單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 遙控器

1、學(xué) 號(hào) 1322041219單片機(jī)原理及應(yīng)用A課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書通用型電視遙控器的設(shè)計(jì) 起止日期： 2014年 7 月 7 日 至 2014 年 7 月 12 日學(xué)生姓名班級(jí)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字) 控制與機(jī)械工程學(xué)院 2014年 6 月 20 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2013 2014 學(xué)年第 1 學(xué)期 控制與機(jī)械工程 學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè) 班級(jí)課程設(shè)計(jì)名稱： 單片機(jī)原理及應(yīng)用A課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 通用型電視遙控器的設(shè)計(jì) 完成期限：自 2014 年 7 月 7 日至 2014 年 7 月 12日共 1 周設(shè)計(jì)依據(jù)、要求及主要內(nèi)容（可另加附頁(yè)）：一、課程設(shè)計(jì)的目的1、進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)

2、構(gòu)及工作原理。2、掌握單片機(jī)的接口技術(shù)及相關(guān)外圍芯片的外特性，控制方法。3、通過課程設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)為核心的電路設(shè)計(jì)的基本方法和技術(shù)。4、通過實(shí)際程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)。5、通過完成一個(gè)包括電路設(shè)計(jì)和程序開發(fā)的完整過程，了解開發(fā)一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的全過程，為今后從事相應(yīng)打下基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)的基本要求1、認(rèn)真認(rèn)識(shí)設(shè)計(jì)的意義，掌握設(shè)計(jì)工作程序，學(xué)會(huì)使用工具書和技術(shù)參考資料，并培養(yǎng)科學(xué)的設(shè)計(jì)思想和良好的設(shè)計(jì)作風(fēng)。2、提高模型建立和設(shè)計(jì)能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的方法。3、提高獨(dú)立分析、解決問題的能力，逐步增強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用訓(xùn)練。4、課程設(shè)計(jì)的說明書要求簡(jiǎn)潔、通順

3、，計(jì)算正確，圖紙表達(dá)內(nèi)容完整、清楚、規(guī)范。5、課程設(shè)計(jì)說明書封面格式要求見天津城市建設(shè)學(xué)院課程設(shè)計(jì)教學(xué)工作規(guī)范附表1。三、課程設(shè)計(jì)具體要求1、要求每位同學(xué)獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)。2、原理圖設(shè)計(jì)。 1）原理圖設(shè)計(jì)要符合項(xiàng)目的工作原理，連線要正確。 2）圖中所使用的元器件要合理選用，電阻，電容等器件的參數(shù)要正確標(biāo)明。 3）原理圖要完整，CPU，外圍器件，擴(kuò)器接口，輸入/輸出裝置要一應(yīng)俱全。3、程序調(diào)計(jì) 1）根據(jù)要求，將總體項(xiàng)能分解成若干個(gè)子功能模塊，每個(gè)功能模塊完成一個(gè)特定的功能。 2）根據(jù)總體要求及分解的功能模塊，確定各功能模塊之間的關(guān)系，設(shè)直出完整的程序流程圖。4、設(shè)計(jì)說明書 1）原理圖設(shè)計(jì)說明簡(jiǎn)要

4、說明設(shè)計(jì)目的，原理圖中所使用的元器件功能及在圖中的作用，各器件的工作過程及順序。 2）程序設(shè)計(jì)說明對(duì)程序設(shè)計(jì)總體功能及結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，對(duì)各子模塊的功能以及各子模塊之間的關(guān)系作較詳細(xì)的描述。 3）畫出工作原理圖，程序流程圖如并給出相應(yīng)的程序清單。四、設(shè)計(jì)任務(wù)用MCS-51系列單片機(jī)AT89C52代替專用遙控芯片的設(shè)計(jì)方案，通過軟件模擬實(shí)現(xiàn)了電視機(jī)遙控編碼的發(fā)射，并且達(dá)到“一器多用”。指導(dǎo)教師（簽字）： 系（教研室）主任（簽字）： 批準(zhǔn)日期：2014 年 7 月 10 日摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)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(tǒng)開始進(jìn)入了人們的生活。傳統(tǒng)的遙控器采用專用的遙

