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文檔簡介
1、<p><b> 摘要</b></p><p> 很多電器都采用紅外遙控,那么紅外遙控的工作原理是什么呢?本文將介紹其原理和設(shè)計(jì)方法。紅外線遙控就是利用波長為0.76~1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的。常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz,這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振來決定的,在發(fā)射端要對(duì)晶振進(jìn)行整數(shù)分頻,分頻系數(shù)一般取
2、12,所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由發(fā)射端晶振的振蕩頻率來決定。接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當(dāng)按發(fā)射端按鍵時(shí),接收端對(duì)應(yīng)輸出端輸出一個(gè)“有效脈沖”,寬度一般在100ms左右。一般情況下,接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外,還應(yīng)有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端,以便后級(jí)適時(shí)地來取數(shù)據(jù)。這種輸出形式一般用于與單片
3、機(jī)或微機(jī)接口。 除以上輸出形式外,還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對(duì)發(fā)射端每次發(fā)的信號(hào),接收端對(duì)應(yīng)輸出予以“儲(chǔ)存”,直至收到新的信號(hào)為止;“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。</p><p> 關(guān)鍵詞:80c51單片機(jī)、紅外發(fā)光二極管、晶振</p><p><b> 目錄</b></p><p><b>
4、 第一章</b></p><p> 1、引言……………………………………………………………3</p><p> 2、設(shè)計(jì)要求與指標(biāo)…………………………………………………3</p><p> 3、紅外遙感發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………4</p><p> 4、紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)……………………………………………
5、…4</p><p> 5、調(diào)試結(jié)果及分析…………………………………………………9</p><p> 6、結(jié)論……………………………………………………………10</p><p><b> 第二章</b></p><p> 1、引言……………………………………………………………10</p><p
6、> 2、設(shè)計(jì)要求與指標(biāo)…………………………………………………11</p><p> 3、紅外遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………11</p><p> 4、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方法………………………………………………15</p><p> 5、紅外接收電路……………………………………………………16</p><p> 6、軟
7、件設(shè)計(jì)…………………………………………………………17</p><p> 7、調(diào)試結(jié)果及分析…………………………………………………18</p><p> 8、結(jié)論……………………………………………………………19</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 附錄</b&g
8、t;</p><p><b> 緒論</b></p><p> 人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長范圍為0.62~0.76μm;紫光的波長范圍為0.38~0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線,比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為0.76~1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號(hào)的。發(fā)射部分的
9、主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管,由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管,因而在其兩端施加一定電壓時(shí),它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右,外形與普通 5發(fā)光二極管相同,只是顏色不同。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色,判斷紅外發(fā)光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣:用萬用表電阻擋量一下紅外發(fā)光二極管的正、反向電阻即可。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管
10、加反向偏壓,它才能正常工作,亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用,這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較?。?00mW左右),所以紅外接收二極管接收到的信號(hào)比較微弱,因此就要增加高增益放大電路</p><p> 第一章 紅外發(fā)射部分</p><p><b> 1、引言:</b></p>
11、<p> 隨著遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)的不斷發(fā)展和日趨完善, 學(xué)校都得到了廣泛應(yīng)用。 同時(shí)使用多種設(shè)備,如:數(shù)字投影機(jī)、 DVD 、 VCD 、錄像機(jī)、電視機(jī)等,由于各種設(shè)備都自帶遙控器,而使用多種遙控器,通過基于單片機(jī)的控制指令來對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,不同的設(shè)備。從而方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式。那么,什么是紅外線。人的眼睛能看的可見光按波長從長到短排列的波長范圍為 0.62 ~ 0.76
12、μ m ;比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線遙控就是利用波長為 0.76 ~ 1.5 μ m 之間的近紅外線來傳送控制的。紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分 。 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為 940mm 左右,外形與普通 φ 5發(fā)光二極管相同。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種: 三只引腳,即電源正( VDD )、電源負(fù)( GND )和數(shù)據(jù)
13、輸出( VO 或 OUT )。紅外接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同, 是不需要復(fù)雜的調(diào)試和外殼屏蔽, 意成品紅外接收頭的載波頻率。 38kHz</p><p> 2、設(shè)計(jì)要求與指標(biāo):</p><p> 紅外遙控是目前使用較多的一種遙控手段。功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。 系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求利用紅外傳輸控制指令 及智能控制系統(tǒng) ,借助 微處理器 強(qiáng)大靈活的控制功能發(fā)出 脈沖編碼 ,組成的一個(gè)遙控
