毕业设计(论文)单片机红外遥控电路设计要点与制作.doc

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1、青海建筑职业技术学院毕业论文西安科技大学高新学院毕 业 论 文 （设 计）题目 红外遥控电路设计要点与制作指导教师 学生姓名 学生学号 信息技术系通信技术专业0801班2011年 04 月 15 日青海建筑职业技术学院专科毕业设计（论文）学号: 姓名： 毕业设计(论文)题目 : 红外遥控电路设计要点与制作 1、阅读中外文献资料摘要：1 李军. 检测技术及其仪表. 中国轻工业出版社2 贺红娟 等. 汇编语言程序设计教程. 清华大学出版社3 孙亮 杨鹏. 自动控制技术. 北京工业大学出版社4 刘守义 钟苏. 数字电子技术. 西安电子科技大学出版社5 周雪. 模拟电子技术. 西安电子科技大学出版社6

2、 杨宏丽 王静霞. 单片机基础教程. 人民邮电出版社7 林伸茂. 8051单片机彻底研究经验篇.人民邮电出版社8 刘文涛. MCS-51单片机培训教程电子工业出版社2、 立题依据及主要研究内容：遥控技术根据控制方式的不同，一般分红外遥控、声控和无线遥控，俗称三遥。红外线遥控是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用，首先借助于红外线具有直线传播的特性及由于红外线的波长远小于无线电波的波长，因此在采用 红外遥控方式时，不会干扰其他电器的正常工作，也不会影响临近的无线电设备。其次借助于单片机具有结构紧凑、可靠性高、速度快、功耗小、成本低的特点，可以制

3、作灵敏度高，抗干扰性能优良的红外遥控。其电路调试简单，若对发射信号进行编码，可实现不同电器的开关控制及电灯的调光设置。主要研究内容：设计一款红外遥控电路，该遥控电路可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制。该遥控电路结构简单,分为两部分：发射电路和接收电路。发射电路以AT89C2051为控制中心发射信号, 接收电路以AT89C51为控制中心接收信号,驱动双向晶闸管实现电灯的开关及亮度的控制。3、 设计方案及思路：目前市场一般设备系统采用专用的遥控编码及解码集成电路。此方案具有制作简单、容易等特点，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只适合用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。

4、而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用采用红外线脉冲个数编码、单片机软件解码实现了对电灯的开关/亮度调节。图1和图2为该应用系统的遥控器设计原理框图及接收控制系统设计原理框图。+3V电源 红外发射电路AT89C2051单片机键盘输入发射指示灯图1 单片机遥控器设计原理框图9V ACAT89C52单片机+5V电源电路红外接收电路50Hz AC 过零检测对一路电灯开光控制及亮度调节状态指示电路图2 接收控制系统设计原理框图4、 毕业设计（论文）工作计划：设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1相关文献的调研，资料收集2009年12月1日至2

5、010年3月5日2系统方案探讨与指导教师问题答疑2010年3月5日至2010年3月12日3硬件设计2010年3月12日至2010年3月19日4软件设计2010年3月19日至2010年3月26日5软件硬件联调2010年3月26日至2010年4月2日6完成毕业论文写作2010年4月2日至2010年4月9日7论文指导教师初评，并给出修改意见，学生进行修改2010年4月9日至2010年4月16日8完成毕业答辩PPT，准备毕业答辩2010年4月16日至2010年4月23日5、 指导教师审核意见： 指导教师（签名） 年 月 日_ 注： 1）开题报告由学生填写，须经指导教师审批 2）阅读文献资料摘要，要比较

6、全面反映题目研究已取得的成果和研究动态 3）立题依据包括立题的必要性红外遥控电路设计摘 要通过对设计要求地认真分析和研究，拿出了几种可行方案，最终选定了一个最佳方案。该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主要手段。我们所设计的遥控器能控制5个电器的电源开关，并且可对一路电灯进行亮度的调节。关键字：遥控电路 红外发射 红外接收 单片机INFRARED REMOTE CONTROL CIRCUIT DESIGNABSTRACTAfter analyzing and researching on the request of the design, we take several blue prin

7、t and we selected the best one in the end. The project make use of advanced SCM to realize the remote control. Remote controller we designed can dominate 5 electrical source switches and adjust the brightness of one light.【KEY WORDS】Remote controlling circuit Infrared emission Infrared receiving SCM

