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文檔簡介
1、<p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p> 題 目:基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì)</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 前言2</b></p><p> 1控制信息的傳遞方式2</p><
2、;p> 1.1無線電遙控方式2</p><p> 1.2紅外遙控方式3</p><p> 1.3wifi方式3</p><p> 1.4ZigBee方式3</p><p><b> 1.5方式選擇4</b></p><p><b> 2總體設(shè)計(jì)方案4<
3、/b></p><p> 2.1方案一:最簡紅外遙控電路4</p><p> 2.2方案二:紅外遙控開關(guān)電路(簡單控制)4</p><p> 2.3方案三:利用紅外遙控開關(guān)電路(復(fù)雜控制)5</p><p><b> 2.4方案比較6</b></p><p><b>
4、; 3硬件部分設(shè)計(jì)6</b></p><p> 3.1單片機(jī)的選擇6</p><p> 3.2顯示器的選擇7</p><p> 3.3調(diào)光器的選擇7</p><p> 3.4按鍵的選擇7</p><p> 3.5紅外發(fā)射管與接收頭的選擇7</p><p>&l
5、t;b> 3.6電路設(shè)計(jì)8</b></p><p> 4軟件部分設(shè)計(jì)13</p><p> 4.1遙控碼的信息協(xié)議13</p><p> 4.2程序設(shè)計(jì)15</p><p><b> 5最后總結(jié)18</b></p><p> 6主要參考文獻(xiàn)19</p
6、><p> 基于單片機(jī)的電器遙控器設(shè)計(jì)</p><p> 摘 要:遙控,即控制對象的遠(yuǎn)程控制,使其根據(jù)指令執(zhí)行動(dòng)作。而如今隨著科技的飛速發(fā)展遙控控制在生產(chǎn)生活中起到了越來越重要的作用。小到日常生活中的電器控制,大到工業(yè)上高危高險(xiǎn)作業(yè)的遙控以及航天科學(xué)上的衛(wèi)星管控,這些都是遙控的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用?;趩纹瑱C(jī)的遙控器設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)為核心處理器,設(shè)計(jì)分為發(fā)射電路與接收處理電路2個(gè)部分。發(fā)射
7、端電路采用碼分制的信息傳輸格式并通過紅外線載體傳遞控制信號;接收端通過解碼器解碼識(shí)別發(fā)射端發(fā)射的紅外信號再由單片機(jī)AT89C51輸出相對應(yīng)的控制電平控制受控的對象。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種智能型紅外遙控器,可以對發(fā)出的紅外信號進(jìn)行識(shí)別與處理。</p><p> 關(guān)鍵詞:遙控器;單片機(jī);紅外信號;解碼器</p><p> Electric Remote Control Micro
8、controller Based Design</p><p> Abstract: remote control, namely the controlled object remote control to operate according to instructions. And now with the rapid development of remote control technology pl
9、ays an increasingly important role in the production of life. Small everyday electrical control, high-risk insurance to large industrial operations, and satellite remote control on space science, these are the realities
10、of remote applications. With the development of electronic technology using single-chip micro remote contr</p><p> Keywords: Remote control; MCU; infrared signal; decoder</p><p><b> 前言&l
11、t;/b></p><p> 隨著科技的不斷發(fā)展以及人們生活水平的不斷提高,越來越多的電器產(chǎn)品進(jìn)入了尋常百姓的家中。電器使人們的生活更加便捷舒適,而如今電器產(chǎn)品所著重的不僅僅是功能上的全面、能耗上的性價(jià)比還有操作上的便利。智能化以及遠(yuǎn)程操控更是未來電器的發(fā)展方向。如通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用戶可以在任意時(shí)間任意地點(diǎn)完成對聯(lián)網(wǎng)電器的操作。不過鑒于本人知識(shí)水平的限制,本設(shè)計(jì)只能通過紅外遙的方式控制5個(gè)電器的開關(guān),以及隊(duì)
12、一組LED燈光的明暗控制。</p><p> 1控制信息的傳遞方式</p><p> 1.1無線電遙控方式</p><p> 無線電遙控電路比較復(fù)雜實(shí)現(xiàn)難度比較大,但是無線電的控制范圍廣,近從零點(diǎn)幾米遠(yuǎn)則可以突破地球到達(dá)外太空!無線電遙控發(fā)射電路模塊是由電路廣泛接受,當(dāng)接收器接收由發(fā)射器控制電子開關(guān)的工作發(fā)射的無線電波。因此,無線電波收發(fā)器和發(fā)送器的接收頻率必
13、須相同。脈沖發(fā)射有調(diào)頻、調(diào)幅、數(shù)字脈沖發(fā)射三種;從開關(guān)來說分有單通道遙控和多通道遙控。由于無線電的使用可能會(huì)干擾和影響其他電子設(shè)備的工作,比如飛機(jī)在飛行中要求乘員關(guān)閉手機(jī)等無線通訊設(shè)備。所以依據(jù)各國的無線電管理?xiàng)l列(如中華人民共和國無線電管理?xiàng)l例),無線電的使用被嚴(yán)格劃分。在不同的場合、不同的工作性質(zhì)下都有專門的對無線電的頻率、功率的約束。國家也對于用無線電業(yè)余愛好者,留下了了特定的波段。</p><p> 單
