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1、摘 要 目前，红外遥控技术已经在各个领域得到广泛的应用，为了进一步对红外遥控技术在家用电器方面的研究，本课题采用红外遥控器作为通讯设备，使用STC12C5A60S2单片机作为核心芯片，SM0038一体化红外接收器作为红外线传感器，COM3041光电耦合器用于隔离强弱电，来构建一种红外遥控家用照明灯应用系统。该系统是由红外遥控器发送红外光，通过红外线传感器对所发送的红外光进行接收，经过单片机处理，由单片机控制光电耦合器来实现家用照明灯的亮与灭。系统还对照明灯的亮与灭设置了报警系统，每次照明灯的亮与灭都会发出警报。关键词 红外遥控；单片机；控制AbstractNowadays, infrared
2、remote control technology has been has been widely used in various fields, in order to further research on the infrared remote control technology in the field of household appliances, this subject adopts the infrared remote control as a communication device, STC12C5A60S2 single-chip microcomputer as
3、 the core chip, SM0038 integration as infrared sensors, infrared receiver COM3041 photoelectric coupler used for isolation and weak electricity, to build a kind of infrared remote control of household lighting application system. It is sent by the infrared remote control infrared light through the i
4、nfrared sensor to receive the infrared sent are through microcomputer processing, controlled by single chip microcomputer photoelectric coupler for domestic lighting on and off. System also controls lamp on and off the alarm system, every lights on and off the alarm.Key word infrared remote control
5、singlechip control 目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 引言11.1.1 遥控技术的发展简史11.1.2 遥控技术的发展前景21.2 红外遥控的基本原理21.2.1 红外遥控的基本概念21.2.2 红外遥控的特性31.2.3 红外遥控的基本原理31.3 课题研究内容4第2章 系统硬件的设计52.1 系统分析52.1.1 系统模块分析52.1.2 系统原理图62.2 红外线发射部分62.2.1 红外遥控器及其编码62.3 单片机控制模块82.3.1 STC系列单片机的概述82.3.2 STC12C5A60S2单片机92.3.3 单片机控制模块电路
6、设计122.4 供电模块122.4.1 LM2940芯片介绍122.4.2 供电模块电路设计132.5 红外光接收模块132.5.1 SM0038芯片介绍132.5.2 红外光接收模块电路设计142.6 照明灯控制模块152.6.1 MOC3041芯片介绍152.6.2 照明灯控制模块电路设计152.7 报警模块162.8 本章小结16第3章 系统软件的设计173.1 系统软件实现功能与框架173.1.1 系统软件实现功能173.1.2 系统主程序框架图173.1.3 中断控制程序的任务183.2 系统各子程序功能及实现183.2.1 延时控制子程序183.2.2 中断服务子程序193.3 系
