照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設計2教材

1、本科生畢業(yè)論文（設計）系（院） 物理與電子工程學院 專業(yè) 電子信息工程論文題目：照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設計學生姓名張高明指導教師盧林菊 （講師）班級09 級電信 1班學號09300210完成日期： 2013 年 5 月樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）照明燈智能遙控控制系統(tǒng)的設計 摘 要 本論文是以單片機為核心實現(xiàn)了照明燈的遙控開關和定時熄滅等功能。以 STC89C52 單片機為主模塊控制照明燈的開關，遙控器和紅外接收頭分別構(gòu)成發(fā)射和接收模塊，利用紅外 通訊技術實現(xiàn)信息的編碼，發(fā)射，傳輸，解碼，最后由單片機實現(xiàn)相應的控制。本設計具有穩(wěn) 定性好，抗干擾能力強，容易操作，方便實用等優(yōu)點。 關鍵詞 單片

2、機 紅外遙控 液晶顯示前言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們對于生活的標準也在不斷提高。以計算機技術為代 表的信息革命正在席卷全球，而微型計算機處理器更是已經(jīng)應用的生活中的方方面 面。單片機在工業(yè)儀表、智能控制、機電一體化和家用電器等方面都有相當豐富的 應用領域。當前， 8 位單片機（如 AT89SC52和 STC 89C52等）主要用于工業(yè)控制， 如溫度、壓力、計量的測量和機械加工制造等諸多領域。 高效能的 16 位單片機（如 MCS-96、MK-68200）可以應用在更復雜的計算機網(wǎng)絡和信息處理等技術 。本文利用 STC89C52單片機系統(tǒng)對照明燈控制， 改變了傳統(tǒng)的開關照明燈的方式， 克服了開關

3、固定、人工操作等缺點，使我們能夠在不接觸開關的情況下自由遙控和定時。本設計在實際使用中，最大的特色就是節(jié)能和智能控制。體現(xiàn)了家居照明智能 化，為智能家居全面實現(xiàn)奠定基礎。1 總體方案設計本設計以 STC89C52為控制核心，利用遙控器作為發(fā)射模塊發(fā)送按鍵所產(chǎn)生的 的控制指令，用紅外接收頭為主要接收模塊接收后送入單片機。然后單片機根據(jù)輸 入的指令做出相應的控制操作，即改變照明燈的狀態(tài)以及在液晶上顯示相關的信 息。其總體框圖 1 圖如下：樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖1 系統(tǒng)總體框圖2 系統(tǒng)的硬件設計2.1 系統(tǒng)總電路圖圖2系統(tǒng)的總體電路圖2.2 控制模塊主控電路是由 STC89C52單片機、復位

4、電路和時鐘電路部分組成，具體電路如 圖 2 所示。單片機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設備以及輸出設計共五個基2樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）本部分組成。它是把包括運算器、控制器、少量的存儲器、最基本的輸入輸出口電 路、串行口電路、中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上。因此，它 簡 化一些專用接口電路，如編程計數(shù)器、鎖相環(huán)（ PLL）、模擬開關、 A/D 和 D/A 變換 器、電壓比較器等組成的專用控制處理功能的單板式微系統(tǒng) 。本設計充分利用了 STC89C52單片機的 I/O 接口資源，分別控制照明燈和液晶顯示。2.2.1 STC89C52 單片機簡介STC89C52是目前應用最廣泛

5、的 8 位單片機。 STC89C52使用經(jīng)典的 MCS-51內(nèi) 核，但做了很多的改進使得芯片增加了傳統(tǒng) 51 單片機沒有的功能。其內(nèi)部由 CPU 即中央處理器（包括算術邏輯單元、定時 / 計數(shù)器等）、內(nèi)部存儲器（ RAM和 ROM）、 輸入/ 輸出端口、中斷系統(tǒng)、串行通信口等。對于 STC89C52來說： 8KBFlash 程序存儲器； 512B 片內(nèi) RAM； 2 個可有程序樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）控制的 16 位 定時/計數(shù)器 T0和 T1；5個中斷源分別是 T0、T1、外部中斷（ INT0 和 INT1）以及串行通信中斷； 4個 8位并行 I/O 端口，1 個全雙工串行通信 I/O