14、系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下:</p><p> (1) 遙控范圍: 4 — 6 米</p><p> (2) 顯示可控制的通道</p><p> (3) 靈敏可靠,抗干擾能力強(qiáng)</p><p> (4) 控制用電器電流最高為 2 A</p><p> 紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境的、不干擾其他電器設(shè)備。
15、由于其無法穿透墻壁,故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾; 多路遙控。</p><p> 紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,系統(tǒng)采用編 / 解碼專用集成電路和單片機(jī)芯片來進(jìn)行控制操作。設(shè)計(jì)的電路由幾個(gè)基本模塊組成:直流穩(wěn)壓電源,紅外發(fā)射電路,紅外接收電路及控制部分。發(fā)射電路,利用遙控發(fā)射利用鍵盤, 這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在 40KH z 的載波上,激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生具有脈沖串的紅外波 ,
16、通過空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。</p><p> 3 紅外遙感發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p> 紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,系統(tǒng)采用編/解碼專用集成電路和單片機(jī)芯片來進(jìn)行控制操作。發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電路由如下的幾個(gè)基本模塊組成:直流穩(wěn)壓電源,紅外發(fā)射電路。</p><p><b> 系統(tǒng)框圖如圖所示。</b></p>
17、;<p> 4、紅外發(fā)射電路的設(shè)計(jì)</p><p> 1 、主要芯片 —— 單片機(jī) 89C2051 介紹</p><p> 同一般微處理器的 80C51 的控制器也由指令寄存器 IR 。指令譯碼器 ID 。</p><p> 定時(shí)及控制邏輯電路和程序計(jì)數(shù)器 PC 等組成。</p><p> 程序計(jì)數(shù)器 PC 是一個(gè) 1
18、6 為的計(jì)數(shù)器(注: PC 不屬于特殊功能寄存器 SFR 的范疇)。他總是存放著下一個(gè)要取得指令的 16 位存儲(chǔ)單元地址。也就是說, CPU 總是把 PC 的內(nèi)容作為地址,從內(nèi)存中取出指令碼或含在指令中的操作數(shù)。因此,每當(dāng)取完一個(gè)字節(jié)后, PC的內(nèi)容自動(dòng)加 1 ,為取下一個(gè)字節(jié)作好準(zhǔn)備。只有在執(zhí)行轉(zhuǎn)移子程序調(diào)用指令和中斷響應(yīng)是例外,那時(shí) PC 的內(nèi)容不加 1 ,而是指令或中斷響應(yīng)過程自動(dòng)給 PC 置入新的地址。單片機(jī)上電或復(fù) PC 自動(dòng)
19、清 0 ,即裝入地址 0000H ,這就保證了單片機(jī)上電或復(fù)位后,程序從 0000H 地址開始執(zhí) 行。</p><p> 指令寄存器 1R 保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。執(zhí)行一條指令,先要把他從程序存儲(chǔ)器取到指令存儲(chǔ)器中。指令內(nèi)容含操作碼和地址碼,操作碼送往指令譯碼器ID,并形成相應(yīng)指令的微操作信號(hào)。地址碼送往操作數(shù)地址形成實(shí)際的操作數(shù)地址。</p><p> 定時(shí)與操作是微處理器的核心
20、部件,他的任務(wù)是控制取指令 ` 執(zhí)行指令 ` 存取操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果等操作,向其他部件發(fā)出各種微操作控制信號(hào),協(xié)調(diào)各部件的工作。 80C51單片機(jī)內(nèi)設(shè)有振蕩電路,只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容就可產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。</p><p> AT89C2051的引腳</p><p> AT89C2051采用引腳雙列直插式封裝,現(xiàn)將個(gè)引腳的功能說明如下:</p><p>
21、 · Vcc (20) :電源電壓端。</p><p> · GND ( 10 ):地端。</p><p> · RST ( 1 ):復(fù)位輸入端。當(dāng) RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí),單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后,AT89C2051 內(nèi)部專用寄存器及 I /O 口的處置與 8051 的情況一樣,而內(nèi)部的狀態(tài)保持不變。</p><p>
22、 · XTAL 1(5) :振蕩器反相放大器的輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p> · XTAL 1(4) :振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p> · P1 口: P1口是一個(gè) 8 位雙向 I/O 口。 P1.2-P1.3 引腳內(nèi)部接有上拉電阻。 P1.0 和 P1.1分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入( AIN0 ) 和反相輸入(
23、AIN1 ) 。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20 mA 電流并能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示。當(dāng) P1 口的鎖存器寫入 “ 1 ” 時(shí), P1 口可作為輸入端。當(dāng)引腳 P1.2--P1.7 用作輸入并被外部拉低時(shí),它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流( In ) 。 P1 口還在閃速編程和程序校驗(yàn)期間接受代碼數(shù)據(jù)。</p><p> · P3 口 : P3 口的 P3.0-P3.5 和 P3.7 是帶有內(nèi)部上拉
24、電阻的七個(gè)雙向 I/O 引腳。 P3. 6用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸入信號(hào)并且他作為一通用 I/O 引腳而不能訪問。 P3 口緩沖器可吸收 20 mA 電流。當(dāng) P3 口鎖存器寫入 “ 1 ” 時(shí),它們被上拉電阻拉高并可作為輸入端。用作輸入時(shí),被外部拉低的P3 口引腳將由于上拉電阻而流出電流( I n ) 。 P3 口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。</p><p> P3 口還用于實(shí)現(xiàn) AT
25、89C2051 的一些特殊功能,這些特殊功能定義如下:</p><p> 口線 特殊功能</p><p> P3.0 RXD ( 串行口輸入端 )</p><p> P3.1
26、 TXD ( 串行口輸出端 )</p><p> P3.2 /INT0 ( 外部中斷 0)</p><p> P3.3 /INT1 ( 外部中斷 1)</p><p> P3.
