基于单片机电器遥控器设计

基于单片机电器遥控器设计内容摘要：

时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG： 地址锁存有效信号输出端。 ALE 在每个机器周期内输出两个脉冲。 当访问外部 程序 存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的 低八 位字节。 在不访问外部程序存储器时，它可用 作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是， 每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲，此时不能把其作为时钟脉冲来使用。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号，低电平有效。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 该信号 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP： /EA为片外程序存储器选用端。 低电平有效。 当 /EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器 ；当 /EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：片内 振荡器的 反相放大器的 输出 端。 显示器件选择 在单片机应用系统中 ,使用的显示器主要有 LED(发光二极管 )和 LCD(夜晶显示器 )。 这两种显示器成本低廉，配置灵活，与单片机接口方便。 但是他们也是各有特点的： LED接口非常简单，不需要专用的驱动程序，在设计程序时也非常的简单； LCD显示的字比较丰富，也比较清楚，给人的感觉很好，但是他接口复杂，且要自己造字库， 难度不小。 对于万用表来说，在配置一些指示灯的前提下，只显示数字就够了，故没必要采用 LCD，用 LED就够了。 调光器件选择 因为本设计所用到的调光功能仅仅是调节电灯的亮暗，所以无需使用复杂的调光控制系统，可直接使用一个光电藕合器，来实现此功能。 光电耦合器具有体积小、使用寿 18 命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强。 无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，因而在各种电子设备上得到广泛的应用。 光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中。 光电耦合器的种类较多 ,但在家电电路中 ,常见的只有 4 种结构 : ,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器 ,结构为双列直插 4 引脚塑封 ,内部电路见表一 ,主要用于开关电源电路中。 ,为发光二极管与光电晶体管封装的光电耦合器 ,主要区别引脚结构不同 ,结构为双列直插 6引脚塑封 ,内部电路见表一 ,也用于开关电源电路中。 ,为发光二极管与光电晶体管 (附基极端子 )封装的光电耦合器 ,结构为双列直插 6引脚塑封 ,内部电路见表一 ,主要用于 AV 转换音频电路中。 ,为发光二极管与光电二极管加晶体管 (附基极端子 )封装的光电耦合器 ,结构为 双列直插 6引脚塑封 ,内部电路见表一 ,主要用于 AV 转换视频电路中。 本设计采用的就是第二类的一个型号为 PS2019。 按键控制方式选择 由于本设计所控制的电器数目较少，所以不用外接扩充键盘，直接使用单片机上的接口，直接使用 8 个点触式开关即可。 ： 用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制 5个电器的电源开关。 并且可以对其中一路电灯进行亮度的调节控制。 ．发射电路部分 遥控发射器遥控方式 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。 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，也就是进行编码，然后经调制电路调制， 19 变为编码脉冲编码脉冲调制信号，再由驱动电路驱动红外发射器发射红外信号。 整体过程如下： 图 发射电路的设计 本发射电路采用一个 12M 的晶体振荡器，产生相对应受控开关的脉冲频率，通过红外发射管发射出去。 发射电路图如下： 图 其中第 9 脚（ RST）所接的是一个最简单的 RC 上电复位电路。 接一个三级管发光二级管利用红外光为介质，将控制信以红外光脉冲的形式发射出去，由接收电路再进行放大，解调，信号还原。 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 9013，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 9013 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。 指 令 键 指 令 编码 调 制 驱 动 红外发射 20 9013 的工作特性如下： 极限值： (Ta=25℃) 参数名称 符号 额定值 单位 最高集电极 发射极电压 VCEO 20 V 最高集电极 基极电压 VCBO 40 V 最高发射极 基极电压 VEBO 5 V 最大集电极电流 Ic 500 mA 耗散功率 Pc 625 mW 最高结温 Tj 150 ℃ 贮存温度 Tstg 55~150 ℃ 电特性： (Ta=25℃) 参数名称 符号 测试条件 最小值 最大值 单位 集电极 基极截止电流 ICBO VCB=40V， IE=0 － 150 nA 发射极 基极截止电流 IEBO VEB=5V， Ic=0 － 150 nA 共发射极正向电流 传输比的静态值 HFE VCE=1V， Ic=50mA 64 300 集电极 发射极饱和电压 VCESat Ic=500mA， IB=50mA － V 基极 发射极饱和电压 VBEsat Ic=500mA， IB=50mA － V 红外发射管的工作电压一般为 至 ，不能直接用 5V的电压加在上面，所以又接了一个 39Ω的电阻，起分流作用，以保证红外发射管正常工作。 本设计采用的红外发射管为 J16TE28A6R01MSC 其具体 参数如下： 型号： 公司： EGamp。 G Judson 相应度 Re Min（ A/W） :600m 21 相应度 Re @λ（ m）： 暗电流 ID（ A） 光普范围（ ℃ ） Min： 800n 光普范围（ ℃ ） Max： 说明： 相应时间 tResp（ s）： 反应电压 VR（ v）： 总电容 CT(F): 材料： Ge 遥控发射器电路原理图 下图为该系统遥控发射器电路原理图，其中第 1脚至第 7脚接 7 个点触式的开关，第 1 脚至第 5 脚用来遥控电器电源开关，第 6 脚为可调光电灯的开关，第 7 脚，第 8脚为调节电灯亮度的控制开 关，当按第 7 脚开关时，电灯增亮，当按下第 8 脚时电灯减暗，第 9 脚为单片机的复位脚，采用简单的 RC 上复位电路， 15脚作为红外线遥控码的输出 口，用于输出 40kHz 载波编码， 18,19 脚接 12MHz 晶振 图 22 ．接收电路部分 红外遥控接收器的接收过程 图 由上述可见，红外遥控系统中的指令信号及检出电路，在码分制系统中由编码电路和解码电路构成，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。 遥控接收器电路原理图 以下是为该系统的遥控接收器电原理图。 第 1至 8接数码管，用来显示被控电灯开关的亮度，显出数字 0 至 8，显 0时最暗，显 8时最亮。 第 35至 39口接作为 5 个电器的电源控制输出。 其中第 34 口为可调节亮度的电灯。 第 28脚为光电耦合调光灯的调光脉冲输出，第 10脚为 50Hz 交流市电相位基准输入，第 12脚为中断输入口，第 11脚用于接收红外遥控码输入信号。 红外接收 前置放大 解调 指令解码 记忆驱动 执行 23 `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 9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：第 10 脚输出编码波形 图 24 ．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 的第 15脚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 25 遥控发射部分： 图 上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 . N Y 图 开始 初始化 调用键扫描 处理子程序 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 26 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 . N 图 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 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 27 遥控接收部分 : N Y 图 遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如上 :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 . 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 口输出调光脉冲 28 N Y N Y 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。