6、口； 看門狗定時器（ WDT）。針對以上特點本設計主控模塊中的單片機芯片采用了STC89C52芯片，此芯片功能強大，能夠完全滿足系統(tǒng)運行的需求。其引腳圖如上圖 4 所示。圖4 STC89C52的引腳排列2.2.2 時鐘電路圖 5 STC89C52 晶振電路本設計中采用晶振的周期為 12MHzRST引腳變?yōu)楦唠娖酵瓿蓮臀?.2.3 復位電路復位電路采用的是傳統(tǒng)的按鈕，按一下后樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）2.3 發(fā)射模塊發(fā)射模塊采用 JQ-32遙控器其實物如下圖 7所示，該遙控器為 21 鍵，功能強大， 抗干擾能力強，適用性強，其參數(shù)為：電源： DC3.0V，工作距離： =8V，發(fā)射功率： 70m

7、W發(fā), 射編碼： NEC，RC5。通過遙控器上的按鍵，經(jīng)過編碼后發(fā)射出去，經(jīng)紅外 接收頭 接收后便可以控制照明燈了。圖 7 JQ-32 的實物圖樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）2.4 接收模塊紅外接收頭是集接收，放大，解調(diào)一體的器件，它內(nèi)部 IC 已經(jīng)完成了解調(diào)，輸 出的就是數(shù)字信號 ，一般接收頭載波頻率是 38KHZ（或 37.9KHZ），也有用其它頻 率的如 56KHZ， 32KHZ等，接收頭的編碼格式，比如 NEC， RC5，RC6，SHARP等， 在連續(xù)輸出時，一般接收頭完成一串解碼后需要有一定的間隔時間才能解下一組編 碼，有些接收頭是可以解連續(xù)碼的。 接收頭對 38KHZ載波也有要求，一

8、位 0 或 1一般至少需要 6-10 個載波脈沖，接收頭才能輸出。以 NEC編碼為例一般情況是這樣的：一組信號有一個引導碼， NEC編碼是 9ms 低 4.5ms 高，后面再跟需要傳送的數(shù)據(jù)，比如用 600us 低 1200us 高代表 0，1200us 低 600us 高代表 1 。 接收頭沒有信號時輸出一般是高，如果收到合格的一串 38KHZ 載波就輸出低，載波停止又輸出高，有合格載波又輸出低， 所以比要實現(xiàn) 1200us低 600us 高就是發(fā)射 1200us 38KHZ的紅外型號，在停止 600us 型號發(fā)射，再是下 一位。但不要連續(xù)發(fā)射 38KHZ信號。 如果你連續(xù)發(fā)射 38KHZ信

9、號，會看到輸出 200ms 低電平后，輸出會回到高電平。本設計采用通用的 VS1838B HX1838紅外接收頭，它具備以上優(yōu)點，滿足本次設計的需要，其引腳圖如下圖 8：圖 8 紅外一體接收頭引腳圖 紅外接收頭將接收到的信號送到單片機 INT0 口，當為低電平時產(chǎn)生中斷。其在電 路原理圖如下圖 9 所示：樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖 9 紅外一體接收頭電路圖2.5 顯示模塊根據(jù)液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域的圖形進行控制。而且液晶顯示 器都是數(shù)字式和單片機的接口更加簡單可靠，適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動，另 外液晶的顯示質(zhì)量高，體積小，功耗低等優(yōu)點，也使得其成為顯示模塊的首選。本 文采

10、用比較常用的 LCD1602作為顯示器，常用的的字符型 LCD1602液晶顯示器的實物如下圖 10 所示，圖 10 LCD1602 液晶顯示屏實物 其引腳圖如下圖 11：樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖 11 LCD1602 液晶顯示器引腳圖LCD1602采用標準的 16 引腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表 1：第 1 腳： VSS為接地電源端。第 2 腳： VDD接正 5V 電壓端第 3 腳： VL 是 LCD1602對比度調(diào)整電壓端， 電壓越高對比度越弱，接地時對比度最 高，通常使用時接 10K的電位器就可以進行調(diào)整。第 4 腳： RS為數(shù)據(jù)/ 命令選擇端，當為高電平時表示輸入數(shù)據(jù)，當為