7、统软件调试203.3.1 延时子程序的调试203.4 本章小结23总 结24参考文献25致 谢26附录1 系统PCB图27附录2 系统实物图28附录3 系统程序29第1章 绪论1.1 引言何谓遥控技术？遥控技术就是对被控对象的参数、工作状态按照预定的目标来实现的一门远程控制技术。在21世纪的今天，遥控技术的发展无论是在深度还是在广度上都达到了惊人的地步，对人类社会产生了巨大的影响。在工业方面，对于发电厂、炼油厂等大型联合企业，工艺流程复杂，牵涉的范围比较广，人工操作管理难以准确和及时地掌握远处设备的运行情况，容易产生操作误差和造成不稳定。采用相应的遥控装置后，工业设备能按照预定的工作程序进行准
8、确的运转，从而提高工作效率和产品质量。在农业方面，对于农作物种植场，人们采用遥控的方式，定时定量给庄稼浇水，喷洒农药；对于养鸡养猪的养殖场，人们采用遥控一条龙的饲料加工、生产、自动送料喂养系统等。在军事方面，有无线电遥控的导弹、无人驾驶飞机、坦克和鱼雷快艇等。在航天、航空、航海方面，有无线遥控的人造卫星、宇宙飞船等。除此之外，在图书管理、交通管理、智能建筑、办公室自动化乃至日常家务方面，遥控技术也都有着实际的应用。今天，遥控技术的应用领域还在不断地扩大，几乎涉及医学、生物、生态、经济、社会等所有领域。总之，除了控制工程师和控制科学工作者来说，对于一般的工作技术人员来说，了解和学习一些遥控技术的
9、知识也是很有必要的。1.1.1 遥控技术的发展简史在20世纪20年代，遥控系统就出现了雏形。在军事方面，有些国家试图利用遥控技术来控制无人飞机的驾驶，但由于遥控技术还不够完善，因此，遥控技术没有得到实际运用。直到第二次世界大战末期，德国首先制成了V-1和V-2导弹以及无线电指令制导的防空导弹，才把遥控技术推进了使用阶段。20世纪30年代，无线电遥测遥控技术首先使用于天气预报方面，第一部无线电测气候仪被研制出后，人们用于测量高空中的湿度、温度、大气压力等气象参数，并通过无线电波传送到地面天气预报遥控控制中心。20世纪40年代，由于各国在军事上的竞争，火箭、飞机、导弹的研究进展得非常快，所以，在某
10、些控制方面必须采用遥控遥测技术进行测量与控制。从20世纪50年代到20世纪末，美国和前苏联在军事上搞军备竞争，他们都积极开展比较有前景的卫星和导弹研制工作，从而使遥控技术得到飞速的发展。1957年，苏联发射了第一颗人造地球卫星，标志着遥控技术进入了一个崭新的阶段。1969年，美国“阿波罗-11”将人送上月球，实现了载人登月的往返飞行，从而将遥控技术推向了一个更高的发展阶段。21世纪，我国各种人造地球卫星和“神舟五号”载人飞船的成功发射，标志着我国的遥控遥测技术在航天领域进入了一个新时代，这是我国对遥控技术的高度重视的结果。从技术方面，遥控技术经历了几代的发展。在晶体管问世之前，所有遥控装置都是
11、由电子管组装而成的，由于受到装置的容积和载重的限制，通常只用几只电子管组装。这种组装的接收机容易受到外界的干扰，从而发生失控和误控事件，因此，遥控技术在提高与普及方面受到了限制。20世纪60年代初，全晶体管化的单通管遥控装置问世，其接收机的大小与火柴盒一样，而地面遥控距离只有200m左右，遥控技术发展不够成熟。20世纪60年代中期，多通道晶体管化遥控设备的出现，对遥控技术的发展起到了推波助澜的作用。到了20世纪70年代中期，集成电路的问世，使遥控技术得到了快速的发展，特别是到了20世纪80年代至今，随着大规模、超大规模集成电路飞速发展，微处理器逐渐被引入遥控遥测系统，给遥控遥测带来了革命性的变
12、化，使遥控遥测技术无论是在军事领域还是其它领域，都得到质的飞跃。1.1.2 遥控技术的发展前景近几十年来，遥控技术在计算机技术、电子技术、传感器技术、通信原理等发展的基础上，得到了极其迅速的发展，应用前景非常广阔。今后，遥控技术的发展趋向主要表现在以下几个方面：提高遥控系统的适应能力，以适用于各种不同用途的场合。以前的遥控系统，其大都是以指定的任务而设计的，设计出来系统的性能完全由系统的硬件所决定；另外，系统传输信号的数目、采样频率、信息速率以及各种参数整体上都是固定的。虽然，在一定程度上，系统可以通过更换硬件或某种接线来改变工作状态，但它的变化范围有限，不能适应于其它场合的需要，这就体现了当
