38 kHz 。也有一些遥控系统采用 36 kHz 、 40 kHz 、 56 kHz 等，由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境的、 于10 米）遥控中得到了广泛的应用。2、设计要求与指标红外遥控是目
15、前使用较多的一种遥控手段。功能强、成本低等特点。 系统。设计要求利用红外传输控制指令 及智能控制系统 ，借助 微处理器 强大灵活的控制功能发出 脉冲编码 ，组成的一个遥控系统。本设计的主要技术指标如下：(1) 遥控范围： 4 6 米(2) 显示可控制的通道(3) 灵敏可靠，抗干扰能力强(4) 控制用电器电流最高为 2 A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。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； 多路遥控。红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编 / 解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由几个基本模块组成：直流稳
16、压电源，红外发射电路，红外接收电路及控制部分。发射电路，利用遥控发射利用键盘， 这种代码指令信号调制在 40KH z 的载波上，激励红外光二极管产生具有脉冲串的红外波 ，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。3 红外遥感发射系统的设计 红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。发射系统设计的电路由如下的几个基本模块组成：直流稳压电源，红外发射电路。系统框图如图所示。4、红外发射电路的设计1 、主要芯片 单片机介绍同一般微处理器的 89S52 的控制器也由指令寄存器 IR 。指令译码器 ID 。定时及控制逻辑电路和程序计数器 PC 等组成。程序计
17、数器 PC 是一个 16 为的计数器（注： PC 不属于特殊功能寄存器 SFR 的范畴）。他总是存放着下一个要取得指令的 16 位存储单元地址。也就是说， CPU 总是把 PC 的内容作为地址，从内存中取出指令码或含在指令中的操作数。因此，每当取完一个字节后， PC的内容自动加 1 ，为取下一个字节作好准备。只有在执行转移子程序调用指令和中断响应是例外，那时 PC 的内容不加 1 ，而是指令或中断响应过程自动给 PC 置入新的地址。单片机上电或复 PC 自动清 0 ，即装入地址 0000H ，这就保证了单片机上电或复位后，程序从 0000H 地址开始执 行。指令寄存器 1R 保存当前正在执行的
18、一条指令。执行一条指令，先要把他从程序存储器取到指令存储器中。指令内容含操作码和地址码，操作码送往指令译码器ID，并形成相应指令的微操作信号。地址码送往操作数地址形成实际的操作数地址。定时与操作是微处理器的核心部件，他的任务是控制取指令 执行指令 存取操作数或运算结果等操作，向其他部件发出各种微操作控制信号，协调各部件的工作。 80C51单片机内设有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容就可产生内部时钟信号。2 AT89S52的引脚VCC : 电源GND: 接地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入
19、。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下
20、表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取
21、外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR）时，P2 口送出高八位地址。在这种应用中，P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在fla
22、sh编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3 口还用于实现 AT89S52 的一些特殊功能，这些特殊功能定义如下：口线 特殊功能P3.0 RXD ( 串行口输入端 )P3.1 TXD ( 串行口输出端 )P3.2 /INT0 ( 外部中断 0)P3.3 /INT1 ( 外部中断 1)P3.4 T0 ( 定时器 0 外部输入 )P3.5 T1 ( 定时器 1 外部输入 )P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器写选通)4 2 系统的功能实现方法4 2 1 摇控码的编码格式采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示
23、二进制的“0” ；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合二进制的“1”。4 2 2 遥控码的发射当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成 40kHz 方波由红外线发光管发射出去。 P3.5 端口的输出调制波如图 2 2 所示。图2-2单一按键波形图2-2连续按键波形4 3 红外发射电路图遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在 40KH z 的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。 P1 口作为按键部分， P3.5 口作为发射部分，然后用三极
24、管的放大驱动红外发射。电路如下图所示。4 4 软件设计发射编码的软件设计首先，初始化定时器，定时频率为40KHz的时间段。当按下某一按键时，送数据 1 ，就开始工作。同时定时器溢出，也就是定时器记满了，执行定时器中断，中断程序如下：INTT1 ： CPL P3.5 ； 40KHZ 红外线遥控信号产生RETI ; 中断返回由此就产生了 40KHZ 的载波信号。程序流程图如图 4 3 所示：5 调试结果及其分析本电路总共设计了 8 个输入按键，7，8 为特殊按键。当输入一个按键 5 时，通过红外发射和接收电路，对应的继电器 5 的设备工作即 5号发光二极管发光，而数码管显示工作的设备的个数，就显示