11、低電平時表示 輸入指令。第 5腳：R/W為讀/寫選擇端， 當高電平時從 LCD1602讀取信息，當?shù)碗娖綍r向液晶 寫入指令或者數(shù)據(jù)。第 6 腳： E端為使能信號端，當 E端為高電平時讀入信號，當由高電平跳變成低電 平（下降沿）時，運行指令。第714腳：從 D0到D7為8位I/O 數(shù)據(jù)總線，其中 14引腳為最高位，第 7引腳 為最低位。第 15 腳： LCD背光源正極。第 16 腳： LCD背光源負極 。表 1 LCD1602 各引腳功能介紹編號符號引腳說明編號符號引腳說明樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù) /

12、命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/ 寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極其電路圖如下圖 12 所示：圖 12 LCD1602 液晶顯示器電路原理圖2.6 輸出執(zhí)行模塊本設計最終通過單片機控制照明燈的狀態(tài)，照明燈使用 5V 電壓的小燈泡代替， 接至單片機 P2.7 口，經(jīng)過三極管放大，可以滿足要求。其電路原理圖如下圖 13 所示：樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）3 軟件設計3.1 程序流程圖圖 14 主程序工作流程圖3.2 程序設計思想10樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）（1）外部中斷（ INT0）的工作方式設置，外部中斷（ INT0）通過

13、紅外接收頭接收 編碼器發(fā)出的紅外信號， 接收一幀數(shù)據(jù)中含有 32 位碼，包含兩次 8 位用戶碼，8 位 數(shù)據(jù)碼和 8 位數(shù)據(jù)碼的反碼及最后位的同步位。通過外部中斷 P3.2 口電壓變化解 碼數(shù)據(jù)，用不同的數(shù)據(jù)控制燈亮滅，和調(diào)節(jié)熄燈時間。（2）定時/計數(shù)器 T0的工作方式設置， T0 工作在定時狀態(tài)下，最大定時時間為 65ms，所以要實現(xiàn)定時 1s 的要求，可以先定時 10ms，總共需定時 100 次，就可以 完成了。（ 3） . 在主函數(shù)里循環(huán)地驅(qū)動 lcd1602 液晶顯示時間。4 總體系統(tǒng)調(diào)試4.1 軟件程序調(diào)試程序調(diào)試采用常用的計算機輔助工具： Keil uVision 4Keil uV

14、ision 4 是單片機開發(fā)應用最常用的軟件之一，尤其是一些軟件程序的Protues 和 Protel 等軟件聯(lián)合使用。在調(diào)試程序軟件仿真時，編寫例如匯編和 C 等高級語言，由于它具有高效，快速，通用的編譯平臺以及仿真 功能，所以經(jīng)常與既能模擬單片機的信。因此很多開發(fā)I/O 口、中斷、定時器等功能，又能仿真單片機的串行和并口通51應用的工程師或普通的單片機愛好者，都對它十分喜歡。(1) 啟動 Keil軟件（2） 在打開的界面點擊 project 后在下拉的菜單中點擊 NewP roject uVision4 ， 取一個名字后就新建了一個工程。 然后在彈出一個的一個對話框中， 選擇 Atmel

15、后 雙擊再選中 AT89S51或 52。（3） 建立源程序文本。點擊文件菜單 File 后在下拉菜 單中點擊 New，此時我們可以在新的界面中編寫程序完了之后點擊保存并命名 xx.c （注意若是匯編語言則應命名是 xx .asm ）保存。然后點擊 Target 1 前面的 +號， 出現(xiàn) Source Group1,右鍵單擊 Source Group 1后選擇 Add Files to Source Group1 在彈出的對話框中選擇剛才建立的 c 文件后點擊 Add 。最后在在 Output 欄選中 Create HEX File ，使編譯器輸出單片機需要的 HEX文件11樂山師范學院畢業(yè)論文

