基于单片机红外遥控器

单片机原理及系统课程设计专业：自动化班级：自动化1202姓名：学号：201209111指导教师：于晓英兰州交通大学自动化与电气工程学院2014年12月31日评语：考勤（10）守纪（10）过程（40）设计报告（30）答辩（10）总成绩（100）单片机原理及系统课程设计报告1基于单片机的红外遥控器1方案设计1.1题目基于单片机的红外遥控器。1.2设计目的通过本次设计对所学的单片机知识有更深入的了解；特别是单片机的红外发送，红外接收，中断，定时，计数，频率，矩阵键盘以及红外遥控NEC协议的理解和掌握。同时也能熟练掌握keil软件和protues仿真软件，主要目的是让我们把所学的基础知识运用到实际当中去。1.3方案本设计主要应用了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，应用红外线的优点。遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外线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。发射模块：单片机不工作时一直处于低功耗状态，采用了空闲节电工作方式。当遥控器的某一按键被按下以后，外部中断1产生中断，唤醒单片机进入工作状态，查询键盘按下的是哪一个按键，当确认按键后，控制软件启动定时器T0、T1，T1作为发射时间控制器，T0作为红外线发射频率控制器，T0定时溢出时中断程序使红外管接口电平反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就得到不同的发射频率。T1定时溢出时中断程序关闭T0定时器，停止红外线发射。其设计原理框图如图1所示。接收模块；利用单片机中的T0作为红外脉冲计数器，T1作为计数时间控制器。当电路中红外接收管接收到第一个红外脉冲时，外部中断1被触发，启动计数器T0和定时器T1。定时溢出，中断程序关闭计数器T0，读入计数值并进行判断，确定操作对象（遥控按键）对其进行反转操作，控制电路对所控制的负载进行开或关。其设计原理框图如图2所示。1.4模块图红外发射部分对应模块图如图1所示，红外接收部对应模块图如图2所示，其功能为方案所述。单片机原理及系统课程设计报告2AT89C51单片机AT89C51单片机矩阵键盘矩阵键盘红外发射电路红外发射电路5V电源5V电源图1发射部分模块图AT89C51单片机AT89C51单片机控制继电器开关控制继电器开关红外接收电路红外接收电路状态指示电路状态指示电路图2接收部分模块图2硬件设计2.1单片机最小系统单片机的最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统，对51单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。P10P11P12P13P14P15P16P17XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51C222PFX112MR31kC122PFC310uF图3单片机的最小系统2.2矩阵键盘电路图3为矩阵键盘电路。矩阵键盘的行线分别与单片机的p1.7,p1.6,p1.5p1.4相连接，列线分别与单片机的的p1.3，p1.2，p1.1，p1.0相连接。行列单片机原理及系统课程设计报告3线的低为分别为p1.7，p1.3。扫描键盘时通过先扫行再扫列确定按键的位置。P14P15P16P17P10P11P12P13图3矩阵键盘电路2.3红外发射电路图4为红外发射电路，当原始信号为低电平的时候，38KHZ载波输出，当信号为低电平的时候不发送载波。用38KHZ的载波去装载原始信号。图4红外发射电路2.4红外接收电路图5为红外接收电路，红外接收完成对红外信号的接收、放大、检波、整形，并解调出遥控编码脉冲，为了减少干扰，采用的是一体化红外接收头，它接收的红外信号频率为38KHZ。单片机原理及系统课程设计报告4图5红外接收电路2.5仿真发射接收电路图6位为仿真发射接收电路，由于proteus仿真无线传输，故利用中断在单片机产生频率为38KHZ的载波信号，，把发射部分和接收部分用红外接收发射管连接，再在单片机内部进行解调。DemodulatorIRL1IRLINK红外接收发射管U3NOT图6仿真发射接收电路2.6接收状态反映电路图7所示为输出状态反映电路，当按下矩阵开关的四个不同按键，继电器分别响应开关状态。P110P114P135RL1OMIH-SH-105DRL2OMIH-SH-105DQ1PNPR62.2kD6LED-REDR71kQ2PNPR81kR92.2kD7LED-REDR101kL15VL25V图7输出状态反映电路单片机原理及系统课程设计报告52.7整体仿真电路图8所示为整体仿真电路，红外遥控就是把红外线作为载体的遥控方式。由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。当按下遥控器按钮就会产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在38kHz的截波上，激励红外光二级管产生具有脉冲串的红外波，通过空间的传送到受控机内的遥控接收器。在接收过程中，红外波信号通过光电二级管转换为38kHz的电信号，此信号经过放大、检波、整形、解调、送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。但由于proteus仿真软件无法进行无线仿真，故利用中断在单片机产生频率为38KHZ的载波信号，装载原始信号，再在接收部分进行解调。控制继电器的开关。P14P15P16P17P10P11P12P13P110P114P10P11P12P13P14P15P16P17P110P114P135P136P135P136XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51D1LED-REDR12.2kDemodulatorIRL1IRLINK红外接收发射管U3NOTRL1OMIH-SH-105DRL2OMIH-SH-105DRL3OMIH-SH-105DRL4OMIH-SH-105DQ1PNPR62.2kD6LED-REDR71kQ2PNPR81kR92.2kD7LED-REDQ3PNPQ4PNPR101kR112.2kR122.2kD8LED-REDD9LED-REDR131kL15VL25VL35VL45VC222PFX112MR31kC122PFC310uF图8整体仿真电路3软件设计3.1流程图流程图有两部分组成，分别为发射部分和接收部分。单片机原理及系统课程设计报告6开始开始定时中断38KHz定时中断38KHz扫描键盘扫描键盘发送9ms的起始码载波有效发送9ms的起始码载波有效发送4.5ms的结果码载波无效发送4.5ms的结果码载波无效发送16位地址的前8位发送16位地址的前8位发送16位地址的后8位发送16位地址的后8位发送8位数据码发送8位数据码发送8位数据码的反码发送8位数据码的反码结束结束判断有键按下判断有键按下Y判断是否有9ms低电平判断是否有9ms低电平判断是否接收完毕判断是否接收完毕依位接收32位二进制代码依位接收32位二进制代码中断开始中断开始YN开始开始初始化初始化结束校验反码是否正确赋键值导通相应的开关YNN图9发送部分（左）接收部分（右）流程图单片机原理及系统课程设计报告73.2源程序源程序见附录。4系统仿真4.1仿真截图图9所示为整体仿真结果，按下矩阵键盘的按键，相应的会有继电器的闭合，LED灯的亮灭。P14P15P16P17P10P11P12P13P110P114P10P11P12P13P14P15P16P17P110P114P135P136P135P136XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2AT89C51D1LED-REDR12.2kDemodulatorIRL1IRLINK红外接收发射管U3NOTRL1OMIH-SH-105DRL2OMIH-SH-105DRL3OMIH-SH-105DRL4OMIH-SH-105DQ1PNPR62.2kD6LED-REDR71kQ2PNPR81kR92.2kD7LED-REDQ3PNPQ4PNPR101kR112.2kR122.2kD8LED-REDD9LED-REDR131kL15VL25VL35VL45V图10整体仿真电路参考文献[1]王思明，张金敏，张鑫等.单片机原理及应用系统设计.北京:科学出版社,2012.[2]张金敏，董海棠,高博等，单片机原理应用系统设计.成都:西南交通大学出版社,2010.[3]谭浩强.C程序设计(第四版).北京.清华大学出版社,20