基于51系列的单片机的电器遥控器的设计

基于51系列的单片机的电器遥控器的设计内容摘要：

电路构成，而且要有调制和解调的过程，因为码分制系统 编码脉冲 的频率极低，为超低频，如果不用调制与解调电路，外界突然的光线变化可能会 对接收电路造成干扰，产生误动作，系统的抗干扰能力及可靠性就难以保证。 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。 当不同的指令键被按下时，指令信号电路产生不 同脉冲编码的指令信号，然后经调制电路调制，变为编码脉冲调制信号，再由驱。 动电路驱动红外发射器发射红外光信号。 接收器接收下来的信号经过前置放大后，送入出解调电路，对调制信号进行 解调，再经过指令信号检出指令信号。 智力的 指令信号检出电路是与发射器中编 码电路相对应的译码电路，它将指令信号译出。 电路设计 显示电路的设计 以 51 芯片的 P1端口直接与数码管相连，但为保证 51芯片的正常工作，须在 P1 端口连电源时加上 470Ω的限流电阻。 设计电路图如下 : 18 图 其中芯片端口 至 接数码管的 a 至 h 这 8 个引脚，用来显示被控发光二极管的序号。 受控电器电源开关的设计 由于本设计无法使用 6 个家用电 器开关作为受控开关 ,故用 6 个发光二极管来代替 .其中接端口 的二极管作为可调节亮度的灯 .为了保证发光二极管安全正常工作 ,特取 1kΩ电阻作为限流电阻 . 设计电路图如下 : 图 调光电路设计 19 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 9012 三极管，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，而三极管 9012 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。 而对于调光控制则采用了一个光电耦合器实现对一路电器的亮度控制。 图 接收频率部分和红外接收设计 为了与发射端对应，同样采用一个 12M 晶体震荡器与一个红外接收的二极管配合可对发射出的频率进行接收。 遥控接收器电路原理图 下图为本红外遥控设计的另一核心部分接收电路原理图，其中芯片端口 至 接数码管的 a至 h这 8个引脚，用来显示被控发光二极管的序号。 端口 至 接 6 个发光二极管的电源控制输 出。 其中可对端口 接的发光二极管进行亮度调节。 端口 ，端口 为 50Hz 交流市电相位基准输入，端口 为中断输入口，端口 用于接收红外遥控码输入信号。 20 图 ．遥控码的编码格式 该遥控器采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为 2 个脉冲，最大为 17 个脉冲，为了使接收可靠，第一位码宽为 3ms，其余为 1ms，遥控码数据帧间隔大于 10ms，如下图所示：端口 输出编码波形 21 图 ．设定遥控码的发射 当某个被控电器的电源开关被按下时 ,单片机先读出键值 ,然后根据键值设定遥控码的脉冲个数 ,再调制成 40kHz 方波由红外线发光管发身出去。 发射电路的端口 的输出调制波如下图所示 : 图 ．数据帧的接收处理 当红外线接收器输出脉冲帧数据时 ,第一位码的低电平将启动中断程序 ,实时接收数据帧 .在数据帧接收时 ,将对第一位 (起始位 )码的码宽进行验证 .若第一 22 位低电平码的脉宽小于 2ms,将作为错误码处理 .当间隔位的高电平脉宽大于 3ms时 ,结束接收 ,然后根据累加器 A 中的脉冲个数 ,执行相应输出口的操作 .下图为红外线接收器输出的一帧遥控码波形图 . 图 ： 遥控发射部分： 下图是遥控发射的主程序，首先初始化程序 ,然后调用键扫描处理子程序 . 图 扫键过程 :首先判断控制键是否按下 ,若有控制键按下则进行逐行扫描 ,按照P口值查找键号 .最后按照键号转至相应的发射程序如下所示 . 开始 初始化 调用键扫描 处理子程序 23 N Y 图 红外信号发射过程 :首先装入发射脉冲个数 (发射时为 3ms 脉冲 ,停发时为1ms 脉冲 ),此时若发射脉冲个数为 1 则返回主程序 ,若不为 1 则发 1ms 脉冲 ,然后停发 1ms 脉冲 ,这样便结束整个发射过程 . 在实践中 ,采用红外线遥控方式时 ,由于受遥控距离 ,角度等影响 ,使用效果不是很好 ,如采用调频或调幅发射接收码 ,可提高遥控距离 ,并且没有角度影响。 扫键开始 键按下。 