27、4 T0 ( 定時(shí)器 0 外部輸入 )</p><p> P3.5 T1 ( 定時(shí)器 1 外部輸入 )</p><p> 89C2051共有20條引腳,如上圖所示。</p><p> P1 口共 8 腳,準(zhǔn)雙向端
28、口。</p><p> P3.0 ~ P3.6 共 7 腳,準(zhǔn)雙向端口,如 P3.0 、 P3..1 的串行通訊功能, P3.2 、 P3..3 的中斷輸入功能, P3.4 、 P3.5 的定時(shí)器輸入功能。</p><p> 在引腳的驅(qū)動(dòng)能力上, 89C2051 具有很強(qiáng)的下拉能力, P1,P3 口的下拉能力均可達(dá) 到20mA. 相比之下, 89C51 的端口下拉能力每腳最大為 15m
29、A 。但是限定 9 腳電流之和小于71mA. 這樣,引腳的平均電流只 9mA 。 89C2051 驅(qū)動(dòng)能力的增強(qiáng),使得它可以直接驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管。</p><p> 相對(duì)于 89C51 它少了一些功能,但是它的功耗少,便于攜帶,更經(jīng)濟(jì)使他在發(fā)射電路中起著重要的地位。因此,在本設(shè)計(jì)紅外發(fā)射電路中就用了他來實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的產(chǎn)生。</p><p> 4 .2 系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方法</p&
30、gt;<p> 4 .2 . 1 搖控碼的編碼格式</p><p> 該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼,不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼,最小為2個(gè)脈沖,最大為 17 個(gè)脈沖。為了使接收可靠,第一位碼寬為3ms ,其余為 1ms ,遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms ,如圖 2 - 1 所示。</p><p> 4 . 2 . 2 遙控碼的發(fā)射</p><p>
31、當(dāng)某個(gè)操作按鍵按下時(shí),單片機(jī)先讀出鍵值,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù),再調(diào)制成 40kHz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。 P3.5 端口的輸出調(diào)制波如圖 2 - 2 所示。</p><p> 4 . 3 紅外發(fā)射電路圖</p><p> 遙控發(fā)射通過鍵盤,每按下一個(gè)鍵,即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖,這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在 40KH z 的載波上,激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖,通過
32、空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。 P1 口作為按鍵部分, P3.5 口作為發(fā)射部分,然后用三極管的放大驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射。電路如下圖所示。</p><p> 4 . 4 軟件設(shè)計(jì)</p><p><b> 發(fā)射編碼的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p> 首先,初始化定時(shí)器,定時(shí)頻率為40KHz的時(shí)間段。當(dāng)按下某一按鍵時(shí),送數(shù)據(jù) 1 ,就開始工作。
33、同時(shí)定時(shí)器溢出,也就是定時(shí)器記滿了,執(zhí)行定時(shí)器中斷,中斷程序如下:</p><p> INTT1 : CPL P3.5 ; 40KHZ 紅外線遙控信號(hào)產(chǎn)生</p><p> RETI ; 中斷返回</p><p> 由此就產(chǎn)生了 40KHZ 的載波信號(hào)。</p><p> 當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù) 0 時(shí),定
34、時(shí)器不工作。</p><p> 程序流程圖如圖 4 - 3 所示:</p><p> 5 調(diào)試結(jié)果及其分析</p><p> 本電路總共設(shè)計(jì)了 8 個(gè)輸入按鍵,7,8 為特殊按鍵。</p><p> 當(dāng)輸入一個(gè)按鍵 5 時(shí),通過紅外發(fā)射和接收電路,對(duì)應(yīng)的繼電器 5 的設(shè)備工作即 5號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光,而數(shù)碼管顯示工作的設(shè)備的個(gè)數(shù),就顯示
35、 1 。當(dāng)再次按下按鍵 5 時(shí), 5號(hào)發(fā)光二極管滅,數(shù)碼管顯示 0 。</p><p> 當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)鍵 3 和 4 時(shí), 3 號(hào)和 4 號(hào)二極管亮,數(shù)碼管顯示 2 。</p><p> 當(dāng)按下按鍵 7 時(shí),所有設(shè)備都不工作,數(shù)碼管顯示 0 ,發(fā)光二極管都不發(fā)光。</p><p> 當(dāng)按下按鍵 8 時(shí),所有設(shè)備都工作,數(shù)碼管顯示 6 ,發(fā)光二極管都發(fā)光。&l
36、t;/p><p> 本設(shè)計(jì)在調(diào)試過程中也遇到很多問題。</p><p> (1) 電路要求遙控控制距離為 4 — 6m ,在利用 38KHz 的接收頭時(shí),雖然能接收到信號(hào),但是接收的距離很有限。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,換用 40KHz 的接收頭時(shí)基本滿足了設(shè)計(jì)需求。</p><p> (2) 由于將 3ms 的接收脈沖放在 1ms 的后面,編碼解調(diào)出現(xiàn)錯(cuò)誤,導(dǎo)致接受端無信號(hào)
