單片機系統(tǒng)中紅外通信接口設(shè)計開題報告_陳忠輝

1、?？诮?jīng)濟學院網(wǎng)絡(luò)學院通信工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計開 題 報 告課題名稱： 單片機系統(tǒng)中紅外通信接口設(shè)計 姓 名： 陳 忠 輝 學 號 201215340135 年級專業(yè)： 12級通信工程 指導教師： 安 秋 平 職 稱： 副 教 授 開題時間： 2016年1月 13 日 ?？诮?jīng)濟學院網(wǎng)絡(luò)學院本科畢業(yè)設(shè)計開題報告題 目單片機系統(tǒng)中紅外通信接口設(shè)計一、選題目的及意義1、選題的意義（1） 紅外通信具有隱蔽性，保密性強，結(jié)構(gòu)簡單，既可以是室內(nèi)使用，也可以在野外使用，由于它具有良好的方向性，故國外軍事通信機構(gòu)歷來重視這一技術(shù)的開發(fā)和應用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構(gòu)、邊海防的端對端通信中將發(fā)揮出重

2、要的作用。（2） 紅外通信由來已久,但是進入上一世紀90年代,這一通信技術(shù)又有新的發(fā)展,應用范圍更加廣泛。1993年6月，一個由部件、計算機系統(tǒng)、外圍設(shè)備和電信廠商組成的大型集團-紅外數(shù)據(jù)協(xié)會（IrDA）就紅外通信的一套標準達成一致。專司制訂和推進能共同使用的低成本紅外數(shù)據(jù)互連標準，支持點對點的工作模式。（3） 由于標注的統(tǒng)一和應用的廣泛，更多的公司開始開發(fā)和生產(chǎn)IrDA模塊，技術(shù)的進步也使得IrDA模塊的集成度越來越高，體積也越來越小。IrDA1.0可支持最高115.2kbps的通信速率，而IrDA1.1可以支持的通信速率達到4Mbps。之后，IrDA又推出了最高通信速率在16Mbps的協(xié)議

3、，簡稱VFIR。（4） 紅外通信標準IrDA是目前IT和通訊業(yè)普遍支持的近距離無線數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范。紅外線通信已成為一種最具成本效益和便于使用的無線通信技術(shù)。紅外射束易受塵埃、雨水等物質(zhì)的吸收，如何在野外環(huán)境下克服這些物質(zhì)的吸收，增強紅外射束信號的強度是重要的研究課題。2、選題的目的（1）課題的主要工作是完成了單片機的合理選型及其外圍電路的設(shè)計、紅外接收和發(fā)射模塊的選擇和整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計：（2）單片機采用ATMEL公司生產(chǎn)的51系列AT89S52芯片，論文中將詳細講述這一系列單片機的特點；（3）紅外接收模塊選擇Vishay公司生產(chǎn)的專用紅外接收模塊TSOP1738，而紅外發(fā)送模塊則使用由NE55

4、5和TSAL6238紅外發(fā)射管以及一些相關(guān)元器件組成的發(fā)射電路；（4）整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計是本課題的重點，完成了紅外線雙機通信系統(tǒng)的程序設(shè)計。（5）紅外線雙機通信系統(tǒng)程序設(shè)計采用Keil uVision和Altium Designer作為開發(fā)工具，其軟件包括單片機初始化、主程序、數(shù)據(jù)串口收發(fā)程序、鍵盤掃描子程序、LCD顯示子程序。二、選題設(shè)計的思路和方案本次的系統(tǒng)設(shè)計是采用AT89C51作為發(fā)射電路（控制器）和接受電路（電風扇）以及38KHz的紅外信號載波調(diào)制電路的核心CPU，發(fā)射電路可以分為基本電路模塊、鍵盤接受模塊、紅外發(fā)射模塊三個模塊，接收電路可分為基本電路模塊、液晶顯示模塊、電機電路模塊

5、三個模塊，單獨的紅外信號載波電路調(diào)制電路8-9。發(fā)射電路鍵盤制后，由接收端的紅外接收器接受到操作碼后進行解碼操作得操作碼從而得知發(fā)采用四乘四矩陣鍵盤電路，通過程序檢索用戶的輸入，返回相應的按鍵值到程序中；程序使用得到的按鍵值，得知用戶的輸入后取得相應程序中預先設(shè)定的操作碼發(fā)送給紅外發(fā)射器；再通過紅外發(fā)射器發(fā)射出去的信號經(jīng)過載波電路38KHz方波調(diào)射端的按鍵輸入，從而改變接收端的電機運轉(zhuǎn)情況和LCD液晶顯示情況，達到紅外通訊控制的目的。·基本電路模塊基本電路分為AT89C51正常運行所需的晶振電路和復位電路，主要由硬件來控制和實現(xiàn)沒有采用軟件的控制。·鍵盤接受模塊鍵盤接受模塊

