畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）簡(jiǎn)易無(wú)線遙控裝置的設(shè)計(jì)

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 工作單位 設(shè)計(jì)(論文)題目: 簡(jiǎn)易無(wú)線遙控裝置的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容： 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的遙控裝置。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，完成單片機(jī)外圍擴(kuò)展電路及遙控接口電路的設(shè)計(jì)，繪制原理圖；完成系統(tǒng)軟件和驅(qū)動(dòng)軟件的編程，實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)的任務(wù)。 要求完成的主要任務(wù)及其時(shí)間安排: 第1～2周 畢業(yè)實(shí)習(xí)。進(jìn)行項(xiàng)目相關(guān)調(diào)研，了解項(xiàng)目背景和研究現(xiàn)狀，完成實(shí)習(xí)報(bào)告； 第3周 確定研究方案，完成開(kāi)題報(bào)告，要求查閱不少于10篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn)不少于2篇；

2、 第4～8周 完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計(jì)，繪制電路圖； 第9～12周 修改、調(diào)試電路，編寫(xiě)軟件； 第13～14周 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第15周 答辯。 必讀參考資料： 1】李群芳.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社. 2008. 2】何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北航出版社，2005 3】Atmel Corporation.Information of AT89S52 [Z]，American Atmel Corporation，2001． 指導(dǎo)教師簽名： 教研室主任簽名： 蓋章

3、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目 簡(jiǎn)易無(wú)線遙控裝置的設(shè)計(jì) 1．目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）： 無(wú)線電遙控技術(shù)的誕生，起源于無(wú)線電通訊技術(shù)，最初的構(gòu)想是無(wú)線電電報(bào)技術(shù)的建立，真空電子管的發(fā)明使得無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用和普及很快應(yīng)用到民用和軍用等各個(gè)領(lǐng)域。 第一、二次世界大戰(zhàn)時(shí)，無(wú)線電遙控技術(shù)應(yīng)用到極至。后來(lái)隨著晶體管的發(fā)明和集成電路的誕生，無(wú)線電遙控技術(shù)達(dá)到了更加完善的程度，現(xiàn)如今我們所知道的導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天飛機(jī)等高科技技術(shù)都是與無(wú)線電遙控技術(shù)分不開(kāi)的，然而它不僅僅是軍事領(lǐng)域的成員。我們的日常生活可以說(shuō)離不開(kāi)無(wú)線電遙控，比如：人們坐在家中手執(zhí)遙控器便可以隨意地將電

4、視機(jī)、照明燈、電腦等家用電器打開(kāi)；足不出戶便可以開(kāi)啟私家車(chē)庫(kù)等。現(xiàn)在民用遙控裝置領(lǐng)域的拓展大大的改善了人們生活質(zhì)量和品質(zhì)，也使一些不可能變成了可能。 在無(wú)線遙控領(lǐng)域，目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線遙控、無(wú)線電遙控等。由于無(wú)線電波是由發(fā)射點(diǎn)向四面八方傳播，可以穿過(guò)阻擋物，而且可以傳播到很遠(yuǎn)的距離，因此它的控制可以在很大區(qū)域和空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，成為遙控的主要方式，在國(guó)防軍事生產(chǎn)建設(shè)和日常生活中有極廣泛的應(yīng)用。紅外技術(shù)出現(xiàn)比較早，成本低，價(jià)格也具有優(yōu)勢(shì)，紅外遙控具有以下優(yōu)點(diǎn)：控制內(nèi)容多，抗干擾能力比較強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生任何誤動(dòng)作；響應(yīng)速度快，不會(huì)對(duì)其他電器產(chǎn)生干擾從而影響用戶使用；體積小，

5、成本低，功耗小，與其他方式比可以降低功耗90%。但是它的缺點(diǎn)也很明顯，在使用中需要保證遙控發(fā)射器和遙控接收設(shè)備處于一定的角度范圍，中間不能有任何物品，否則就會(huì)阻擋紅外線的傳輸，因?yàn)榧t外線不能穿越磚瓦水泥砌筑的墻體，這在日常生活中經(jīng)常會(huì)造成不便，之外紅外線方式也容易受到外界干擾。超聲波遙控方式中的超聲傳感器頻帶窄，能攜帶的信息量少，易于受干擾而引起誤動(dòng)作，同時(shí)該種方式作用距離短，通用性強(qiáng)可以互換因而不適合在燈具遙控中運(yùn)用。 無(wú)線遙控方式多種多樣，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需要采用適宜的方式。各種遙控方式的不同，主要在于信息的編碼處理方式和信息的傳輸方式。所傳信息的形式以及信息量的大小決定采用何

6、種信息編碼和處理方式，而信息傳遞的距離決定采用何種傳輸方式。 本課題將設(shè)計(jì)一款由單片機(jī)AT89C51編程實(shí)現(xiàn)的遙控開(kāi)關(guān)，這款遙控開(kāi)關(guān)主要用于控制家用電器。 2．基本內(nèi)容和技術(shù)方案： （1）、基本內(nèi)容 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的遙控裝置。該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，完成單片機(jī)外圍擴(kuò)展電路及遙控接口電路的設(shè)計(jì)，繪制原理圖；完成系統(tǒng)軟件和驅(qū)動(dòng)軟件的編程，實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)的任務(wù)。 （2）、技術(shù)方案 要實(shí)現(xiàn)遙控控制，其方法很多。比如：無(wú)線遙控，紅外線遙控，高頻無(wú)線遙控等?，F(xiàn)在，介紹兩種技術(shù)方案并作簡(jiǎn)單對(duì)比，選擇其中較理想的方案作為設(shè)計(jì)方案。 方案一：無(wú)線遙控 無(wú)線遙控

7、由發(fā)射機(jī)和遙控接收機(jī)兩大部分組成。圖1（a）所示為無(wú)線遙控發(fā)射機(jī)示意圖。圖1（b）所示為無(wú)線遙控接收機(jī)示意圖。 在該方案中由于發(fā)射機(jī)較多使用LC振蕩器，其頻率漂移較為嚴(yán)重；接收機(jī)可使用超再生電路，其成本低，功耗小，靈敏度可調(diào)。但是，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。 方案二：采用AT89C51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編／解碼專用集成芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖2所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。

8、 圖2 紅外遙控系統(tǒng)框圖 遙控開(kāi)關(guān)是在通用紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控接收部分采用單片機(jī)AT89C51來(lái)控制。 在該方案中采用單片機(jī)為控制芯片，能使硬件電路簡(jiǎn)單化，而紅外遙控方式不僅體積小，成本低，與其他方式比可以降低功耗90%，另外，其控制內(nèi)容多，抗干擾能力比較強(qiáng)。與方案一中的無(wú)線遙控方式相比會(huì)略勝一籌 ，因此可選擇方案二作為設(shè)計(jì)方案。 3．進(jìn)度安排： 第1～2周 畢業(yè)實(shí)習(xí)。進(jìn)行項(xiàng)目相關(guān)調(diào)研，了解項(xiàng)目背景和研究現(xiàn)狀，完成實(shí)習(xí)報(bào)告； 第3周 確定研究方案，完成開(kāi)題報(bào)告，要求