5、控編碼及解碼集成電路，這種方法雖然制作簡(jiǎn)單、容易，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只實(shí)用于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。而采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣、操作碼個(gè)數(shù)可隨便設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種用MCS-51系列單片機(jī)AT89C52代替專用遙控芯片的設(shè)計(jì)方案，通過軟件模擬實(shí)現(xiàn)了電視機(jī)遙控編碼的發(fā)射，并且達(dá)到“一器多用”。綜合應(yīng)用了單片機(jī)中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等知識(shí)，應(yīng)用紅外光的優(yōu)點(diǎn)。遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過對(duì)紅外光發(fā)射頻率的控制來區(qū)別不同的操作。遙控接收器通過對(duì)紅外光接收頻率的識(shí)別，判斷出控制操作，來完成整個(gè)紅外遙控發(fā)射、接收過程。其優(yōu)點(diǎn)硬件電路簡(jiǎn)

6、單，軟件功能完善，性價(jià)比較高等特點(diǎn)，具有一定的使用和參考價(jià)值。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 紅外遙控 編碼 中斷 定時(shí) 計(jì)數(shù) 目錄緒論1一、單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展2二、電視遙控器組成及原理32.1 遙控技術(shù)原理32.2 遙控器的組成及原理32.3 紅外通信技術(shù)原理4三、單片機(jī)紅外遙控器設(shè)計(jì)53.1 單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器原理53.2 單片機(jī)紅外遙控接收器原理53.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)53.4 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)63.5 遙控發(fā)射電路設(shè)計(jì)73.6 遙控接收電路設(shè)計(jì)7四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)94.1遙控發(fā)射器程序設(shè)計(jì)94.2 鍵盤掃描程序94.3 定時(shí)器中斷服務(wù)程序104.4 遙控接收程序設(shè)計(jì)104.5 程序清單11總結(jié)16參

7、考文獻(xiàn)17緒論為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要,微型計(jì)算機(jī)不斷的更新?lián)Q代,新產(chǎn)品層出不窮。在微型計(jì)算機(jī)的大家族中，幾年來單片微型計(jì)算機(jī)異軍突起，發(fā)展極為迅速。單片微型計(jì)算機(jī)（Sing-Chip Microcomputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)。它是在一塊芯片上集成中央微處理器（Central Processing Unit, CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory, RAM）、只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory, ROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及I/O（Input/Output）接口電路等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。它的特點(diǎn)是：高性能，高速度，體積小，價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。

8、上世紀(jì)八十年代初，日本率先在電視產(chǎn)品中使用了紅外遙控技術(shù)，目前已經(jīng)在電視機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用。電視遙控器使用的是專用集成發(fā)射芯片來實(shí)現(xiàn)遙控碼的發(fā)射，如東芝 TC9012，飛利浦 SAA3010T 等。這些芯片價(jià)格較貴，且相互之間采用的遙控編碼格式互不兼容，所以各機(jī)型的遙控器通常只能針對(duì)各自的遙控對(duì)象而無法通用。本文在試驗(yàn)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，介紹了如何利用低成本的 MCS-51 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)遙控碼的模擬發(fā)射，并實(shí)現(xiàn)遙控器的通用化。萬(wàn)能遙控器的實(shí)現(xiàn)原理就是對(duì)芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行了擴(kuò)展，先收集市場(chǎng)上可能存在的所有遙控器的編碼，然后將這些編碼存儲(chǔ)在萬(wàn)能遙控器內(nèi)部的芯片里，對(duì)這些編碼根據(jù)電器的型號(hào)進(jìn)行編號(hào)（

9、也就是代碼表），在實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)電器的型號(hào)從代碼表里找到編號(hào)，按照使用要求輸入編號(hào)，就可以使用了。萬(wàn)能遙控器并非萬(wàn)能，它和內(nèi)部芯片中預(yù)先存儲(chǔ)的編碼有關(guān)。一、單片機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展 單片微型計(jì)算機(jī)（Sing-Chip Microcomputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)。它是在一塊芯片上集成中央微處理器（Central Processing Unit, CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory, RAM）、只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory, ROM）、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及I/O（Input/Output）接口電路等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。它的特點(diǎn)是：高性能，高速度，體積小

10、，價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。單片機(jī)的發(fā)展史并不長(zhǎng)，它的產(chǎn)生和發(fā)展與計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步，也經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段（1970年1974年）：為4位單片機(jī)階段。這種單片機(jī)的特點(diǎn)是：價(jià)格便宜控制功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O接口，有的根據(jù)不同用途還配有許多專用接口，有些甚至還包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換、聲音合成等電路。豐富的I/O功能大大增強(qiáng)了四位單片機(jī)應(yīng)用與錄音機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、錄像機(jī)和電子玩具等產(chǎn)品。第二階段（1974年1978年）：為低中檔8位單片機(jī)階段。它是8位單片機(jī)的早期產(chǎn)品，以Inter公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，這個(gè)系列的單片機(jī)在片內(nèi)集成8位CPU、