13、时遥控系统的适应能力比较弱。为此，为了提高遥控系统的适应能力，遥控系统被发展成一种灵活同用的可编程序遥控系统，这种系统具有较强的自适应能力与实时性能，能够根据不同用途的需要，随时改变系统的工作状态。采用先进的信息处理方式和新的多路信号的传送方法，以提高信息传输的高可靠性和稳定性。采用先进的元器件及工艺设计，以提高可靠性，减小设备体积、重量，减低成本及系统功耗。遥控技术在计算机、通信技术、传感器技术等多学科发展的基础上，应向超时空、高速度、大容量、多媒体、智能化的方向发展。遥控技术应结合实际，综合各学科技术解决我国技术比较落后领域的难题。如我国一年中，煤矿发生多起瓦斯爆炸事故，夺走许多煤矿工人的
14、宝贵生命，如果采用地下无人采煤遥控系统，系统包括采煤机操作系统，煤块向上运输提升系统，有害气体浓度检测、报警、吸收处理及转化系统。有这样一套完整的生产自动线，再也不会发生人身事故了。1.2 红外遥控的基本原理1.2.1 红外遥控的基本概念红外遥控就是利用红外线来传递控制信号，实现对控制对象的远距离控制。具体来讲，就是由发射器发出红外线指令信号，由接收器接收下来并对信号进行处理，最后实现对控制对象的各种功能的远距离控制。目前，红外发射器件发出的是峰值波长为0.88-0.94m范围的近红外光。为什么要用近红外光做遥控光源呢？这是因为作为光电接收器件的光电二极管、光电三极管等受光峰值波长为0.88-
15、0.94m，恰好与红外发光二极管的光峰值波长相匹配，这样可获得较高的传输效率及较好的抗干扰性能。由于红外遥控器具有结构简单、制作方便、成本低廉、抗干扰能力强、工作可靠性高等一系列优点，是近距离遥控，特别是室内遥控的首选方式。1.2.2 红外遥控的特性红外遥控具有独立性。因为红外线为不可见光，所以对环境影响很小。红外线波长远小于无线电波的波长，所以红外遥控不会干扰其他家用电器，也不会影响邻近的无线电设备。物理特性与可见光相似性。波长小于1.5m的近红外线，在透明大气中的传输特性要比可见光好得多。而且由于靠近可见光的红光边缘，它的直线传播、反射、折射和被物质吸收等物理特性可见光非常相似，它还可以使
16、用与可见光类似的聚焦透镜等光学装置。无穿透障碍物的能力。红外遥控不具有像无线电遥控那样穿过非屏蔽的障碍物控制被控对象的能力。正是由于这个特点，工厂设计生产家用电器的红外遥控器时，像制作锁那样，一把钥匙开一把锁，而不是一把钥匙开多把锁那样隔墙去控制或干扰邻居的家用电器。虽然所有产品的遥控可以有相同的遥控频率或编码，但不会出现遥控信号“串门”的现象。这对于工厂的大批量生产以及在家用电器上普及红外遥控提供了极大的方便。具有较强的隐蔽性。因红外线为不可见光，具有很强的隐蔽性，因此在防盗、警戒等安全保卫装置中也得到了广泛的应用。红外线的遥控距离。一般为几米至几十米或更远一点。1.2.3 红外遥控的基本原
17、理（1）红外发射器的组成红外发射器由指令键、信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外线发射器件组成，如图1-1所示。当指令键被按下时，指令信号产生电路便产生所需要的控制指令信号。这里的控制指令信号是以某些特征来区分的。图1-1 红外发射器的组成常用的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征，即用不同编码的电信号代表不同的指令。这些不同的指令信号由调制电路进行调制后，最后，由驱动电路红外线发射器件发出红外遥控指令信号。（2）红外接收器的组成接收器由红外线接收器件、前置放大电路、调解电路、指令信号检出电路、记忆及驱动电路、执行电路组成。如图1-2所示。当红外线接收器件接收到发射器的红图1-2 红外接收
