智能红外遥控暖风机的设计毕业设计(编辑修改稿)

智能红外遥控暖风机的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

收电路由单片机， 指示灯， 暖风机控制部分组成。 下面对各 个模块逐一分析。 3． 1 单片机系统电路 此系统采用通用的 51 系列单片机，即 AT89S51。 它是一种低功耗、高性能 CMOS8位单片机，其内存为 4KB，它是由 ATMEL 公司生产的，该单片机兼容 MSC51指令系统及80C51 引脚结构。 这种单片机 的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多图 2 接收控制系统 发射部分 接收部分 时钟振荡 指示灯 定时 按键开关 红外接收 调 温控制 51 单 片 机 单片机复位 暖 风 机 控 制 按键 编码 调制 红外发射 红外接收 解调 解码 功能控制 载波 38kHz 本 科 毕 业 设 计 第 5 页 共 39 页 5 见，价格便宜 ,技术比较成熟 且 容易实现。 3． 1． 1 AT89S51 的特点 •MCS51 产品指令系统完全兼容 •32 个可编程 I/O口线 •2个 16 位定时 /计数器 •全双工串行 UART 通道 •6个中断源 •中断唤醒省 电模式 •看门狗 （ WDT） 及双数据指针 •灵活的在系统编程 （ ISP 字节或页写模式 ） •4K 字节在系统编程 （ ISP） Flash 闪速存储器 •～ 的工作电压范围 •1000 次擦写周期 •时钟频率 0Hz～ 33MHz •3级加密 •128 8 字节内部 RAM •低功耗空闲和掉电模式 •中断可从空闲模唤醒系统 •看门狗（ WDT）及双数据指针 •电标识和快速编程特性 •灵活的在系统编程 （ ISP 字节或页写模式 ） 3． 1． 2 引脚功 能 AT89S51 的引脚图如图 4，各引脚功能如下： •Vcc：电源电压 ，芯片供电输入端子 •GND：地 •P0 口： 是一组 8位漏极开路型双向 I/O 口，也即地址 /数据总线复用口。 内部无上拉电阻，需要外接。 在 作为 一般 I/O输出口 时，每位能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路 ；在扩充 外部数据存储器时，分时 输出数据和低 8 位地址 ； 在 F1ash 编程时， P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 •P1 口 :是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。 Pl 口作 输出 时，可带 4 个 TTL逻辑门电路。 作输入 口使用时， 必须先向该引脚写 1。 •P2 口： 是一个 有内部上拉电阻的 8位双向 I/O 口。 做一般 I/O 口时，用法同 P1。 图 4 单片机引脚 本 科 毕 业 设 计 第 6 页 共 39 页 6 扩充外部存储器时，做高 8 位地址。 •P3 口： 除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，如 表 1 所示。 P3口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。 端口 引脚 第二功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0（外中断 0） INT1（外中断 1） T0（定时 /计数器 0外部输入） T1（定时 /计数器 1外部输入） WR（外部数据存储器写选通） RD（外部数据存储器读选通） •RST： 复位输入。 正常工作时，该引脚必须加低电平，若加两个机器周期以上的高电平，则单片机复位。 •ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。 •PSEN： 是外部程序存储器的读选通信号 线。 当 AT89S51 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 有效，即输出两个脉冲。 当访问外部数据存储器，没有两次 有效的 PSEN 信号。 •EA /VPP： 外部访问允许。 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。 •XTALl： 振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 •XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 3． 1． 3 时钟 电路 AT89S51 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTALl 和 XTAL2分别是该放大器的输入端输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体 或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器， 本系统 振荡电路 均采用内部振荡， 如图 5所示 ： 表 1 P3口第二功能 本 科 毕 业 设 计 第 7 页 共 39 页 7 外接石英晶体或陶瓷谐振器及电容 C C2 接在放大器的反馈回路中构成并联谐振电路。 在使用石英晶体时， 电容一般使用 30pF177。 10pF， 而使用陶瓷谐振器一般使用 40pF177。 10pF。 本系统 采用石英晶体 谐振器。 3． 1． 4 复位 电路 AT89S51 复位引脚 RST/VP 通过片内一个施密特触发器 (抑制噪声作用 )与片内复位电路相连，施密特触发器的输出在每一个机器周期由复位电路采样一次。 