9、查閱不少于10篇的相關(guān)資料，其中英文文獻(xiàn) 不少于2篇； 第4～8周 完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計(jì)，繪制電路圖； 第9～12周 修改、調(diào)試電路，編寫(xiě)軟件； 第13～14周 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文； 第15周 答辯。 4． 指導(dǎo)老師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 鄭 重 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文

10、中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 本人簽名： 日期： 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 無(wú)線遙控技術(shù)現(xiàn)狀 1 1.2 無(wú)線電遙控原理和特點(diǎn) 1 1.3 課題研究的目的及意義 2 2 方案設(shè)計(jì) 3 2.1 設(shè)計(jì)方案論證 3 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 4

11、2.2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 4 2.2.2 器件選擇 4 2.3 基本功能設(shè)計(jì) 5 2.3.1 控制電器開(kāi)啟/關(guān)閉 5 2.3.2 顯示狀態(tài) 5 2.3.3 按鍵功能設(shè)置 5 2.3.4 定時(shí)設(shè)置 5 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 6 3.1 系統(tǒng)硬件的組成 6 3.2 紅外遙控裝置發(fā)射器的設(shè)計(jì) 6 3.2.1 M50462AP的功能特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 7 3.2.2 紅外遙控裝置發(fā)射器的發(fā)射過(guò)程 8 3.3 紅外遙控裝置接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 3.3.1 紅外遙控接收頭SM0038 12 3.3.2 單片機(jī)AT89C51性能及工作原理 12 3.3.3 接收系統(tǒng) 14 3.3.

12、4 繼電器 15 3.3.5 報(bào)警器 15 3.3.6 LED顯示器 15 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 4.1 系統(tǒng)軟件的構(gòu)成 18 4.2 軟件流程框圖 18 5 紅外遙控裝置的工作過(guò)程及調(diào)試 21 5.1 紅外遙控裝置的工作過(guò)程 21 5.2 紅外遙控裝置的調(diào)試過(guò)程 21 5.2.1 紅外信號(hào)的測(cè)試 21 5.2.2 硬件及軟件綜合調(diào)試 22 5.2.3 調(diào)試心得 22 6 總結(jié)與展望 23 參考文獻(xiàn) 24 附錄 25 （1）遙控裝置接收系統(tǒng)PCB板 25 （2）程序清單 25 致謝 32 摘 要 無(wú)線電遙控技術(shù)的誕生，起源于

13、無(wú)線電通訊技術(shù)，最初的構(gòu)想是無(wú)線電電報(bào)技術(shù)的建立，真空電子管的發(fā)明使得無(wú)線電技術(shù)的應(yīng)用和普及很快應(yīng)用到民用和軍用等各個(gè)領(lǐng)域。隨著晶體管的發(fā)明和集成電路的誕生，無(wú)線電遙控技術(shù)達(dá)到了更加完善的程度，現(xiàn)如今我們所知道的導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天飛機(jī)等高科技技術(shù)都是與無(wú)線電遙控技術(shù)分不開(kāi)的，它也不僅是軍事領(lǐng)域的成員，我們的日常生活可以說(shuō)是已經(jīng)離不開(kāi)了無(wú)線電遙控，如：遙控監(jiān)視、報(bào)警、遙控電視、遙控玩具等等?，F(xiàn)在民用遙控裝置領(lǐng)域的拓展大大的改善了人們生活質(zhì)量和品質(zhì)，也使一些不可能變成了可能。家用電器中的遙控裝置應(yīng)用極多。 本文設(shè)計(jì)的無(wú)線遙控裝置就是其中應(yīng)用之一的小小應(yīng)用，主要是以單片機(jī)AT89C51作為主控芯片，

14、利用紅外線遙控發(fā)射、接收的工作原理以及單片機(jī)外部中斷的原理而制作的一款遙控裝置，這款遙控裝置主要用于控制家用電器。其中發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。另外，本設(shè)計(jì)利用匯編語(yǔ)言，完成了軟件系統(tǒng)的編程，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)設(shè)置、顯示狀態(tài)和風(fēng)速換擋等功能。此設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，控制內(nèi)容多，功耗小，抗干擾能力比較強(qiáng)。 關(guān)鍵詞： 遙控；紅外線；單片機(jī)；接收；硬件； ABSTRACT The wireless controls from a distance to control

15、 the technical emerge,originating the radio communication technique,the first speculation is a technical establishment of the wireless telegram,the application that the invention that the vacuum electronic tube make the infinite electricity technical and make widely available very quick applied at p

16、ublic wait the each realm with for use by the military . At the first,World War II,the wireless controls from a distance to apply to the pole to go to.Afterwards along with the invention of the transistor and the emergence of the integrated circuit,the wireless controls from a distance the tech

17、nique to come to a the more perfect degree,now we know that high-tech technique to guided missile,space shuttle...etc.so all make use of the technical crystallize of the wireless remote control,our daily life can say to have already cant leave the wireless to control from distance,such as:control fr

18、om a distance the surveillance,report to the police,control from a distance the television and control from a distance the toy etc.Now,it is public to control from a distance to equip the realm to expand the life of make the people to acquire the convenience,also making the impossibly became possibl

19、e. The wireless control from a distance equip that I design is among them applied of small application.Mainly design is to making use of single chip computer and infrared ray to transmit and receive.Its a remote control switch.This switch is mainly to control family electrical equipment.The part of

20、 transmit concludes matrix keyboard,encode modulate.LED equipment of transmit by infrared ray;The part of receive concludes the transform and enlarge equipment of light and electricity, demodulation and divide code circuit.The hardware circuit of this design is easy and it can control a lot of conte

21、nt,the power of resisting interference is very strong. Key words: control from a distance； infrared ray； single chip computer； receive; hardware; I 1 緒論 1.1 無(wú)線遙控技術(shù)現(xiàn)狀 無(wú)線遙控，即是在控制端把控制指令以某種編碼方式形成易于傳輸?shù)男盘?hào)，通過(guò)無(wú)線傳輸，在受控端經(jīng)解碼等處理形成相應(yīng)的控制操作。無(wú)線控制方式多種多樣，可以根據(jù)不同的應(yīng)用需要

22、采用適宜的方式。各種遙控方式的不同，主要在于信息的編碼處理方式和信息的傳輸方式。所傳信息的形式以及信息量的大小決定采用何種信息編碼和處理方式，而信息傳送的距離決定采用何種傳輸方式。[1] 在編碼方式上，目前在簡(jiǎn)單信息的遙控中常采用的是DTMF方式。這種方式具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜以及大量信息的遙控，可以采用相應(yīng)的信號(hào)處理方式，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男旁葱诺谰幋a以及數(shù)字調(diào)制等處理來(lái)生成易于傳輸?shù)男盘?hào)。對(duì)于這些編碼處理方式，可以根據(jù)系統(tǒng)功能需要進(jìn)行靈活選擇。[1] 在傳輸方式上，對(duì)于近距離遙控，可以采用基帶傳輸。對(duì)于遠(yuǎn)距離遙控，需要選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)制方式，進(jìn)行頻帶傳輸。目前常用的