11、并行I/O口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等，中斷處理較簡(jiǎn)單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4KB。第三階段（1978年1983年）：為高檔8位單片機(jī)階段。這類單片機(jī)在低、中檔基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其性能有明顯提高。以Inter公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，在片內(nèi)增加了串行接口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，有16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM、ROM容量增大，信紙范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類單片機(jī)功能強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣，是目前各類單片機(jī)中應(yīng)用最多的一種。第四階段（1983年現(xiàn)在）：為8位單片機(jī)鞏固發(fā)展階段及16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出階段。此階段主要特點(diǎn)是：一方面不

12、斷發(fā)展16位單片機(jī)、32位單片機(jī)及專用單片機(jī)。16位單片機(jī)除CPU為16位外，片內(nèi)RAM為232B，ROM位8KB，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道10位A/D轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為8級(jí)，其實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)。今年來，各個(gè)計(jì)算機(jī)廠家已進(jìn)入高性能的32位單片機(jī)研制、生產(chǎn)階段，32位單片機(jī)除了具有更高的集成度外，主振頻率已達(dá)20MHz，這使32位單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度比16位單片機(jī)快的多，性能比8位、16位單片機(jī)更加優(yōu)越。二、電視遙控器組成及原理2.1 遙控技術(shù)原理 通常電視遙控信號(hào)的發(fā)射，就是將某個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼(由0和1組成的序列)，調(diào)制在3256KHz范圍內(nèi)的載波上，然后經(jīng)放大、驅(qū)動(dòng)紅

13、外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去。通常彩電遙控信號(hào)的發(fā)射，就是將某個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的控制指令和系統(tǒng)碼(由0和1組成的序列)，調(diào)制在3256KHz范圍內(nèi)的載波上，然后經(jīng)放大、驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管將信號(hào)發(fā)射出去。不同公司的遙控芯片，采用的遙控碼格式也不一樣。在此較普遍的兩種，一種是NEC標(biāo)準(zhǔn)，一種是PHILIPS 標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)主要講述NEC標(biāo)準(zhǔn)。NEC標(biāo)準(zhǔn)：遙控載波的頻率為38KHz(占空比為1:3)；當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)首先發(fā)射一個(gè)完整的全碼，然后經(jīng)延時(shí)再發(fā)射一系列簡(jiǎn)碼，直到按鍵松開即停止發(fā)射。簡(jiǎn)碼重復(fù)延時(shí)108ms，每?jī)蓚€(gè)引導(dǎo)脈沖上升沿之間的間隔都是108ms。一個(gè)完整的全碼如圖2.1所示。 其中，引導(dǎo)碼高電平

14、4.5ms，低電平4.5ms；系統(tǒng)碼8位，數(shù)據(jù)碼8位，共32位；數(shù)據(jù)0用“高電平0.5625ms低電平0.5625ms”表示，數(shù)據(jù)1用“高電平0.5625ms低電平1.6875ms”表示，如圖2.2所示：一個(gè)簡(jiǎn)碼引導(dǎo)碼系統(tǒng)碼位的反碼結(jié)束位(0.5625ms)高電平。 各部分碼的作用：引導(dǎo)碼用來通知接收器其后為遙控?cái)?shù)據(jù)。系統(tǒng)碼用來區(qū)分是哪一機(jī)型的數(shù)據(jù)，接收端依此來判斷后續(xù)的數(shù)據(jù)是否為須執(zhí)行的指令。數(shù)據(jù)碼用來區(qū)分是哪一個(gè)鍵被按下，接收端根據(jù)數(shù)據(jù)碼做出應(yīng)該執(zhí)行什么動(dòng)作的判斷。簡(jiǎn)碼是在持續(xù)按鍵時(shí)發(fā)送的碼。它告知接收端，某鍵是在被連續(xù)地按著。遙控?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。為了提高編碼的可靠性