16、（設計）圖 15 KeilC51 下創(chuàng)建源代碼圖 16 編譯成功并生成 HEX文件4.2 硬件仿真調(diào)試Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的用于分析和仿真各種模擬電路和集 成電路軟件。該軟件的特點是： （ 1）將 SPICE電路仿真和單片機仿真結(jié)合起來，具 有模擬和數(shù)字電路仿真、單片機以及 RS232動態(tài)仿真、矩陣鍵盤和 LCD等外圍系統(tǒng) 仿真的功能。（2）支持一些常用單片機系統(tǒng)的仿真，包括： 8051 系列、 AVR系列、 HC11系列、 PIC16系列、 Z80系列等各種芯片。（ 3）具有軟件調(diào)試功能，同時可以 和第三方的軟件配合使用，如 Keil C51 uVi

17、sion4 等軟件。（4）具有豐富的繪制原 理圖功能以及 PCB 圖等。在 Proteus ISIS 中的仿真界面如下圖 17 所示：12樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖 17 仿真電路圖利用 B1 、B2、 B3 、 B4 分別代替遙控器發(fā)出的信號即，設置鍵、加分鐘鍵、加秒18鐘鍵、減分秒鐘鍵。當按下設置鍵時，計數(shù)器停止計時，此時仿真的界面如下圖圖 18 設置時仿真界面加分鐘的時的仿真界面如下圖 19 所示，按完設置鍵之后，按一下 B2，分鐘就13樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖 19 加分鐘時的仿真界面加秒鐘時的仿真界面如下圖 20 所示，按完設置鍵后，按一下 B3，液晶的秒鐘就加 1圖 20

18、 加秒鐘時的仿真界面減分鐘時的仿真界面如下圖 21 所示，按完設置鍵后，按一下 B3，液晶上的分 鐘就減 1。14樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）圖 21 減分鐘時的仿真界面4.3 硬件測試 硬件完成后未工作的狀態(tài)如下圖 22 所示15圖 22 硬件未工作狀態(tài)樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）按下遙控器上的開燈鍵情況如下圖 23 所示圖 23 按下開燈鍵后狀態(tài)按下遙控器上的關燈鍵情況如下圖 24 所示。圖 24 按下關燈鍵后狀態(tài)16樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）按下遙控器上的定時模式并加分鐘情況如下圖 25 所示圖 25 按下定時模式加分鐘狀態(tài)按下遙控器上的定時模式并加秒鐘情況如下圖 26 所示圖 26

19、按下定時模式加秒鐘狀態(tài)17樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）5 總結(jié)在本次設計過程中，得到了盧林菊老師的細心指導，首先在此表示感謝，也謝 謝在論文完成過程中同學的幫助。經(jīng)過兩年多的學習積累，在已掌握相關專業(yè)方面 的知識以及其他方面的知識的情況下，我們嚴肅認真的完成了畢業(yè)設計。從一開始 的選定課題到后來的資料查找、理論學習，再到軟件編寫和硬件制作、調(diào)試。在整 個制作過程中使我們的理論知識 和動手能力都得到了加強。當在電子技術的學習 和實際電路的識別以及調(diào)試過程中都會遇到各種困難，我總是先自己去思考解決， 實在搞不懂就去請教指導老師。同時對我的鉆研精神和面對困難的心態(tài)、做事的毅 力和耐心都是一種考驗 。

20、總之這次設計讓我回顧了所學知識，把知識靈活運用到 實踐。通過實驗，電路硬件沒有問題，基本可以完成設計所要求的任務。同時在滿 足設計要求的前提下，考慮到了外觀，成本等問題，在性能和價格之間作了比較好 的平衡。雖然整體性能良好，但尚存在些許不足，紅外線容易受到干擾導致系統(tǒng)穩(wěn) 定性不夠 , 距離達不到理想的要求，且電路焊接時有些地方不夠規(guī)范，也造成一些 干擾。對于本設計的一些改進，我也做出過設想：把照明燈接入互聯(lián)網(wǎng)，分配一個 網(wǎng)絡地址，然后可以用任何有上網(wǎng)功能的移動終端取代遙控器對照明等進行遠程控 制，這也是智能家居和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的雛形。參考文獻 1 陳海， 胡建旺， 祝愛民， 基于紅外的數(shù)據(jù)通信模塊