当振荡电路工作，并且在 RST 引脚上加一个至少保持 2个机器周期的高电平时，就能使 AT89S51 完成一次复位。 复位不影响 RAM 的内容。 复位后， PC指向 0000H 单元，使单片机从起始地址 0000H单元开始重新执行程序。 所以，当单片机运行出错或进入死循环时，可按复位键重新启动。 51单片机通常采用上电自动复位和按钮复位两种复位方式。 上电复位利用电容器充电来实现。 按钮复位又分为按钮电平复位和按钮脉冲复位。 前者将复位端通过电阻与 Vcc相接；后者利用 RC 微分电路产生正脉冲来达到复位目的。 复位电路参数的选择应能保证复位高电平持续时间大于 2个机器周期。 电路 图 如图 6： 图 5 时钟电路 本 科 毕 业 设 计 第 8 页 共 39 页 8 3． 2 遥控 器 键盘 电路 3． 2． 1 键盘种类 遥控器所用的键盘有编码键盘和非编码键盘两种。 编码键盘又叫独立键盘， 键与键之间相互独立。 编码键盘基本任务是识别按键，提供按键读数。 编码键盘的优点是使用比较方便，亦不需要编写太复杂的程序。 其缺点是使用的硬件较复杂。 非编码键盘的按键是排列成行、列矩阵形式的，又叫矩阵键盘。 按键的作用只是简单地实现接点的接通或断开，须有一套相应的程序与之配合，才能产生相应的键码，非编码键盘几乎不需要附加什么硬件电路。 非编码键盘硬件电路简单，但需要通过软件来解决按键的识别、防抖动以及如何产生键码 的问题。 本系统采用非编码键盘，如图 7： 3． 2． 2 键盘的延时抖动 当按键开关的触点闭合或断开到其稳定，会产生一个短暂的抖动和弹跳，这是机械式开关的一个共性问题。 其抖动图如图 8所示： 图 6 复位电路 图 7 非编码键盘电路 闭合稳定 键按下 键释放 抖动 抖动 图 8 延时抖动波形 本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 39 页 9 消除由于按键抖动和弹跳产生的干扰可采用硬件方法，也可以采用软件延迟的方法。 硬件消抖，也就是采用电子元器件所构成的电子电路来消除按键触点抖动，应用于按键数量较少的键盘。 软件消抖，也就是利用软件程序来消除按键触点抖动，应用于按键较多的键盘。 独立键盘采用硬件法 消除延时抖动 ，矩阵键盘采用软件 法 消除延时抖动。 3． 3 红外遥控发射电路 红外遥控发射端由编码电路、载波信号产生电路和发射 管驱动 电路组成。 其中编码由单片机软件编程实现。 3． 3． 1 红外遥控信号的编码 1） 编码的定义 遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。 本红外遥控器就是采用脉冲 相位 调制进行编码的。 当发射器按键按下后，既有遥控码发出，其遥控码编码定义为：引导码由 9ms 的低电平和 的高电平组成，引导吗也叫起始码； 0 码由 低电平和 高电平组合而成，脉冲宽度为 ； 1码由 低电平和 高电平组合而成，脉冲宽度为 ，如图 9 所示 ： 图 9 遥控编码定义 2） 按键的编码 当我们按下遥控器按键时，遥控器将发出如 表 2 所示的一串二进制代码，我们称之为一帧数据。 根据其功能的不同，可将他们分为 5部分，分别为引导码、用户码、用户反码、数据码、数据反码。 遥控器发射代码时，均是低位在前，高位在后。 表 2 遥控编码格式 引导码 9ms 0 码 1 码 本 科 毕 业 设 计 第 10 页 共 39 页 10 引导码 用户码 8位 用户反码 8 位 数据码 8位 数据反码 8位 引导码作为接收数据的准备脉冲，当接收到引导码时，表示一帧数据的开始。 用户码由 8位二进制组成，共 256 种，用于区分不同厂家的遥控器，可以有效防止多个遥控设备之间的干扰。 在同一个遥控器中用户码是一样的。 用户反码是用户码 的各位取反，主要 是为了加强遥控器的可靠性。 如果用户码与用户反码不 匹配，则说明本帧数据出错，应丢弃。 数据码为 8位，可编码 256种状态，代表实际所按下的键。 在同一个遥控器上，所有按键的数据码均不相同。 数据反码是数据码的得各位取反。 通过数据码与数据反码的比较，可判断接收到的数据是否正确。 如果数据码与数据反码不满足相反的关系，则说明本次遥控接收有误，数据应丢弃。 3． 3． 2 载波信号产生 、调制 电路 红外发射管 需以 38kHz 的载波发射信号。 为了减少定时器资源，减轻单片机 CPU的工作负担，通过石英晶体多谐振荡器产生 38kHz 的载 波信号。 其电路图如图 10所示 ： 二进制信号的调制仍由发送单片机来完成，它把编码后的二进制信号调制成频率的38kHz 的间断脉冲串，相当于用二进制信号的编码乘以频率为 38kHz 的脉冲信号得到的间断脉冲串，即是调制后用于红外发射二极管发送的信号。 3． 3． 3 红外发射 管驱动 电路 发射电 路的主要元器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，它便发出的是红外线而不是可见光。 目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为 940nm左右。 图 10 载波产生电路 本 科 毕 业 设 计 第 11 页 共 39 页 11 由于红外发射管的驱动电流 fI 决定了红外发射的距离，因此，红外发射二极管需要构建驱动电路，如图 11 所示。 三极管的选用主要考虑最大集电极电流 Icm 要大于 红外发射管的 fmI ， 9013 符合。 三极管基极偏流 R2 由下式选取 : R2=(Vbes+UbesU的 )/(Ic/β ) 其中， Vbes 为三极管基极 发射级的饱和导通压降，一般取 ； Ud 为三极管导通时输入低电平电压，其值小于 ，一般取 ； Ic 为三级管的集电极电 流，因为本模块电路中，红外。