逐行扫描，按 P 口值查键号 按键号转至相应的发射程序 返回 24 Y N 图 发射开始 装入发射脉冲个数（ R1） 发 3ms 脉冲 停发 1ms （ R1） 1=0 发 1ms 脉冲 停发 1ms 返回 25 遥控接收部分 : 遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如下 :首先初始化 ,然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值 ,看 口的脉冲是否为 0,若不为 0 则调入延时程序 ,此时 口输出调光脉冲然后返回。 若为 0 则直接返回。 N Y 开始 初始化 按显示亮度数据设定调光脉冲延时值 =0? 调延时程序 26 图 中断过程 :首先判断低电平脉宽度是否大于 2ms,若脉宽不到 2ms,则中断返回。 若低电平大于 2ms,则接收并地低电平脉冲计数 ,接下来看判断高电平脉宽度冲是否大于 3ms,若脉宽不到 3ms,则返回上一接收计数过程。 若高电平脉宽大于3ms,则按照脉冲个数至对应功能程序 .此时中断返回 . N Y N Y 口输出调光脉冲 中断开始 低电平脉宽 2ms 接收并对低电平脉冲计数 高电平脉宽 3ms。 按脉冲个数至对应的功能程序 中断返回 27 图 第三章 系统调试 控制电路板的安装与调试在整个系统研制中占有重要位置，它是把理论付诸实践的过程，也是把纸面设计转变位实际产品的必经阶段。 对试验阶段的电路板的安装一般有两种方式即焊接方式和面包板插接方式。 使用面包板焊接更加方便，容易更换线路和器件，而且可以多次使用。 但在多次使用的面包板中弹簧片会变松，弹性变差，容易造成接触不良，这是需要注意的。 实验和调试常用的仪器有：万用表、稳压电源、示波器、信号发生器等。 调试的主要步骤。 1．调试前不加电源的检查 对照电路图和实际线路检查连线是否正确，包括错接、少接、多接等；用万用表电阻 档检查焊接和接插是否良好；元器件引脚之间有无短路，连接处有无接触不良，二极管、三极管、集成电路和电解电容的极性是否正确；电源供电包括极性、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路（用万用表测量电阻）。 若电路经过上述检查，确认无误后，可转入静态检测与调试。 2．静态检测与调试 断开信号源，把经过准确测量的电源接入电路，用万用表电压档监测电源电压，观察有无异常现象：如冒烟、异常气味、手摸元器件发烫，电源短路等，如发现异常情况，立即切断电源，排除故障； 28 如无异常情况，分别测量各关键点直流电压，如静态工作点、数 字电路各输入端和输出端的高、低电平值及逻辑关系、放大电路输入、输出端直流电压等是否在正常工作状态下，如不符，则调整电路元器件参数、更换元器件等，使电路最终工作在合适的工作状态； 对于放大电路还要用示波器观察是否有自激发生。 3．动态检测与调试 动态调试是在静态调试的基础上进行的，调试的方法地在电路的输入端加上所需的信号源，并循着信号的注射逐级检测各有关点的波形、参数和性能指标是否满足设计要求，如必要，要对电路参数作进一步调整。 发现问题，要设法找出原因，排除故障，继续进行。 我们所设计的遥控器电路是采用码分制 遥控方式，我们用示波器对发射电路输出端及接收电路输入端的信号波型的进行了检查，发现当按下不同的开关按钮时所显示的波型是不同的。 这说明了此电路是工作在正常状态的。 4．调试注意事项 （ 1）正确使用测量仪器的接地端，仪器的接地端与电路的接地端要可靠连接； （ 2）在信号较弱的输入端，尽可能使用屏蔽线连线，屏蔽线的外屏蔽层要接到公共地线上，在频率较高时要设法隔离连接线分布电容的影响，例如用示波器测量时应该使用示波器探头连接，以减少分布电容的影响。 （ 3）测量电压所用仪器的输入阻抗必须远大于被测处的等效阻抗。 （ 4） 测量仪器的带宽必须大于被测量电路的带宽。 （ 5）正确选择测量点和测量 （ 6）认真观察记录实验过程，包括条件、现象、数据、波形、相位等。 （ 7）出现故障时要认真查找原因 29 第四章 结束语 经过几个月的努力，我们在何老师的耐心帮助和自己的努力下终于完成了此次设计，并按设计要求实现了遥控器的各项功能。 通过这次设计使我们从中学到到了很多课本上学不到的知识，了解了红外遥控器的现状和发展趋势，并学会了用单片机开发产品的完整的过程。 通过自己亲自去动手和调试我明白的实践的重要性，明白了理论结合实 践的含义，同时也大大的提高了自己的动手能力和团队合作能力，这在我以后的工作中都是非常有用的。 在这次设计中，何老师不厌其烦的给我讲解问题和修正错误，在此表示衷心的感谢。