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电电扇遥控器设想

发布时间:2019-07-07

  电电扇遥控器设想_电子/电_工程科技_专业材料。结业设想 摘 要 红外遥控手艺大大提高了劳动出产率、降低了成本、减轻了工人劳动强度、改善劳动 前提。而微机手艺呈现,使现代科学获得了质的飞跃,给现代工业测控范畴带来了一次新 的。红外遥控系统

  结业设想 摘 要 红外遥控手艺大大提高了劳动出产率、降低了成本、减轻了工人劳动强度、改善劳动 前提。而微机手艺呈现,使现代科学获得了质的飞跃,给现代工业测控范畴带来了一次新 的。红外遥控系统是通过红外线的精准定位节制模式来节制被控对象,整个节制系统 次要调集了数字电以及模仿电。硬件电则包罗了红外发射电以及红外接管电两 部门。发射电次要将红外信号通过键盘输入、编码调制以及红外发生器等一系列硬件电 传输给接管电,而领受电则解调、解码等电来识别所接管的红外信号。电电扇做 为一种老牌的电器,具有价钱廉价、摆放便利、体积轻盈等特点,拥有大部门的市场份额, 市场的需求促使了电电扇的成长,精准的遥控开关设想可以或许提高电电扇的工做机能,提高 舒服性、不变性。 本设想以 AT89C51 单片机做为焦点,分析了单片机中缀系统、按时器、计数器等功 能, 连系红外光的长处设想出了一款电电扇遥控安拆。 针对分歧功能的遥控操做实现路子, 红外遥控发射器通过识别分歧的红外光线频次来区别分歧功能的操做。红外遥控领受器则 颠末识别红外线频次、查表识别具体要操做要求,完成对被控对象的及时节制。 环节词:红外遥控;电电扇;数字电;模仿电;AT89C51 I 结业设想 Abstract Infrared remote control technology greatly improves labor productivity , reduce costs , reduce labor intensity and improve working conditions . The emergence of computer technology , so that modern science has been a qualitative leap to the modern field of industrial measurement and control has brought a new revolution. Infrared remote control is an infrared remote control system to control the use of the controlled object system, the entire system consists of digital and analog circuits composed of two parts . Emitting portion includes a keyboard matrix , coded modulation , LED infrared transmitter ; receiving portion comprises an infrared light emitting LED , demodulation, decoding circuit . As a veteran of electrical ns with cheap, convenient place , lightweight characteristics, occupy most of the market share, market demand led to the development of electric ns , precise remote control switch designed to enhance the n work performance, improved comfort and stability. The design AT89C51 microcontroller as the core , combines the advantages of microcontroller interrupt system , timers, counters and other features, combined with infrared light designed an electric n remote control device. For remote operation type , the remote transmitter via the transmission frequency of the infrared light to distinguish between the different control operations . Identification of the remote receiver via infrared light receiving frequency control operation is judged to complete the infrared remote control transmitter and receiver process. Key words: Infrared remote control; ns; digital circuits; analog circuits; AT89C51 II 结业设想 目 录 摘 要 ............................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................................... II 第 1 章 绪 论 ............................................................................................................................. 1 1.1 家电遥控手艺的研究布景 ............................................................................................. 1 1.2 遥控手艺国表里研究现状及成长趋向 ......................................................................... 1 1.3 红外通信手艺概述 ......................................................................................................... 3 1.4 本文研究的具体内容 ..................................................................................................... 3 第 2 章 工做道理及总体设想 ..................................................................................................... 5 2.1 红外遥控发射部门 ......................................................................................................... 6 2.2 红外信号领受部门 ......................................................................................................... 6 2.3 红外编码 ......................................................................................................................... 7 2.3.1 红外编码尺度设想 ............................................................................................... 7 2.3.2 二进制信号的调制 ............................................................................................... 8 2.3.3 二进制信号的解调 ............................................................................................... 8 2.3.4 二进制信号的解码 ............................................................................................... 