18、器的组成外指令信号时，将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大，经过解调器调制后，再由指令信号检出电路将指令信号检出，最后，由记忆及驱动执行电路实现各种操作。1.3 课题研究内容课题研究内容为：设计一种家用红外遥控照明灯应用系统。该系统由控制器、电源控制开关及红外遥控器组成。控制器负责识别由红外遥控器发来的指示信息，并通过电源控制开关发出控制指令，实现对灯的亮、灭控制。红外遥控器上的按键，作为用户命令的输入端，该命令被发送到控制器。具体工作包括：（1）学习红外无线通信技术，设计一个红外无线通信应用电路。（2）红外无线通信系统硬件设计：包括控制器和电源控制开关及其电源电路。（3）系统硬件调
19、试：实现控制器对照明灯的开关控制。（4）通信系统调试：实现无线通信信息交换。（5）系统综合调试，实现家用红外遥控照明灯功能。第2章 系统硬件的设计2.1 系统分析本系统实现对家用照明灯的开关控制，由于人们对生活水平的要求越来越高，希望有更方便的方式代替传统式的家用照明灯的开关控制。本系统具备了靠遥控器和相关的传感器就能控制电灯的开与关，能够很方便地控制灯的亮灭。同时还设置了提示装置，具有很大的使用性。同时，该系统具有体积小、功耗低、成本低、实用性强、功能强等特点，极大地方便了人们的生活。2.1.1 系统模块分析本系统主要由一款新的单片机来协调控制整个系统的运行。系统由两大部分，其中一部分是红外
20、光发射部分，由红外遥控器组成；另一部分是红外光接收部分，该部分主要由5个模块组成，它们分别是：单片机控制模块、供电模块、红外光接收模块、照明灯控制模块、报警模块。整个系统的设计框图如图2-1所示。其中，单片机控制模块和红外光接收模块是设计的核心部分。各模块的功能如下：单片机控制模块：控制核心，协调各部分的工作。本设计选用了STC12C5A60S2单片机作为核心芯片。供电模块：使用稳压电源为系统进行正常5V-26供电。并使用LM2940芯片电路为单片机系统提供5V电压。红外光接收模块：用于接收红外发射器所发射的红外光，并传输给单片机进行信号处理。照明灯控制模块：用光电耦合器实行隔离强电，以避免强
21、电干扰单片机的正常工作，从而使强电部分的照明灯按预期的结果工作。报警模块：用于报警，当照明灯亮或者灭时，都会出现1ms的报警提示。5V稳压电路供电红外光发射器照明灯控制模块报警模块STC12C5A60S2单片机红外光接收电路模块稳压电源供电图2-1 系统设计方框图2.1.2 系统原理图图2-2 系统原理图系统的原理图如图2-2所示，图中红外光接收模块主要使用SM0038一体化接收头作为核心通信芯片，它具有集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，不需要任何外接元器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。照明灯控制模块主要使用光电耦合器COM3041作为隔离强弱电的核心芯片。
22、2.2 红外线发射部分本设计的红外线发射部分由红外遥控器组成。红外遥控器是本设计的关键器件，该系统用21键红外超薄遥控器。2.2.1 红外遥控器及其编码红外遥控器由指令键、信号产生电路、调制电路、驱动电路及红外线发射器件组成。遥控发射器的专用芯片很多，根据编码格式可以分成脉冲宽度调制和脉冲相位调制两大类。这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类加以说明，现以21键红外超薄遥控器为例，它是以脉冲相位调制进行编码的，如图2-3所示。当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控编码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.1
23、25ms的组合表示二进制的 “0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的 “1”，其波形如图2-4所示。图2-3 21键红外超薄遥控器图2-4遥控码的“0”和 “1”上述 “0”和“1”组成的32位二进制编码经过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。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射，如图2-5所示。图2-5 遥控编码波形图21键红外超薄遥控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。该芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位
