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红外遥控器毕业设计论文

红外遥控开关

摘要

遥控技术是对受控对象进行远距离控制和监测的技术。

它是利用自动控制技术，通信技术和计算机技术而形成的一门综合性技术。

一般都是指对远距离的受控对象的单一的或两种极限动作进行控制的技术，在人们的生产生活中具有广泛的应用空间。

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”。

伴随着人们的物质文化生活水平日益提高，各种各样的家用电器走进了千家万户，其中，大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样，就给人们的生活带来了很多不便。

而红外线遥控则是目前最广泛的一种通信和遥控手段。

由于红外线遥控器具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点。

因此，彩电、录像机、音响设备、空调、玩具、门铃以及遥控汽车路牌等其它小型装置上也纷纷采用红外线遥控。

本系统采用单片机AT89S51作为本设计的核心元件，利用红外线遥控发射、接收的工作原理以及单片机外部中断的原理而设计的一款遥控开关。

当一体化红外接收器接收到红外遥控信号后，将光信号转变成电信号，经放大、解调、滤波后，将原编码信号送入单片机AT89S51中进行信号识别、解码，然后进行相应的处理，达到控制电器的目的。

关键词：

遥控技术单片机红外编码解码

Abstract

Remotecontroltechnologyiscontrolledobjectsofremotecontrolandmonitoringtechnology.Itistheuseofautomaticcontroltechnology,thecommunicationtechnologyandcomputertechnology,intheformofacomprehensivetechnology.Generallyreferstothedistantcontrolledobject'ssingleortwoextremeactioncontroltechnology,inthepeople'sproductionandlifehaveextensiveapplicationspace.Accordingtothecontrolmodeofdifferent,generallyshareoutbonus,sonicandtheremotewirelessremotecontrol,commonlyknownasthe"threecontrol".Withpeople'smaterialandculturallifelevelenhancesincreasingly,allkindsofhouseholdappliancesintotheinnumberablefamilies,amongthem,mostofthehouseholdappliancesareallofdifferentremote,peopleofteninordertocontrolastationappliancesandlookingforitscorrespondingremote,so,givepeople'slifehasbroughtmuchinconvenience.Andinfraredremotecontrolisthemostextensiveacommunicationsandremotecontrolmethod.Duetotheinfraredremotecontrolwithsmallsize,lowpowerconsumption,thefunctionisstrongandlowcosts.Therefore,TVS,VCRS,audioequipment,airconditioning,toys,thedoorbellandothersmallcarsignpostremotedeviceareadoptinginfraredremotecontrol.

ThesystemUSESAT89S51single-chipmicrocomputerasthecorecomponents,thisdesignusinginfraredremotecontroltransmittingandreceivingtheworkingprincipleandtheprincipleofmicrocontrollerexternalinterruptiondesignedoneofremotecontrolswitch.Whenintegrationinfraredreceiverreceiveinfraredremotecontrolsignalafter,willchangeintoelectricalsignals,lightsignalsthroughenlargement,demodulation,filtering,willtheoriginalcodingsignalintoSCMinAT89S51signalrecognition,decoding,thencarriesonthecorrespondingprocessing,achievethepurposeofcontrolelectricappliance.

keywords:

ControltechnologySCMInfraredcodedecode

第一章系统介绍和设计原理……………………………………………4

1.1引言…………………………………………………………………4

1.2遥控器………………………………………………………………5

1.3系统结构及原理……………………………………………………6

1.4系统框图……………………………………………………………6

1.5系统设计思想…………………………………………………………6

1.6器件选择……………………………………………………………7

1.7遥控距离的影响因素…………………………………………………7

第二章系统硬件设计

2.1有关知识的介绍………………………………………………………………8

2.1.1单片机AT89S51的知识介绍………………………………………8

2.1.2红外线及器件的基本知识………………………………………12

第三章系统软件设计

3.1红外遥控发射器及其编码………………………………………………14

3.2红外发射及编码原理图…………………………………………15

3.3红外编码按键图………………………………………………14

3.4红外解码原理图………………………………………………18

3.5接收器及解码…………………………………………………………18

第四章程序流程图………………………………………………………………19

第五章程序清单…………………………………………………………………20

小结………………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………24

第一章系统介绍和设计原理

1.1引言

随着电子科技的发展，遥控技术的出现，目前市场上出现了越来越多的红外线遥控家电设备；逐步提高了人们的生活水平。

基于此，本设计中涉及电子产品技术领域，特指一种使用方便的红外线遥控灯光控制器开关。

采用这种方式让使用者在使用过程中更加方便快捷，并且本实用性可根据实际情况对使用装置进行有效性调节。

该红外线遥控控制器，包括：

利用红外线发射的遥控器为主体，以及相应的接收器，其中在遥控器主体上设置有若干控制按键，遥控器主体包括控制芯片、发射器、电源，其特征在于：

遥控器主体上共设置4个控制按键，所述发射器的一端连接于控制芯片的一引脚，其另一端与三极管集电极连接，三极管的基极接入控制芯片，三个控制按键一端分别接入控制芯片，其另一端接入所述三极管的发射极，电源的两极分别与发射器及三极管发射极连接。

例如：

人们坐在家中手执遥控器便可以方便快捷地将电视机、照明灯、电脑等家用电器打开；做到足不出户便可以开启私家车等。

本文设计了一款由单片机AT89S51编程实现的遥控开关，这款遥控开关具有遥控开启和关闭多种家用电器的功能。

红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。

由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。

工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控，由于红外线在频谱上居于可见光之外，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体，且能有效地隔离电气电磁等干扰，取得很好遥控效果。

1.2遥控器

1.2.1遥控器简介

遥控器是一种用来远控机械的装置。

现代的遥控器，主要是由集成电路电板和用来产生不同讯息的按钮所组成。

最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司（这家公司现在被LG收购了），在1950年代发展出来的。

一开始是有线的。

1955年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。

但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。

1956年罗伯．爱德勒（RobertAdler）开发出称为“ZenithSpaceCommand”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰，而且有些人及动物（如狗）听的到遥控器发出的声音。

1980年代，发送和接收红外线的半导体装置开发出来时，就慢慢取代了超声波控制装置。

即使其他的无线传输方式（如蓝牙）持续被开发出来，这种科技直到现在还持续广泛被使用。

1.2.2遥控器组成

（1）CPU采用AT89C2051单片机为主控芯片；

（2）发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器。

使用AT89C2051芯片将按键信号调制在38KHz的载波信号通过三极管的放大后发射出去。

1.3系统结构及原理

红外遥控主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。

其工作原理如下,发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作.

发射部分的主要元件为红外发光二极管。

它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。

目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色不同。

红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。

判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：

用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。

红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。

接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。

在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的灵敏度。

红外接收头均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。

红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。

成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，非常方便。

但在使用时注意成品红外接收头的载波频率.红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz陶振来决定的。

在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。

也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

如图1.2所示。

发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

（a）红外遥控发射框图

图1.2（b）红外遥控接收框图

1.4系统框图

遥控开关是在通用红外遥控系统的基础上加以改进实现的。

其实质就是将红外遥控接收部分采用单片机AT89S51来控制。

图1.3所示为遥控开关的系统构成框图。

图1.3遥控开关系统框图

1.5系统设计思想

本系统采用单片机AT89S51作为本设计的核心元件，利用红外线遥控发射、接收的工作原理以及单片机外部中断的原理而设计的一款遥控开关。

红外遥控发射器是利用红外线作载体传送信息的，发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。

1.6器件选择

本系统在设计过程中主要选取了以下一些器件：

单片机：

AT89S51；

遥控发射器：

采用LC7461专用芯片；

红外遥控接收器；

继电器；

显示器件：

发光二极管；

PNP型三极管；

蜂鸣器。

1.7遥控距离的影响因素

（1）、发射功率。

发射功率大则距离远，但耗电大，容易产生干扰；

（2）、接收灵敏度。

接收器的接收灵敏度提高，遥控距离增大，但容易受干扰造成误动或失控；

（3）、天线。

采用直线型天线，并且相互平行，遥控距离远，但占据空间大，在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离；