8、目 录引 言7第一章 课题概况81.1 红外遥控电路设计的目的81.2红外遥控电路设计功能介绍81.3课题方案设计8第二章 系统硬件部分方案设计102.1红外遥控接发电路的主控芯片102.2红外发送电路112.3红外接收电路132.3.1红外接收电路电路指示灯132.3.2红外接收电源电路142.3.3红外接收电路过零检测142.4红外遥控调光电路15第三章 系统软件部分方案设计163.1红外遥控初始化程序和主程序163.2红外遥控键盘扫描、红外发射程序173.3红外遥控接收部分外部中断程序18第四章 系统调试20课题设计总结22参考文献23附 录A24附 录B25附 录C27致 谢40引 言

9、当今社会科学技术的发展与日俱增，人们生活水平也是日益提高，为了减少人们的工作量，所以对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高，针对这种情况，设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。 单片机的集成度很高，它具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化、使用方便等突出特点，尤其耗电少，又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用与“电脑型产品”，它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品(家电、玩具)等各种领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机特别适合于把它做到产品的内部，取代部分老式机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积，增强功能，实现不同程度的

10、智能化。 红外线是一种光线，具有普通光的性质，可以以光速直线传播，强度可调，可以通过光学透镜聚焦，可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管，可以发出特定波长（通常是近红外）的红外线，通过控制二极管的电流可以很方便地改变红外线的强度，达到调制的目的，因此，在现代电子工程应用中，红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波，最典型的应用就是家电遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多：成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰，也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。第一章 课题概况1.1 红外遥控电路设计的目的本次设计的主要任务是利用单片机技术，并将数字电子技术、模拟电

11、子技术和红外学相关知识相结合，设计一款可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制的红外遥控电路。通过设计红外遥控电路来巩固和加强对三年来所学的理论知识和锻炼自己的动手能力，熟悉和掌握以单片机为核心的电路设计的基本方法和技术，熟悉传感器的使用，提高电子电路的设计和动手能力，加深对单片机软硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。1.2红外遥控电路设计功能介绍本设计要求红外遥控电路实现以下功能：（1）利用红外接收和发射探头发送和接收红外线；（2）该遥控系统可以实现灯泡的开关和调光（或者电机启动和调速）控制；（3）能够按键启动/停止，使用单片机进行设计或者纯

12、数字模拟电路设计；1.3课题方案设计目前红外遥控器已经在各类电器上得到了广泛应用。市场上一般设备系统均采用专用的遥控编码及解码集成电路，具有制作简单等特点，但由于这些芯片价格较贵，功能键数及功能受到特定的限制，且相互之间采用的遥控编码格式互不兼容所以各机型的遥控器通常只能针对各自的遥控对象而无法通用，只适用于某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有硬件接口简单方便。编程灵活多样，操作码个数可随意设定等优点。此方案不仅可用控制键实现对电器的控制，而且可对一路电灯进行亮度控制，方便实用。且本设计用到的元器件较少，电路相对简单实用。红外遥控电发射器主要由单片机

13、、操作键盘和红外发射电路三部分组成。红外发射部分结构图如图1.1所示：+3V电源 红外发射电路AT89C2051单片机键盘输入发射指示灯图1.1红外遥控电路发射设计原理框图当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。控制系统采用3V电源电压，并具有低功耗空闲和掉电方式控制。红外遥控电发射器主要由单片机、指示电路和红外接收电路三部分组成。红外接收部分结构如图1.2所示：9V ACAT89C52单片机+5V电源电路红外接收电路50Hz AC 过零检测对一路电灯开光控制及亮度调节状态指示电路图1.2红外遥控电路接收设计原理框图当红外接收器接收到控制脉冲后，经单片机处理由显示

14、设备显示出当前受控电器的序号，并判断是否对电灯进行调光，如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。系统采用5V单电源电压供电，能满足低功耗空闲状态，并具有掉电记忆控制功能。第二章 系统硬件部分方案设计2.1红外遥控接发电路的主控芯片本电路所用AT89C51单片机为红外接收电路的主控芯片，既方便也很实用。下面对AT89C-51做一下简单的介绍：AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制

15、造技术制造，与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C-51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 由上可见，89C51芯片的功能强大，其震荡特性能很好的满足本设计的要求，与同类51芯片相比，其引脚较多

16、，在满足对控制方式的选择的同时，还可加入调光控制电路，这更能符合本设计的需要。因此本设计决定选用芯片89C51作为红外接收电路核心芯片。本电路所用AT89C2051单片机为红外发射电路的主控芯片。AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。 AT89C2051是一个功能强大的