21、的設計與實現(xiàn) J ，微計算機信息， 2008， 6（2），312-3172 康華光，電子技術基礎 M ，高等教育出版社， 20063 鄧興成，單片機原理與實踐指導 M ，北京 : 機械工業(yè)版社， 20094 聶詩良，李磊明，采用單片機發(fā)送并接受紅紅外遙控信號的方法J ，信息技術， 2006， 28（2）22-325 郭天祥， 51 單片機 c 語言教程 M ，北京，電子工業(yè)出版社， 20096 邵思飛，楊延寧，劉根據(jù)，一種簡易的紅外遙控開關原理與設計，現(xiàn)代電子技術， 2008,31 （18），35-377 丁元杰，單片微機原理與應用 M ，北京，機械工業(yè)出版社， 20018 張傳友 ，張一 ,

22、 感測技術基礎 M, 北京 : 電子工業(yè)出版社 ,20119 紅外線遙控器解碼原理， 51 電子閱讀網(wǎng)， 200718樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）The design of intelligent lighting remote control systemZhangGaomingelectronic and information engineering 09300210Abstract The paper is based on the MCU to realize remote control switch lights and timing extinguishing function

23、s as the core. The AT89S52 microcontroller to control the lamp switch module, remote control and infrared receiving head are respectively composed of transmitting and receiving module, infrared communication technology to realize the information coding, transmission, transmission, decoding, the corr

24、esponding control finally realized by scm. The design has the advantages of good stability, strong anti-interference ability, easy operation, convenient and practical.key words single chip infrared remote control lamp of liquid crystal display19樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）附錄 1：程序#include #include #include lcd1602

25、.c #include timer.c #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void delay(uchar x); /x*0.14MS/void delay1(int ms);void beep();sbit IRIN = P32; sbit BEEP = P23;sbit LIGHT = P20;/紅外接收器數(shù)據(jù)線/蜂鳴器驅(qū)動線/LED 燈void main()IE = 0x81;TCON = 0x01; LCD_I

26、nitial(); init_sys(); LIGHT=1; while(1)uchar IRCOM7;sbit LCD_RS = P35;sbit LCD_RW = P36;sbit LCD_EN = P34;char u=0,t=0,s=3,m=0,h=0,cl=0;*/允許總中斷中斷 ,使能 INT0 外部中斷/觸發(fā)方式為脈沖負邊沿觸發(fā)20樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）if(s=-1)s=59;m-;if(m=-1)m=59;h-; if(h=100)t=0;s-;TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-10000)%256;ET0=1;/* void IR_IN

27、() interrupt 0 using 0unsigned char j,k,N=0;/確認 IR 信號出現(xiàn)EX0 = 0; delay(15); if (IRIN=1) EX0 =1;return;while (!IRIN)delay(1);for (j=0;j4;j+)/等 IR 變?yōu)楦唠娖?，跳過/收集四組數(shù)據(jù)9ms的前導低電平信號22樂山師范學院畢業(yè)論文（設計）for (k=0;k=30)EX0=1; return;/每組數(shù)據(jù)有 8 位/等 IR 變?yōu)榈碗娖剑^ 4.5ms 的前導高電/等 IR 變?yōu)楦唠娖?計算 IR 高電平時長/0.14ms 計數(shù)過長自動離開。/高電平計數(shù)完畢IRCOMj=IRCOMj 1;if (N=8)IRCOMj = IRCOMj | 0x80;N=0;/數(shù)據(jù)最高位補“ 0”/數(shù)據(jù)最高位補“ 1”/end for k/end for jif (IRCOM2!=IRCOM3)EX0=1;return;IRCOM5=IRCOM2 & 0x0F;IRCOM6=IRCOM2 4;/取鍵碼的低四位/右移 4 次，高四位變?yōu)?/p>