毕业设计论文_基于单片机的红外遥控器设计(编辑修改稿)

毕业设计论文_基于单片机的红外遥控器设计(编辑修改稿)内容摘要：

，都 — 状态，如果 — 为全‘ 1’，键盘上行线和列线都不通，说明没有键闭合。 如果 — 不为全‘ 1’，则键盘上的行线和列线有接通，即有键闭合。 门电路芯片选择 根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将发射的信号相“与”，然后将相“与”后的信号送发射管，才能进行红外信号的发射传送，我选 择 HD74LS08P 芯片，其管脚图如图 26所示。 A11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413VCC14 图 26 HD74LS08P 管脚 遥控发射模块的电路设计 遥控发射模块由单片机最小系统和按键电路、红外发射器电路等组成，遥控发射单元框图如图 27 所示。 复 位 电 路按 键 电 路红 外 发 射时 钟 电 路单片机 图 27 红外遥控模块发射框图 发射端采用具有在线下载功能的 AT89S52 芯片作为控制中心 ,与键盘扫描电路和发射电路共同构成。 考虑到按键较多 ,可采用矩阵式 ,这里采用 4 4 的发射端利用单片机将待发送的二进制信号编码调制为一系列的脉冲串信号 ,通过 P1口发出，经 8050 功率放大驱动红外发射管。 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 57 页 图 210 为该遥控系统的发射原理图，其中 P1口作为键盘扫描口，具有 16个功能操作键，第 9 脚为单片机复位脚，采用复位电路如图所示， 26 脚作为红外遥控码的输出口，用于 38KHZ 载波编码， 18 、 19脚 12MHZ 晶振。 发射采用脉宽调制的串行码，以脉宽为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的 “0”；以脉宽为 、间隔 、周期为 的组合表示二进制的 “1”，其波形如图 28 所示。 图 28 遥控码的“ 0”和“ 1” 上述“ 0”和 “1”组成的 32 位二进制码经 38KHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的 [8]。 然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。 编码器 产生的遥控编码是连续的 32 位二进制码组，其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。 芯片的用户识别码固定为十六进制 0xd1H，后 16 位为 8 位操作码（功 能码）及其反码。 遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种 32位二进制码，周期约为 108ms。 一组码本身的持续时间随它包含的二进制 “0”和 “1”的个数不同而不同，大约在45～ 63ms 之间。 当一个键按下超过 36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组 108ms 的编码脉冲 ,这 108ms 发射代码由一个起始码（ 9ms） ,一个结果码（ ） ,低 8 位地址码（ 9ms~18ms） ,高 8位地址码（ 9ms~18ms） ,8 位数据码（ 9ms~18ms）和这 8位数据的反码（ 9ms~18ms）组成。 如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（ 9ms）和结束码（ ）组成 [9]。 根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将发射的信号相“与”，然后将相“与”后的信号送发射管，才能进行红外信号的发射传送，而 在频率为 38KHz 的载波信号下，发射管的性能最好，发射距离最远，所以本设计江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 57 页 采用 12MHz 的晶振产生载波信号，与发射信号进行逻辑“与”运算后，通过三极管的功率驱动到红外发光二极管上。 具体的发射波形如图 29 所示 [10]。 图 29 调制过程中的波形 红外线通过红外发光二极管发射出去，红外发光二极管是特殊的发光二极管，其内部材料和普通发光二极管不同，因而在其两端施加一定电压时，它发出的是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，外形与普通发光二极管相同。 VCCGNDP10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P32P33P34P35P37P36X2X1VCC12Y130pFC230pFC3K110uFC1VCCGND10KR4GND12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 57 页 A11B12Y13A24B25Y26GND7Y38A39B310Y411A412B413VCC1474LS08PD1LED0VCCVCCGND100R2Q1805010KW1 图 210 遥控发射模块电路原理图 遥控接收模块的电路设计 遥控接收单元由单片机最小系统和红外接收器、控制对象电路等组成，遥控接收单元框图如图 211 所示。 单 片 机 电源电路 控制对象 红外接收 复位电路 时钟电路 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 57 页 图 211 红外遥控单元发射框图 接收控制模块由一个 AT89S52 芯片作为控制中心 ,与接收电路和各自的控制电路共同构成。 