1、本科生畢業論文（設計） 摘 要隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的遙控系統開始進入了人們的生活。傳統的遙控器采用專用的遙控編碼及解碼集成電路，這種方法雖然制作簡單、容易，但由于功能鍵數及功能受到特定的限制，只實用于某一專用電器產品的應用，應用范圍受到限制。而采用單片機進行遙控系統的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數可隨便設定等優點。本設計主要應用了AT89C51單片機作為核心，綜合應用了單片機中斷系統、定時器、計數器等知識，應用紅外光的優點，設計了一個紅外線遙控系統。本系統包含發射和接收兩大部分，利用編碼/解碼芯片來進行控制操作。發射部分包括鍵盤矩陣、編碼

2、調制、LED紅外線發射器；接收部分包括紅外線接收芯片、光電轉換器、調解電路。其優點硬件電路簡單，軟件功能完善，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。關鍵詞：單片機AT89C51；LED紅外線發射器AbstractWith the development of the society, the progress of science and technology and the improving of peoples living standard, all kinds of convenient remote control system started to live in the

3、peoples life. Traditional remote use dedicated remote control coding and decoding integrated circuit, although this method, simple, easy, but because of the function keys and function is limited by a specific, practical only in a special application of electrical products, application scope is limit

4、ed. And for the application of remote control system by single chip microcomputer design, programming is flexible, operation code number can be set in a random, etc. This design is mainly the application of AT89C51 single chip microcomputer as the core, the integrated application of microcomputer in

5、terrupt system, timer, counter, such as knowledge, the advantages of the application of infrared light, an infrared remote control system is designed. This system consists of transmitting and receiving of two parts, the use of encoding/decoding chip to control operation. Launch part includes the key

6、board matrix, coded modulation, LED infrared transmitters; receiving part includes infrared receiver chip circuit, photoelectric converter, mediation. The advantage of hardware circuit is simple, software function is perfect, the characteristics of high cost performance, has certain use and referenc

7、e value.Keywords: AT89C51 single chip microcomputer; LED infrared transmitters目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc415407322 摘 要 PAGEREF _Toc415407322 h 2 HYPERLINK l _Toc415407323 Abstract PAGEREF _Toc415407323 h 3 HYPERLINK l _Toc415407324 目 錄 PAGEREF _Toc415407324 h 4 HYPERLINK l _Toc415407325 1 緒

8、論 PAGEREF _Toc415407325 h 5 HYPERLINK l _Toc415407326 1.1 研究背景 PAGEREF _Toc415407326 h 5 HYPERLINK l _Toc415407327 1.2 國內外研究現狀 PAGEREF _Toc415407327 h 5 HYPERLINK l _Toc415407328 1.3 研究目的與意義 PAGEREF _Toc415407328 h 6 HYPERLINK l _Toc415407329 2系統方案設計論證 PAGEREF _Toc415407329 h 7 HYPERLINK l _Toc41540

9、7330 2.1單片機紅外遙控發射器設計原理 PAGEREF _Toc415407330 h 7 HYPERLINK l _Toc415407331 2.2單片機紅外遙控接收器設計原理 PAGEREF _Toc415407331 h 7 HYPERLINK l _Toc415407332 2.3方案選擇和論證 PAGEREF _Toc415407332 h 8 HYPERLINK l _Toc415407333 3紅外解碼硬件電路設計 PAGEREF _Toc415407333 h 10 HYPERLINK l _Toc415407334 3.1紅外解碼系統設計 PAGEREF _Toc415

10、407334 h 10 HYPERLINK l _Toc415407335 3.2單片機及其硬件電路設計 PAGEREF _Toc415407335 h 10 HYPERLINK l _Toc415407336 3.3紅外發射電路設計 PAGEREF _Toc415407336 h 11 HYPERLINK l _Toc415407337 3.4紅外接收電路設計 PAGEREF _Toc415407337 h 12 HYPERLINK l _Toc415407338 3.5本章小結 PAGEREF _Toc415407338 h 14 HYPERLINK l _Toc415407339 4紅外

