光电红外遥控开关设计(光电系统课程设计)【PCB图仿真图单片机C语言分工心得】

1本科生课程论文论文题目光电红外遥控开关设计课程名称光电系统设计学生姓名学号所在学院所在班级指导教师第1页目录摘要................................................................3关键词：光电技术，红外遥控开关，单片机，多路........................3引言................................................................4一、课程设计目的....................................................4二、课程设计任务与要求..............................................41、设计任务.....................................................42、设计要求.....................................................5三、系统总体设计方案................................................51、红外遥控技术的简介...........................................52、系统总体设计方案.............................................53、光电红外遥控开关系统框图（系统分析）.........................6四.总电路设计.......................................................61、硬件设计原理.................................................62、系统功能的实现方法...........................................6五、系统硬件设计....................................................71、元器件选择...................................................72、单元模块电路设计.............................................7（1）光电红外遥控开关发射电路................................7（2）光电耦合电路............................................8（3）光电红外遥控开关接收电路................................93、系统原理硬件电路图..........................................10六、系统软件设计...................................................101、光电红外遥控开关发射........................................112、光电红外遥控开关接收........................................113、软件程序流程................................................114、编程代码....................................................12七、Protues仿真结果...............................................121、光电遥控开关仿真电路图......................................122、调试结果与分析..............................................12八、将电路图转换为PCB印刷电路板图.................................121、发射部分工程图及PCB图......................................132、接收部分工程图及PCB图......................................14九、团队分工及心得体会.............................................16第2页1、团队介绍及分工..............................................162、队员心得....................................................16（1）成员1.................................................17（2）成员2.................................................17（3）成员3.................................................19（4）成员4.................................................19参考文献...........................................................20附录1光电红外遥控开关系统电路原理图.............................21附录2光电红外遥控系统发射部分程序...............................22附录3光电红外遥控系统接收部分程序...............................27附录4元器件明细清单.............................................30第3页光电红外遥控开关设计摘要本次设计课程是光电红外遥控开关，利用红外线对多路的电器进行开关控制，采用把编码格式进行不同编码，产生不同频率脉冲，控制不同电器设备，达到开关控制的目的。硬件部分主要包括发射部分（包括键盘矩阵、编码调制、红外发送二极管），接收部分分为红外接收头（包括光/电转换、放大解调）和解码MCU。软件部分包括发射编码程序、接收解码程序、数码显示函数等。按下遥控开关不同数字产生不同频率的编码，数码管会显示不同的数字从而达到遥控开关的目的。关键词：光电技术，红外遥控开关，单片机，多路第4页引言光电技术无论在生活领域、科技领域、医学领域都发挥着不可替代的作用。目前市面上的遥控器铺天盖地，对于家电设备的控制，首选红外遥控开关，然而技术和经济的发展使得家庭数字化趋势越来越强烈，单一遥控开关已经不能满足用户要求和市场需求，如果把家用的所有遥控器都解码出来，用一个遥控器来控制多路电器，就方便多了。而光电红外遥控开关辐射较小，不会对人体健康产生较大危害，能与其他电器各行其道。又因为红外线波长较长，所以不同的家用电器不会相互作用。随着单片机的出现，产生了数字编码方式的红外遥控系统。红外遥控彰显出了它独特的魅力。红外线发射装置的遥控发射器造型小且价格低。数字信号编码和二次调制不仅能够完成多路信息的调控，增多遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低。红外线向室外泄露的小，更不会出现信号串扰；它的反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠。所以现在许多遥控器都采用红外遥控方式。本论文主要是通过结合自己所学过的光学、电学、单片机方面的知识，设计红外遥控来控制家庭的多路开关，能用一个遥控器来控制家中较多的电器电源开关，解决生活中开关单一从而造成的使用不便，材料浪费等问题。一、课程设计目的综合运用光学、光电检测、电子技术、单片机课程的理论知识，掌握光电红外遥控开关系统的理论设计原理和系统总体设计方案，及系统分析与各模块单元电路的设计，掌握参数计算、元器件选择等。学会画完整的系统原理电路图和系统印刷电路板布线设计图。提高对软件编程和排错调试能力，提高对系统功能故障分析的能力。学会用keil编译和Protues的ISIS仿真，并根据分析影响仿真结果的各种可能的因素，找到问题并改进解决，完成一份光电系统设计报告，团队分工合作完成光电红外遥控开关课题。二、课程设计任务与要求1、设计任务利用光学、光电检测、电子技术、单片机课程的知识，设计一个光电红外遥第5页控开关设计光电系统，包括相关的探测部分、电子线路、单片机控制、程序设计、系统仿真、电路板设计等。2、设计要求光电红外遥控开关系统总体设计方案；系统分析与各模块或单元电路的设计、参数计算、元器件选择等；完整的系统原理电路图；所需的元器件清单；仿真调试方案与步骤、相应测量表格与测量结论；完整的系统印刷电路板布线设计图。三、系统总体设计方案1、红外遥控技术的简介红外线遥控是利用近红外光传送遥控指令，波长为0.76um-1.5um。用近红外作为遥控光源，是因为红外发射器件(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在0.8um-0.94um，在近红外光波段内，二者的光谱正重合，能够很好匹配，可获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外线作为遥控模式是红外遥控器的载体。因为长波红外线的波长比无线电波较小，用红外线遥控不会干扰到其他家用设备，更不会引起其他的无线电设备的正常工作。况且红外遥控开关有较低的额定电压，有较小的功率损耗，电路简便，有较广的发展前景。红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输，发送端采用脉时调制方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。2、系统总体设计方案以单片机为核心器件设计一个2路或2路以上红外遥控开关，实现控制多个家用电器的功能。用8052单片机片控制发射端U1，AT8952单片机控制接收端U2，中间通过光电耦合装置实现红外发射和接收一体化系统。选用4×4矩阵键盘，可控制16路电器的开关。发射部分包括键盘矩阵、红外数据编码和调制、第6页红外发送二极管。当按下遥控按钮时，单片机将红外信号编码和调制，并产生相应的控制脉冲，接收部分包括红外接收头（光/电转换、放大解调）和解码MCU，中间连接电路（光电耦合器），方便实现在实现红外遥控开关系统一体化仿真。接收到红外遥控信号后，将光信号转变为电信号在经放大、解调、滤波后,将编码信号送入到单片机AT89C51中进行信号识别、解码,然后单片机在进行相应的处理,从而达到控制家电的目的。3、光电红外遥控开关系统框图（系统分析）四.总电路设计1、硬件设计原理红外发射接收一体系统分为红外发射部分U1和红外接收部分U2。发射部分是将发送的二进制信号调制成脉冲信号，再发射。P1口作为键扫描端口，采用4×4矩阵键盘，当按下某一个键后会发出对应的编码。经单片机的编码程序，发射相对应的脉冲频率，即产生具有不同的编码数字脉冲，定时器1中断产生38Khz红外方波信号，其P3.6口输出待发射数据，由三极管放大后向接收端发射。该数据和38k载波信号调制后发射到接收电路，接收电路再通过光电耦合器即IRLINK模块解调后送到U2的外部中断INT0。由光电耦合器将电能转化为光能，发射出去。激励红外光二级管产生具有脉冲串的红外波，传送到遥控接收器。接收到信号后，单片机获取发射频率，由CPU确定发射频率，进行解码，确定控制信号，经由接收装置对红外信号的接收、放大、检波、整形，并产生遥控编码脉冲，完成整个遥控功能。2、系统功能的实现方法二进制信号将会有单片机进行调制，经过单片机后，编码的二进制信号变成间断脉冲串，然后发射出去。红外遥控发射器发射的一