37、輸 出。解決方法是將 3ms 的接收脈沖放在前面就可以接收到信號(hào)。 單</p><p> 片機(jī)進(jìn)行數(shù)碼幀的接收處理, 3 ms 的脈沖檢驗(yàn),當(dāng)?shù)谝晃坏碗娖酱a的脈寬小于 2 ms時(shí)就會(huì)錯(cuò)誤處理。</p><p> 在初始化過程中,將 P1 口全置 0 ,但是繼電器仍工作,通過反復(fù)調(diào)試,將初始化的 P1口全置 1 ,通過反向使得輸出全為 0 ,從而滿足上電復(fù)位,繼電器掉電,滿足初始化要求
38、。</p><p><b> 6、結(jié)論</b></p><p> 由于目前的遙控裝置大多對(duì)某一設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制,而在本設(shè)計(jì)中的紅外遙控電路設(shè)計(jì)了多個(gè)控制按鍵,可以對(duì)不同的設(shè)備,也可以對(duì)同一設(shè)備的多個(gè)功能進(jìn)行不同的控制。基本符合技術(shù)要求。</p><p> 但是本電路也有不完 , 它只能單通道實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的控制 , 即它不能同時(shí)控制兩個(gè)或
39、者兩個(gè)以上的設(shè)備。</p><p> 在設(shè)計(jì)過程中,通過大量的查閱資料,認(rèn)真研究材料,對(duì)單片機(jī)有了更為深刻的理解,在設(shè)計(jì)軟件時(shí),須仔細(xì)的分析硬件電路,畫出程序流程圖,培養(yǎng)了我的耐性和刻苦鉆研的精神。</p><p> 第二章 紅外接受部分</p><p><b> 1、引言</b></p><p> 隨著遠(yuǎn)程教
40、育系統(tǒng)的不斷發(fā)展和日趨完善,利用多媒體作為教學(xué)手段在各級(jí)各類學(xué)校都得到了廣泛應(yīng)用。 但經(jīng)常會(huì)遇到同時(shí)使用多種設(shè)備,如: DVD 、 VCD 、錄像機(jī)、電視機(jī)等,由于各種設(shè)備都自帶遙控器,而且不同的設(shè)備所遵循的紅外傳輸規(guī)約也不盡相同, 操縱這些設(shè)備得用多種控器,給使用者帶來了諸多不便?;趩纹瑱C(jī)的控制指令來對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制, 從而方便快捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。</p><p> 遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù),是指實(shí)
41、現(xiàn)對(duì)被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制,在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù),具有抗干擾能力強(qiáng),信息傳輸可靠,功耗低,成本低,易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn),被諸多電子設(shè)備廣泛采用,并越來越多的應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。紅外線又稱紅外光波,在電磁波譜中,光波的波長范圍為 0.01um~1000um 。根據(jù)波長的不同可分為可見光和不可見光,波長為0.38um~0.76um 的光波可為可見光,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。光波
42、為 0.01um~0.38 um 的光波為紫外光 ( 線 ) ,波長為 0.76um~1000um 的光波,為紅外光 ( 線 ) 。紅外線遙控是利用近紅外 光傳送遙控指令的, 波長為0.76um~1.5um 。用近紅外作為遙控光源,是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射 器件 ( 紅外發(fā)光管 ) 與紅外接收器件 ( 光敏二極管、三極管及光電池 ) 的發(fā)光與受光峰值波長 一般為 0.8um~0.94um ,在近紅外光波段內(nèi),二者的光譜正好重合,可獲得較高的傳
43、輸效率及較高的可靠性。</p><p><b> 2、設(shè)計(jì)要求及指標(biāo)</b></p><p> 紅外遙控是目前使用較多的一種遙控手段。紅外遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。在家庭生活中,錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)、彩電都用了紅外遙控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)要求利用紅外傳輸控制指令及智能控制系統(tǒng) ,借助微處理器強(qiáng)大靈活的控制功能發(fā)出脈沖編碼 ,組成一個(gè)遙控系統(tǒng)。 本設(shè)
44、計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)如下:</p><p> 1. 遙控范圍: 4 — 6 米</p><p> 2. 顯示可控制的通道</p><p> 3. 接收靈敏可靠,抗干擾能力強(qiáng)</p><p> 4. 控制用電器電流最高為 2 A</p><p> 3、紅外遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>
45、紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成,系統(tǒng)采用編 / 解碼專用集成電路和單片機(jī)芯片來進(jìn)行控制操作。設(shè)計(jì)的電路由如下的幾個(gè)基本模塊組成:紅外發(fā)射電路,紅外接收電路及控制部分。</p><p> 系統(tǒng)框圖如圖 3 - 1 所示。</p><p> 2. XTAL2 接外部晶體的另一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部,它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí),此引腳應(yīng)懸浮不連接。 </p