23、調(diào)制方式有幅度調(diào)制，頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種。對(duì)于不同形式的基帶信號(hào)，又可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。對(duì)于各種調(diào)制方式的選擇，可以根據(jù)基帶信號(hào)的形式，傳輸?shù)膸捪拗频纫蛩貨Q定。[1] 對(duì)于無(wú)線遙控技術(shù)，當(dāng)前基本上通過(guò)以下幾種方式實(shí)現(xiàn)：紅外線遙控方式，無(wú)線電遙控方式，超聲波遙控方式和聲音遙控方式。紅外技術(shù)出現(xiàn)比較早，成本低，價(jià)格也具有優(yōu)勢(shì)。紅外遙控具有以下優(yōu)點(diǎn)：控制內(nèi)容多，抗干擾能力強(qiáng)，不會(huì)發(fā)生任何誤動(dòng)作；響應(yīng)速度快，不會(huì)對(duì)其他電器產(chǎn)生干擾從而影響用戶使用；體積小，成本低，功耗小，與其他方式比可以降低功耗90%.但是它的缺點(diǎn)也很明顯，在使用中需要保證遙控發(fā)射器和遙控接收設(shè)備處于一定的角度范

24、圍，中間不能有任何物品，否則就會(huì)阻擋紅外線的傳輸，因?yàn)榧t外線不能穿越磚瓦水泥砌筑的墻體，這在日常使用中經(jīng)常會(huì)造成不便，畢竟用戶不希望只能在一定的角度范圍內(nèi)才能對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作，之外紅外線方式也容易受到外界干擾。超聲波遙控方式中的超聲傳感器頻帶窄，能攜帶的信息量少，易于受干擾而引起誤動(dòng)作，同時(shí)該種方式作用距離短，通用性強(qiáng)可以互換因而不適合在燈具遙控中使用，聲音遙控方式通用性強(qiáng)，作用距離短，聲音攜帶的信息量少，易受干擾而引起誤動(dòng)，它適合于像聲控電燈開(kāi)關(guān)的場(chǎng)合。無(wú)線電作為新一代的信息傳遞方式，具有繞射和穿透特性，只要在有效工作范圍之內(nèi)，無(wú)線設(shè)備就可以不受角度，方向和障礙物的限制而自由使用。并且采用特定

25、的編碼解碼技術(shù)可以防止無(wú)線電波的互相干擾，抗干擾能力強(qiáng)。[1] 1.2 無(wú)線電遙控原理和特點(diǎn) 調(diào)制發(fā)射效率高且抗干擾性強(qiáng)，用音頻信號(hào)去調(diào)制高頻發(fā)射波的幅度和頻率，使高頻電波幅度和信號(hào)隨之變化，這就是調(diào)制。 調(diào)頻發(fā)射：就是用一定頻率的音頻信號(hào)去調(diào)制高頻發(fā)射波的頻率，使得高頻發(fā)射頻率隨著音頻信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的頻率偏移。因?yàn)檎{(diào)頻發(fā)射發(fā)送的是高頻等幅波（高頻全功率發(fā)射),充分利用了高頻發(fā)射功率，所以在高頻發(fā)射機(jī)的高頻發(fā)射功率相同的情況下，控制距離比調(diào)幅波遠(yuǎn)得多。另外，調(diào)頻波的抗干擾性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于調(diào)幅波，缺點(diǎn)是調(diào)頻接收電路相對(duì)調(diào)幅接收電路來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。 如果用于調(diào)制的音頻不是固定頻率，而是直

26、接用人的話音頻率去調(diào)制高頻發(fā)射波，那就是無(wú)線電對(duì)講機(jī)了，發(fā)送接收的基本道理都一樣。但由于發(fā)射功率過(guò)大會(huì)干擾和影響其他電子設(shè)備的正常工作（飛機(jī)上不允許乘客使用手機(jī)，就是怕手機(jī)的高頻發(fā)射電波會(huì)干擾駕駛艙電子儀器的正常運(yùn)行而產(chǎn)生事故），所以每個(gè)國(guó)家都有專門(mén)的無(wú)線電管理委員會(huì)進(jìn)行監(jiān)督管理，對(duì)在不同場(chǎng)合、不同工作性質(zhì)下使用的無(wú)線電波發(fā)射功率、發(fā)射頻率均有嚴(yán)格的限制和規(guī)定。對(duì)于業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者，開(kāi)辟有專門(mén)的業(yè)余波段提供使用。據(jù)息：2008奧運(yùn)委員會(huì)發(fā)布了在2008年奧運(yùn)會(huì)期間將對(duì)無(wú)線頻帶實(shí)行限制頻率段的規(guī)定，為保證奧運(yùn)會(huì)通信的要求北京市已經(jīng)制定了相應(yīng)的規(guī)定。 設(shè)計(jì)無(wú)線遙控系統(tǒng)時(shí)要注意：遙控有效距離與發(fā)射

27、功率、接收靈敏度和工作頻率。但由于上述發(fā)射功率、工作頻率受到各種限制，一般可以從提高靈敏度、改善接收電路的抗干擾性能等方面入手去改進(jìn)接收電路。 1.3 課題研究的目的及意義 無(wú)線電遙控技術(shù)發(fā)展只有幾十年的歷史：本世紀(jì)20年代，才剛剛出現(xiàn)無(wú)線電遙控的雛形。那時(shí)，人們?cè)噲D將遙控技術(shù)應(yīng)用于無(wú)人駕駛飛機(jī)和艦船上，但由于技術(shù)不夠完善而未能成功。二次世界大戰(zhàn)以后，無(wú)線電遙控技術(shù)發(fā)展迅速，并逐漸在軍事、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)技術(shù)等方面得到廣泛的應(yīng)用。到現(xiàn)今，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，新型大規(guī)模遙控集成電路的不斷出現(xiàn)，使得遙控技術(shù)有了日異月新的發(fā)展。遙控裝置的中心控制部件已從早期的分立元件，集成電路逐步發(fā)

28、展到現(xiàn)在的單片微型計(jì)算機(jī)，智能化程度大大提高。近年來(lái)，遙控技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、家用電器、安全保衛(wèi)以及人們的日常生活中使用越來(lái)越廣泛。在無(wú)線遙控領(lǐng)域，目前常用的遙控方式主要有超聲波遙控、紅外線遙控、無(wú)線電遙控等。 本課題設(shè)計(jì)的無(wú)線遙控裝置主要是以單片機(jī)AT89C51作為主控芯片，利用紅外線遙控發(fā)射、接收的工作原理以及單片機(jī)外部中斷的原理而制作的一款遙控開(kāi)關(guān)，這款遙控開(kāi)關(guān)主要用于控制家用電器，它具有遙控開(kāi)啟和關(guān)閉多種家用電器，并具有顯示狀態(tài)的功能。其中發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。此設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，控制內(nèi)容多，功耗小，抗干擾能力比較