14、純從遙控的效果來說,無線電的發(fā)射功率、接收器件的接受靈敏度以及工作頻率都是影響它的重要因素。但是因?yàn)闊o線電的使用受到了管制(發(fā)射功率、工作頻率),我們只能從提高接受靈敏度、加強(qiáng)電路抗干擾能力入手改進(jìn)電路。</p><p> 而這兩點(diǎn)恰恰就是無線電遙控電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。并且用無線電傳送控制指令還要有一定的安全性問題(指令的正確收發(fā))。因此為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求在基礎(chǔ)的收發(fā)電路之上我們就需要加入許多附加電路。</p&
15、gt;<p> 綜上所述,使用無線電遙控本身實(shí)現(xiàn)復(fù)雜,并且無線電的使用受到了國家法律法規(guī)的約束。因此對于本設(shè)計(jì)無論是成本上、實(shí)現(xiàn)難度上、以及設(shè)計(jì)本身的應(yīng)用范圍上來說使用無線電遙控都不是最佳選擇,甚至都不是可選項(xiàng)。</p><p> 1.2紅外遙控方式 </p><p> 紅外遙控是用紅外線發(fā)光LED,發(fā)射波長940nm的紅外不可見光,來傳送信號。發(fā)射端經(jīng)過紅外線發(fā)射LE
16、D發(fā)送紅外線控制信號,信號被紅外接收模塊接受,并對信號進(jìn)行譯碼而做出相匹配的控制動(dòng)作完成遙控。</p><p> 因?yàn)榧t外光譜中的可見光以外,所以抗干擾性的紅外傳輸。和基本性能用的紅外光,而且不容易產(chǎn)生相互干擾的直線傳播,是理想的信息載體的傳播。信息可以被調(diào)制的紅外光透射,而長波紅外波長小于無線電波,以便不干擾的紅外線遙控器等電氣設(shè)備,也不會(huì)影響到相鄰的無線電設(shè)備。再者,使用紅外遙控器件時(shí),工作電壓低,功耗小,
17、附加電路簡單,對于本設(shè)計(jì)來說恰恰符合需求。</p><p><b> 1.3wifi方式</b></p><p> Wifi無線網(wǎng)絡(luò),可為計(jì)算機(jī),便攜式設(shè)備(手機(jī),平板)等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。</p><p> 不過本設(shè)計(jì)如果使用wifi傳遞控制信息,則遙控器端以及受控端要加裝wifi模塊。雖然這樣做加大了控制范圍,但是成本上還
18、是相對來說比較高昂。</p><p> 1.4ZigBee方式</p><p> ZigBee是一種無線連接,可工作在2.4GHz分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率,它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。</p><p> 從上所述,ZigBee單純的性能以及成本方面來考量似乎是最優(yōu)的選擇。但是ZigBe
19、e在實(shí)際使用過程中還要考慮不同設(shè)備之間同時(shí)收發(fā)信息時(shí)設(shè)備之間的沖突問題。而解決此問題可以考慮在設(shè)備之間的控制核心上編寫一套簡單的通信協(xié)議來處理信息沖突。本設(shè)計(jì)中使用的是AT89C51單片機(jī),在功能上就難以支持ZigBee復(fù)雜的信息傳遞,并且對此設(shè)計(jì)本身來說使用ZigBee來說成本還是過高。</p><p><b> 1.5方式選擇</b></p><p> 對以上
20、幾種信息傳遞方式的對比與選擇后,確定本設(shè)計(jì)使用紅外遙控的方式對設(shè)備進(jìn)行遙控。紅外遙控應(yīng)用簡單、成本低廉、控制范圍基本能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p><b> 2總體設(shè)計(jì)方案</b></p><p> 2.1方案一:最簡紅外遙控電路</p><p> 在僅僅需要控制單一受控目標(biāo)的情況下,使用一般集成電路組成單通道紅外遙控電路。這種簡單的控
21、制電路并不需要專門配置譯碼器,所以成本比較低。</p><p><b> 紅外發(fā)射端示意圖:</b></p><p> 圖2.1最簡紅外發(fā)射端</p><p> 考慮到該程序是一個(gè)簡單的單通道遙控器,可以直接產(chǎn)生一個(gè)合適頻率再通過紅外LED發(fā)射。</p><p><b> 紅外接收端示意圖:</b
22、></p><p><b> 圖2.2紅外接收端</b></p><p> 當(dāng)紅外接收端接收到控制頻率時(shí),由一個(gè)附加電路對其進(jìn)行解調(diào)并產(chǎn)生相對應(yīng)的控制功能。</p><p> 2.2方案二:紅外遙控開關(guān)電路(簡單控制)</p><p> 紅外線發(fā)射/接收電路均采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn),輸出控制方式可選擇,實(shí)用性強(qiáng)。
23、</p><p><b> 紅外發(fā)射端示意圖:</b></p><p> 圖2.3簡單紅外發(fā)射端</p><p> 當(dāng)按下遙控按鍵時(shí),單片機(jī)發(fā)出對應(yīng)的控制脈沖,由紅外LED發(fā)射出去。</p><p><b> 紅外接收端示意圖:</b></p><p> 圖2.4簡
24、單紅外接收端</p><p> 當(dāng)紅外接收端接收到控制脈沖后,由控制方式選擇開關(guān)模式是“互鎖”還是單路控制,再由單片機(jī)處理以后,對相應(yīng)的受控目標(biāo)進(jìn)行控制。</p><p> 2.3方案三:利用紅外遙控開關(guān)電路(復(fù)雜控制)</p><p> 使用單片機(jī)制作一個(gè)紅外電器遙控器,可以控制最多5個(gè)電器的電源開關(guān),和一個(gè)發(fā)光LED的開關(guān),并且可以對發(fā)光LED的亮度進(jìn)行調(diào)
25、節(jié)。</p><p><b> 紅外發(fā)射端示意圖:</b></p><p> 圖2.5復(fù)雜控制紅外發(fā)端</p><p> 按下相應(yīng)的單片機(jī)控制脈沖的按鈕,用紅外發(fā)射出去。</p><p><b> 紅外接收端示意圖:</b></p><p> 圖2.6復(fù)雜紅外接收端
26、</p><p> 當(dāng)控制接收通過微控制器發(fā)送的紅外脈沖將解析到顯示器上的控制對象的信息,并確定LED是否調(diào)光,調(diào)光,如果需要調(diào)光跳躍處理的調(diào)光電路的功能。</p><p><b> 2.4方案比較</b></p><p> 以上三套方案中,方案一功能簡單過于單一,沒有才用單片機(jī)控制,只能對一路電器進(jìn)行簡單的開關(guān)遙控;方案二和方案三的紅外