46、><p> 3. 輸入 / 輸出引腳 P0.0 ~ P0.7 、 P10. ~ P 1 .7 、 P2.0 ~ P2.7 和 P3.0 ~ P3.7 。</p><p> ① P0 端口( P0.0 ~ P0.7 ) P0 是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。作為輸出口用時(shí),</p><p> 每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 輸入,對(duì)端口寫 1
47、 時(shí),又可作高阻抗輸入端用。</p><p> 在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),它是分時(shí)多路轉(zhuǎn)換的地址(低8位) / 數(shù)據(jù)總線, 在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。 </p><p> ?、?P 1 端口( P 1 .0 ~ P 1 .7 ) P 1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P 1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式) 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí)
48、,通過內(nèi)部的上拉 電阻把端口拉到高電位,這時(shí)可用作輸入口。因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻,那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 </p><p> ?、?P2 端口 ( P2.0 ~ P2.7 ) P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流方式) 4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí),通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位, P2 作輸入口使用時(shí),因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉
49、電阻,這時(shí)可用作輸入口。P2作為輸入口時(shí),因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻,那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p> 在訪問外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ( 如執(zhí)行 MOVX @ DPTR 指令 )時(shí), P2 送出高 8 位地址。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ( 如執(zhí)行 MOVX @ R i , A 指令 )時(shí),P2口引腳上的內(nèi)容,在整個(gè)訪問期間不會(huì)改變。</p>&
50、lt;p> ?、?P3 端口( P3.0 ~ P3.7 ) P3 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。 P2 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) ( 吸收或輸出電流方式 )4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端口寫 1 時(shí),通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時(shí)可用作輸入口。 P3 作輸入口使用時(shí),因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻, 那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。</p><p> 在 AT89S52 中, P3 端
51、口還用于一些專門功能,這些兼用功能如下:</p><p> (1) P3.0 RXD (串行輸入口)</p><p> (2) P3.1 TXD (串行輸出口)</p><p> (3) P3.2 /INT0 (外部中斷 0 )</p><p> (4) P3.3 /INT1 (外部中斷 1 )</p><p>
52、; (5) P3.4 T0 (記時(shí)器 0 外部輸入)</p><p> (6) P3.5 T1 (記時(shí)器 1 外部輸入)</p><p> (7) P3.6 /WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)</p><p> (8) P3.7 /RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)</p><p> (9) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信
53、號(hào)</p><p><b> 4. 振蕩器特性:</b></p><p> XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器,該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英震蕩和陶瓷震蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件, XTAL2 應(yīng)不接。 由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 </p
54、><p><b> 5. 芯片擦除:</b></p><p> 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合, ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫 “ 1 ” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。</p><p> 主控制器采用ATMEL公司的8位單片機(jī)AT89S5
55、2。AT89S52是一個(gè)低功耗,高性能 CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含 8k Bytes ISP(In-system programmable) 的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS -51指令系統(tǒng)。</p><p> 圖3-9:主控制器電路原理圖</p><p> 4、系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)方法<