17、单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。同时AT89C2051的时钟频率可以为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入继续工作状态。省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止振荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件复位方可继续运行。主要功能特性： 兼容MCS51指令系统 2k可反复擦写(1000次）Flash ROM 15个双向I/O口 6个中断源 两个16位可编程定时/计数器 2.7

18、-6.V的宽工作电压范围 时钟频率0-24MHz 128x8bit内部RAM 两个外部中断源 两个串行中断 可直接驱动LED 两级加密位 低功耗睡眠功能 内置一个模拟比较放大器 可编程UARL通道 软件设置睡眠和唤醒功能由上可见，89C2051芯片的功能强大，因此本设计决定选用芯片89C2051作为红外发射电路核心芯片。2.2红外发送电路单片机遥控发射器原理图如图2.1所示，单片机遥控发射器主要由AT89C2051单片机、操作键盘和红外发射电路等组成。单片机部分主要完成遥控发射器发射过程的控制、键盘扫描的管理和显示。其中P33用于输出控制红外发射电路的工作的信号，P1.0到P1.5连接键盘，用

19、于接受键盘的信号。电路采用3V电池供电，单片机平时都处于低功耗空闲状态，当有按键被按下，遥控器信息码由AT89C2051单片机的定时器1中断产生38KHZ的红外线信号，由P3.5口输出，经过三极管9013放大，由红外发射管发送。待发送完毕，单片机再次处于低功耗空闲状态。电路采用LED发光二极管来实现按键的操作指示。图2.1 红外发射原理图遥控器采用按键中断扫描方式（按键部分电路图如图2.2）。按键K1控制开灯与关灯；当按下按键K2时，灯光将调到第一档(最亮)；当按下按键K3时，灯光将调到第四档；当按下按键K4时，灯光将调到第二档；当按下按键K5时，将灯光调到第五档；当按下按键K6时，灯光将调到

20、第三档。图2.2 按键部分电路2.3红外接收电路单片机遥控接受器原理图如图2.3所示，单片机遥控发射器主要由AT89C2051单片机、红外线接收电路、50Hz交流测电路和电灯亮灭及调光控制电路等组成。当红外接受接收到遥控器发射的信号后，将信号传给AT89C2051单片机，AT89C2051单片机根据收到的信息码的不同，完成相应的调光操作以及进行相应的状态指示。图2.3 红外接收原理图2.3.1红外接收电路电路指示灯图2.4状态指示电路原理图电路指示灯由三部份（电路如图2.4所示），即电源指示灯、故障指示灯、控制输出指示灯。电灯的状态指示用LED发光二极管，共有6个电灯状态指示灯，其中2个为电灯

21、开、关状态，另4个为五档亮度指示（最亮一档四个亮度指示灯均不亮）。2.3.2红外接收电源电路电源电路由桥式整流、滤波电容、7805稳压器及电源指示灯组成。利用二极管的单向导电性交流电经过桥式整流成直流电，再经过大小电容滤波，7805集成稳压器稳压成为稳定的+5V电源，用一个发光二极管指示灯指示电源状态。图2.5红外接收电源电路2.3.3红外接收电路过零检测红外接收电路交流电过零检测图如图2.6所示。50Hz交流电过零检测电路由桥式整流电路和两个9013三极管组成。当Ua=Ube=0.7V时, Q1三极管截止,Q2三极管导通, B点为低电平,C点(P3.0)为高电平;当Ua=Ube2ms吗?接受

22、并对低电平脉冲个数加1高电平脉宽3 ms吗? ms吗?脉冲数为2吗?脉冲数为3吗?脉冲数为4吗?脉冲数为5吗?脉冲数为6吗?脉冲数为7吗?3档亮度1档亮度4档亮度2档亮度5档亮度开/关操作中断返回图2.14 外部中断0中断服务程序流程图第四章 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

23、：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；

24、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

25、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

26、障时要认真查找原因课题设计总结毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端。所以在此有必要对这次的毕业设计作一个系统的总结。这次毕业设计，我选择了实做的题目，这不仅是对我的一种锻炼，也是对我大学三年所学知识的综合检查。从开始设计到设计的完成，我感觉收获很多，不仅在理论上有了很大的升华,并且还在实践中锻炼了自己。使自己成长了许多。本文首先对整个系统的工作原理和实现方法进行了简单的介绍，给出了系统工作的整体框图。在此基础上，介绍了系统设计用到的各个模块的功能特性，并进性了方案比较，选择出了最优越的方案。在