29、強(qiáng)。 2 方案設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)方案論證 要實(shí)現(xiàn)遙控控制，其方法很多。比如：無(wú)線遙控，紅外線遙控，高頻無(wú)線遙控等?，F(xiàn)在，介紹兩種技術(shù)方案并作簡(jiǎn)單對(duì)比，選擇其中較理想的方案作為設(shè)計(jì)方案。 方案一：無(wú)線遙控 無(wú)線遙控由發(fā)射機(jī)和遙控接收機(jī)兩大部分組成。圖1.1（a）所示為無(wú)線遙控發(fā)射機(jī)示意圖。圖1.1（b）所示為無(wú)線遙控接收機(jī)示意圖。 圖1.1 無(wú)線遙控系統(tǒng)框圖 在該方案中由于發(fā)射機(jī)較多使用LC振蕩器，其頻率漂移較為嚴(yán)重；接收機(jī)可使用超再生電路，其成本低，功耗小，靈敏度可調(diào)。但是，超再生電路的工作穩(wěn)定性比較差，選擇性差，從而降低了抗干擾能力。

30、 方案二：采用AT89C51實(shí)現(xiàn)的紅外遙控 通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成，應(yīng)用編／解碼專用集成芯片來(lái)進(jìn)行控制操作，如圖1.2所示。發(fā)射部分包括鍵盤(pán)矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括紅外接收、單片機(jī)AT89C51、顯示器。 圖1.2 紅外遙控裝置系統(tǒng)框圖 遙控開(kāi)關(guān)是在通用紅外遙控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)質(zhì)就是將紅外遙控接收部分采用單片機(jī)AT89C51來(lái)控制。即當(dāng)一體化紅外接收器接收到紅外遙控信號(hào)后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，將原編碼信號(hào)送入單片機(jī)AT89C51中進(jìn)行信號(hào)識(shí)別、解碼，然后進(jìn)行相應(yīng)處理。 在該方案中采用單片機(jī)為控

31、制芯片，能使硬件電路簡(jiǎn)單化，而紅外遙控方式不僅體積小，成本低，與其他方式比可以降低功耗90%，另外，其控制內(nèi)容多，抗干擾能力比較強(qiáng)。與方案一中的無(wú)線遙控方式相比會(huì)略勝一籌 ，因此可選擇方案二作為設(shè)計(jì)方案。 2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想 本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計(jì)的核心元件，利用紅外線遙控發(fā)射、接收的工作原理以及單片機(jī)外部中斷的原理而制作的一款遙控開(kāi)關(guān)。 2.2.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖 矩陣鍵盤(pán) M50462AP 晶振 紅外發(fā)光二極管 (a) 紅外遙控裝置發(fā)射器框圖 遙控接收頭 AT89C51 顯示器 復(fù)位 晶振 繼電器

32、 （b) 紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)框圖 圖2.1 紅外遙控裝置系統(tǒng)框圖 2.2.2 器件選擇 本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要選擇了以下一些器件： ● 單片機(jī)：AT89C51。 ● 遙控發(fā)射器：采用M50462AP芯片。 ● 紅外遙控接收器。 ● 繼電器。 ● 顯示器件：7段共陽(yáng)LED顯示器、發(fā)光二極管。 ● PNP型三極管。 ● 蜂鳴器。 2.3 基本功能設(shè)計(jì) 2.3.1 控制電器開(kāi)啟/關(guān)閉 在此紅外遙控裝置設(shè)計(jì)中，采用單片機(jī)控制家用電器的開(kāi)啟/關(guān)閉，以實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)的功能。 2.3

33、.2 顯示狀態(tài) 在此設(shè)計(jì)中，單片機(jī)外接了一位LED顯示器，用于顯示受控電器的狀態(tài)。例如：當(dāng)家用電風(fēng)扇調(diào)速器的第一擋開(kāi)關(guān)閉合，則應(yīng)在LED顯示器上顯示數(shù)字1，表示電風(fēng)扇開(kāi)啟第一擋。 2.3.3 按鍵功能設(shè)置 在此設(shè)計(jì)中，在遙控發(fā)射器上共定義了6個(gè)功能鍵，即：數(shù)字鍵1~5和音量遞增鍵。其中數(shù)字鍵1~5用于控制電風(fēng)扇的5個(gè)擋位。音量遞增鍵用于控制定時(shí)。 2.3.4 定時(shí)設(shè)置 在紅外遙控裝置中，把遙控發(fā)射器上的一個(gè)功能鍵設(shè)置成為定時(shí)控制鍵。一共設(shè)定了3種時(shí)間，即：15分鐘；30分鐘；45分鐘，操作時(shí)只需手執(zhí)遙控器，直接按音量遞增鍵即可。具體定義如下：（VD1，VD2，

34、VD3由P0口控制） ● 按下第一次：表示定時(shí)15分鐘，VD1點(diǎn)亮； ● 按下第二次：表示定時(shí)30分鐘，VD2點(diǎn)亮； ● 按下第三次：表示定時(shí)45分鐘，VD3點(diǎn)亮； ● 按下第四次：表示定時(shí)取消，VD1，VD2和VD3全滅；之后又可以重復(fù)以上過(guò)程。 通過(guò)以上基本功能的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)的任務(wù)，即當(dāng)接通電源后，手執(zhí)遙控器，例如按下紅外遙控裝置發(fā)射器上的數(shù)字鍵“1”則在紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)中數(shù)碼管上將會(huì)顯示數(shù)字“1”，表示此時(shí)電風(fēng)扇的第“1”擋開(kāi)關(guān)接通，即此時(shí)為一擋風(fēng)，若需電風(fēng)扇為第“3”擋風(fēng)，則只需按下遙控裝置發(fā)射器上的數(shù)字鍵“3”即可。當(dāng)風(fēng)扇啟動(dòng)后，還可

35、以按下遙控器上的音量控制鍵，以控制風(fēng)扇的開(kāi)啟時(shí)間，不同的按鍵次數(shù)表示不同的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到后則風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉。 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)硬件的組成 系統(tǒng)硬件電路由兩個(gè)部分組成：紅外遙控裝置的發(fā)射器和紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)。 （1） 紅外遙控裝置發(fā)射器包括： ● 矩陣鍵盤(pán)。 ● 指令編碼器（采用M50462芯片）。 ● 紅外發(fā)射二極管LED。 （2）紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)包括： ● 紅外遙控接收頭。 ● 單片機(jī)AT89C51。 ● 繼電器。 ● LED顯示器。 ● 蜂鳴器。 3.2 紅外遙控