6、采用四乘四的外接矩陣鍵盤，在程序中對矩陣鍵盤行和列的高低變換來得到用戶在鍵盤的輸入情況，需要用到單片機的8個管腳，系統(tǒng)中使用了發(fā)射端的P2口的八個管腳，若使用的是P0口的八個管腳則需要外接上拉電阻，阻值大約在5-10K之間。·紅外發(fā)射模塊紅外發(fā)射模塊采用SE303紅外發(fā)射裝置來發(fā)送信號，發(fā)射的操作碼為程序中預先設(shè)定。·液晶顯示模塊液晶顯示模塊使用LM016L液晶顯示器來顯示電機的運轉(zhuǎn)情況，如電機的運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速檔次、電機定時時間。·電機電路模塊電機電路模塊用一個電機模擬電風扇的運轉(zhuǎn)，電機可以改變轉(zhuǎn)速檔次，定時運行，并且在相關(guān)的線路上接有LED指示燈，分為別為小檔指示燈

7、，中檔指示燈，大檔指示燈，定時指示燈，停轉(zhuǎn)指示燈，用于提示用戶電機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。2.2.2系統(tǒng)總體設(shè)計流程圖進行編碼操作通過發(fā)射器發(fā)送到接收端等待用戶輸 入啟動接收端等待發(fā)射端發(fā)送 數(shù)據(jù)電機做出相應的運行電機停轉(zhuǎn)啟動發(fā)射端LCD顯示電機狀態(tài)2.2.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 最小系統(tǒng)按鍵電路載波信號調(diào)制電路最小系統(tǒng)發(fā)射電路接收電路解碼電路編碼電路顯示電路按鍵電路直流電機單位2.3系統(tǒng)設(shè)計所需用到的主要器件89C51單片機作為兩個電路的核心CPU,用M50462作為紅外發(fā)射器，HS0038作為紅外接收器，LM016L液晶顯示器，一個四乘四的矩陣鍵盤,綠色和紅色的LED指示燈，電機。三、選題相關(guān)支持條件（理

8、論知識、軟件或硬件條件等）1、單片機是微機控制的典型代表，它在一片硅片上集成了中央處理器、存儲器和各種輸入輸出接口，如I/O口，定時器/計數(shù)器接口，外部中斷接口，串口，讀/寫接口等）。這樣的芯片因為具有和計算機一樣的功能，所以稱之為單片微型計算機，簡稱單片機。而單片機又主要應用于實時控制，并通常作為其他系統(tǒng)的組成部分使用，故又稱之為嵌入式控制器。自從20世紀70年代中期美國仙童公司推出第一臺F8單片機以來，單片機已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史。直至今天，單片的生產(chǎn)廠家和型號已經(jīng)是各式各樣。2、紅外通訊系統(tǒng)的單片機中，采用AT89C51單片機作為中央處理器。89C51單片機帶有4K閃爍可編程可擦除只讀

9、存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory），128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O接口，2個16位定時器/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU工作，但允許RAM、定時/計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存RAM的數(shù)據(jù)，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作指導下一個硬件復位。3、C語言代碼簡潔易讀，使用靈活方便，裝性好，代碼重用性高。C語言具有函數(shù)，相對于匯編語言來說，代

10、碼的封裝性遠遠高于匯編語言，代碼的重用性高，并且具有一定的模塊化。并且表達能力強，豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，用戶根據(jù)需要，采用多種數(shù)據(jù)類型來控制各種復雜的數(shù)據(jù)；C語言還有多種運算符，用戶可以靈活地進行簡單或者復雜的算術(shù)運算，表達方式也很靈活。四、選題預期達到的目標1、對紅外通訊系統(tǒng)進行了細致的研究，從編碼解碼芯片，紅外發(fā)射接收器件開始了解；隨后根據(jù)編碼解碼芯片的原理，自己在軟件設(shè)計上模擬了編碼解碼芯片的過程，并且運用于仿真系統(tǒng)中，達到紅外通訊的效果，了解并且模擬運用紅外通訊的核心技術(shù)。2、仿真系統(tǒng)中，主要使用的是89C51芯片為核心，分成紅外通訊的發(fā)射端和接收端兩部分電路，實現(xiàn)了利用紅外通訊技術(shù)對電