56、;/p><p> 1、 搖控碼的編碼格式</p><p> 該遙控器采用脈沖個(gè)數(shù)編碼,不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的碼,最小為2個(gè)脈沖,最大為17個(gè)脈沖。為了使接收可靠,第一位碼寬為3ms,其余為 1ms ,遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms,如圖 4-1 所示。</p><p> 2、 遙控碼的發(fā)射</p><p> 當(dāng)某個(gè)操作按鍵按下時(shí),單片機(jī)
57、先讀出鍵值,然后根據(jù)鍵值設(shè)定遙控碼的脈沖個(gè)數(shù),再調(diào)制成 40kHz 方波由紅外線發(fā)光管發(fā)射出去。 P3.5 端口的輸出調(diào)制波如圖 4 - 1 所示。</p><p> 3、 數(shù)碼幀的接收處理</p><p> 當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí),第一位碼的低電平將啟動(dòng)中斷程序?qū)崟r(shí)接收 數(shù)據(jù)幀。在數(shù)據(jù)幀接收時(shí),將對(duì)第一位碼的碼寬進(jìn)行驗(yàn)證。若第一位低電平碼的 的脈寬小于2ms ,將作為錯(cuò)誤碼處
58、理。當(dāng)間隔位的高電平脈寬大于 3ms 時(shí),結(jié)束接收,然后根據(jù)累加器 A 中的脈沖個(gè)數(shù),執(zhí)行相應(yīng)輸出口操作。圖4 - 2 就是紅外線接收器輸出的一幀遙控碼波形圖。</p><p><b> 5、紅外接受電路圖</b></p><p> 在接收過程中,脈沖通過光學(xué)濾波器和紅外二極管轉(zhuǎn)換為40KHZ的電信號(hào),此信號(hào)經(jīng)過放大,檢波,整形,解調(diào),送到解碼與接口電路。如圖 5
59、 - 1 所示 。</p><p> 通常,紅外遙控器將遙控信號(hào)(二進(jìn)制脈沖碼) 調(diào)制在40KHz的載波上,經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管,產(chǎn)生紅外信號(hào)發(fā)射出去。 將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為 40 KHz( 周期為26.3ms) 的載波信號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制 (PAM ) ,再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管,將遙控信號(hào)發(fā)射出去。</p><p><b> 6、軟件設(shè)計(jì):</b&
60、gt;</p><p> 1、單片機(jī)上電復(fù)位后,首先對(duì)其內(nèi)部定時(shí)器初始化,用定時(shí)器及軟件計(jì)數(shù)的方法,當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí),單片機(jī)產(chǎn)生中斷,并在P3 . 1口進(jìn)行計(jì)脈沖個(gè)數(shù),測(cè)量 P3.1 高、低電平的寬度。P3.1 引腳平時(shí)為高電平,當(dāng)接收到紅外遙控信號(hào)時(shí),由于一體化紅外接收頭的反向作用,INT0 引腳下跳至低電平 , 計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)后通過 7447 譯碼電路,數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。</p><p&
61、gt; 下面是第一個(gè) 3 ms 脈沖的解碼程序。</p><p> 2、LED 顯示主要是顯示所發(fā)射的所發(fā)送的信號(hào)的個(gè)數(shù),它就實(shí)現(xiàn)以下的作用。當(dāng)按下某一按鍵比方說 2 鍵,LED會(huì)顯示01 ,如果再按下2 鍵,LED 就顯示 00 。如果同時(shí)按下2個(gè)鍵,那么 LED 就顯示 02 。下面介紹 LED 的主要性能。</p><p> LED 顯示器由 7 個(gè)發(fā)光二極管組成,又叫 7 段
62、 LED 顯示器,顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管,用于顯示小數(shù)點(diǎn)。通過7個(gè)發(fā)光二極管亮暗的不同組合,可以顯示多種數(shù)字、字母以及其它符號(hào)。</p><p> LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法:</p><p><b> 1. 共陽極接法</b></p><p> 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極。使用時(shí)供陽極接+5V 。這
63、樣陰極端</p><p> 輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮,而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。</p><p><b> 2. 共陰極接法</b></p><p> 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成共陰極。使用時(shí)供陽極接+5V 。這樣陽極端輸</p><p> 高低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮,而輸入低電平的則不點(diǎn)亮。&
64、lt;/p><p> 在設(shè)計(jì)的電路中,采用了共陽極接法。</p><p> 7、調(diào)試結(jié)果及分析:</p><p> 本電路總共設(shè)計(jì)了8個(gè)輸入按鍵,7 ,8 為特殊按鍵。</p><p> 當(dāng)輸入一個(gè)按鍵 5 時(shí),通過紅外發(fā)射和接收電路,對(duì)應(yīng)的繼電器 5 的設(shè)備工作即 5 號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光 ,而數(shù)碼管顯示工作的設(shè)備的個(gè)數(shù),就顯示1 。當(dāng)再次