24、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，图 2-5为发射波形图。图2-5遥控连发信号波形当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个引导码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms18ms）,高8位地址 码（9ms18ms ）,8位数据码（9ms18ms）和这8位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发码）将仅由起始码（
25、9ms）和结束码 （2.25ms）组成。2.3 单片机控制模块家用红外遥控照明灯控制是基于单片机来实现的，单片机是整个系统的核心，只有选择合适的单片机型号，才能使得系统各种功能得到实现，取得较佳效果。2.3.1 STC系列单片机的概述目前单片机的应用已深入到人类生活和发展的各个领域，几乎每一个智能产品都集成了至少一片单片机，对各个行业的技术改造和产品更新换代起到了非常重要的作用。STC12系列单片机是深圳宏晶公司生产的单时钟/机器周期(1T)的单机，具有高速、大容量、片内集成功能模块多、低价格、低功耗、不可解密等方面的特点。该系列单片机在标准51单片机基础上主要改进如下：（1）采用流水线结构，
26、废除了机器周期的概念，指令以时钟周期为运行单位，指令为1-2个时钟周期。在相同的时钟下，运行速度比标准51提高了6-12倍。（2）工作频率范围：0 - 35MHz，相当于标准51的 0420MHz。 （3）内部程序存储器增至8-64KB。（4）片内RAM均为256（片内）+1024（片内外扩）字节。（5）后缀为AD及S2的产品片内集成8路10位ADC，采样速率达250ksps。（6）后缀为PWM的产品有2路8位PWM输出，可作D/A使用。（7）内置可编程计数阵列（PCA）。两个通道的捕捉/比较单元（PWM/PCA/CCP）,也可用于定时器或外部中断，支持上升或下降沿触发中断。（8）可编程时钟输
27、出：P3.4、P3.4和P1.0。（9）可编程I/0模式：复位后为准双向口的普通51模式，可分别编程为推挽的强上位模式、仅为输入的高阻模式和开漏模式。每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片限制在100mA以下。（10）时钟系统更加完善，有多个时钟源，且时钟振荡频率可编程。（11）具有独立的波特率发生器，使得串行通信时不占用宝贵的定时器，非常实用。后缀为S2的产品具有双异步串口（12）片内集成监视定时器。（13）4个中断优先级，10个中断源。（14） 电源控制模式与功耗：掉电模式，功能0.1uA；正常工作模式，功耗4-7mA；空闲模式等。（15）双DPTR。（16）可禁止ALE实现低E
28、MI。（17）具有ISP和IAP功能。2.3.2 STC12C5A60S2单片机STC12C5A60S2管脚图如图2-6所示。图2-6 STC12C5A60S2管脚图 1.主电源管脚VCC（40脚）外接电源正极，本设计的外接电压为5V。GND（20脚）外接电源地。2.外接晶体管脚（1）XTAL1(19脚)芯片内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此时引脚是外部时钟源的输入端。（2）XTAL2(18脚)芯片内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此时引脚可悬空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出。外部时钟电路如