（4）、高度。

天线越高，遥控距离越远，但受客观条件限制；

（5）、障碍物。

目前使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段，其传播特性和光近似，直线传播，绕射较小，发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离，如果是钢筋混泥土的墙壁，由于导体对电波的吸收作用，影响更甚。

第二章系统硬件设计

2.1相关知识的介绍

2.1.1单片机AT89S51的知识介绍

2.1.1.1单片机及其发展应用

单片机是微型计算机的一个重要分支。

它使计算机从海量数值计算进入智能控制领域，并由此开创了工业控制的新局面。

从此，计算机技术在两个重要的领域——通用计算机领域和微控制器领域比翼齐飞，并逐渐融入人们的日常生活。

　　单片机也被称为微控制器（Microcontroller），是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

将运算器、控制器、存储器和各种输入／输出接口等计算机的主要部件集成在一块芯片上，就能得到一个单芯片的微型计算机。

它虽然只是一个芯片，但在组成和功能上已经具有了计算机系统的特点，因此称之为单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），简称单片机。

由于单片机的设计通常是面向控制、嵌入对象体系中的，有别于通阳的微型计算机，因此又称为微控制器（Micro-Controller）、嵌入式微控制器（Embedded-Micr-Controller）。

用作单片机系统的输入．则解决了常规矩阵键盘线路板过大、布线复杂、占用I／O口过多的弊病。

而且通过使用遥控器，操作时可实现人与设备的分离，从而更加方便使用。

2.1.1.2单片机主要特性及内部结构

AT89S系列单片机有AT89S51～AT89S53和AT89S8252等四种类型，其芯片内部结构基本相同，进部分的电路模块功能略有不同。

AT89S51是这个系列的基本类型，它将通用CPU和在线可编程Flash存储器集成在一个芯片上，形成功能强大、使用灵活和具有较高性能价格比的单片微机。

其主要特性及功能如下：

●8为CPU；

●内含8KBFlash程序存储器，可在线编程，擦写周期可达1000次；

●内含128字节的RAM；

●4个8位并行I/O接口，共32根线；

●2个16位可编程定时/计数器；

●具有6个中断源，5个中断矢量，2级中断优先级的中断结构系统；

●全双工UART串行通信口；

●具有片内集成看门狗定时器（WatchdogTimer）；

●26个特殊功能寄存器；

●具有两个数据指针DPTR0和DPTR1；

●具有在线可编程功能ISP端口；

●具有断电标志POF；

●具有掉电状态下的中断恢复模式；

●具有低功耗节电运行模式；

●振荡器和时钟电路稳定，工作主频为0～33MHZ；

●电源电压范围为DC4.0～5.5V。

●灵活的ISP编程（字或字节模式）

2.1.1.3单片机的引脚排列及功能

一、AT89S51单片机引脚介绍

AT89S51有PDIP、PLCC、TQFP三种封装方式，其中最常见的就是采用40Pin封装的双列直接PDIP封装，外形结构如图2.1.1.3。

芯片共有40个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口（见右图）左边那列引脚逆时针数起，依次为1、2、3、4。

。

。

40，其中芯片的1脚顶上有个凹点（见右图）。

在单片机的40个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，控制引脚4根以及4组8位可编程I/O引脚32根。

图2.1.1.3单片机的引脚排列

1、主电源引脚（2根）

VCC（Pin40）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin20）：

接地线

2、外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin19）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin18）：

片内振荡电路的输出端

使用内部振荡电路时，用来接石英晶体和电容；使用外部时钟时，用来输入时钟脉冲。

3、控制引脚（4根）RST/VPP（Pin9）：

复位信号输入端。

AT89S51接能电源后，在时钟电路作用下，该脚上出现两个机器周期以上的高电平，使内部复位。

第二功能是VPD，即备用电源输入端。

当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，VPD将为RAM提供备用电源，发保证存储在RAM中的信号不丢失。