27、遙控發(fā)射器/接收器使用單片機(jī)電路,該電路比較簡單,實(shí)用性強(qiáng)。不過,方案二雖然實(shí)現(xiàn)了對多個(gè)電器的控制但是只能進(jìn)行簡單的開關(guān)變換,功能上來說還是比較單薄。而方案三則不僅實(shí)現(xiàn)了多個(gè)電器的控制還能對LED進(jìn)行亮度的調(diào)節(jié)。所以相比較而言本設(shè)計(jì)使用方案三。</p><p><b> 3硬件部分設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 3.1單片機(jī)的選擇</b&g
28、t;</p><p> 本設(shè)計(jì)所采用的單片機(jī)選擇用AT89C51來實(shí)現(xiàn)。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器,俗稱單片機(jī)。AT89C2051是閃存2K字節(jié)微控制器的可擦可編程只讀存儲(chǔ)器。單片機(jī)的EEPROM可擦除重復(fù)1000次。該設(shè)備采用了高密度非易失
29、性存儲(chǔ)器ATMEL公司的制造技術(shù),與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。因?yàn)镃PU8和多功能組合在單個(gè)閃速存儲(chǔ)器芯片中,ATMEL AT89 C51是用于單片機(jī)一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)的靈活、高效、廉價(jià),使它成為嵌入式行業(yè)內(nèi)常用的單片機(jī)主控芯片。</p><p><b> 3.2顯示器的選擇</b></p><
30、;p> 單片機(jī)系統(tǒng)使用中應(yīng)用最多的顯示器主要有LED和LCD(液晶顯示器)。這2種顯示器成本低廉,配置靈活與單片機(jī)的I/O接口方便。不過它們之間的使用也是各有特點(diǎn):LED接口簡單不需要專門的驅(qū)動(dòng)程序;LCD顯示的字體比較豐富,也清楚,但是LCD的接口復(fù)雜要想顯示文字還要自己造字庫,難度比較大。對于本設(shè)計(jì)來說用LED表示控制目標(biāo)的受控狀態(tài)就夠了,故沒必要使用LCD。</p><p><b> 3
31、.3調(diào)光器的選擇</b></p><p> 本設(shè)計(jì)中用到的調(diào)光功能只是調(diào)節(jié)LED等的亮暗,因此不用使用復(fù)雜的調(diào)光控制系統(tǒng),使用一個(gè)光電耦合器就可以完成。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。光電耦合器具有體積小、使用壽命長、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng).無觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等。本設(shè)計(jì)使用PS2019光電耦合器。</p><p><b&g
32、t; 3.4按鍵的選擇</b></p><p> 本設(shè)計(jì)所控制的電器數(shù)目比較少,因此沒必要外加鍵盤,直接使用單片機(jī)上的控制接口,使用8個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)就夠了。</p><p> 3.5紅外發(fā)射管與接收頭的選擇</p><p> LF5038是一種無色透明已經(jīng)封裝完畢的紅外線發(fā)射管,LF0038F是鼻梁狀的一體化紅外接收頭。LF5038有2個(gè)引腳,“A
33、”和“K”是它的陽極和陰極。LF0038F</p><p> 具有3個(gè)引腳:GND為接地端;VCC為輸入電源端,正常的工作電壓范圍在2.7-5.5V之間;OUT為數(shù)據(jù)輸出端,默認(rèn)未接受狀態(tài)為輸出高電平,使用時(shí)一般需要外接一個(gè)大于20KΩ的電阻。</p><p> LF5038主要參數(shù)為:峰值波長940nm;正向工作電壓值為1.2V,最大電壓值為1.5V;一般來收正向工作電流越大LF50
34、38的發(fā)射距離越遠(yuǎn)。</p><p> LF0038F的載波頻率的值為28kHZ;當(dāng)紅外線發(fā)射管的正向電流為300mA時(shí),LF0038F的最小接收距離為15m、接收角度的范圍為上下45°;當(dāng)無信號接收時(shí)LF0038F的靜態(tài)工作電流為0.4mA;若以寬度為600us發(fā)射脈沖,在5m的范圍內(nèi),取50次平均值得到LF0038F的接收脈沖寬度范圍是500-700us。</p><p>
35、<b> 3.6電路設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.6.1發(fā)射電路部分</p><p> 3.6.1.1遙控發(fā)射</p><p> 本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式,碼分制紅外遙控就是指令信號產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼(不同的脈沖數(shù)目及組合)代表不同的控制指令。當(dāng)不同的指令鍵被按下時(shí),指令信號電路產(chǎn)生不同脈沖編碼的指令信號,也就是進(jìn)行編
36、碼,然后經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制,變?yōu)榫幋a脈沖編碼脈沖調(diào)制信號,再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號。發(fā)射過程示意圖:</p><p> 圖3.1遙控發(fā)射過程</p><p> 3.6.1.2紅外發(fā)射電路的載波、數(shù)字基帶信號的產(chǎn)生</p><p> 因?yàn)橐惑w化接收頭的載波頻率為38KHZ,所以發(fā)射模塊需要以38KHZ的載波來發(fā)射信號。使用AT89C51單片機(jī)可以很簡單
37、的產(chǎn)生這種載波信號,但是需要使用單片機(jī)自帶的一個(gè)定時(shí)器資源。為了是單片機(jī)的利用更加效率,提高性能,我們使用石英晶體多謝振蕩器來生成38KHZ的載波信號。</p><p> 紅外發(fā)射的數(shù)字基帶信號也可以用單片機(jī)產(chǎn)生。數(shù)字基帶信號使用單極性非歸零(NRZ)的形式編碼,通過單片機(jī)自帶的定時(shí)器生成特殊頻率的方波信號,并由P3.4端口輸出。數(shù)字基帶信號和載波信號經(jīng)過“與非”門輸出以后成為紅外發(fā)射端的控制信號。</p
38、><p> 下圖為輸出L和OUT的波形圖:</p><p> 圖3.2L和OUT波形</p><p> 3.6.1.3發(fā)射管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p> 因?yàn)檩敵龅碾娏鞯淖畲笾的苓_(dá)到25Ma,但是紅外發(fā)射的有效距離由紅外發(fā)射管IF的數(shù)值決定。所以為了增加有效距離必須要重新設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。紅外發(fā)射管的驅(qū)動(dòng)電路主要有:NPN管構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路和