11、機的控制，液晶顯示器的控制。在單片機仿真系統(tǒng)中使用了Proteus 7.8，該仿真軟件元件庫齊全，使用方便，功能極其強大，應用程序采用C語言編寫。3、通過本論文對紅外通訊系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，紅外通訊的確是一種非常實用的遠程控制技術(shù)，成本低，點對點控制使用方便，資料及其技術(shù)成熟便于深入研究探討。當然，紅外通訊技術(shù)還存在缺點，但是我們可以不斷努力改進它，讓它更好地造福于人類。5、 進度安排（描述具體年月區(qū)間的研究進度及內(nèi)容等）2015年11月2日至11月20日，教師命題，學生選題，確定指導教師；2015年11月21日至2015年12月5日，學生在與指導教師充分溝通的基礎(chǔ)上，進一步確定畢業(yè)設(shè)計題目，對畢

12、業(yè)設(shè)計（論文）背景調(diào)查及技術(shù)資料進行收集整理，并在此基礎(chǔ)上撰寫、確定開題報告的撰寫工作；2016年1月11日至15日：開題答辯，通過后開始進行相關(guān)資料、技術(shù)、項目的準備工作；2016年1月20日至3月20日：學習相關(guān)開發(fā)工具同時查閱本次設(shè)計相關(guān)論文資料就本次設(shè)計進行需求分析；進行畢業(yè)實習，并根據(jù)分析階段所獲得相關(guān)文檔進行設(shè)計，并初步完成各個模塊的相關(guān)功能；2016年3月21日至3月25日：中期檢查，填寫完成畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表,指導教師注意日常指導期間填寫“指導檢查情況記錄表”；2016年3月26日至5月8日：測試并完成各功能模塊，形成可運行的軟硬件系統(tǒng)，并準備各項相關(guān)材料，按要求撰寫畢

13、業(yè)設(shè)計（論文）；2016年5月9日至15日：完成畢業(yè)論文（設(shè)計）定稿與裝訂，完成該階段相關(guān)評閱意見；2016年5月16日至20日：畢業(yè)設(shè)計答辯6、 主要參考文獻（不少于5篇）1 高茹云.通訊電子線路. 西安 西安電子科技大學出版社，1999 2 劉振海.單片機原理及應用技術(shù). 北京 高等教育出版社3 沈紅衛(wèi).單片機應用系統(tǒng)設(shè)計實例與分析. 北京 北京航空航天大學出版社4 原東昌.李晉炬.通信原理與電路實驗指導書. 北京 北京理工大學出版社5 嚴天峰,王耀琦.紅外通信模塊設(shè)計例程. 中京航空航天大學出版社6 徐瑋，51 單片機綜合學習系統(tǒng)紅外線遙控篇. 北京 電子工業(yè)出版社7 江世明.基于Pro

14、teus的單片機應用技術(shù). 北京 電子工業(yè)出版社8 黃迪明等.C語言程序設(shè)計教程. 北京 國防工業(yè)出版社9 周立功等.增強型80C51單片機速成與實戰(zhàn). 北京 北京航空航天大學出版社指導教師意見：指導教師簽名： 年 月 日專家組意見：組長簽名：成員簽名： 年 月 日網(wǎng)絡(luò)學院畢業(yè)設(shè)計開題報告評分標準指標說明考核標準通過不通過設(shè)計選題題目大小、專業(yè)角度、深度是否合適，技術(shù)難度、理論意義或?qū)嵱脙r值具有一定新意、研究難度或?qū)嵱脙r值；研究目的、內(nèi)容明確選題不當，在研究或技術(shù)方面不明確，或達不到本科專業(yè)人才培養(yǎng)目標要求。實施方案、進度安排方案目標是否明確，內(nèi)容是否豐富，思路如何，進度安排是否合理目標基本明確，解決問題的思路清晰，內(nèi)容清楚，在若干方面有新意或具有實用性，研究進度安排合理目標不明確或有錯誤，內(nèi)容不具體；研究方法簡單，技術(shù)路線不嚴密，技術(shù)難度過低，沒有抓住技術(shù)關(guān)鍵；研究進度安排不合理方案可行性方案可行性程度文獻調(diào)研充分，設(shè)計技術(shù)方案基本可行；基本掌握技術(shù)關(guān)鍵，對可能遇到的主要問