11、解碼程序設計 PAGEREF _Toc415407339 h 15 HYPERLINK l _Toc415407340 4.1紅外接收電路主程序流程圖 PAGEREF _Toc415407340 h 15 HYPERLINK l _Toc415407341 4.2紅外接收電路子程序流程圖 PAGEREF _Toc415407341 h 15 HYPERLINK l _Toc415407342 4.3本章小結 PAGEREF _Toc415407342 h 16 HYPERLINK l _Toc415407343 5 聯機與調試 PAGEREF _Toc415407343 h 16 HYPERL

12、INK l _Toc415407344 結論和展望 PAGEREF _Toc415407344 h 18 HYPERLINK l _Toc415407345 致謝 PAGEREF _Toc415407345 h 19 HYPERLINK l _Toc415407346 參考文獻 PAGEREF _Toc415407346 h 20 HYPERLINK l _Toc415407347 附錄A：系統原理圖 PAGEREF _Toc415407347 h 21 HYPERLINK l _Toc415407348 附錄B：系統PCB圖 PAGEREF _Toc415407348 h 22 HYPERL

13、INK l _Toc415407349 附錄C：系統仿真圖 PAGEREF _Toc415407349 h 23 HYPERLINK l _Toc415407350 附錄D：系統源程序 PAGEREF _Toc415407350 h 241 緒論1.1研究背景目前市場上采用的一般是遙控編碼及解碼集成的電路。此方案的特點是制作簡單、容易等，但因為功能鍵數及功能受到特定的限制，這類電路只適合用某一專用電器產品的應用,應用范圍受到很大的限制。而采用單片機進行遙控系統的應用設計，具有編程靈活多樣、操作碼個數可隨意設定等優點。本單片機遙控應用系統采用紅外線發射頻率的不同，來識別不同的遙控功能。當我們按下

14、某一個按鍵的時候，由單片機識別出該按鍵后，由CPU向接有紅外發射管的端口發射一定頻率的脈沖，該脈沖與38KHz左右的載波脈沖進行調制，然后將已調制的脈沖進行緩沖放大，激勵紅外發光二極管將電能轉化為光能，使得紅外發光二極管發射出一定頻率的紅外線，當接收控制系統接收到該紅外光后，由單片機內定時/計數器得到該紅外光的頻率，然后將該頻率送往CPU，由CPU對該信號進行反編碼，識別出控制信號，從而對控制電路實施控制功能。完成整個遙控功能。1.2國內外研究現狀發射部分和接收部分是紅外遙控系統的基本的組成部分。發射部分的最重要的元件被稱作是紅外發光二極管。它本質上是發光二極管；因為它的內部材料和一般的發光二

15、極管有一定的區別，所以在他兩端施加了一定的電壓后，他便發出了一種紅外線而非可見光。發出的紅外線波長差不多為940mm是目前被大量使用的二極管，外形上來說與一般的5發光二極管一樣，僅僅是顏色不同。紅外發光二極管經常見到的有深藍、黑色、透明三種顏色。如何去判斷紅外發光二級管，本質上來說和判斷普通二極管相同：使用萬用表的電阻擋，然后去測量紅外發光二極管正、反向電阻。從發光效率上來說，紅外發光二極管需要用專門儀器才可以準確測出，沒有條件的只能使用拉鋸法來籠統地去判斷。光敏二極管是接收部分里面的紅外接收管。實際應用中讓他工作的話需要加反向偏壓，也就是說紅外接收二極管需要反向運用才能得到較高的靈敏度。紅外