39、PNP管構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路。考慮到三極管的最大集電極電流要大于紅外發(fā)射管的IF,三極管9012和9013都能符合技術(shù)要求。</p><p> 下圖為2種驅(qū)動(dòng)電路圖:</p><p> 圖3.3發(fā)射驅(qū)動(dòng)管電路</p><p> 從以上分析可知:L恒定輸出高電平作為紅外發(fā)射管的關(guān)斷信號。因此發(fā)射端電路使用NPN電路。</p><p> 3.6
40、.1.4發(fā)射電路設(shè)計(jì)</p><p> 在確定使用AT89C51作為核心芯片和點(diǎn)觸式開關(guān)作為控制按鍵以后,加上簡單的紅外發(fā)射電路和12M晶體振蕩器就可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。</p><p><b> 圖示為核心電路圖:</b></p><p> 圖3.4發(fā)射端核心電路</p><p> 圖中第9腳(RST)所接的是一個(gè)
41、最簡單的RC上電復(fù)位電路(用來替代看門狗)。P3.5接一個(gè)74LS92和一個(gè)門電路用來計(jì)數(shù)發(fā)射的脈沖數(shù);計(jì)數(shù)完成后由三級管發(fā)光二級管利用紅外光為介質(zhì),將控制信以紅外光脈沖的形式發(fā)射去,由接收電路再進(jìn)行放大,解調(diào),信號還原。 晶體三極管主要用于放大電路中起放大用,本設(shè)計(jì)采用的是一個(gè)NPN型的三級管9013,為了得到更大的放大倍數(shù),采了類似共射級接法。因?yàn)閺膒3.5口出來的為高電壓,而三級管9013不能承受此電壓,所以采用了一個(gè)阻
42、值較大的電阻來起分壓作用,從而緩沖了加到三級管上的電壓。</p><p> 3.6.1.3發(fā)射電路完整電路圖</p><p> 圖3.5發(fā)射端完整電路</p><p> 上圖為發(fā)射電路完整電路圖,圖中第1腳到第7腳接7個(gè)點(diǎn)觸式開關(guān)。其中第1到第5腳控制電器的開關(guān),第6腳為可調(diào)LED 7腳與第8腳為控制LED燈亮度的開關(guān),按下7腳燈變亮,按下8腳燈變暗,第9腳為
43、復(fù)位腳,使用簡單的RC上電復(fù)位電路,15腳為紅外線遙控碼的輸出端口,輸出40KHZ載波編碼,第18、19腳接12MHZ晶振。</p><p> 3.6.2接收電路部分</p><p> 3.6.2.1接收部分</p><p> 紅外遙控系統(tǒng)中的指令信號以及檢出電路,在碼分制系統(tǒng)中由編碼電路和解碼電路組成。并且因?yàn)榇a分制系統(tǒng)編碼脈沖的頻率很低,為超低頻,所以需要
44、有調(diào)制和解調(diào)的過程。否則就有可能因?yàn)橥饨绲墓饩€突變造成對接收電路的干擾,產(chǎn)生誤響應(yīng),系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性就較差。</p><p><b> 接收過程圖:</b></p><p><b> 圖3.6接收過程</b></p><p> 3.6.2.2紅外接收電路電源的要求</p><p>
45、因?yàn)殡娐分惺褂盟芰戏庋b完畢的一體化紅外接頭接收數(shù)據(jù),所以對電源要求比較苛刻。因此在接收電路中,使用直流穩(wěn)壓電源或者3節(jié)1.5V干電池串聯(lián)供電比較適用。但是不適合使用波紋大的開關(guān)電源,以及和發(fā)射模塊使用同一電源驅(qū)動(dòng)接收模塊電路。</p><p> 下圖為紅外接收模塊電源電路圖:</p><p><b> 圖3.7電源電路圖</b></p><p&
46、gt; 3.6.2.2接收電路設(shè)計(jì)</p><p> 在確定發(fā)射電路的硬件構(gòu)成,本著盡量使用相同原件的原則。設(shè)計(jì)出如下電路</p><p> 圖3.8接收端完整電路圖</p><p> 從上圖可知:單片機(jī)第1號端口到第8號端口接8位數(shù)碼管,用來顯示被控制LED發(fā)光2極管的亮度,數(shù)碼管顯示范圍從0到8,顯示8時(shí)最亮然后逐級遞減到0最暗。第25號端口到第39號端
47、口接作為5個(gè)電器的電源控制輸出。其中第34號端口是可以調(diào)節(jié)光暗的電燈,第28端口是電耦合器調(diào)光等的調(diào)光脈沖輸出,第10號端口為50HZ交流電(市電)相位基準(zhǔn)輸入,第12號端口是中斷輸入,第11號端口是用來接收紅外線遙控碼信號。</p><p><b> 4軟件部分設(shè)計(jì)</b></p><p> 4.1遙控碼的信息協(xié)議</p><p> 本
48、設(shè)計(jì)中遙控器主機(jī)與從機(jī)(發(fā)射端與接收端)之間的信息交換格式采用脈沖個(gè)數(shù)編碼,不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼,最大為9脈沖,最小為2脈沖。為了確保傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性,我們設(shè)置第一位碼寬為3ms其余為1ms,遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。以第10號端口輸出波形為例:</p><p> 圖 4.1 10號端口輸出波形</p><p> 4.1.1遙控碼的發(fā)射</p><p&
49、gt; 當(dāng)控制開關(guān)被激活時(shí),單片機(jī)讀取所述第一密鑰,然后根據(jù)脈沖數(shù)鍵值設(shè)置遠(yuǎn)程控制代碼,然后調(diào)制為40KHZ的方波,通過一個(gè)紅外發(fā)光二極管發(fā)射的信號。下圖為15號端口發(fā)送器電路的輸出調(diào)制波形:</p><p> 圖 4.2 15號端口輸出挑吃波形</p><p> 4.1.2數(shù)據(jù)幀的處理</p><p> 當(dāng)紅外線接收端輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí),第一位碼的低電平將啟
50、動(dòng)中斷程序,實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)幀,在接收數(shù)據(jù)幀是,會(huì)對啟事位碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。如果第一位低電平碼的脈沖位寬小于2ms,將其作為錯(cuò)誤碼處理。當(dāng)間隔位的高電平脈沖位寬大于3ms時(shí),結(jié)束接受,然后由累加器A中的脈沖個(gè)數(shù),執(zhí)行相應(yīng)額輸出口的操作,圖示為紅外線接收端輸出一幀遙控碼的波形:</p><p> 圖 4.3紅外接收器的一幀遙控碼波形</p><p><b> 4.2程序設(shè)計(jì)<