36、裝置發(fā)射器的設(shè)計(jì) 紅外遙控裝置發(fā)射器包含鍵盤(pán)，指令編碼器(M50462AP)和紅外發(fā)光二極管LED等部分組成，其組成框圖如圖2.1（a）所示，電路原理圖如圖3.1所示。 圖3.1 紅外遙控裝置發(fā)射器電路圖 當(dāng)按下鍵盤(pán)的不同按鍵時(shí)，通過(guò)編碼器產(chǎn)生與之相應(yīng)的特定的二進(jìn)制脈沖編碼信號(hào)。將此二進(jìn)制脈沖編碼信號(hào)先調(diào)制在38KHZ的載波上，經(jīng)放大后，激發(fā)紅外發(fā)光二極管LED轉(zhuǎn)變成以波長(zhǎng)940nm的紅外線光傳播出去。 3.2.1 M50462AP的功能特點(diǎn)及內(nèi)部結(jié)構(gòu) M50462AP是一個(gè)指令編碼器，是組成遙控信號(hào)發(fā)射器的專用集成電路，它為24腳直插式塑封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由振蕩器、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)

37、生器、鍵位掃描信號(hào)發(fā)生器、鍵位編碼器、遙控指令編碼器、用戶碼轉(zhuǎn)型器、碼元調(diào)制器和輸出緩沖器等組成。其引腳圖和引腳功能表分別如圖3.2和表3-1： 圖3.2 M50462AP的引腳圖 表3-1 M50462AP的引腳功能表 引腳號(hào) 符號(hào) 功能 引腳號(hào) 符號(hào) 功能 1 VSS 接地 13 I1 鍵位掃描信號(hào)輸入 2 OSCIN 振蕩器輸入 14 I2 鍵位掃描信號(hào)輸入 3 OSCOUT 振蕩器輸出 15 I3 鍵位掃描信號(hào)輸入 4 碼調(diào)制器輸出 16 I4 鍵位掃描信號(hào)輸入 5 ∮A 鍵位掃描信號(hào)輸出 17 I5

38、 鍵位掃描信號(hào)輸入 6 ∮B 鍵位掃描信號(hào)輸出 18 I6 鍵位掃描信號(hào)輸入 7 ∮C 鍵位掃描信號(hào)輸出 19 I7 鍵位掃描信號(hào)輸入 8 ∮D 鍵位掃描信號(hào)輸出 20 I8 鍵位掃描信號(hào)輸入 9 ∮E 鍵位掃描信號(hào)輸出 21 用戶碼轉(zhuǎn)換輸入 10 ∮F 鍵位掃描信號(hào)輸出 22 用戶碼轉(zhuǎn)換輸入 11 ∮G 鍵位掃描信號(hào)輸出 23 遙控信號(hào)輸出 12 ∮H 鍵位掃描信號(hào)輸出 24 VDD 接電源 （1）M50462AP的技術(shù)特點(diǎn)： ● CMOS硅柵工藝制造。 ● 無(wú)鍵按下時(shí)，振蕩器

39、停止工作，因此電源功率損耗低，其值在電源電壓為3V時(shí)，功率損耗為3uW。 ● 單一電源，工作電壓范圍寬，其電壓值為2~5.5V。 ● 有供發(fā)射指示燈用的輸出端。 ● 24腳雙列直插式塑料封裝。 ● 配套使用型號(hào)為CX20106A。 （2）M50462AP的功能特點(diǎn) M50462AP集成電路用來(lái)產(chǎn)生遙控編碼脈沖(即遙控指令)，輸出各種紅外遙控信號(hào)，供遙控操作使用。其邏輯框圖如圖3.3。 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器 指令編碼器 鍵盤(pán)輸入編碼器 掃描信號(hào)發(fā)生器 振蕩器 用戶碼轉(zhuǎn)換器 脈碼調(diào)制器 輸出緩沖器 5 6 7 8 9 10

40、11 12 2 3 23 22 21 4 1 24 13 20 圖3.3 M50462AP的邏輯框圖 該IC具有3種功能： ● 產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)和遙控載波信號(hào)的振蕩器。 ● 產(chǎn)生8種不同時(shí)間出現(xiàn)的鍵位掃描脈沖發(fā)生器。 　　● 將鍵位碼變換 (碼值變換)成遙控指令功能碼的遙控指令編碼器。 其中定時(shí)信號(hào)作為鍵位掃描信號(hào)發(fā)生器、鍵位編碼器和指令編碼器的定時(shí)脈沖信號(hào)，同時(shí)為調(diào)制載頻脈沖信號(hào)。在定時(shí)脈沖信號(hào)作用下，鍵位掃描脈沖信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生8種掃描脈沖，由鍵位掃描信號(hào)發(fā)生器輸出端（5~12腳）輸出，輪流地對(duì)鍵盤(pán)矩陣進(jìn)行掃描。鍵盤(pán)矩陣輸出的信號(hào)送至

41、鍵位編碼器輸入端（13~20腳）。當(dāng)按下某一個(gè)鍵時(shí)，鍵位編碼器識(shí)別按下的鍵位后，將該鍵位的地址碼送往指令編碼器進(jìn)行碼值轉(zhuǎn)換，得到功能指令碼。鍵位掃描信號(hào)輸出端和鍵位掃描信號(hào)輸入端構(gòu)成88鍵盤(pán)矩陣。按單鍵可實(shí)現(xiàn)64種遙控功能，按雙鍵可實(shí)現(xiàn)12種遙控功能。如果同時(shí)按下沒(méi)有被設(shè)為雙重鍵的鍵，則不發(fā)送遙控信號(hào)。 3.2.2 紅外遙控裝置發(fā)射器的發(fā)射過(guò)程 在圖3.1所示的紅外遙控裝置發(fā)射器的電路圖中，M50462AP內(nèi)部振蕩電路與2、3腳外接的陶瓷諧振器或LC網(wǎng)絡(luò)電路組成振蕩器。產(chǎn)生頻率為455KHZ的振蕩信號(hào)，由時(shí)鐘電路進(jìn)行12分頻得到38KHZ的載波信號(hào)。一路送至定時(shí)信號(hào)發(fā)生器，以形成時(shí)

42、鐘脈沖，使整個(gè)系統(tǒng)按照統(tǒng)一的時(shí)序進(jìn)行工作；另一路則送碼元調(diào)制器控制指令的載波?？刂浦噶畲a對(duì)38KHZ載波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制以降低平均發(fā)射功率，以脈沖調(diào)幅后的指令碼送至紅外激勵(lì)管VT基極。5、6、7、8和12腳為鍵位掃描信號(hào)輸出線與13-20腳鍵位掃描信號(hào)輸入線組成鍵盤(pán)矩陣，以產(chǎn)生各種鍵功能信號(hào)。 工作時(shí)，5、6、7、8和12腳輸出時(shí)序不同的鍵掃描脈沖，經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)矩陣適當(dāng)選通后回送到13-20腳。M50462AP則根據(jù)13-20腳接收到的不同的鍵選信號(hào)進(jìn)行編碼和碼值變換，得到遙控指令的功能碼，結(jié)合21、22腳輸入的用戶碼轉(zhuǎn)換信號(hào)，產(chǎn)生出16位的數(shù)據(jù)碼。這些數(shù)據(jù)碼經(jīng)脈沖調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制