29、图2-7所示：图2-7 外部时钟电路3.编程控制管脚（1）RST1/P4.7（9脚）第一复位信号输入端，高电平有效；标准I/O口；EX_LVD/P4.6/RST2(31脚)外部低压中断检测，比较器；标准I/O口；第二复位输入端，高电平有效。单片机上电后，时钟电路开始工作。此时，若在RST管脚上出现持续24个时钟周期以上高电平，就可使单片机完成复位。图2-8为一种低成本上电自动复位电路。而使用中为了方便停止和重新启动系统，在智能仪器、仪表的面板上常装有单片机手动复位按键，如图2-9所示，当按键S按下时，设VCC=5V在RST端得到4.5V电压，均在TTL和CMOS器件的高电平范围内，因此，电路能
30、对单片机进行可靠的复位。 图2-8 自动复位电路图2-9 手动复位电路（2）ALE/P4.5（30脚）允许地址锁存，高电平有效；标准I/O口。当CPU访问外部存储器时，ALE的输出信号用于锁存地址的低位字节。在不访问外部存储器期间，以不变的频率产生正脉冲，只有在CPU访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。因此，ALE可作外部时钟使用，其频率为振荡器频率的1/6。4.输入/输出（I/O）口（1）P0口（39脚-32脚）P0口既可以作为输入/输出口，也可以作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复
31、用总线使用时，是低8位地址线A0A7，数据线D0D7。（2）P2口（21脚-28脚）P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口（8位准双向口），也可作为高8位地址总线使用。（3）P1口（1脚-8脚），P3口（10脚-17脚）P1口和P3口的第一功能为输入/输出口，其他功能如下表2-1所示：表2-1 P1口和P3口各引脚的其他功能端口线管脚第二功能第三功能第四功能P1.01ADC0（ADC输入通道0）CLKOUT2（独立波特率发生器的时钟输出）P1.12ADC1（ADC输入通道1）P1.23ADC2（ADC输入通道2）ECI（PCA计数器的外部脉冲输入脚）RxD2（第二串口数据接收端）P1.34
32、ADC3（ADC输入通道3）CCP0(外部信号捕获，高速脉冲输出及脉宽调制输出)TxD2(第二串口数据发送端)P1.45ADC4（ADC输入通道4）CCP1(外部信号捕获，高速脉冲输出及脉宽调制输出)SS(SPI同步串行接口的从机选择信号)P1.56ADC5 (ADC输入通道5）MOSI (SPI同步串行接口的主出从入)P1.67ADC6 (ADC输入通道6)MISO(SPI同步串行接口的主入从出)P1.78ADC7 (ADC输入通道7)SCLK(SPI同步串行接口的时钟信号)P3.010RxD（串行输入端）P3.111TxD (串行输出端)P3.212INT0（外部中断0，下降沿中断或低电平
33、中断） P3.313INT1（外部中断1，下降沿中断或低电平中断）P3.414T0（定时器/计数器0的外部输入）INT（定时器0下降沿中断）CLKOUT0（定时计数器0的时钟输出）P3.515T1（定时器/计数器1的外部输入）INT（定时器1下降沿中断）CLKOUT1（定时计数器1的时钟输出）P3.616WR（外部数据存储器写脉冲）P3.717RD（外部数据存储器读脉冲）2.3.3 单片机控制模块电路设计单片机控制模块是本设计的控制核心，它负责贯穿各个模块，并控制其工作状态。本设计选用的单片机是深圳宏晶科技公司的STC12C5A60S2芯片。它是一块价廉、功能强大的单片机。本设计中单片机采用1
34、2MHz的晶振，复位电路采用手动按钮复位电路。单片机最小系统电路图如图2-10所示： 图2-10单片机最小系统电路图2.4 供电模块为了进一步保护电路，本设计增加了一个5V的稳压电路模块，其核心器件为LM2940。该模块为单片机模块、红外接收模块、照明灯控制模块的光电耦合器、报警模块提供5V电压。2.4.1 LM2940芯片介绍LM2940是一个低压差稳压芯片。其输出电压为5V，输出电流为1A 。最大输入电压为26V。而且内含静态电流减低电路，电流限制、过热保护、电池反接等保护电路。LM2940设计的稳压电路的优点是工作效率高、功耗小、电路结构简单、文波系数小。管脚图如图2-11所示。图2-1