51、/b></p><p> 4.2.1發(fā)射端程序設(shè)計(jì)</p><p> 紅外端發(fā)射的初始化代碼應(yīng)該包含初始化T0和系統(tǒng)一上電運(yùn)行就關(guān)閉紅外輸出這兩步。初始化T0,使T0用作為定時(shí)器并使其處于模式一工作狀態(tài)。初始化設(shè)置默認(rèn)不允許開T0中斷,并且也不允許啟動(dòng)T0。只有鍵盤的狀態(tài)變化才能決定是否開T0中斷并且啟動(dòng)T0。單片機(jī)上電復(fù)位時(shí),4個(gè)并行I/O端口默認(rèn)輸出為高電平,所以當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)
52、必須強(qiáng)制P3.4引腳輸出低電平使紅外輸出處于關(guān)閉的狀態(tài)。</p><p> 圖示為發(fā)射端程序的流程圖,首先初始化硬件系統(tǒng)啟動(dòng)程序,然后循環(huán)掃描鍵位。</p><p> 圖 4.4發(fā)射程序流程</p><p> 按鍵掃描模塊:先判斷按鍵是否被按下,如果有按鍵被按下則循環(huán)掃描,按照P口值查找按下的鍵號。最后按照鍵號調(diào)用發(fā)射模塊,流程圖如下:</p>
53、<p> 圖4.5按鍵掃描流程</p><p> 紅外發(fā)射模塊:首先裝入發(fā)射脈沖個(gè)數(shù)(發(fā)射時(shí)3ms脈沖,停止時(shí)1ms脈沖),如果脈沖個(gè)數(shù)為1則返回主程序,反之如果不為1則發(fā)射1ms脈沖,然后停發(fā)1ms脈沖。以上為一個(gè)完整的發(fā)射過程。</p><p> 在實(shí)際應(yīng)用中,使用紅外線遙控方式時(shí),受到遙控距離,遙控角度等因素影響,使用的效果不是很理想。如果采用調(diào)頻或者調(diào)幅發(fā)射接收碼,
54、可有效提高遙控的范圍,并且屏蔽了角度的影響。</p><p> 下圖為紅外信號的發(fā)射過程流程圖:</p><p> 圖4.6發(fā)射過程流程</p><p> 4.2.2接收端程序設(shè)計(jì)</p><p> 遙控接受端的主程序及其初始化延遲過程如下:先初始化,然后按照顯示亮度數(shù)據(jù)設(shè)定調(diào)光脈沖延時(shí)數(shù)值,看P3.0端口的脈沖數(shù)值是否為0,如果不為
55、0則調(diào)入延遲程序,此時(shí)噴.7端口輸出調(diào)光脈沖然后返回;如果為0則直接返回。</p><p><b> 程序流程圖如下:</b></p><p> 圖4.7接收程序流程</p><p> 接收端中斷過程:首先判斷低電平脈寬度是否大于2ms,如果脈寬不到2ms,則中斷返回;如果低電平大于2ms,則接收并基數(shù)低電平脈沖個(gè)數(shù),然后判斷高電平脈寬度
56、是否大于3ms,如果小于3ms,則返回上一階段計(jì)數(shù)過程;如果大于3ms,則按照脈沖個(gè)數(shù)找到對應(yīng)的功能程序,此時(shí)中斷返回。</p><p> 圖為中斷過程程序流程圖:</p><p><b> 圖4.8中斷流程</b></p><p><b> 5最后總結(jié)</b></p><p> 本系畢業(yè)論
57、文先確定了遙控信息的傳遞方式。通過對比紅外傳遞、無線電電波傳遞、wifi、zigbee等方式,從中選擇了最合適于本課題的紅外線傳遞控制信息的方式。然后進(jìn)一步了解了紅外線傳遞的具體知識(shí),設(shè)計(jì)了三套應(yīng)用于紅外線的設(shè)計(jì)方案,最后根據(jù)課題的實(shí)際情況(時(shí)間限制、難易度、功能多少)確定了以第三套方案為主的設(shè)計(jì)。運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)的主要課程:微機(jī)原理、通信原理、數(shù)電、模電等課程的知識(shí)完成了本設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn);經(jīng)過對C語言、匯編的的強(qiáng)化訓(xùn)練完成了本設(shè)計(jì)的
58、軟件部分。</p><p> 通過本次課題使我自己所學(xué)有一個(gè)總體認(rèn)識(shí),復(fù)習(xí)鞏固了大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識(shí);同時(shí)也學(xué)習(xí)新的專業(yè)知識(shí),也讓我對大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)課程有了一次綜合性的實(shí)踐。</p><p><b> 6主要參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1].何希才. 新型軟開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M] . 北京:科學(xué)出版社,2000.<
59、;/p><p> [2].先鋒工作室,《單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例》.北京:清華大學(xué)出版社,2003</p><p> [3].李朝清.《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》. 北京:航空航天大學(xué)出版社,1997</p><p> [4].范壽康等編著,《單片微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)》. 北京:人民郵電出版社,1998</p><p> [5].李珍,付植桐編
60、著.《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)[M]》. 北京:清華大學(xué)出版社,2003</p><p> [6].萬福君,潘松峰.《單片微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用》.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社.</p><p> [7].李華. 《MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)》.北京:航空航天大學(xué)出版社,1999.</p><p> [8].張肅文,陸兆文. 高頻電子電路.高等教育出版