65、按下按鍵 5 時(shí),5號(hào)發(fā)光二極管滅,數(shù)碼管顯示 0 。</p><p> 當(dāng)同時(shí)按下兩個(gè)鍵 3 和 4 時(shí),3 號(hào)和 4 號(hào)二極管亮,數(shù)碼管顯示 2 。</p><p> 當(dāng)按下按鍵 7 時(shí),所有設(shè)備都不工作,數(shù)碼管顯示 0 ,發(fā)光二極管都不發(fā)光。</p><p> 當(dāng)按下按鍵 8 時(shí),所有設(shè)備都工作,數(shù)碼管顯示 6 ,發(fā)光二極管都發(fā)光。</p>
66、<p> 本設(shè)計(jì)在調(diào)試過程中也遇到很多問題。</p><p> 1. 電路要求遙控控制距離為4 — 6m ,在利用 38KHz 的接收頭時(shí),雖然能接收到信號(hào),但是接收的距離很有限。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試,換用 40KHz 的接收頭時(shí)基本滿足了設(shè)計(jì)需求。</p><p> 在初始化過程中,將 P1 口全置 0 ,但是繼電器仍工作,通過反復(fù)調(diào)試,將初始化的 P1口全置 1 ,通過反向使
67、得輸出全為 0 ,從而滿足上電復(fù)位,繼電器掉電,滿足初始化要求 。</p><p> 在初始化過程中,將 P1 口全置 0 ,但是繼電器仍工作,通過反復(fù)調(diào)試,將初始化的 P1口全置 1 ,通過反向使得輸出全為 0 ,從而滿足上電復(fù)位,繼電器掉電,滿足初始化要求 。</p><p><b> 8、結(jié)論:</b></p><p> 由于目前的
68、遙控裝置大多對(duì)某一設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制,而在本設(shè)計(jì)中的紅外遙控電路設(shè)計(jì)了多個(gè)控制按鍵,可以對(duì)不同的設(shè)備,也可以對(duì)同一設(shè)備的多個(gè)功能進(jìn)行不同的控制?;痉霞夹g(shù)要求。</p><p> 但是本電路也有不完 , 它只能單通道實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的控制 , 即它不能同時(shí)控制兩個(gè)或者兩個(gè)以上的設(shè)備。</p><p> 在設(shè)計(jì)過程中,通過大量的查閱資料,認(rèn)真研究材料,對(duì)單片機(jī)有了更為深刻的理解,在設(shè)計(jì)軟件
69、時(shí),須仔細(xì)的分析硬件電路,畫出程序流程圖,培養(yǎng)了我的耐性和刻苦鉆研的精神。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì).第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編,第 1版,北京理工大學(xué)出版社, 2005 年, P10-17.</p><p> [2] 康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬
70、部分,第 4 版,高等教育出版社, 1999 年,第四 版,P 82 - 155 .</p><p> [3] 康華光 , 鄒壽彬 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分,第 4 版,高等教育出版,2000 年 , 第四版 ,P 83 - 155 .</p><p> [4] 李錦春 , 蔡仁明 . 常用晶體二極管、大功率三極管手冊(cè) ,人民郵電出版社,1981 年 , 第一版 , P 23 - 55
71、 .</p><p> [5] 黃智偉,王彥,陳文光 . 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程,第 1 版,電子工業(yè)出版 社,2005 年, P304-P314.</p><p> [6] 吳金戌,沈慶陽, .8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用,第 1 版,清華大學(xué)出版社, 2002年, P147-167.</p><p> [7] 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) —— 系
72、統(tǒng)配置與接口技術(shù),第 2 版,北京航空航天大學(xué)出版社, 1995 , P31-175.</p><p><b> 附錄:</b></p><p><b> 接收程序</b></p><p> ORG 0000H </p><p> LJMP START</p><
73、;p> ORG 0003H </p><p> LJMP INTEX0</p><p><b> ORG 0030H</b></p><p> START: MOV SP,#70H</p><p> MOV IE,#00H ; 關(guān)所有中斷</p><p>
74、; SETB EX0 ; 開外中斷</p><p> SETB EA ; 總中斷允許</p><p> MOV P1,#00H</p><p> MAIN: LCALL DELAY ; 持續(xù) 512 微秒</p><p> MOV 31H,#00H</p><p> MOV 30H,P1
75、 MOV R7,#08H</p><p> XUN: CLR C</p><p><b> MOV A,30H</b></p><p><b> RLC A</b></p><p><b> MOV 30H,A</b></p><p
76、><b> MOV A,31H</b></p><p> ADDC A,#00H</p><p><b> MOV 31H,A</b></p><p> DJNZ R7,XUN MOV A,31H</p><p><b> SWAP A</b></p>
77、;<p><b> MOV P2,A</b></p><p> LJMP MAIN ; 轉(zhuǎn) MAIN 循環(huán)</p><p> NOP ;PC 值出錯(cuò)處理</p><p><b> NOP</b><
78、/p><p> LJMP START ; 出錯(cuò)時(shí)重新初始化;遙控接收程序; 采用中斷接收 </p><p> INTEX0: MOV 32H,A</p><p><b> MOV 20H,C</b></p><p> CLR EX0
79、 ; 關(guān)外中斷</p><p> JNB P3.1,READ1 ;P3.5 口為低電平轉(zhuǎn) READ1</p><p> READOUTT0: SETB EX0 ;P3.5 口為高電平開中斷(系干擾)</p><p><b> MOV A,32H</b><