35、1 LM2940管脚图管脚功能描述如表2-2所示。表2-2 LM2940管脚功能管脚号管脚名称功能1INPUT输入工作电压2CND电源地3OUT输出工作电压2.4.2 供电模块电路设计由于单片机的供电需要一个稳定的5V电源，所以选择LM2940设计的稳压电路对其供电。其输入电压为5-26V，输出为5V，电路使用47uF输入旁路电容和10uF的输出电容。输出电容对于保持输出电压的稳定性起着非常重要的作用，选用10uF的输出电容值可以更好地提高回路的稳定性和瞬态响应。电路中，发光二极管D4与1K电阻并联于电路是为了检测稳压电路是否有电压输出。而外部输入电压直接稳压电源提供。其电路设计如图2-12所
36、示。图2-12 5V稳压电路模块 2.5 红外光接收模块本设计使用SM0038一体化接收头作为红外光接收模块的核心芯片。2.5.1 SM0038芯片介绍SM0038是一个小型的红外遥控系统的接收装置，是一种集红外线接收、放大、整形于一体的集成电路，电路内置PIN二极管和前置放大器。采用可红外滤波的环氧树脂封装。目前，它一般都应用于家用电器，如彩电、音响、空调等。SM0038的解调输出信号可以直接由微处理器解码。它的主要特点是可靠性好，不易受环境的干扰，并可以防止非控制信号的输出脉冲出现。SM0038的主要特点：（1）内置光电检测器和前置放大器；（2）内置PCM频率滤波器；（3）防止电场干扰设计
37、；（4）输出电平与TTL和CMOS兼容；（5）输出为低电平有效；（6）低功率消耗；（7）不受环境其它光源影响；（8）可以连续进行数据发送（1200bit/s）;（9）输入脉冲串长度不小于10周期/脉冲串。SM0038的外形和管脚图如图2-13所示。图2-13SM0038的外形和管脚图管脚功能如表2-3所示。表2-3 SM0038管脚功能管脚号管脚名称功能1GND电源地2VCC输入工作电压3OUT信号输出2.5.2 红外光接收模块电路设计红外光接收电路如图2-14所示，红外接收器的信号输出端上拉一个15K的电阻，确保在没有接收到红外遥控信号时为高电平，收到红外信号时为低电平；VCC（2脚）接电源
38、 5V并经电容进行滤波，以避免电源干扰; GND（1脚）接电源的地线；脉冲信号输出接单片机的外部中断0输入引脚。采取这种连接方法，软件解码既可工作于查询方式，也可工作于中断方式。图2-14 红外光接收电路2.6 照明灯控制模块照明灯是本设计要实现控制的一个主要对象。光电耦合器是实现单片机对强电中照明灯控制的核心器件。2.6.1 MOC3041芯片介绍MOC3041是一个三端双向可控的光电耦合器，将发光器件和受光器件封装在一个壳内。发光器件采用砷化镓发光二极管，光电器件应用双向可控的硅光电器件。MOC3041实质上是一个光电转换器，以光信号为媒介，而它的输出端对输入端无反馈作用，信号只能单向传输
39、。也就是说，光电器件的输出不会影响发光器件，因此，MOC3041可以十分理想地完成系统隔离、电平隔离、电路接口以及长距离信息传输等多功能。MOC3041的实物图如图2-15所示。图2-15 MOC3041实物图2.6.2 照明灯控制模块电路设计 本设计在家用照明灯控制部分采用了光电耦合器控制电路，用光电耦合器MOC3041作为隔离器件，其目的是为了直流5V弱点与交流220V强电隔离开，以防止强电影响单片机的正常工作。照明灯控制模块电路如图2-16所示，MOC3041的1脚上拉一个1K的电阻，当单片机P2.6端口输出低电平时，MOC3041内的发光二极管导通，即产生光，同时使双向可控硅器件导通，
40、从而使强电控制照明灯部分形成回路，最终实现照明灯的控制。图2-16 照明灯控制模块电路图2.7 报警模块本设计使用声音报警为了提示所控制的照明灯是否亮，同时也是为了检测红外遥控器是否按下相关按键。电路设计如图2-17所示。图2-17 报警模块电路图当单片机的P0.6端口为低电平时，通过S8550PNP三极管，使蜂鸣器电路连通，蜂鸣器响。本设计中，当红外遥控的按键被按下时，则P3.6端口就会被置为低电平，蜂鸣器就会响起，同时照明灯控制模块的相应照明灯也会亮。2.8 本章小结本章详细介绍了家用红外照明灯系统设计的硬件电路，通过红外发送部分和红外接收部分来说明整个系统的构成。其中，红外接收部分由单片