25、 1 。当再次按下按键 5 时， 5号发光二极管灭，数码管显示 0 。当同时按下两个键 3 和 4 时， 3 号和 4 号二极管亮，数码管显示 2 。当按下按键 7 时，所有设备都不工作，数码管显示 0 ，发光二极管都不发光。当按下按键 8 时，所有设备都工作，数码管显示 6 ，发光二极管都发光。本设计在调试过程中也遇到很多问题。(1) 电路要求遥控控制距离为 4 6m ，在利用 38KHz 的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。经过反复调试，换用 40KHz 的接收头时基本满足了设计需求。(2) 由于将 3ms 的接收脉冲放在 1ms 的后面，编码解调出现错误，导致接受端无信号
26、输 出。解决方法是将 3ms 的接收脉冲放在前面就可以接收到信号。 单片机进行数码帧的接收处理， 3 ms 的脉冲检验，当第一位低电平码的脉宽小于 2 ms时就会错误处理。在初始化过程中，将 P1 口全置 0 ，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的 P1口全置 1 ，通过反向使得输出全为 0 ，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求 。6、结论由于目前的遥控装置大多对某一设备进行单独控制，而在本设计中的红外遥控电路设计了多个控制按键，可以对不同的设备，也可以对同一设备的多个功能进行不同的控制。基本符合技术要求。但是本电路也有不完 , 它只能单通道实现对多个设备的控制 , 即它不能同
27、时控制两个或者两个以上的设备。在设计过程中，通过大量的查阅资料，认真研究材料，对单片机有了更为深刻的理解，在设计软件时，须仔细的分析硬件电路，画出程序流程图，培养了我的耐性和刻苦钻研的精神。第二章 红外接受部分1、引言随着远程教育系统的不断发展和日趋完善，利用多媒体作为教学手段在各级各类学校都得到了广泛应用。 但经常会遇到同时使用多种设备，如： DVD 、 VCD 、录像机、电视机等，由于各种设备都自带遥控器，而且不同的设备所遵循的红外传输规约也不尽相同， 操纵这些设备得用多种控器，给使用者带来了诸多不便。基于单片机的控制指令来对多种设备进行远程控制， 从而方便快捷的实现远程控制。远程遥控技术
28、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，被诸多电子设备广泛采用，并越来越多的应用到计算机系统中。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 0.01um0.38 um 的光波为紫外光 ( 线 ) ，波长为 0.76um1000um 的光波，为红外光 ( 线 ) 。红外线遥控是利
29、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，可获得较高的传输效率及较高的可靠性。2、设计要求及指标红外遥控是目前使用较多的一种遥控手段。红外遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。在家庭生活中，录音机、音响设备、空调、彩电都用了红外遥控系统。设计要求利用红外传输控制指令及智能控制系统 ，借助微处理器强大灵活的控制功能发出脉冲编码 ，组成一个遥控系统。 本设
30、计的主要技术指标如下：1. 遥控范围： 4 6 米2. 显示可控制的通道3. 接收灵敏可靠，抗干扰能力强4. 控制用电器电流最高为 2 A3、红外遥控系统的设计红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编 / 解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。设计的电路由如下的几个基本模块组成：红外发射电路，红外接收电路及控制部分。1. 系统框图如图 3 1 所示。2. XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。 3. 输入 / 输出引脚 P0.0 P0.7 、 P10. P 1 .7 、 P2.0 P2.7 和
31、P3.0 P3.7 。 P0 端口（ P0.0 P0.7 ） P0 是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 输入，对端口写 1 时，又可作高阻抗输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位） / 数据总线， 在访问期间激活了内部的上拉电阻。 P 1 端口（ P 1 .0 P 1 .7 ） P 1 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P 1 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1 时，通过内部的上拉 电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。 P2 端口 （ P2.0 P2.7 ） P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P2 的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式） 4 个 TTL 输入。对端口写 1 时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位， P2 作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，这时可用作输入口。P2作为输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和 16 位地址的外部数据存储器 ( 如执行 MOVX