61、社.1993.第三版.</p><p> [9].瞿雷,劉圣德,胡咸斌.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用. 北京航空航天大學(xué)出版社.第1版 (2007年9月1日)</p><p><b> 附錄</b></p><p><b> 部分程序測試代碼:</b></p><p> KEY_PORT EQU
62、 P3 ;P3.4-P3.7</p><p> LCD_PORT EQU P0 ;lcd控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> RS BIT P2.3 ;lcd控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> RW BIT P2.4 ;lcd控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> E BIT
63、 P2.5 ;lcd控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> SCLK BIT P2.0 ;DS1302控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> IO BIT P2.1 ;DS1302控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> RST BIT P2.2 ;DS1302控制與驅(qū)動(dòng)</p><p> PHWX
64、BIT P3.2 ;HWX-INT0</p><p> DQ BITP3.5;18B20數(shù)據(jù)輸入/輸出端</p><p> KEY_BUSY BIT 00H ;startup check timer display load</p><p> SEC EQU 30H</p><p>
65、; MIN EQU 31H</p><p> HOUR EQU 32H</p><p> DAY EQU 33H</p><p> MONTH EQU 34H</p><p> YEAR EQU 35H</p><p> WEEK EQU 36H</p><p&
66、gt; COM EQU 38H</p><p> DAT EQU 39H</p><p> KEY_CNT EQU 3DH</p><p> HWX_NUM1 EQU 80H ;接收首數(shù)據(jù)存放地址</p><p> HWX_NUM2 EQU 81H ;接收首數(shù)據(jù)存放地址</p&g
67、t;<p> HWX_NUM3 EQU 82H ;接收首數(shù)據(jù)存放地址</p><p> HWX_NUM4 EQU 83H ;接收首數(shù)據(jù)存放地址</p><p> HWX_STO EQU 41H ;receivd hwx data</p><p> HWX_FLG BIT 07H ;
68、RECIEVED HWX_SIGNAL</p><p> HWX_BUSY BIT 08H ; startup check timer display load</p><p> TEM_L EQU 34H</p><p> TEM_H EQU 35H</p><p> TEM_NUM EQU
69、36H</p><p> ALARM BIT P3.4</p><p> SHI EQU 42H</p><p> GEE EQU 43H</p><p> ORG 0000H</p><p> LJMP MAIN</p><p> ORG 00
70、03H</p><p><b> LJMP IR</b></p><p> ORG 0030H </p><p> MAIN:SETB EA</p><p><b> SETB EX0</b></p><p><b> SETB IT0 </b
71、></p><p> SJMP RUNDS1302</p><p> runds1302: MOV SP,#0dfH</p><p> mov a,#00h</p><p> mov r1,#0FFh</p><p> mov r0,#0FDh</p><p> LOOP130
72、2: mov @r1,a</p><p><b> DEC r1</b></p><p> djnz r0,loop1302</p><p> mov KEY_CNT,#80h</p><p> mov p0,#0ffh</p><p> LCALL INITIAL;液晶初始化
73、子程序</p><p> ;CLR KEY_BUSY;開關(guān)忙標(biāo)志清零</p><p> LOOP0: SETB ALARM</p><p> LCALL RUN1 ;顯示第一屏,字符</p><p> MOV COM,#01H</p><p> LCALL LCD_W_CMD ;清屏&l
74、t;/p><p> LCALL SET1302</p><p> LCALL RUN2 ;顯示第二屏,時(shí)間</p><p> RUN2:LCALL GET1302</p><p> LCALL DISPLAY2;第二屏初顯示</p><p> LCALL DELAY</p><
75、p> /* M02:LCALL CHK_KEY</p><p> JB KEY_BUSY,M02 ;開關(guān)標(biāo)志忙么?如忙 則一直檢測開關(guān)狀態(tài),不忙則顯示時(shí)間 */</p><p> MD1:JNB HWX_FLG, MD0</p><p> SETB ALARM</p><p> CLR HWX_FLG<
76、;/p><p> LCALL HWX_SCAN</p><p> MD0:JB HWX_BUSY, MD1</p><p> SJMP run2</p><p><b> RET </b></p><p><b> RUN18B20:</b></p>
77、<p> MOV SP,#0DFH </p><p> MOV DPTR,#TAB1820</p><p> MOV A,#00H</p><p> MOV R1,#0FFH</p><p> MOV R0,#0FDH</p><p> LOOP1820: MOV @R1,A</
78、p><p><b> DEC R1</b></p><p> DJNZ R0,LOOP1820;內(nèi)寄存器清零</p><p> MOV P0,#0FFH</p><p> LCALL INITIAL</p><p> LOOP1: LCALL GET_TEM</p><
79、;p> LCALL TEM_COV</p><p> LCALL DISPLAY1820</p><p> MT1: LCALL HWX_SCAN</p><p> SETB ALARM</p><p> SJMP LOOP1 </p><p> run1:lcall display1
80、;字符顯示</p><p><b> ret</b></p><p> SCAN_KEY: SETB P3.4</p><p><b> SETB P3.5</b></p><p><b> SETB P3.6</b></p><p><
81、;b> SETB P3.7</b></p><p> MOV A, KEY_PORT</p><p><b> CPL A</b></p><p> ANL A, #0F0H</p><p> RET ;讀取開關(guān)值</p><p> C