43、處理后，便產(chǎn)生38KHZ的調(diào)制載波脈沖信號(hào)，在經(jīng)緩沖器由23腳輸出。 M50462AP的23腳外接元件組成了紅外線驅(qū)動(dòng)放大發(fā)射電路。它主要是由驅(qū)動(dòng)管和紅外發(fā)射二極管組成的。當(dāng)23腳有指令碼信號(hào)輸出時(shí)，該信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)管VT放大后，加至紅外發(fā)射二極管VD1上，遙控指令則以紅外線的形式發(fā)射出去。 由遙控發(fā)射器發(fā)射出的16位二進(jìn)制遙控指令是由前8位的用戶碼和后8位的數(shù)據(jù)（功能)碼組成的。用戶碼是一種固定的特殊代碼，用于表示不同產(chǎn)品之間的遙控信號(hào)的區(qū)別，以免接收機(jī)在接收遙控指令過(guò)程中發(fā)生誤動(dòng)作。而數(shù)據(jù)（功能）碼則是不同遙控功能的代碼。不同的數(shù)據(jù)表示不同的遙控功能。16位遙控指令碼均采用脈沖位置

44、調(diào)制方式編碼。 由于不同的遙控器所使用的編碼芯片不一樣，就會(huì)使編碼指令格式不一樣?，F(xiàn)說(shuō)明本設(shè)計(jì)中所采用的編碼芯片為M50462AP的紅外線信號(hào)的編碼格式。 一般可以用以下兩種方法來(lái)檢測(cè)紅外信號(hào)： ● 干擾法 ● 測(cè)量，觀察法 所謂干擾法，就是找一臺(tái)收音機(jī)，將其調(diào)至短波段，收一個(gè)正常的廣播電臺(tái)，達(dá)到穩(wěn)定的效果，然后將遙控器對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)按下任何一個(gè)按鍵不放，這時(shí)如果收音機(jī)有”茲茲“的響聲，說(shuō)明有紅外線信號(hào)發(fā)出，如果沒(méi)有反應(yīng)，則說(shuō)明無(wú)紅外線信號(hào)發(fā)出。 所謂測(cè)量、觀察法，就是找一臺(tái)存儲(chǔ)式示波器，將示波器探頭接在一體化紅外遙控接收器輸出器引腳上。其中：1

45、腳輸入；2腳接地；3腳接電源。于是，將示波器的探頭接在3腳輸出上，然后調(diào)整示波器的周期和幅度擋位，便可以看到，如圖3.4所示的波形。 圖3.4 遙控發(fā)射器1-8號(hào)鍵及音量遞增鍵的識(shí)別碼和波形碼 圖3.5 遙控器各功能鍵編碼 經(jīng)分析比較可知，紅外線信號(hào)編碼由以下兩個(gè)部分組成： ● 8位用戶碼 ● 8位數(shù)據(jù)碼 例如，按下遙控器上的數(shù)字鍵“1”時(shí)，則會(huì)發(fā)送出以下 2個(gè)字節(jié)： 4700 其中，“47”位用戶碼，即為廠商固定的編碼；“00”則 代表數(shù)字鍵“1”的代碼。同一個(gè)遙控器，它的用戶碼是固定 不變的，它的功能碼

46、則是不相同的，如圖3.5所示。 各個(gè)位編碼方式是以波寬信號(hào)來(lái)定義的。其中“0”電平 用790us高電平+270us低電平表示；“1”用1800us高電平 +270us低電平表示。當(dāng)按下遙控器上的某一按鍵時(shí)，則會(huì)產(chǎn) 生一組特定的編碼，并調(diào)制在38KHZ的載波上發(fā)射出去。 3.3 紅外遙控裝置接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 遙控接收系統(tǒng)由紅外線接收頭、單片機(jī)微處理器、接口電路（控制電路)等部分組成,其組成框圖如圖2.1（b）所示。光電二極管將接收到的紅外線信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，

47、經(jīng)檢波放大，濾除去38KHZ的載波信號(hào)，恢復(fù)原來(lái)的指令脈沖，然后送入微處理器進(jìn)行識(shí)別解碼，解議出遙控信號(hào)內(nèi)容，并根據(jù)控制功能輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，送往接口電路（控制電路）作相應(yīng)的處理。其電路原理圖如圖3.6所示。 圖3.6 紅外遙控裝置接收系統(tǒng)的電路原理圖 圖3.7 風(fēng)扇調(diào)速器控制圖 3.3.1 紅外遙控接收頭SM0038 紅外遙控接收器采用一體化紅外遙控接收頭SM0038。SM0038對(duì)外只有3個(gè)引腳：VS、GND和1個(gè)脈沖信號(hào)輸出引腳OUT，其輸出引腳與單片機(jī)的P3.2口連接。該接收頭形狀如圖3.8所示。 圖3.8 一體化紅外遙控接收頭 一體

48、化紅外接收頭的內(nèi)部包括：紅外光敏二極管、諧振電路、放大電路、解碼器、濾波器等，只要加上+5V電源，輸出引腳直接輸出不帶副載波的負(fù)極性RC-5信號(hào)。具有電路簡(jiǎn)單，靈敏度高，抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)?！?”碼和“0”碼相應(yīng)的碼形如圖3.9所示。 圖3.9 RC-5信號(hào)中的“1”碼和“0”碼波形 3.3.2 單片機(jī)AT89C51性能及工作原理 本文在選用單片機(jī)時(shí)，充分考慮了各種單片機(jī)產(chǎn)品的特點(diǎn)，并根據(jù)自己的實(shí)際情況，選擇了MCS-51單片機(jī)的AT89C51。 MCS-51系列單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的功能比較強(qiáng)、價(jià)格比較低，較早應(yīng)用的單片機(jī)，目前仍被廣泛應(yīng)用。 （1） 單片機(jī)AT89C51的內(nèi)

49、部結(jié)構(gòu) 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱MCU。51系列單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件： ● 一個(gè)8位CPU； ● 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路； ● 4KB ROM程序存儲(chǔ)器； ● 128KB RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； ● 可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路； ● 32條可編程的I/O線（4個(gè)8位并行I/O端口)； ● 兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器； ● 一個(gè)可編程全雙工串行口； ● 5個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 （2）AT89C51的引腳功能

50、 可總線擴(kuò)展的單片機(jī)有44個(gè)引腳的方形封裝形式和40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的40個(gè)引腳封裝形式及其配置見(jiàn)圖3.10，各個(gè)引腳的功能說(shuō)明如下。 圖3.10 AT89C51的引腳圖 GND：接地端。 VCC：電源端，接+5V。 XTAL1:接外部晶體的一個(gè)引腳。CHMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)由此引腳引入。 XTAL2：接外部晶體的一個(gè)引腳。HCMOS單片機(jī)采用外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，外部時(shí)鐘信號(hào)由此引腳接入。 RST/VPD:復(fù)位信號(hào)輸入。VCC掉電后，此引腳可接備用電源，低功耗條件下保持內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM中的數(shù)據(jù)。