80、/p><p><b> MOV C,20H</b></p><p> RETI ; 退出中斷</p><p> READ1: CLR A ; 清 A</p><p> MOV DPH,A ; 清 DPTR</p><p> MO
81、V DPL,A ;</p><p> HARD1: JB P3.1,HARD11 ;P3.5 變高電平轉(zhuǎn) HARD11</p><p> INC DPTR ; 用 DPTR 對(duì)低電平計(jì)數(shù)</p><p> NOP ;1 微秒延時(shí)</p><p><b> NOP</b></p>
82、<p> AJMP HARD1 ; 轉(zhuǎn) HARD1 循環(huán)(循環(huán)周期為 8 微秒)</p><p> HARD11: MOV A,DPH ;DPTR 高 8 位放入 A</p><p> JZ READOUTT0 ; 為 0 (脈寬小于 8*255=2 毫秒)退出</p><p> CLR A ; 不為 0 ,說明是第一個(gè)寬
83、脈沖( 3 毫秒)</p><p> READ11: INC A ; 脈沖個(gè)數(shù)計(jì) 1</p><p> READ12: JNB P3.1,READ12 ; 低電平時(shí)等待</p><p> MOV R1,#06H ; 高電平寬度判斷定時(shí)值</p><p> READ13:
84、 JNB P3.1,READ11 ; 變低電平時(shí)轉(zhuǎn) READ11 脈沖計(jì)數(shù)</p><p> LCALL DELAYREAD ; 延時(shí)( 512 微秒)</p><p> DJNZ R1,READ13 ;6 次延時(shí)不到轉(zhuǎn) READ13 再延時(shí)</p><p> DEC A ; 超過 3 毫秒判為結(jié)束,減 1</p><p&g
85、t; DEC A ; 減 1</p><p> JZ FUN0 ; 為 0 執(zhí)行 FUN0 ( 2 個(gè)脈沖)</p><p> DEC A ; 減 1</p><p> JZ FUN1 ; 為 0 執(zhí)行 FUN1 ( 3 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><
86、p> JZ FUN8 ; 為 0 執(zhí)行 FUN8 ( 10 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN9 ; 為 0 執(zhí)行 FUN9 ( 11 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN1
87、0 ; 為 0 執(zhí)行 FUN10 ( 12 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN11 ; 為 0 執(zhí)行 FUN11 ( 13 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN12 ; 為 0 執(zhí)行
88、 FUN12 ( 14 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN13 ; 為 0 執(zhí)行 FUN13 ( 15 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN14 ; 為 0 執(zhí)行 FUN14 ( 1
89、6 個(gè)脈沖)</p><p><b> DEC A ;</b></p><p> JZ FUN15 ; 為 0 執(zhí)行 FUN15 ( 17 個(gè)脈沖)</p><p><b> NOP ;</b></p><p><b> NOP ;</b></p><
90、;p> LJMP READOUTT0 ; 出錯(cuò)退出</p><p> FUN0: CPL P1.0 ;P0 口各端口開關(guān)輸出控制</p><p> LJMP READOUTT0 ; 轉(zhuǎn)中斷退出</p><p> FUN1: CPL P1.1 ;</p><p> LJMP READOUTT0
91、;</p><p> FUN2: CPL P1.2</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN3: CPL P1.3</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN4: CPL P1.4<
92、;/p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN5: CPL P1.5</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN6: MOV P1,#00H</p><p> LJMP READOUTT0</p>&l
93、t;p> FUN7: MOV P1,#03FH</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN8: CPL P2.6 ;P2 口各端口開關(guān)輸出控制</p><p> LJMP READOUTT0 ; 轉(zhuǎn)中斷退出</p><p> FUN9: CPL
94、 P2.5</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN10: CPL P2.4</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN11: CPL P2.3</p><p> LJMP READOUTT0</p>
95、;<p> FUN12: CPL P2.2</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN13: CPL P2.1</p><p> LJMP READOUTT0</p><p> FUN14: CPL P2.0 ;P2.0 口
96、開關(guān)控制</p><p> LJMP READOUTT0 ; 轉(zhuǎn)中斷退出</p><p> FUN15: CPL P2.7 ; 亮度調(diào)整</p><p> LJMP READOUTT0 ; 中斷退出</p><p> ; ; 延時(shí) 255 X 2 = 512 us; </p><p>
97、 DELAYREAD: MOV R0,#0FFH</p><p> DELAYR1: DJNZ R0,DELAYR1</p><p><b> RET</b></p><p> DELAY: MOV R6,#0FFH</p><p> DEL
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