15、，NEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)碼、數(shù)據(jù)碼后分別接著傳送一個(gè)同樣的碼或者反碼，供誤碼校驗(yàn)用。圖2.1 NEC標(biāo)準(zhǔn)下的主碼表示圖2.2 NEC標(biāo)準(zhǔn)下，數(shù)據(jù)0和1的表示2.2 遙控器的組成及原理遙控器主要由形成遙控信號(hào)的微處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發(fā)光二極管以及鍵盤矩陣本單片機(jī)遙控應(yīng)用系統(tǒng)采組成。用紅外線發(fā)射頻率的不同，來識(shí)別不同的遙控功能。當(dāng)我們按下某一個(gè)按鍵的時(shí)候，由單片機(jī)識(shí)別出該按鍵后，由CPU向接有紅外發(fā)射管的端口發(fā)射一定頻率的脈沖，該脈沖與38KHz左右的載波脈沖進(jìn)行調(diào)制，然后將已調(diào)制的脈沖進(jìn)行緩沖放大，激勵(lì)紅外發(fā)光二極管將電能轉(zhuǎn)化為光能，使得紅外發(fā)光二極管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)接

16、收控制系統(tǒng)接收到該紅外光后，由單片機(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器得到該紅外光的頻率，然后將該頻率送往CPU，由CPU對(duì)該信號(hào)進(jìn)行反編碼，識(shí)別出控制信號(hào)，從而對(duì)控制電路實(shí)施控制功能。完成整個(gè)遙控功能。目前市場(chǎng)上一般采用的遙控編碼及解碼集成電路。此方案具有制作簡(jiǎn)單、容易等特點(diǎn)，但由于功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合用某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用,應(yīng)用范圍受到限制。而采用單片機(jī)進(jìn)行遙控系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有編程靈活多樣、操作碼個(gè)數(shù)可隨意設(shè)定等優(yōu)點(diǎn)。萬(wàn)能遙控器的實(shí)現(xiàn)原理就是對(duì)芯片內(nèi)部的存儲(chǔ)器進(jìn)行了擴(kuò)展，先收集市場(chǎng)上可能存在的所有遙控器的編碼，然后將這些編碼存儲(chǔ)在萬(wàn)能遙控器內(nèi)部的芯片里，對(duì)這些編碼根據(jù)電器的型號(hào)進(jìn)行編號(hào)（

17、也就是代碼表），在實(shí)際使用時(shí)，根據(jù)電器的型號(hào)從代碼表里找到編號(hào)，按照使用要求輸入編號(hào)，就可以使用了。萬(wàn)能遙控器并非萬(wàn)能，它和內(nèi)部芯片中預(yù)先存儲(chǔ)的編碼有關(guān)。2.3 紅外通信技術(shù)原理從光學(xué)的角度而言，紅外是頻率低于紅色光的不可見光，的無線光譜的整個(gè)頻率中占有很小一個(gè)頻率段，波長(zhǎng)為0.75100微秒之間，其中0.753微秒之間的紅外光稱為近紅外，330微秒之間的紅外光稱為中紅外，30100微秒之間的稱為遠(yuǎn)紅外。紅外光就其性質(zhì)而言很簡(jiǎn)單，與普通光線的頻率特性沒有很大的區(qū)別，但是，由于任何有熱量的物體均有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛，而且不可取代，能否檢測(cè)紅外、能測(cè)到多少紅外或者紅外檢測(cè)的技術(shù)是否可

18、以應(yīng)用于任何自然的或想象的場(chǎng)合是紅外應(yīng)用技術(shù)的關(guān)鍵。當(dāng)今紅外技術(shù)的一個(gè)重要分支是紅外通信技術(shù)的應(yīng)用，這個(gè)應(yīng)用的發(fā)展非常迅速，尤其是紅外通信應(yīng)用于計(jì)算機(jī)設(shè)備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出其非常成熟的特性。2.4 選擇紅外遙控的原因 無線遙控方式可分為無線電波式、聲控式、超聲波式和紅外線式。由于無線電式容易對(duì)其它電視機(jī)和無線電通訊設(shè)備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾性能也很差，誤動(dòng)作多，所以未能大量使用。超聲波式頻帶較窄，易受噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力差以及聲控式識(shí)別正確率低，難度大而未能大量采用。紅外遙控方式是以紅外線作為載體來傳送控制信息的，同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的出現(xiàn)，催生了數(shù)字編碼方式的