27、理论上对整个系统有一定了解的情况下，进行了系统模块的电路的设计，充分利用各方面的资料，发挥我所学的特长。整个系统的开发过程是曲折的，首先在硬件设计上，由于以前所学课程有一定的基础，我多方查阅资料，不断的向老师、同学学习请教，以确保设计的电路系统完整，并能实现最完美的系统功能。经过几个月学习，我设计出了各个部分的电路图，并实现了电路图的组合。经过测试与修改，最终完善了硬件电路的设计，并能够比较理想的完成本次毕业设计功能红外遥控电路。对于软件设计，因为以前的编程经验不够，因此，在这方面花费了很多的精力和时间。尽管过程很艰难，但是在真正意义上学到了知识，为以后的工作和学习积累了宝贵的经验。在研制过程

28、中注重先进、适用的原则，注重科技与应用结合，来用产、学、研结合，侧重于科研技术转化为生产力。本系统经过了设计阶段、开发实现阶段以及最后的应用测试阶段。经过2个月的努力，核心问题已经全部解决，所有功能均已基本实现，只是在通用性上还有待提高。这次毕业设计的经历使我对51单片机的一些特征、性能，以及应用及原理有了深刻的了解，真正做到了学有所得、学有所用，可以说获益匪浅。但是，总的说来，由于我在理论和实践方面存在一定的不足，所以在设计思路和实现功能上难免有不足之处，请各位老师多多批评指正。参考文献1 李军. 检测技术及其仪表. 中国轻工业出版社2 贺红娟 等. 汇编语言程序设计教程. 清华大学出版社3

29、 孙亮 杨鹏. 自动控制技术. 北京工业大学出版社4 刘守义 钟苏. 数字电子技术. 西安电子科技大学出版社5 周雪. 模拟电子技术. 西安电子科技大学出版社6 杨宏丽 王静霞. 单片机基础教程. 人民邮电出版社7 林伸茂 8051单片机彻底研究经验篇.人民邮电出版社8 刘文涛 MCS-51单片机培训教程电子工业出版社 附 录A原理图：1.发射部分2.接收部分附 录BPCB板图：1.发射部分2.驱动部分3.接收部分附 录C程序：基本程序：;* ；遥控器系统软件程序;* ;* ;* org 0000h ；复位地址 ljmp start org 0030h ；外部中断0中断入口地址 reti or

30、g 000bh ；定时器T0中断入口地址 reti org 0013h ；外中断1中断入口地址 ljmp int1serve org 001bh ；定时器T1中断入口地址 ljmp t1serve org 0023h ；串行口中断入口地址 reti org 002bh ；定时器T2中断入口地址 reti;* ;* clear: mov p1,#0FFH ;P1、P2口位置 mov p3,#0ffh clr p3.5 ；关遥控输出 mov sp,#70h ；设堆栈 mov ie,#00h ；关总中断 mov ip,#04h ；设优先级 mov tmod,#20h ；设定时器2自动重装模式 mov

31、 th1,#0f3h ；定时13us mov tl1,#0f3h setb ex1 ；开外部1 setb it1 setb ea ；开总中断 ret;* ;* start: lcall clear ；调初始化程序main: lcall keywork ；调键盘程序 orl pcon,#01h ；进入低功耗待机状态 ljmp main nop ；设置软件陷阱 nop nop ljmp start;* ;* int1serve: clr ie1 anl pcon,#00h ；触发待机状态苏醒 reti;* ;* t1serve: cpl p3.5 ；高频调制 reti nop ；设置软件陷阱 no

32、p nop ljmp start;* ;* keywork: mov p1,#0ffh ；置列线 clr p3.7 ；清行线 mov a,p1 mov b,a cjne a,#0ffh,key1 ； 有键按下则不等转移keyworkout: nop nop ret ；键盘程序返回key1: lcall delay5ms ；延时抖动 mov a,p1 cjne a,b,keyworkout ；确认键按下 mov dptr,#keyworktab1 mov b,a ；查列号 clr A mov r0,akey2: mov a,r0 ； subb a,#08h jnc keyworkout mov a,r0 movc a,a+dptr inc r0 cjne a,b,key2 dec r0 mov a,r0 ；键号放入A mov b,a ；键号乘3处理LJMP散转指令 add a,b add a,b mov dptr,#keyworktab2 jmp a+dptrkeyworktab2: ljmp fucation0 ；转对应功能处理 ljmp fucation1