其中接收电路使用一体化红外接收头 HS0038, HS0038 工作频率为 38KHz,它是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接原件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作 ,再送给单片机 ,经单片机解码并执行相关控制程序 ,对外只有 3 个引脚 :+5V电源、地、信号输出，使用方便 ,性能可靠 [11]。 图 212 为该遥控器的接收器原理图，其中 P0 口作为数码管的二进制数据输出，显示按键号，第 9 脚为单片机复位脚， 1 19 脚为 12MHZ 晶振。 遥控信号的解码算法及程序编制： 平时，遥控器无键按下，红外发射二极管不发出信号，遥控接收头输出信号 为高电平。 有键按下时， 0和 1编码的高电平经遥控头倒相后会输出低电平。 由于与单片机的中断脚相连，将会引起单片机中断 (单片机预先设定为下降沿产生中断 )。 单片机在中断时使用定时器 0或定时器 1 开始计时．到下一个脉冲到来时，即再次产生中断时，先将计时值取出。 清零计时值后 再开始计时，通过判断每次中断与上一次中断之间的时间间隔。 便可知接收到的是引导码还是 0 和 1。 如果计时值为 9ms，接收到的是引导码，如果计时值等于 ，接收到的是编码 0。 如果计时值等于 2. 25ms。 收 到的是编码 1。 在判断时间时，应考虑一定的误差值。 因为不同的遥控器由于晶振参数等原因，发射及接收到的时间也会有很小的误差。 解码方法如下： (1)设外部中断 0(或者 1)为下降沿中断，定时器 0(或者 1)为 16 位计时器。 初始值均为 O。 (2)第一次进入遥控中断后，开始计时。 (3)从第二次进入遥控中断起，先停止 计时。 并将计时值保存后，再重新计时。 如果计时值等于引导码的时间，设立引导码标志。 准备接收下面的一帧遥控数据，如果计时值不等于引导码的时间，但前面已接收到引导码，则判断是遥控数据的 0还是 1。 (4)继续接收下面的地址码、数据码、数据反码。 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 57 页 (5)当接收到 32 位数据时，说明一帧数据接收完毕。 此时可停止定时器的计时，并判断本次接收是否有效。 如果两次地址码相同且等于本系统的地址，数据码与数据反码之和等于 0FFH，则接收的本帧数据码有效 [12]。 否则丢弃本次接收到的数据。 (6)接收完毕，初始化本次接收的数据 ，准备下一次遥控接收。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89S52VCCVCCp30p31p32p33p34p35p36p37p16p17GNDC1C212Y1XTALGND10kR22GND10ufC3VCCK1p15p11p12p13p14VCC8f9g10e1d23c4DP5b6a7DS1SMG123RX1HONGWAIVCCGNDLS1BellQ10VCCGND1kR2310KR12 图 212 遥控接收模块电路原理图 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 57 页 第 3章 系统软件设计 发射模块软件流程图 此设计是一个红外遥控发射器，设计目的就是根据按键的不同，发射出不同的红外信号。 传统的遥控器都是采用遥控发射专用集成芯片，由于这些芯片的功能键数及功能受到特定的限制，只适合于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。 本设计采用单片机制作，采用编程的方法，由于编程具有灵活性，故应用范围较广，操作码可随意设定。 程序开始是对单片机进行初始化设置，循环扫描判断是否有键按下，如果有键按下就发射相 应的红外信号，遥控发射程序流程图如图 31 所示。 开 始初 始 化结 束调 用 按 键扫 描 程 序键 按 下按 键 信 号调 制发 送NY 图 31 遥控发射程序流程图 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 57 页 接收模块软件流程图 遥控接收器是根据接收到的不同频率的红外光信号，由 CPU 转化为对应的控制功能对控制电路实施控制。 当接收电路接收到第一个红外线脉冲时，中断INT0 被触发，启动定时器 0 和计数器 0。 定时器 1 作为计数时间控制器，计数器 0 作为在规定记数时间内所记得的红外脉冲数。 接收信号端接至 口，该引脚为复用引脚， 引脚复用为外部中断 INT0 请求输入端，当收到第一个红外脉冲时， INT0被触发， T0开始工作，当接收 到下一个下降沿时每收到一个红外脉冲，根据定时器所定的时间判断是引导码、字符 „0‟还是字符 „1‟，从而可断定出遥控操作，然后由接收遥控器 CPU 将其转化为控制操作，对外电路实施控制功能 [13]。 程序开始是对单片机进行初始化设置，使用显示程序，循环扫描判断信号是否有效，如果有效就接收，接收后调用相应功能程序，遥控接收程序流程图如图32 所示。 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 57 页 开 始初 始 化结 束接 收解 码 是 否 成 功得 键 号调 用 显 示程 序NY 图 32遥控接收程序流程图 江苏理工学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 57 页 第 4章 系统调试 电路板的安装与调试在整个系统研制中占有很重要的位 置，它不但是把理论付诸实践的过程，而且也是把纸面设计转变到实际产品的必经阶段。 对试验阶段的电路板安装一般有焊接方式和 PCB 板插接方式两种方式，我采用的是焊接方式。 硬件调试 对照电路图和实际线路检查连线是否正确， 如少接、错接 、多接等；电源端对地 是不是 存在短路 ； 元器件引脚之间 有没有 短路，连接处 有没有 接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性 是不是都 正确；电源供电 （ 极性、信号源 ） 连线 是不是 正确；用万用表电阻档检查焊接和接插 是不是 良好。 电路经过上述检查，确认无误后，可转入。