51、 ALE/：地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào)ALE用于鎖存P0的低8位地址。ALE輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的1/6。對(duì)8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程時(shí)，編程脈沖由該引腳引入。 ：程序存儲(chǔ)器允許。輸出讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。取指令操作期間，的頻率為振蕩頻率的1/6；若此期間有訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作，則有一個(gè)機(jī)器周期中的信號(hào)將不出現(xiàn)。 /VPP：=0，單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)8031此引腳必須接地。=1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的8XX51單片機(jī)，此引腳應(yīng)接高電平，但若地址值超過(guò)4KB范圍（0FFFH),單片機(jī)將自動(dòng)訪問(wèn)

52、外部程序存儲(chǔ)器。在8751單片機(jī)片內(nèi)EPROM編程期間，此引腳引入21V編程電源VPP。 P0口——P0口可以作為輸入/輸出口，但在實(shí)際應(yīng)用中，常作為地址/數(shù)據(jù)總線口，及低8位地址與數(shù)據(jù)線分時(shí)使用P0口。低8位地址由ALE信號(hào)的下跳沿鎖存到外部地址鎖存器中，而高8位地址由P2口輸出。 P1口——P1口每一位都能作為可編程的輸入或輸出口線。 P2口——P2口可以作為輸入口或輸出口使用，外接存儲(chǔ)器和I/O接口時(shí)，又作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線，輸出高8位地址，與P0口一起組成16位地址總線。對(duì)于內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，P2口一般只作為地址總線使用，而不作為I/O口

53、線直接與外設(shè)相連接。 P3口——P3口為雙功能口。作為第一功能使用時(shí)，其功能與P1口相同。當(dāng)作為第二功能使用時(shí)，每一位功能定義見(jiàn)表3-2. 表3-2 P3口的第二功能 端口引腳 第二功能 P3.0 RXD（串行輸入線） P3.1 TXD（串行輸出線） P3.2 （外部中斷0輸入線） P3.3 （外部中斷1 輸入線） P3.4 T0（定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） P3.5 T1（定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸出） P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出） 在本設(shè)計(jì)中用到了P3口的P3.2、P3.3和

54、P3.4，其中P3.2作中斷輸入引腳，P3.3和P3.4作為I/O端口連接。 3.3.3 接收系統(tǒng) 在圖3.6所示的紅外遙控裝置接收系統(tǒng)的電路圖中，當(dāng)接通電源后，AT89C51的13腳所接的蜂鳴器會(huì)“嗡”的響一聲，同時(shí)14腳所接的發(fā)光二極管閃亮一次，然后熄滅。P1口所接LED顯示器不顯示；繼電器JK1A至JK5A全部斷開(kāi)；這些都表明，紅外遙控開(kāi)關(guān)并沒(méi)有接收到信號(hào)，在此提示等待。此時(shí)，若將遙控器的數(shù)字“1”按下時(shí)，則在圖3.6所示的紅外遙控開(kāi)關(guān)的電路圖中的遙控接收器SM0038接收來(lái)自遙控發(fā)射器發(fā)射的紅外信號(hào)，將接收的紅外線信號(hào)（紅外信號(hào)為光信號(hào)）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大、解調(diào)、濾波后，

55、經(jīng)紅外接收器的第3腳將原編碼輸入AT89C51的12腳。然后由AT89C51對(duì)所接收的原編碼信號(hào)進(jìn)行判斷、識(shí)別，然后做出相應(yīng)的處理。 3.3.4 繼電器 本設(shè)計(jì)采用電磁式繼電器。電磁式繼電器一般是由鐵心、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵心，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)

56、在彈簧的反作用力作用下返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”：處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。 在圖3.6所示的紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)電路圖中，繼電器與單片機(jī)的P2.0-P2.4口連接，由單片機(jī)輸出的高低電平控制繼電器的導(dǎo)通與切斷，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟與關(guān)閉。 3.3.5 報(bào)警器 報(bào)警器的種類(lèi)很多，比如：揚(yáng)聲器、蜂鳴器等，本設(shè)計(jì)中選用電磁式蜂鳴器作為報(bào)警器。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼

57、等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 在圖3.6所示的紅外遙控裝置的接收系統(tǒng)電路圖中，蜂鳴器與單片機(jī)的P3.3口連接，起提示作用。 3.3.6 LED顯示器 LED顯示器又稱數(shù)碼管，我們最常用的是七段式和八段式LED數(shù)碼管，八段比七段多了一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，其他的基本相同。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個(gè)小LED發(fā)光二極管，通過(guò)控制不同的LED的亮滅來(lái)顯示出不同的字形。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類(lèi)型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè)LED的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè)LED的另一端高電平，它

58、便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè)LED的陽(yáng)極連在一起，其原理圖如圖3.11所示。 圖3.11 數(shù)碼管原理圖 其中引腳圖的兩個(gè)COM端連在一起，是公共端，共陰數(shù)碼管要將其接地，共陽(yáng)數(shù)碼管將其接正5伏電源。一個(gè)八段數(shù)碼管稱為一位，多個(gè)數(shù)碼管并列在一起可構(gòu)成多位數(shù)碼管，它們的段選線（即a,b,c,d,e,f,g,dp）連在一起，而各自的公共端稱為位選線。顯示時(shí)，都從段選線送入字符編碼，而選中哪個(gè)位選線，那個(gè)數(shù)碼管便會(huì)被點(diǎn)亮。數(shù)碼管的8段，對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的8位，a對(duì)應(yīng)最低位，dp對(duì)應(yīng)最高位。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為00111111，即0x3f；共陽(yáng)數(shù)碼管的字符編碼為1

59、1000000，即0xc0。可以看出兩個(gè)編碼的各位正好相反。如圖3.12所示： 圖3.12 數(shù)碼管的編碼 共陽(yáng)極的數(shù)碼管0~f的段編碼是這樣的： unsigned char code table[]={ //共陽(yáng)極0~f數(shù)碼管編碼 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,//0~3 0x99,0x92,0x82,0xf8,//4~7 0x80,0x90,0x88,0x83,//8~b 0xc6,0xa1,0x86,0x8e //c~f }; 共陰極的數(shù)碼管0~f的段編碼是這樣的： unsigned char code table[]={//共陰極0~f數(shù)碼管編碼

60、0x3f,0x06,0x5b,0x4f, //0~3 0x66,0x6d,0x7d,0x07,//4~7 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,//8~b 0x39,0x5e,0x79,0x71//c~f }; 表3-3 列出了共陽(yáng)極與共陰極LED顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 表3-3 顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 點(diǎn)亮LED顯示器有兩種方式：一是靜顯示；二是動(dòng)態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。采用該顯示方式的電路每一位可單獨(dú)顯示。只要在要顯示的那位的段選線上保持選碼電平，