82、HK_KEY: LCALL SCAN_KEY</p><p> JZ NO_KEY1</p><p> LCALL DELAY100US</p><p> LCALL SCAN_KEY</p><p> JZ NO_KEY1</p><p> MOV R2, A;保護(hù)鍵
83、值</p><p> WAIT1: LCALL SCAN_KEY</p><p> LCALL DELAY100US</p><p> JNZ WAIT1;等待釋放</p><p> MOV A, R2</p><p> KEYACC: NOP</p>&l
84、t;p> LX: JB ACC.4, SHIFT ;P3.4控制轉(zhuǎn)移</p><p> JB ACC.5, ADD_ONE ;p3.5控制加1</p><p> JNB ACC.6, LX1 ;p3.6控制減1</p><p> LJMP SUB_ONE</p><p> LX
85、1: JNB ACC.7,NO_KEY1</p><p> LJMP SETUP ; 距離太長,跳轉(zhuǎn)不到p3.7控制確定按鍵</p><p> NO_KEY1: RET </p><p> SHIFT: NOP</p><p> SETB KEY_BUSY</p><p>
86、; SFT1: MOV A, KEY_CNT; 開關(guān)狀態(tài),根據(jù)此狀態(tài),確定修改相應(yīng)值</p><p><b> RL A</b></p><p> MOV KEY_CNT,A </p><p> MOV A, KEY_CNT</p><p> JB ACC.0, TO_YX1
87、</p><p> JB ACC.1, TO_MX1</p><p> JB ACC.2, TO_DX1</p><p> JB ACC.3, TO_WX1</p><p> JB ACC.4, TO_HX1</p><p> JB ACC.5, T
88、O_MNX1</p><p> JB ACC.6, TO_SX1</p><p> JB ACC.7, X0</p><p> X0: mov key_cnt, #80h</p><p><b> RET</b></p><p> TO_YX1:MOV C
89、OM,#83H</p><p> LCALL LCD_W_CMD;光標(biāo)根據(jù)開關(guān)狀態(tài)跟蹤地址</p><p><b> RET</b></p><p> TO_MX1:MOV COM,#86H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET
90、</b></p><p> TO_DX1:MOV COM,#89H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET</b></p><p> TO_WX1:MOV COM,#0CFH</p><p> LCALL LCD_W_CMD&l
91、t;/p><p><b> RET</b></p><p> TO_HX1:MOV COM,#0C3H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET</b></p><p> TO_MNX1:MOV COM,#0C6H</p
92、><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET</b></p><p> TO_SX1:MOV COM,#0C9H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET</b></p><
93、;p> ADD_ONE:MOV A, KEY_CNT</p><p> JB ACC.0, TO_YR1</p><p> JB ACC.1, TO_MO1</p><p> JB ACC.2, TO_DA1</p><p> JB ACC.3, TO_WK1</p>
94、;<p> JB ACC.4, TO_H1</p><p> JB ACC.5, TO_M1</p><p> JB ACC.6, TO_S1</p><p> JB ACC.7, X1</p><p> X1: mov key_cnt, #80h;根據(jù)開關(guān)狀
95、態(tài)去去對應(yīng)操作</p><p><b> RET</b></p><p> TO_YR1: MOV A, YEAR</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV YEAR, A</
96、p><p> LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_MO1: MOV A, MONTH</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b></p>&
97、lt;p> MOV MONTH, A</p><p> CJNE A, #13H, TO_MO11</p><p> MOV MONTH, #01H</p><p> TO_MO11: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p&
98、gt; TO_DA1: MOV A, DAY</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV DAY, A</p><p> CJNE A, #32H, TO_DA11</p><p> MOV DAY
99、, #01H</p><p> TO_DA11:LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_WK1:MOV A, WEEK</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b&g
100、t;</p><p> MOV WEEK, A</p><p> CJNE A, #08H, TO_WK11</p><p> MOV WEEK, #01H</p><p> TO_WK11: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p
101、><p> TO_H1: MOV A, HOUR</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV HOUR, A</p><p> CJNE A, #24H, TO_H11</p><p>
102、 MOV HOUR, #00H</p><p> TO_H11: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_M1: MOV A, MIN</p><p> ADD A, #01H</p><p><b>
103、DA A</b></p><p> MOV MIN, A</p><p> CJNE A, #60H, TO_M1a</p><p> MOV MIN, #00H</p><p> TO_M1a: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b&
104、gt;</p><p> TO_S1: MOV A, SEC</p><p> ADD A, #01H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV SEC, A</p><p> CJNE A, #60H, TO_S1a</p>