16、發光二極管的形狀正常有圓形和方形兩種。紅外發光二極管發射功率在100mw左右，都比較小，所以紅外接收二極管接收到的信號弱，所以就要增加一個電路叫高增益放大電路。不影響周邊環境、不干擾電器設備是紅外遙控的特點。因為紅外線不能穿透墻壁，所以家庭中使用的電器的遙控器而不會造成相互干擾；電路的特點是調試很簡單，給定電路連接無誤的話，一般不需要任何調試就可以加入工作中；編解碼簡便，可以多路遙控。1.3研究目的與意義隨著科技的發展，人們生活的節奏也越來越快，隨之人們對方便，快捷的要求也隨之不斷增高。遙控器的出現，在一定程度上滿足了人們這個要求。遙控器是由高產的發明家RobertAdler在五十年代發明的。

17、而紅外遙控是20世紀70年代才開始發展起來的一種遠程控制技術，其原理是利用紅外線來傳遞控制信號，實現對控制對象的遠距離控制，具體來講，就是有發射器發出紅外線指令信號，有接收器接收下來并對信號進行處理，最后實現對控制對象的各種功能的遠程控制。紅外遙控具有獨立性、物理特性與可見光相似性、無穿透障礙物的能力及較強的隱蔽性等特點。隨著紅外遙控技術的開發和迅速發展，很多電器都應用了紅外遙控。2系統方案設計論證2.1單片機紅外遙控發射器設計原理單片機、單片機的電源、震蕩子、復位電路紅外發射管發射、電路行列式鍵盤和低功耗空閑方式控制電路組成單片機紅外遙控發射器。 單片機不工作會處于低功耗階段，采用了空閑節電

18、工作方式。按下遙控器的按鍵以后，外部中斷1產生中斷，直接喚醒單片機，并且讓其進入工作階段，了解到鍵盤按下的是哪個按鍵，其信號含義是什么，確認按鍵以后，軟件被控制啟動定時器T0和T1，為紅外線發射頻率控制器是TO，發射時間控制器是T1，當T0定時溢出時，紅外管接口電平被中斷反轉一次，定時器寫入不同的初值，系統在輸出端口就獲得了不同發射頻率。當T1定時溢出時T0定時器就會被中斷程序關閉，紅外線停止發射。設計原理框圖如下。2-1單片機遙控發射器原理圖2.2單片機紅外遙控接收器設計原理單片機、紅外遙控接收電路、狀態指示電路、控制電路以及單片機的一些外圍電路組成紅外遙控接收器。 紅外脈沖計數器是使用單片

19、機里面的T0，計數時間控制器則是單片機內的T1。當紅外接收管第一次接收到紅外脈沖，觸發外部中斷1，計數器T0和定時器T1被啟動。定時溢出，計數器T0被中斷程序關閉，讀取計數值后立即進行判斷，操縱遙控按鍵對其進行反轉操作，控制電路對相對應的負載進行開或關動作 。還可對接收電路實行上鎖功能，對控制電路上鎖后，遙控器不能對控制電路實施遙控功能。其設計原理如圖2-2所示。2-2單片機遙控接收器原理圖2.3方案選擇和論證紅外編碼有很多種方式，下面列舉兩種實現方案： 方案一：脈寬調制的串行碼。這種遙控編碼具有以下特征： 以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”

20、；以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”。 其相關的波形圖如圖2-32-3串行碼編碼2-4碼分制編碼波形圖3紅外解碼硬件電路設計3.1紅外解碼系統設計紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段，電視機遙控器是紅外遙控系統中的典型代表。由于各廠家經常使用專用的遙控芯片，不同的遙控器之間互不兼容，因此給我們的生活帶來一些不便。我的設計是使用常用的芯片AT89C51代替專用的遙控芯片制作一個遙控器，實現遙控器之間的通用化.根據掃描到不同的按鍵值轉至相對應的ROM表讀取數據。確認設備及菜單選擇鍵后AT89C51將從ROM讀取出來的值，按照數據處理要求