41、机控制模块、供电模块、红外光接收模块、照明灯控制模块和报警模块这五个模块来组成，并详细地说明该部分各个模块设计所用到的芯片功能和各硬件电路设计。第3章 系统软件的设计通过前面的介绍，红外遥控系统控制电路的制作与安装均已完毕。红外遥控系统能否按照预定的想法去运行，需要通过软件的编写和调试来完成。软件的编写与调试的主要任务如下：建立软件工程，配置单片机资源；编写单片机软件程序框架，建立软件编译、下载、调试的环境；实现并测试各个子模块的功能正确性；进行红外遥控系统整体运行性能测试与提高。本设计的开发STC12C5A60S2单片机应用程序使用Keil Vision2集成开发软件。KeiluVision
42、2是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统c语言的语法来开发，与汇编相比，C语言易学易用,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期,它还能嵌入汇编，可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。3.1 系统软件实现功能与框架3.1.1 系统软件实现功能系统软件实现功能包括有：（1）红外遥控系统的运行状态测试；（2）系统运行控制：蜂鸣器的叫与不叫控制，照明灯的亮与灭控制；（3）系统运行流程控制：程序初始化，红外遥控系统启动与结束；（4）软件界面：状态显示、参数设定、程序下载等。3.1.2 系统主程序框架图上电运行初始化是否接收到红外光？分
43、辨编码结束执行相应的功能是否图3-1 系统主程序框架图系统主程序框架如图3-1所示。单片机上电后，便执行程序初始化。初始化的工作包括两个部分，一部分是对于单片机各个运用到的模块进行初始化。这部分的代码由Keil Vision2集成环境的编程工具完成。第二部分是应用程序的初始化，是对于红外遥控控制系统中应用到的变量值进行初始化。初始化完成后，首先进入红外光接收检测子程序，该程序是检测外部环境中红外遥控器的按键是否按下和是否发射出红外光，如果一旦遥控器发射出红外光，而且接收器接收到红外光，则启动解码控制程序。经过解码完成后，程序凭借正常编码执行相应的功能。3.1.3 中断控制程序的任务红外遥控系统
44、接收红外光的控制在中断程序中完成。中断服务程序的任务包括：初始化外部中断0为下降沿中断方式；进入外部中断服务程序，关闭外部中断；对引导码进行判断，如果引导码正确，准备接收下面的一帧遥控数据，以查询的方式判断是遥控数据的0还是1.如果非引导码，则退出外部中断；先后依次接收地址码、地址反码、数据码、数据反码；当接收到32位数据时，说明一帧数据接收完毕。比较数据码和数据反码，若数据取反后与数据反码不同，则表示为无效数据，应放弃接收；开始外部中断，准备接收下一次遥控数据。3.2 系统各子程序功能及实现下面将主程序框架和中断程序中各个主要子程序功能及其程序实现进行介绍。3.2.1 延时控制子程序延时控制
45、是关键子程序，它涉及到是否能正常读取编码，由于红外解码的关键是如何识别位“0”和“1”。 位“0”以0.56ms宽度的低电平开始，以0.56ms宽度的高电平结束，周期为1.12ms；位“1”以0.56ms宽度的低电平开始，以1.68ms宽度的高电平结束，周期为1.68ms，则根据高电平的宽度区别位“0”和“1”。如果从0.56ms低电平过后，开始延时，0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位为“0”，反之则为“1”，为了可靠起见，延时必须比0.56ms长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0”，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84ms左右均可延时子程序的延时时间为0.14ms，0.84ms刚好是0.14ms的整数倍，以便于辨别红外线的编码。延时子程序如下所示： void delay(unsigned int x) /延时x*0.14msunsigned char i; x=12*x;while(x-) for (i = 0; i10; i+);3.2.2 中断服务子程序初始化外部中断0，若外部中断0端口（P3.2）为低电平时，开外部中断0，根据码的格式，等待9ms的起始码和4.5m