19、紅外遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展。另外，紅外遙控具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如紅外線發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器易于小型化且價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅可以實(shí)現(xiàn)多路信息的控制，增加遙控功能，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少誤動(dòng)作，而且功率消耗低；紅外線不會(huì)向室外泄露，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)串?dāng)_；反應(yīng)速度快、傳輸效率高、工作穩(wěn)定可靠等。所以現(xiàn)在很多無線遙控方式都采用紅外遙控方式。三、單片機(jī)紅外遙控器設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器原理單片機(jī)紅外遙控發(fā)射器主要有單片機(jī)、行列式鍵盤、低功耗空閑方式控制電路、紅外管發(fā)射電路以及單片機(jī)的一些電源、復(fù)位、震蕩子電路組成。單片機(jī)不工作時(shí)一直處于低功耗狀態(tài)，采用了空

20、閑節(jié)電工作方式。當(dāng)遙控器的某一按鍵被按下以后，外部中斷1產(chǎn)生中斷，喚醒單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，查詢鍵盤按下的是哪一個(gè)按鍵，當(dāng)確認(rèn)按鍵后，控制軟件啟動(dòng)定時(shí)器T0、T1，T1作為發(fā)射時(shí)間控制器，T0作為紅外線發(fā)射頻率控制器，T0定時(shí)溢出時(shí)中斷程序使紅外管接口電平反轉(zhuǎn)一次，寫入定時(shí)器的初值不同，在輸出端口就得到不同的發(fā)射頻率。T1定時(shí)溢出時(shí)中斷程序關(guān)閉關(guān)閉T0定時(shí)器，停止紅外線發(fā)射。其設(shè)計(jì)原理框圖如圖3.1所示。AT89C52單片機(jī) +5V電源行列式鍵盤低功耗空閑方式 控制電路紅外管發(fā)射電路 圖3.1 單片機(jī)遙控發(fā)射器設(shè)計(jì)原理圖3.2 單片機(jī)紅外遙控接收器原理單片機(jī)紅外遙控接收器主要有單片機(jī)、紅外遙控接

21、收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機(jī)的一些外圍電路組成。利用單片機(jī)中的T0作為紅外脈沖計(jì)數(shù)器，T1作為計(jì)數(shù)時(shí)間控制器。當(dāng)電路中紅外接收管接收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，外部中斷1被觸發(fā)，啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器T1。定時(shí)溢出，中斷程序關(guān)閉計(jì)數(shù)器T0，讀入計(jì)數(shù)值并進(jìn)行判斷，確定操作對(duì)象（遙控按鍵）對(duì)其進(jìn)行反轉(zhuǎn)操作，控制電路對(duì)所控制的負(fù)載進(jìn)行開或關(guān)。還可對(duì)接收電路實(shí)行上鎖功能，對(duì)控制電路上鎖后，遙控器不能對(duì)控制電路實(shí)施遙控功能。其設(shè)計(jì)原理方框圖如圖3.2所示:AT89C2051單片機(jī)紅外接收電路路狀態(tài)指示電路控制電路+5V電源 圖3.2 紅外接收遙控電路原理框圖3.3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)1. CPU時(shí)鐘電

22、路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。（1）內(nèi)部時(shí)鐘方式2051單片機(jī)有一個(gè)高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，見下圖，外接晶振時(shí)，C1、C2值通常選擇為30pF左右；外接陶瓷振蕩器時(shí)，C1、C2約為47pF。C1、C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，震蕩頻率范圍是1.212MHz。為了減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片靠近。內(nèi)部

23、時(shí)鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號(hào)是單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。（2）外部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式是采用外部振蕩器，外部振蕩信號(hào)由XTAL2端接入后直接送至內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。輸入端XTAL1應(yīng)接地，由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個(gè)上拉電阻。一般情況下，單片機(jī)時(shí)鐘輸入均采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接一個(gè)震蕩電路，本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，晶振采用12MHz，其電路如圖3.3所示。 圖3.3 AT89C2051時(shí)鐘電路3.4 獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)矩陣式鍵盤即行列式鍵盤，用I/O線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交電上，行列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端，按鍵中有無按鍵按下是由列線送入掃描