ALE/PROG（Pin30）：

地址锁存允许信号,在访问片外丰储器时，若ALE为有效高电平，则P0口输出地址低8位，可以用ALE信号作外部地址锁存信号。

公式（2—1）fALE=1/6fOSC,也可作系统中其它芯片的时钟源。

第二功能~PROG是对EPROM编程时的编程脉冲输入端。

PSEN（Pin29）：

外部存储器读选通信号,低电平有效。

EA/VPP（Pin31）：

程序存储器的内部和外部程序存储器选择线，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。

~EA=0时访问外部ROM0000H—FFFFH；~EA=1时，地址0000H—0FFFH空间访问内部ROM，地址1000H—FFFFH空间访问外部ROM。

4、可编程输入/输出引脚（32根）

AT89S51单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。

每一根引脚都可以编程，比如用来控制电机、交通灯、霓虹灯等，开发产品时就是利用这些可编程引脚来实现我们想要的功能，尽情发挥你的想象力吧，实现你想要的：

）强大无比。

。

。

PO口（Pin39～Pin32）：

8位双向I/O口线，既可作地址/数据总线口用，也可作普通I/O口用。

名称为P0.0～P0.7

P1口（Pin1～Pin8）：

8位准双向通用I/O口线，名称为P1.0～P1.7

P2口（Pin21～Pin28）：

8位准双向I/O口线，既可作地址总线口输出地址高8位，也可作普通I/O口用。

名称为P2.0～P2.7

P3口（Pin10～Pin17）：

8位准双向I/O口线，多用途口，既可作普通I/O口，也可按每位定义的第二功能操作。

名称为P3.0～P3.7

上面就是AT89S51单片机引脚的简单介绍，其它51系列家族的单片机8031、8051、89C51等引脚和89S51兼容，只是个别引脚功能定义不同。

二、AT89C2051单片机引脚介绍

AT89C2051为20引脚小型封装，2K内部程序存储器，15个可编程I/O口线，没有P0口和P2口的16根I/O线，内部集成了一个模拟比较器。

AT89C2051单片机的引脚排列如下图所示。

芯片共有20个引脚，引脚的排列顺序为从靠芯片的缺口（见上图）左边那列引脚逆时针数起，依次为1、2、3。

。

。

20，在单片机的20个引脚中，电源引脚2根，外接晶体振荡器引脚2根，复位引脚1根以及P1、P3口可编程I/O引脚15根。

1、主电源引脚（2根）

VCC（Pin20）：

电源输入，接＋5V电源

GND（Pin10）：

接地线

2、外接晶振引脚（2根）

XTAL1（Pin5）：

片内振荡电路的输入端

XTAL2（Pin4）：

片内振荡电路的输出端

3、控制引脚（1根）

RST/VPP（Pin1）：

复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。

4、可编程输入/输出引脚（15根）

P1口：

8位准双向I/O口线，P1.0～P1.7，共8根

P3口：

8位准双向I/O口线，P3.0～P3.5、P3.7，共7根

我们同时发现：

标准51单片机有32根可编程I/O口线，89C2051精简掉P0、P2口16根I/O线后，应该还有16根I/O口线，现在只有15根，另一根跑那里去了呢？

！

前面讲到AT89C2051内部集成了一个模拟比较器，正是因为集成了模拟比较器把另一根引线占用了，比较器的输出端占用了一个I/O口，它就是P3.6口，引脚P3.6没有接出来的，所以少一根I/O口线。

在编程时，P3.6就只能用来读比较器的状态了，不能象其它I/O口一样用来驱动外部指示灯等设备了，不过模拟比较器很实用的，在开发中就可以省去外加比较器的麻烦，右图为比较器的原理。

2.1.2红外线及器件的基本知识

2.1.2.1什么是红外线？

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，了解他们的工作原理和性能、进一步自制红外遥控系统，也并非难事。

1．红外线的特点：

太阳光线大致可分为可见光及不可见光。

红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，可见光经三棱镜后会折射出（若按波长排列，依次从短到长）紫、蓝、青、绿、黄、橙、红颜色的光线（光谱）。

由德国科学家霍胥尔于1800年发现，红光外侧的光线，在光谱中波长自0.76至400微米的一段被称为红外光，又称红外线。

红外线属于电磁波的范畴，是一种具有强热作用的放射线。

红外线的波长范围很宽，人们将不同波长范围的红外线分为近红外、中红外和远红外区域，相对应波长的电磁波称为近红外线、中红外线及远红外线。

红外线是一种光波，它的波长比无线电波短，比可见光长。

肉眼看不到红