基于单片机的遥控器设计

本科毕业设计题目：基于AT89C51单片机的多功能红外遥控器设计题目：基于AT89C51单片机的多功能红外遥控器设计学生姓名：张高强学号：1202214062专业班级：12-电子信息班指导老师：王芳2016年3月25日基于单片机的红外遥控器设计摘要由于单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格便宜等优点在机电一体化、工业控制、仪器仪表和家用电器等领域得到了广泛应用当前单片机对家用电器控制呈现出外形简单化、功能多样化、产品智能化的发展趋向。红外遥控技术具有使用方便、功耗低、抗干扰能力强、价格便宜的特点，因此它的应用前景十分广阔。本课题以延伸红外无线遥控技术为目的提出了一种红外遥控器集中控制的方案，核心是设计出一个红外多路遥控发射/接收系统。本设计以红外线作为传递信息的载体可对4个受控对象的工作状态进行短距离无线控制，适用于遥控工业、医疗、家用电器等设备的开闭状态。并含有设备计数模块可对处于工作状态的设备进行计数并显示出来。课题的重点在于通过软件实现二进制数据的编码与解码工作然后通过红外收发头进行数据传输。AbstractAshighintegration,smallsize,highreliabilityandlowpriceofthesinglechip.Ithasbeenwidelyappliedonelectricalintegration,industrialcontrol,instrumentationandhouseholdappliances.SCM(SingleChipMicyoco)controlofhouseholdappliancesdevelopstowardssimplifiedform,functionaldiversification,andintelligentcurrently.Infraredremotecontroltechnologyhascharacteristicsofeasytouse,lowpowerconsumption,anti-interferenceabilityandcheap,soitsprospectsarebright.Thetopicstoextendtheinfraredwirelessremotecontroltechnologyforthepurpose,acentralizedcontrolinfraredremotecontrolprogram,thecoreistodesignawirelessinfraredremotecontrolmultipletransmit/receivesystem.Thedesignofaninfraredtransmissionofinformationasacarrierofcontrolledobjectcanwork8stateshort-rangewirelesscontrolforindustrial,medical,homeappliancesandotherequipmentonoroffremotely.Itcontainscountingmoduleequipment,andcancounttheequipmentinworkingcondition,anddisplays.ThefocusofthetaskisachievingworkofBinarydataencodinganddecodingbysoftware,andthenwehaddatatransmittedwithinfraredtransceiver.KeyWords:SingleChipMicyoco;InfraredRemoteControl;Multipath;LEDOptocouplerisolation;Keyboardcontrol目录1引言2概述2.1基于单片机的红外遥控系统概述2.2本设计方案思路2.3研究方向和技术关键2.4主要技术指标3总体设计3.1红外遥控发射部分3.2红外遥控接收部分3.3红外编码标准4硬件设计4.1主控芯片AT89C514.2红外遥控发射电路4.3红外遥控接收电路4.4电源电路5软件设计5.1总体方案5.2编码发射程序设计6仿真与制作6.1系统仿真6.2硬件电路制作与软件下载6.3功能测试7结论8参考文献致谢1引言近年同时也带动传统的控制、检测等工作日益更新。传统的遥控器大多采用无线电遥控技术。随着科技的进步，红外线遥控技术的进一步成熟，红外遥控也逐步成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。为了方便实用传统的家庭电器逐渐采用红外线遥控。工业设备中在高压、辐射、有毒气体、粉尘等有害环境下采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。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；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入；工作编解码容易，可进行多路遥控。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。当今市场上的红外线遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，但编程灵活性较低且产品多相互绑定不能复用，故应用范围有限。而本文采用单片机进行遥低、功能强、成本低阔的发展前景。2概述2.1基于单片机的红外遥控系统概述当今社会科学技术的发展与日俱增，人们生活水平也是日益提高，为了减少人们的工作量，所以对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求越来越高，针对这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。现代科技的飞速发展在许多危险、不可近场合也对远程控制提出了越来越高的要求。单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机的集成度很高，它体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用于“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品、家电、玩具等各种领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机特别适合把它做到产品的内部，取代部分老式机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的智能化。红外线是一种光线，具有普通光的性质，可以以光速直线传播，强度可调，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以发出特定波长（通常是近红外）的红外线，通过控制二极管的电流可以很方便的改变红外线的强度，以达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波。电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。由于红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的最典型的应用就是家电遥控器。红外线遥控不具有像无线电遥控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(否则就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器)。同类产品的红外线遥控器，也可以有相同的遥控频率或编码，而不会出现遥控信号“串门”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。关的隔离控制并对工作状态设备计数。控制系统主要是由MCS-51系列单片机、电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LED显示电路等部分组成。单片机编码发射遥控信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码控制四路LED发光二极管各个状态，并完成相应的状态指示（如图1）。图1红外遥控系统框架红外遥控红外接收按键编码和调制红外发射红外接收解码并响应2.2本设计方案思路本设计主控芯片采用目前比较通用的MCS-51系列单片机。此类单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见，价格便宜且技术比较成熟容易实现。红外传输利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。由单片机AT89S51定时器T0产生周期性的26.3的矩形脉冲,即每隔13us，定时器T0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期38KHz脉冲信号。再由单片机将键盘信息及系统识别码等数据调制在红外载波上经红外发射头发射出去。接收方由红外一体化接收头实现对接收信号的放大解调并还原为数据流，经由单片机解码后对相关IO口进行操作（如图1）2.3研发方向和技术关键（1）合理设计硬件电路，使各模块功能协调（2）红外发射信号的脉冲波形（3）红外发射信号的编解码（4）单片机对IO口的操作2.4主要技术指标（1）遥控距离4到6m（2）遥控路数为4路，即可对4个受控设备同时进行开关控制（3）工作频率为38KHz，即红外发射和接收的载频为38KHz（4）接收端可显示受控状态3总体设计红外遥控系统是集中集光、电于一体的系统。其工作原理是用户按键信号经单片机编码处理后转化为脉冲信号，经由红外发射头发送出去；接收端由红外一体化接收头实现对接收信号的放大解调并还原为数据流，经由单片机解码后对相关IO口进行操作，从而完成整个遥控操作。整个系统主要是由电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LED显示电路等部分组成。系统硬件由以下几部分组成：红外数据发射电路，键盘采用普通按键键盘，按键统一接在单片机P0口。整体设计思路为：根据扫描到不同的按键值对发射脉冲编码赋值后AT89S51将按照数据处理要求从P3.5输出控制脉冲与T0产生的8KHz的载波（周期是26us）进行调制，经NPN三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用HS38B一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端INT0检测头信号低电平的到来，就可完成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。然后根据所得的指令去操作相应的用电器件工作。如图2所示。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0.62~0.76μm；紫光的波长范围为0.38~0.46μ。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫做红外线。红外线遥控就是利用波长为0.76~1.5μm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，因此在其两端施加一定电压时，它便发出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940μm左右，外形与普通发光二极管相同，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方法与普通发光二极管一样：用万能表阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。在实际使用中要给红外接收二极管加反向电压，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作用，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（100mv左右），所以红外接收二极管接收的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。近些年不论是业余制作还是正式产品，大都采用成品红外接头。成品红外接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，即电源证（VDD）电源负（GND）和数据输出（VO）。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。成品红外接头的优点是不需要复杂的调试和外壳封闭，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，数字投影仪、教学电脑等设备在学校里都得到了广泛应用。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