24、字，行線讀入行線狀態(tài)來判斷的。本設(shè)計(jì)中的4*4矩陣鍵盤掃描時(shí)先經(jīng)4位輸出口向4位列線輸出低電平，然后再輸入4位行線的狀態(tài)，若行線狀態(tài)皆為高電平則表明無鍵按下，若行線狀態(tài)有低電平則表明有鍵被按下。其電路原理圖如圖3.4下： 圖3.4 4*4鍵盤電路3.5 遙控發(fā)射電路設(shè)計(jì) 遙控發(fā)射部分，主要由AT89C52單片機(jī)、矩陣式操作鍵盤、紅外發(fā)射電路和電源部分組成。實(shí)現(xiàn)一旦有鍵按下，單片機(jī)進(jìn)行鍵盤查詢，并由查詢的鍵號(hào)控制紅外發(fā)射管發(fā)射相應(yīng)的脈沖。運(yùn)用了紅外發(fā)射電路，遙控信息碼由單片機(jī)的定時(shí)器0調(diào)制成38KHZ的紅外線載波信號(hào)，由P3.4口輸出，經(jīng)三極管9013放大后由紅外發(fā)射管發(fā)射出去。其電路原理圖如圖

25、3.5所示。圖3.5 遙控發(fā)射部分的電路原理圖 3.6 遙控接收電路設(shè)計(jì) 主要由AT89S52單片機(jī)、紅外接收電路、數(shù)碼顯示電路、繼電器控制電路和電源電路組成。遙控器發(fā)射的信號(hào)經(jīng)紅外接收處理傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)不同的信息碼進(jìn)行相應(yīng)的繼電器的控制，并完成相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)功能。本設(shè)計(jì)采用SM0038一體化接收頭，其解調(diào)頻率為38KHZ，當(dāng)接收到38KHZ的紅外脈沖信號(hào)時(shí)輸出為低電平，反之輸出高電平。經(jīng)其解調(diào)后的信號(hào)輸入單片機(jī)的中斷和串行接收口。通過單片機(jī)的中斷查詢可進(jìn)行下一步操作。另外還要使用數(shù)碼顯示電路為方便識(shí)別發(fā)射的按鍵號(hào)碼，以及顯示受控制的電路，在接收部分設(shè)置數(shù)碼顯示電路。顯示電路主要由顯示驅(qū)

26、動(dòng)器4511和數(shù)碼管LED組成。CD4511是7段譯碼器，與其它驅(qū)動(dòng)器不同的是，它顯示數(shù)碼6和9時(shí)沒有拖尾現(xiàn)象，它所驅(qū)動(dòng)對(duì)象是共陰極LED數(shù)碼管。CD4511的四個(gè)信號(hào)輸入端用單片機(jī)P1端口中的四位來實(shí)現(xiàn)。最后還要加上繼電器控制電路，繼電器控制電路可由單片機(jī)的P0和P2口輸出，一共可以有16個(gè)支路，即可以控制16個(gè)電器，而這16個(gè)支路的電路形式完全相同，在本次設(shè)計(jì)模型中，可選擇其中的一個(gè)或幾個(gè)支路來演示。以P2.1口為例，將其連接到繼電控制電路中三極管9012的基極，三極管的射極接繼電器 ，使整個(gè)控制部分接到交流電器中。當(dāng)P2.1輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器吸合，對(duì)應(yīng)的電器設(shè)備電源接通，設(shè)

27、備開啟工作；否則P0或P2口相應(yīng)引腳輸出為高電平，三極管截止，繼電器斷開，對(duì)應(yīng)的電器設(shè)備因斷電而不能工作。其電路原理圖如圖3.6所示。 圖3.6 接收控制部分的電路原理圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1遙控發(fā)射器程序設(shè)計(jì)此系統(tǒng)是一個(gè)紅外遙控發(fā)射器，設(shè)計(jì)目的就是根據(jù)按鍵的不同，發(fā)射出不同的紅外信號(hào)。傳統(tǒng)的遙控器都是采用遙控發(fā)射專用集成芯片，例如飛利浦公司生產(chǎn)專用芯片SAA3010，三菱公司生產(chǎn)的M50462P專用發(fā)射芯片。由于這些芯片的功能鍵數(shù)及功能受到特定的限制，只適合于某一專用電器產(chǎn)品的應(yīng)用，應(yīng)用范圍受到限制。本系統(tǒng)采用單片機(jī)制作，采用編程的方法，由于編程具有靈活性，故應(yīng)用范圍較廣，操作碼可隨意設(shè)定。

