基于8051单片机的红外线家电遥控系统设计

基于8051单片机的红外线家电遥控系统设计内容摘要：

PO 线 饱和区 性 区 0 IF 图 （ b）红外发光二极管的输出特性曲线 由图可见，在工作电流 较小时，输出光功率 与工作电流 成线性关系。 当工作电流 IF较大时，曲线产生了弯曲，红外发光二极管饱和， PO与 IF就不再成线性关系了，形成了非线性工作区。 在红外线遥控电路中，红外发光二极管一般多工作 在开关状态（数字调制）。 因此，对于输出特性是否在线性区没有要求。 三 .红外发光二极管的驱动方式 红外发光二极管是一种电流驱动器件，它的基本驱动方式有直流恒定电流驱动、直流脉动电流驱动和交流电流驱动三种；这里重点介绍一下直流脉冲电流驱动方式： 驱动电压为脉冲电压，所以红外发光二极管的驱动电流也为脉冲电流。 红外光的有效传送距离与驱动功率峰值成正比，而峰值功率又与所加的驱动电流峰值成正比，所以，为了提高红外光的传送距离，应加大驱动峰值电流。 采用直流脉冲电力驱动方式除了能提高发射功率和节约发射能源外，还有一项重要 作用，就是可用来传递数字控制信号。 这是因为在数字电路中，脉冲波形中的高，低电平分别代表二进制数的 1和 0，在用一定频率的脉冲电流来驱动红外发光二极管时，它的每一个发送周期可以包含许许多多的二进制的控制信息。 这也是采用同一遥控器可以控制很多项目的原因。 正因如此，直流脉冲电流驱动四川理工学院本科毕业（设计）论文 11 方式是红外发光二极管在红外遥控电路中的主要应用方式。 四．红外发射电路 本遥控发射器采用码分制遥控方式，码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码（不同的脉冲数目及组合）代表不同的控制指令。 在确定选择 AT89S52 作为本设计发射 电路核心芯片和点触式开关作为控制键后，加上一个简单红外发射电路和 12M 晶体震荡器便可实现红外发射。 下图为本红外遥控设计核心部分之一的发射电路图 : 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 0 J u n 2 0 08 S he e t o f F i l e : D : \毕业设计 \定稿 \ a m a n .d db D r a w n B y:D1L E DQ1N P NR21 0K+5R14 K 7T1 图 红外发射电路 其中芯片端口 作为红外线遥控码的输出口，用于输出 38kHz 载波编码， 晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用， 本设计采用的是一个 NPN 型的三级管 Q1，为了得到更大的放大倍数，采用了类似共射级接法。 因为从 口出来的为高电压，而三级管 Q1 不能承受此电压，所以采用了一个阻值较大的电阻来起分压作用，从而缓冲了加到三级管上的电压。 单片机的键盘矩阵电路 此系统利用八个端口组成一个 4x4 的键盘矩阵 (如图 )，它是采用 P2 口作为输出端口，采用作为输入口。 使用了 4 个按键作为功能切换键实际上只用了 16曹旭 基于 8051 单片机的红外线家电遥控系统设计 12 个键位。 这 16 个键位都具有多重功能。 键控制输入电路根据按键矩阵不同键位输入的脉冲电平信号，向数据寄存器输出相应码的地址码。 数据寄存器是一个只读存储器 (ROM)。 预先存储了各种规定的操作指令码。 在键盘中按键数量较多时，为了减少 I/O 口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，也就是常说的行列式键盘。 行列式键盘中的键实际上就是一个机械开关 ，该开关位于行线和列线的交点处。 如图 4 行 *4 列的 16键行列式键盘，当键被按下时，其交点的行线和列线接通，相应行线或列线上的电平发生变化，从而确定被按下的功能键。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 1 M a y 20 0 8 S he e t o f F i l e : D : \电路图 \ a m a n .d db D r a w n B y:S1S W P BS2S W P BS3S W P BS4S W P BS5S W P BS6S W P BS7S W P BS8S W P BS9S W P BS 10S W P BS 11S W P BS 12S W P BS 13S W P BS 14S W P BS 15S W P BS 16S W P BR34 K 7R44 K 7R54 K 7R64 K 7+5P 20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27 图 4 行 *4 列的 16键行列式键盘 采用行列式键盘的优点在于：在行列式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。 这样，一个端口就可以构成 4*4=16个按键，比直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显。 比如再多加一条线就可以构成 20 键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键。 由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。 