105、<p> MOV SEC, #00H</p><p> TO_S1a: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> SUB_ONE: MOV A, KEY_CNT</p><p> JB ACC.0, TO_YR2</p>
106、<p> JB ACC.1, TO_MO2</p><p> JB ACC.2, TO_DA2</p><p> JB ACC.3, TO_WK2</p><p> JB ACC.4, TO_H2</p><p> JB ACC.5, TO_M2</p&
107、gt;<p> JB ACC.6, TO_S2</p><p> JB ACC.7, x2</p><p> x2: mov key_cnt, #80h</p><p><b> RET</b></p><p> TO_YR2:MOV A, YEAR</p
108、><p> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV YEAR, A</p><p> LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO
109、_MO2: MOV A, MONTH</p><p> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV MONTH, A</p><p> CJNE A, #00H, TO_MO22</p><p> MOV MONTH,
110、 #12H</p><p> TO_MO22: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_DA2: MOV A, DAY</p><p> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b&
111、gt;</p><p> MOV DAY, A</p><p> CJNE A, #00H, TO_DA22</p><p> MOV DAY, #31H</p><p> TO_DA22: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p&
112、gt;<p> TO_WK2:MOV A, WEEK</p><p> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> ANL A, #0FH</p><p> MOV WEEK, A</p><p> CJNE
113、A, #00H, TO_WK22</p><p> MOV WEEK, #07H</p><p> TO_WK22: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_H2: MOV A, HOUR</p><p> ADD
114、 A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV HOUR, A</p><p> CJNE A, #99H, TO_H22</p><p> MOV HOUR, #23H</p><p> TO_H22: LCALL DISPLAY
115、2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_M2: MOV A, MIN</p><p> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV MIN, A</p>&l
116、t;p> CJNE A, #99H, TO_M2a</p><p> MOV MIN, #59H</p><p> TO_M2a: LCALL DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> TO_S2: MOV A, SEC</p><p
117、> ADD A, #99H</p><p><b> DA A</b></p><p> MOV SEC, A</p><p> CJNE A, #99H, TO_S2a</p><p> MOV SEC, #59H</p><p> TO_S2a: LCALL
118、DISPLAY2</p><p><b> RET</b></p><p> SETUP: CLR KEY_BUSY</p><p> SETUP1: MOV KEY_CNT, #80H</p><p> LCALL SET1302</p><p> LCALL GET
119、1302</p><p> LCALL DISPLAY2</p><p><b> LJMP RUN2</b></p><p><b> RET</b></p><p> INITIAL:MOV COM,#3CH</p><p> LCALL LCD_W_CMD&
120、lt;/p><p> MOV COM,#0FH</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p> MOV COM,#01H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p> MOV COM,#06H</p><p> LCALL LCD_W_CMD&l
121、t;/p><p> MOV COM,#80H</p><p> LCALL LCD_W_CMD</p><p><b> RET</b></p><p> SET1302:MOV A,#8EH</p><p> MOV B,#00H</p><p> LCALL C
122、LOCK_WR</p><p> MOV A,#8CH</p><p> MOV B,YEAR</p><p> LCALL CLOCK_WR</p><p> MOV A,#88H</p><p> MOV B,MONTH</p><p> LCALL CLOCK_WR</p
123、><p> MOV A,#86H</p><p><b> MOV B,DAY</b></p><p> LCALL CLOCK_WR</p><p> MOV A,#8ah</p><p> MOV B,week</p><p> LCALL CLOCK_WR&l
124、t;/p><p> MOV A,#84H</p><p> MOV B,HOUR</p><p> LCALL CLOCK_WR</p><p> MOV A,#82H</p><p><b> MOV B,MIN</b></p><p> LCALL CLOCK_
125、WR</p><p> MOV A,#80H</p><p><b> MOV B,SEC</b></p><p> LCALL CLOCK_WR</p><p><b> RET</b></p><p> GET1302:MOV A,#81H</p>
126、<p> LCALL CLOCK_RD</p><p><b> MOV SEC,A</b></p><p> MOV A,#83H</p><p> LCALL CLOCK_RD</p><p><b> MOV MIN,A</b></p><p>
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