28、主程序流程圖如圖4.1所示： 進(jìn)入中斷處理，鍵掃描判斷機(jī)芯種類執(zhí)行相應(yīng)的遙控發(fā)射程序是否鍵已松開結(jié)束中斷返回結(jié)束開始初始化是否有鍵按下 否 是 否 是 圖4.1 遙控發(fā)射主程序流程圖4.2 鍵盤掃描程序鍵盤掃描程序就是掃描鍵盤看是否有鍵按下，如有鍵按下，判斷出是哪一個(gè)鍵，當(dāng)確定按下某一個(gè)鍵后，即執(zhí)行紅外發(fā)射程序。掃描的方法是判斷P1口各位的電平，無按鍵按下時(shí)，各位均為高電平，當(dāng)某一個(gè)按鍵按下以后，該位即為低電平。通常，按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，均利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷。一個(gè)電壓通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉和時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定接通，在斷開時(shí)也不會(huì)一下斷開。

29、因而，在閉合和斷開的瞬間均伴隨著一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為510ms。按鍵電路的消抖措施通常有硬件和軟件兩種方法24。硬件消除鍵盤抖動(dòng)措施主要就是外加雙穩(wěn)態(tài)電路或者濾波電路的方法。本電路采用的是軟件消抖的方法，就是調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，延時(shí)時(shí)間設(shè)定為6ms。 4.3 定時(shí)器中斷服務(wù)程序 定時(shí)器T1作為發(fā)射時(shí)間控制器，當(dāng)確認(rèn)某一按鍵被按下后，T1開始記時(shí)，記時(shí)時(shí)間為50ms，記時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器1產(chǎn)生中斷，紅外脈沖停止發(fā)射。同時(shí)將紅外脈沖發(fā)射端口P3.4電平置成無效電平。定時(shí)器T0作為紅外線發(fā)射頻率控制器，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到產(chǎn)生中斷，將P3.4端口反轉(zhuǎn)一次，同時(shí)對(duì)定時(shí)器重新裝

30、初值，定時(shí)時(shí)間與前相同，T0重新定時(shí)，時(shí)間到又將P3.4端口反轉(zhuǎn)一次，如此往復(fù)，直到定時(shí)器1記時(shí)時(shí)間到，關(guān)閉定時(shí)器1和定時(shí)器0重新回到主程序。此處采用了一個(gè)位標(biāo)志bz，在宏指令中將其定義為位尋址區(qū)的07H，當(dāng)定時(shí)器在執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，將該位定義為高點(diǎn)平1，使主程序不斷的查詢?cè)撐?，?dāng)該位為1時(shí)，等待中斷程序的執(zhí)行，此時(shí)向外發(fā)射紅外脈沖；當(dāng)該位為0時(shí)，中斷結(jié)束，主程序繼續(xù)向下執(zhí)行。4.4 遙控接收程序設(shè)計(jì)遙控接收器是根據(jù)接收到的不同頻率的紅外光信號(hào)，由CPU轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的控制功能對(duì)控制電路實(shí)施控制。當(dāng)接收電路接收到第一個(gè)紅外線脈沖時(shí)，中斷INT1被觸發(fā)，啟動(dòng)定時(shí)器1和計(jì)數(shù)器0。定時(shí)器1作為計(jì)數(shù)時(shí)間

31、控制器，計(jì)數(shù)器0作為在規(guī)定記數(shù)時(shí)間內(nèi)所記得的紅外脈沖數(shù)。接收信號(hào)端接至P3.3和P3.4口，該兩引腳為復(fù)用引腳，P3.3引腳復(fù)用為外部中斷1請(qǐng)求輸入端；P3.4引腳復(fù)用為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端。當(dāng)收到第一個(gè)紅外脈沖時(shí)，INT1被觸發(fā)，T0和T1開始工作，每收到一個(gè)紅外脈沖，計(jì)數(shù)器0記數(shù)值加一，當(dāng)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到，產(chǎn)生中斷，保存計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值。由于定時(shí)時(shí)間為50ms，故各種不同狀態(tài)對(duì)應(yīng)的紅外脈沖數(shù)大約為15、30、45、60、75、90、105、120個(gè)，然后將記數(shù)值與上述各值比較。由于存在誤差，計(jì)數(shù)器0的記數(shù)值不可能嚴(yán)格和上述值相等，只要近似相等就行，限制的誤差范圍為5，即將記數(shù)值加