61、該位就能保持顯示相應(yīng)的顯示字符。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是：在同一瞬間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是要將顯示的多為L(zhǎng)ED顯示器采用一個(gè)8位的段選端口，然后采用動(dòng)態(tài)掃描方式一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)軟件的構(gòu)成 軟件是單片機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)和可靠性在很大程度上決定于軟件。整個(gè)系統(tǒng)由軟件來(lái)支持，主要包括下面幾個(gè)部分： ● 初始化程序。 ● 定時(shí)處理程序：主要用于控制電器的開(kāi)啟時(shí)間。 ● 風(fēng)速擋位處理程序：用于判斷是哪一路開(kāi)關(guān)開(kāi)啟。 ● 顯示程序：用

62、于顯示受控電器的狀態(tài)。 ● 報(bào)警鳴響程序：起提示作用。 ● 關(guān)機(jī)處理程序。 系統(tǒng)初始化包括RAM初始化、特殊功能寄存器初始化和外圍設(shè)備初始化。RAM初始化主要是將RAM進(jìn)行清零處理。本系統(tǒng)只用到內(nèi)部的RAM即只需對(duì)內(nèi)部的RAM進(jìn)行清零處理即可。特殊功能寄存器的初始化包括定時(shí)器的初始值的裝入、中斷的開(kāi)放等。外圍設(shè)備初始化主要是對(duì)外圍設(shè)備的初值設(shè)定。 4.2 軟件流程框圖 整個(gè)系統(tǒng)由循環(huán)體構(gòu)成，先關(guān)閉外部中斷，調(diào)用紅外判斷程序，當(dāng)紅外信號(hào)到來(lái)即產(chǎn)生外部中斷，調(diào)用子程序進(jìn)行處理，否則中斷返回。當(dāng)確認(rèn)紅外信號(hào)出現(xiàn)后，則要進(jìn)行遙控信號(hào)指令的解碼，即進(jìn)入中斷子程序，通過(guò)對(duì)脈沖寬度計(jì)數(shù)，判斷“0”

63、碼和“1”碼是否接收完畢，然后根據(jù)接收到的由“0”碼和“1”碼組成的碼波形判斷是定時(shí)指令、風(fēng)扇開(kāi)關(guān)指令還是關(guān)機(jī)指令，根據(jù)不同的指令信號(hào)進(jìn)入相應(yīng)的子程序。 紅外遙控裝置接收系統(tǒng)程序流程總框圖和主程序、中斷程序流程框圖分別如圖3.12和圖3.13所示。 初始化 開(kāi)始 接收到遙控信號(hào)指令 遙控信號(hào)指令解碼 是開(kāi)關(guān)指令 開(kāi)啟定時(shí) 15分鐘到45分鐘 開(kāi)關(guān)處理 1擋到5擋 關(guān)機(jī)處理 取消定時(shí) 關(guān)閉風(fēng)扇 是定時(shí)指令 是關(guān)機(jī)指令 Y N N N N Y Y Y 圖3.12 紅外遙控裝置程序

64、流程總框圖 圖3.12 紅外遙控裝置接收系統(tǒng)中斷程序流程框圖 接收并對(duì)低電平脈沖計(jì)數(shù) 中斷開(kāi)始 開(kāi)放中斷 低電平脈寬>3ms? 高電平脈寬>3ms? 按脈沖個(gè)數(shù)執(zhí)行對(duì)應(yīng)功能程序 關(guān)閉中斷 中斷返回 開(kāi)始 初始化處理 指令解碼 延時(shí)程序 Y N Y N （a）主程序流程圖 （b）中斷程序流程圖 圖3.13 紅外遙控裝置主程序、中斷程序流程框圖 具體源程序代碼見(jiàn)附錄。 5 紅外遙控裝置的工作過(guò)程及調(diào)試 5.1 紅外遙控裝置的工作過(guò)程 紅外遙控裝置的工作過(guò)程

65、如下：首先將紅外遙控裝置接通電源，這時(shí)AT89C51的13腳所接的蜂鳴器會(huì)“嗡”的響一聲，同時(shí)14腳所接的發(fā)光二極管閃亮一次，然后熄滅，表示等待接收信號(hào)。此時(shí)手執(zhí)牡丹牌遙控器，按下所需控制鍵。比如，現(xiàn)在要打開(kāi)電風(fēng)扇第一擋風(fēng)，則應(yīng)按下遙控器上的數(shù)字鍵“1”，這時(shí)“1"所對(duì)應(yīng)的紅外編碼指令調(diào)制在38KHZ的載波上，經(jīng)紅外發(fā)射器的紅外發(fā)光二極管以波長(zhǎng)為940nm的紅外光發(fā)射出去。之后在紅外遙控開(kāi)關(guān)中的紅外遙控接收頭將此信號(hào)接收，接收時(shí)，接在AT89C51的14腳上的發(fā)光二極管在閃爍，表示在接收數(shù)據(jù)。將光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)放大，解調(diào)，濾波后，將原編碼信號(hào)指令經(jīng)AT89C51的12腳輸入。AT89C5

66、1再將此編碼信號(hào)進(jìn)行判斷，識(shí)別，發(fā)現(xiàn)為按鍵“1”信號(hào)，則將P2.0輸出為一低電平（在此之前，P2.0為高電平），使PNP型三極管Q5導(dǎo)通，從而導(dǎo)致繼電器得電閉合，從而接通電風(fēng)扇的第一擋風(fēng)。同時(shí)，在接收之后，P1口輸出LED顯示共陽(yáng)代碼：F9H。則LED顯示器上顯示數(shù)字“1”，表示此時(shí)為1擋風(fēng)。如果要轉(zhuǎn)至其他擋位，則只需按遙控器上相應(yīng)數(shù)字即可轉(zhuǎn)至其他擋位，同時(shí)會(huì)將前一擋位自動(dòng)斷開(kāi)。 另外風(fēng)扇啟動(dòng)后，還可以設(shè)定開(kāi)啟時(shí)間。這就相當(dāng)于風(fēng)扇的定時(shí)器。定時(shí)設(shè)置采用了遙控器上的音量遞增鍵加以控制，一共設(shè)定3種時(shí)間，即：15分鐘；30分鐘；45分鐘。操作時(shí)只需手執(zhí)遙控器，直接按音量遞增鍵即可，具體定義如下： ● 按下第一次：表示定時(shí)15分鐘，VD1點(diǎn)亮； ● 按下第二次：表示定時(shí)30分鐘，VD2點(diǎn)亮； ● 按下第三次：表示定時(shí)45分鐘，VD3點(diǎn)亮； ● 按下第四次：表示定時(shí)取消，VD1，VD2和VD3全滅；之后又可以重復(fù)以上過(guò)程。 5.2 紅外遙控裝置的調(diào)試過(guò)程 5.2.1 紅外信號(hào)的測(cè)試 對(duì)紅外遙控裝置的調(diào)