21、從P2.5輸出控制脈沖與T0產生的38KHz的載波（周期是26.3s）進行調制，經NPN三極管對信號放大驅動紅外發光管將控制信號發送出去。紅外數據接收則是采用HS0038一體化紅外接收頭，內部集成紅外接收、數據采集、解碼的功能，只要在接收端INT0檢測頭信號低電平的到來，就可完成對整個串行的信號進行分析得出當前控制指令的功能。然后根據所得的指令去操作相應的用電器件工作。3.2單片機及其硬件電路設計3.2.1單片機AT89C51AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器的CMOS 8位微處理器，其特點是低電壓、高性能，俗稱單片機。AT89C2051是帶2K字節閃存能編程也能擦除的一種只讀存儲

22、器單片機。可擦除只讀存儲器能夠進行1000次的反復擦除。這種只讀存儲器蘊含的技術是ATMEL高密度非易失存儲器制造，同時也和MCS-51指令集和輸出管腳相兼容，MCS-5是工業標準。在單個芯片包含了多紅能8位CPU也同時包含了閃爍存儲器，ATMEL的微型控制器是AT89C51特點是很高效，AT89C2051是AT89C51的一種精簡版本。單片機AT89C51提供了很多靈活廉價的方案給嵌入式控制系統。如圖3-2-1。圖3-2-1單片機引腳圖3.22 晶振電路AT89C51芯片內部有一高增益反相放大器，用于構成振蕩器反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。在XTAL1、XTAL2（第1

23、9、18引腳）兩端接一個石英晶體振蕩器，和兩個電容就構成了穩定自激諧振電路。晶振頻率為11.0592MHz，C12、C13是兩個瓷片電容，與晶振Y2構成了自激諧振電路。其電容的作用主要是對頻率進行微調，一般取3045pF左右。使用該電路可產生穩定的11.0592MHz頻率，受外界的環境的干擾影響非常小。其接法如圖3-2-2所示：圖3-2-2晶振電路3.23復位電路復位是單片機初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元執行程序。除了進入系統的正常初始化之外，當程序運行出錯或操作錯誤使系統處于死鎖狀態時，為擺脫困境，也需要按復位鍵重新啟動。復位操作有上電自動復位和按

24、鍵手動復位兩種方式。本設計采用了按鍵手動復位方式。該復位電路如圖3-2-3所示。復位電路采用了按鍵與上電復位。上電與按鍵均可以有效復位。上電瞬間RST引腳獲得高電平，單片機復位電路隨著電容的C11的充電，RST引腳的高電平逐漸下降。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。按鍵復位是直接將高電平通過電阻R11、R10分壓到達RESET引腳，實現復位操作。圖3-2-3復位電路3.3紅外發射電路設計紅外遙控系統由發射和接收兩大部分組成，系統采用編/解碼專用集成電路和單片機芯片來進行控制操作。發射系統設計的電路由如下的幾個基本模塊組成：直流穩壓電源，紅外發射電

25、路。系統框圖如圖3-3圖3-3-1發射電路框圖由紅外發射管自身的物理特性可以得知，當即將發射的信號和載波信號相“與”了，發射管接收到了將相“與”后的信號，才能將紅外信號傳輸出去，發射管性能最好的條件是在載波信號的頻率為38KHz，發射距離比別的要遠，所以本設計會采用38KHz的晶振產生載波信號，再和發射信號發生“與”運算，借助三極管功率進入至紅外發光二極管。4001MOS或非門38KHz振蕩器，紅外發送管驅動輸出電路和單片機發送控制電路組成紅外發射電路，當發射管不發光時，單片機P3.4口輸出為“0”，紅外發送管發出38KHz調制紅外線時，P3.4口輸出為“1”。具體的發射波形與電路如下3-3-

26、2調至過程中的波形3-3-3紅外發射電路引腳介紹 Vcc：接+5V電源正端 GND：接+5V電源地端 P1.0P1.7：完整的雙向串行通信接口，P1.0與P1.1還有第二種功能 P3.0P3.7：除P3.6外，雙向I/O口，除P3.7外，均有第二功能，第二功能與MCS-51系列單片機基本相同 XTAL1：震蕩器反向放大器內部工作時鐘輸入端 XTAL2：震蕩器反向放大器的輸出端 RST：復位引腳，震蕩器工作時，該引腳上兩個機器周期的高電平復位3.4紅外接收電路設計硬件電路組成有：紅外接收電路、電源電路、8LED燈顯示電路。當按下遙控按鈕時，單片機產生相應的控制脈沖，由紅外發光二極管發射出去。前八