32、減5得到兩個(gè)數(shù)值，再判斷哪一個(gè)值在這一范圍之內(nèi)，即可斷定遙控發(fā)射器發(fā)射出的紅外信號(hào)的發(fā)射頻率即為該值，從而可斷定出遙控操作，然后由接收遙控器CPU將其轉(zhuǎn)化為控制操作，對(duì)外電路實(shí)施控制功能。程序流程圖4.2所示：定時(shí)器T1定時(shí)時(shí)間到定時(shí)器T1中斷，計(jì)數(shù)器T0停止計(jì)數(shù)查詢各預(yù)定記數(shù)值是否在T0記數(shù)值加減5的范圍內(nèi)查到該值將對(duì)應(yīng)P1口位的電平翻轉(zhuǎn)結(jié)束調(diào)初始化過程接收到第一個(gè)紅外脈沖，INT1 被觸發(fā)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器T0和定時(shí)器T1開始 是 否 是 否 是 否圖 4.2 遙控接收流程圖4.5 程序清單 #include "reg52.h"sbit ir=P20;/紅外發(fā)射管控制腳，使用2

33、4M晶振sbit led = P21;sbit ka=P10;sbit kb=P11;sbit kc=P12;sbit kd=P13;unsigned int count, set_count; /中斷計(jì)數(shù)，設(shè)定中斷次數(shù)bit irflag,keyflag; /紅外發(fā)送標(biāo)志位,按鍵標(biāo)志位unsigned char irsys=0x00,0xff;/16位用戶碼unsigned char irdata,ircode; /發(fā)送的紅外數(shù)據(jù)void main() timer0_init(); /定時(shí)0初始化 count=0; /中斷計(jì)數(shù)先清0 irflag=0; /紅外發(fā)射標(biāo)志先置0 while(1)

34、 keyscan(); /鍵值掃描 if(keyflag) /若有按鍵按下 led = 0; delay(10); ir_send(); /發(fā)送紅外編碼 delay(500); keyflag=0; /按鍵標(biāo)志清零 delay(100); else led = 1; void timer0() interrupt 1 /定時(shí)器0中斷 count+; if(irflag=1) ir=ir; /有發(fā)射標(biāo)志，則發(fā)射38khz的矩形波 else ir=1; /否則不發(fā)射，即相當(dāng)于發(fā)射編碼中的低電平void delay(unsigned int a)/延時(shí)約1ms，晶振24M ,此處延時(shí)不需很精確uns

35、igned char i;while(-a!=0)for(i=300;i>0;i-); /若是12M晶振i=125void keyscan() / 按鍵掃描 if(ka=0) delay(5); while(!ka); keyflag=1;irdata=0x0a; /a鍵按下，則發(fā)射數(shù)據(jù)0x0a if(kb=0) delay(5); while(!kb); keyflag=1;irdata=0x0b; /a鍵按下，則發(fā)射數(shù)據(jù)0x0a if(kc=0) delay(5); while(!kc); keyflag=1;irdata=0x0c; /a鍵按下，則發(fā)射數(shù)據(jù)0x0a if(kd=0)

36、 delay(5); while(!kd); keyflag=1;irdata=0x0d; /a鍵按下，則發(fā)射數(shù)據(jù)0x0avoid ir_send() /發(fā)送紅外數(shù)據(jù) set_count=692;/672; /發(fā)送編碼中的引導(dǎo)碼(9ms高電平+4.5ms低電平) irflag=1; /啟動(dòng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射 count=0; /中斷計(jì)數(shù)清0 TR0=1; while(count<set_count); TR0=0; set_count=346;/336; /發(fā)送編碼中的4.5ms低電平(/后為12M晶振下的數(shù)值) irflag=0; /低電平則不發(fā)射 count=0; TR0=1; wh

37、ile(count<set_count); /等待發(fā)送完 TR0=0; ircode=irsys0; /發(fā)送16位用戶碼的前1-8位 ir_sendbyte(); ircode=irsys1; /發(fā)送16位用戶碼的前9-16位 ir_sendbyte(); ircode=irdata; /發(fā)送8位數(shù)據(jù)碼 ir_sendbyte(); ircode=irdata; /發(fā)送8位數(shù)據(jù)反碼 ir_sendbyte(); set_count=43;/35; /發(fā)送編碼中的0.56ms高電平 (/后為12M晶振下的數(shù)值) irflag=1; count=0; TR0=1; while(count<set_count); TR0=0; ir=1; delay(23); /延時(shí)23ms（編碼中的23ms低電平） set_count=692;/670; /發(fā)送編碼中的引導(dǎo)碼(9ms高電平+4.5ms低電平) irflag=1; count=0; TR0=1; while(count<set_count); TR0=0; set_count=346;/336; /發(fā)送編碼中的4.5ms低電平(/后為12M晶振下的數(shù)值) irflag=0; count=0; TR0=1; while(count<set_count); TR0=0; set_cou