单片机键控制扫描方法是逐一对行 (列 )线上施加低电平，然后检测哪一列 (行 )线也为低电平，这样就得到一组行列线编号，返回的行线与列线编号就被组织成一个特殊的扫描码，就可确定是那一个键被按下。 例如用户按下“ 2”键，那么对行线“ 1”上施加低电平、就可检测到列线“ 2”也为低电平。 单片机就根据行线 1和列线 2 连通，判断是“ 2键被按下。 由十切换键扫描码的高二位采用规定的四个专门的编码、这样在扫描时就可区分是切换键或是功能键被按下。 而四个切换键的识别是某切换键按 下时改变程序的全局变量，从全局变量的值就可确定某个切换键被按下。 四川理工学院本科毕业（设计）论文 13 时钟电路 单片机虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须在外部附加电路。 本设计中 AT89S52 单片机的时钟产生采用如下方式： 内部时钟方式是采用外接晶体和电容组成的并联谐振回路，振荡晶体选在12MHZ，电容值对振荡频率输出的稳定性和振荡电路起振速度有少许影响，因此把电容的值选定在 30pF。 在设计 PCB 板时，晶体和电容尽可能靠近单片机芯片安装，以减少寄生电容，更好地保护振荡器稳定可靠地工作，其电路如 图。 J11 2M H zC23 0p FC13 0p FX T A L 2X T A L 1 图 时 钟电路 复位电路 复位电路是单片机应用中重要一环，一个好的复位电路对微机抗干扰有重要作用。 复位电路由外部提供一个复位脉冲，此脉冲应保持宽于两个机器周期。 复位时，按下复位键，电容 C 通过电阻 R 迅速放电，使 RESET 端迅速变为高电平。 C 10uF R 10K K1 GND +5V RESET 曹旭 基于 8051 单片机的红外线家电遥控系统设计 14 图 复位电路 红外接收电路 图 为该遥控系统的接收器 电路 图，其中 P1 口作为数码管的二进制数据输出，显示按键号， 和 作为数码管的片选，实现动态扫描。 第 11脚 用于接收遥控码 输 入 信 号。 第 28 脚 接 扬声器。 第 39 脚 接 继电器。 本设计因为可控功能较多，别的键可通过数码管显示的键号观察即可。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m b e r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 9 J u n 2 0 0 8 S h e e t o f F i l e : E : \定稿 \ a m a n . d d b D r a w n B y :E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 8 9 S 5 2Y11 2 M H ZC23 0 PC13 0 PC31 0 u FR11 0 KSS W P BabfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpGND9VCC10D S 2D P Y _ 7 S E G _ D P _ 1abfcgdeD P Y1234567abcdefg8dpdpGND9VCC10D S 1D P Y _ 7 S E G _ D P _ 1+5R21kR31kR41kR51kR61kR71kR81kR91kQ2N P NQ1N P N+5+5R 1 01kQ4P N PQ3P N PL S 1S P E A K E RR 1 14 K 7+5K1R E L A Y S P S TR 1 24 K 7+5H S 0 0 3 8+5R 1 31 0 0R 1 41 0 KD1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7D1D2D3D4D5D6D7 图 红外接收电路 半导体材料在受到光的照射后会产生电流，这就是半导体的光电效应。 光电二极管就是利用半导体材料的光电效应制成的。 光电二极管是一种光电变换器件，当它的 PN 结受到光的照射后，能吸收光并将光能转换为电能。 光电二极管采用以下两种工作方式。 第一种为预加偏压工作方式，即对光电二极管预加一定的偏压，当受到光的照射后，光电二极管的反向电流会随着照射光强度的 变化而变化，光的强度愈大，则反向电流愈大。 在大多数应用电路中，光电二极管都是以这种方式工作的。 第二种为不加偏压的工作方式，它是利用 PN 结在受到光的照射后会产生正向电压的原理，把光电二极管四川理工学院本科毕业（设计）论文 15 当作微型电池使用，这种工作方式多用于光电检测电路。 光电二极管有四种类型 : PN 结型 (也称 PD 型 )、 PIN 结型、雪崩型和肖特型，其中应用最多的是用硅材料制作的 PN 结型光电二极管，它的价格也是最低的。 其他几种类型的光电二极管由于响应速度快，主要用于光纤通信及计算机信息传输。 光电二极管的基本特性 一 .伏安特性 光电二极管的伏安 特性曲线如图 （ a）所示。 光电二极管在无光照射时，它的特性与一般的硅二极管一样。 当受光照射后，它的特性曲线沿电流轴向下平移，平移的幅度与光的照度成正比。 特性曲线在第三象限内的部分，表达了光电二极管在加有反向电压的情况下受光照射后的反向特性。 此特性表明：方向电流随入射光线 照射的增大而增大，在一定的反向电压范围内，反向电流的大小几乎与反向电压的高低无关。 I PD— 光电二极管 EC— 电源电压 R— 负 载电阻 R2 R1 反向电压 E V2 0 V 照 EC 度 （无光照时） 1。