27、個按鍵按下第幾個鍵，LED等從上到下逐個閃爍，最后停留在第幾個LED燈處亮，后八個按鍵按下第幾個鍵，LED等從下到上捉個閃爍發光，最后停留在第幾個指定發光燈位置。紅外接收部分如圖所示。3-4-1當紅外接收器接收到控制脈沖后，經單片機處理由顯示設備LED顯示出當前按鍵的序號。3-4-23-4-3本設計的核心部分在于紅外接收及LCD顯示。其中紅外數據接收是對紅外二進制脈沖的寬度進行測量，從而獲得紅外遙控的脈沖信息。采用外部中斷成為了理所當然的選擇，外部中斷只有低電平和下降沿觸發兩種方式，這就使得單片機只能一次性對脈沖的高電平或低電平進行測量，而一連串的脈沖是不可能分開多次測量的。假如相鄰的兩個中斷

28、間隔的時間長度是1.125ms，說明接收到了“0”；時間長度是2.25ms則為“1”。所以，脈沖電平的每每跳變就都會形成一次中斷，在中斷服務子程中即可實現一次性對一連串連續波形的測量，在測量后對0和1的各數據統計從而測出控制指令的功能。硬件或非門的反應速度是納秒級的，滿足實時要求。紅外接收電路連接圖如圖3-4-3所示。3-4-3工作基本上是23v。在I/O口和LED之間加個限流電阻。既可以正常發光。在使用時采用單片機的低電平驅動LED燈。3-4-43.5本章小結本章主要闡明了基于AT89C51單片機的紅外遙控系統的硬件模塊設計步驟，以及具體的設計方案。詳細分析了紅外遙控系統的電路運行原理。在系

29、統設計時，通過向單片機錄入程序的方式，結合晶振電路、復位電路、顯示電路以及發射電路設計出合格的紅外遙控電路。4紅外解碼程序設計4.1紅外接收電路主程序流程圖主程序是首先初始化紅外接收端口，然后檢測是否接收紅外信號，如果接收到紅外信號就調用接收子程序，然后就通過LCD1602顯示當前按鍵的解碼值，如圖4-1所示。4-14.2紅外接收電路子程序流程圖子程序是首先讀取T0定時器的長度，如果是1.125ms就認為是“0”，將其存入緩沖區并且計數器加一，如果是2.25ms就認為是“1”，將其存入緩沖區并且計數器加一。如果計數器值為32時，就接收結束標志位并且將計數器清0，如果計數器值不為32時，就認為是

30、接收誤碼，計數器也將清0，此時重新等待讀取紅外信號。如圖4-2所示。4-24.3本章小結本章主要使用C語言編寫程序錄入單片機，調試程序。5 聯機與調試5.1硬件調試按下開關，信號燈亮如圖5-1-15-1-1按下紅外發射器CH-按鍵，信號為LED全亮，如圖5-1-25-1-2按下紅外發射器CH+按鍵，信號為LED全滅，如圖5-1-35-1-3接下來的硬件調試過程具有連續性。按下紅外發射器0按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-4。5-1-4按下紅外發射器1按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-5。5-1-5按下紅外發射器2按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-6。5-1-6按下紅外發射器3按鍵，信號為LED

31、1亮如圖5-1-7。5-1-7按下紅外發射器4按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-8。5-1-8按下紅外發射器5按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-9。5-1-9按下紅外發射器6按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-10。5-1-10按下紅外發射器7按鍵，信號為LED1亮如圖5-1-11。5-1-11硬件調試完畢，未發現問題。5.2軟件調試5.3系統PCB結論和展望經過這段時間的不懈努力，畢業設計總算結束了。雖然不是什么大不了的事情，卻也讓自己學會了很多東西，尤其是做事的態度。無論做任何事情都要有一定的耐心和毅力，態度端正了，事情也就成功一半了，不能因為遇到一點困難就想著放棄，而是要堅持找到問題所在并

32、想辦法解決問題，另外在學習過程中要虛心請教，學會與人交流合作，認真聽取老師和同學們的意見。當然，不僅僅只是在做事的態度上有所感悟，相關知識也重新學習和鞏固了一下，通過畢業設計對之前在書本上那些似懂非懂的專業知識加深了理解，真正體驗了理論與實際相結合的重要性，只有自己親自動手操作，才能體會其中的奇妙與不易。從最開始的似懂非懂到對電路設計的大致了解，再到自己親自動手完成簡單的電路設計、制板及調試等一系列過程，很好地鍛煉了自己的動手操作能力，也讓自己深刻的體會到了紙上讀來終覺淺，絕知此事要躬行的道理。紅外遙控控制現在正在努力發展中，每天都會有很多的更新和改進，我還需要繼續努力的學習這些技術，自己動手

33、的收獲很大，希望以后有更好的平臺讓我繼續學習。致謝本次畢業設計是我大學學習的過程中向學校、社會遞交出的一份總結答卷。它不僅是我對大學四年生活中對所學知識的一個總結，也是把一些所學書面知識理論應用到實踐中的一次嘗試，同時也是衡量我四年學習成果的一個必要的標準。 通過本次的畢業設計，不僅使我鞏固了以往的所學習的專業知識，也熟練了本專業的技能操作。在此次畢業設計中，通過翻閱有單片機、紅外遙控等方面的書籍，豐富了我的知識面，對單片機有了總體的認識和理解。它讓我深深的體會到理論知 識與實際聯系的必要性和差異性，讓我明白實際操作是檢驗理論知識最好的標準。此次畢業設計，我要特別感謝我的指導教師陳曉婷老師和王

34、俊杰老師。從畢業設計的準備到結束，她在畢業設計過程中給予了我無私的支持和幫助。因為有老師的大力幫助，使得我們遇到的問題和困難迎刃而解，使我從中學到了很多知識，使我明白了很多道理。也使得我們學習和動手的能力得到了很大的提高，也使我們為即將進入社會工作奠定了很好的基礎。最后還要感謝學校，感謝學校供給我們良好的環境以及便利的條件，讓我們全心投入到這次畢業設計中，使我順利的完成此次畢業設計。 作者：高磊 2015年3月25日參考文獻李建華. 實用遙控器原理與制作.蘇長贊. 紅外線與超聲波遙控. 梁延貴. 遙控電路可控硅觸發電路語音電路分冊李朝青. 單片機原理及接口技術 紀紅. 紅外技術基礎與應用陳汝全

35、. 電子技術常用器件手冊麥山. 基于單片機的協議紅外遙控系統焦李成. 電流模式信號處理的進展與展望康光華,陳大欽. 電子技術基礎（模擬部分）李華. MCS-51系列單片機實用接口技術何立民. MCS-51系列單片機應用系統設計, 系統配置與接口技術王建躍，高守樂，張巖軍. 紅外遙控器編碼方法. 工礦自動化報吳愛萍，朱曉春. 基于AT89S51的多功能紅外遙控器設計，李真,付植桐. 流行單片機實用子程序及應用實例 樓然苗,李光飛. 51系統單片機設計實例龍勐. 智能型紅外遙控器附錄A：系統原理圖附錄B：系統PCB圖附錄C：系統仿真圖附錄D：系統源程序附錄1部分紅外解碼程序#include /頭文件#define uchar unsigned char /這里用uchar代替unsigned char，uchar用來定義無符號字符型數。#define uint unsigned int /uint用來定義無符號整型數。uchar distemp; /定義變量uchar IRCOM7;/*聲明子函數*/void delay(uchar x); / x*0.14MS void delayms(uint);sbit IRIN = P33; /定義紅外接收器數據線/*定義LED燈口線*/s