9 第 3 章 硬件设想 ......................................................................................................................... 10 3.1 时钟电 ....................................................................................................................... 10 3.2 复位电 ....................................................................................................................... 10 3.3 按键及其接口电 ....................................................................................................... 11 3.4 红外遥控道理及其设想 ............................................................................................... 12 3.5 红外发射电 ............................................................................................................... 13 3.6 红外遥控领受电 ....................................................................................................... 13 3.6.1 红外信号领受电 ............................................................................................. 14 3.6.2 节制部门电 ..................................................................................................... 14 3.4 电源电 ....................................................................................................................... 16 第 4 章 软件设想 ......................................................................................................................... 17 4.1 模块化法式简介 ........................................................................................................... 17 4.2 遥控发射从法式设想 ................................................................................................... 18 4.3 红外领受从法式设想 ................................................................................................... 19 第 5 章 软件调试 ......................................................................................................................... 22 5.1 仿实 ....................................................................................................................... 22 5.2 仿实正在现 ....................................................................................................................... 23 结 论 ........................................................................................................................................... 26 致 谢 ........................................................................................................................................... 27 参考文献 ....................................................................................................................................... 28 附录(法式清单) ....................................................................................................................... 29 结业设想 第1章 绪 论 1.1 家电遥控手艺的研究布景 跟着科学手艺的高速成长,人们对物质文化的逃求日益增高,各类具有高科技手艺元 素的电子产物曾经融入人们的日常糊口之中。遥控手艺的呈现给人们的糊口带来了良多便 利,人们脱节了保守按键模式的操做体例,仅需要按下遥控器就能够实现对设备的及时操 做。保守模式的遥控器操纵了专属的遥控编码法式以及取之相对应的解码调制电来实现 对被控对象的节制。虽然操做简单、便利快速,然而仅仅合用于某一专属设备,节制 对象单一,而新型的以单片机为节制焦点的红外遥控安拆则打破这一弊病,法式编写矫捷 多变、节制对象多样。红外遥控手艺的呈现,不只大大提高了劳动出产率,降低了成本, 并且减轻了人们的劳动强度,改善了劳动前提。而微机手艺的呈现,则使现代科学研究得 到了质的飞跃,给现代工业测控范畴带来了一次新的。红外遥控器安拆以其体积小、 分量轻、便照顾、能耗低、不变性强、花费低等诸多长处而成为当今社会必不成少的节制 安拆。 电电扇取人们的日常糊口互相关注,其是人们渡过炎热炎暑炎天必不成少的家用电 器,虽然现正在空调正在城市中曾经相当遍及,并有替代电电扇的趋向,但因为大部门炊庭消 费程度的,介于电电扇的主要性,其将很长一段时间正在中小城市以及村落家电行业中 占领不成小视的地位。市场的需求促使了电电扇的成长。跟着科技的成长,智能化程过活 益增高,电电扇也插手了智能化元素,智能化促进了电电扇正在人们糊口中的适用价值。因 此,对于电电扇的开辟和设想仍然有着较大的适用价值。跟着一系列手艺的成熟,诸多厂 家将一些新型的科技元素注入到了电电扇中,使得其人道化程度更高,愈加切近人们的生 活。如正在平安防备手艺、智能化设定手艺、照明手艺、语音手艺等等,如斯丰硕多彩的功 能大大的提高了电电扇正在家用电器市场中的合作力。精准的遥控开关设想可以或许提高电电扇 的工做机能,提高舒服性、不变性。给人们的糊口带来诸多便当。 1.2 遥控手艺国表里研究现状及成长趋向 遥控节制手艺的成长是以通信手艺、电子手艺以及节制手艺为基石成长起来的。遥控 1 结业设想 节制器既能够实现离散信号的传送, 例如电电扇开关信号, 也能够以实现持续信号的传送, 例如电电扇风速及时监测取办理。遥控安拆的发源是源于出名发现家尼古拉·特斯拉,其 取 1898 年研发除了第一台遥控器。自此到 60 年代初期,因为科学手艺的畅后,以及市场 需求较少,遥控手艺一直无法获得快速的成长。70 年代末期,因为数字电子手艺、模仿电 子手艺、 计较机通信手艺等理论以及制制工艺的成熟, 遥控手艺才发生了翻天覆地的成长。 曲到今天,各类新型的遥控手艺面世,大大的改变了人们的糊口以及思惟模式。遥控 传输模式大致上履历了从传输到无线传输,从振动子波源到红外线光波传输,最初到 将计较机总线节制位焦点的红外遥控传输这几个次要的阶段。无论操纵而厚沉传输体例, 将所要及时的信号精准的传送出去,而且可以或许快速精确的对被控对象进行节制常主要 的。早起的无线传输体例,因为容易遭到电磁波的干扰,信号输出会遭到很大的影响, 如许带来了操做方面的失误。其取红外线比拟较,所可以或许照顾的消息量少,易遭到干 扰。目前研究出的较为抱负的遥控体例是光控体例,操纵红外线遥控体例代替保守的以超 声波模式的遥控体例,是此后所要研究的支流趋向。 现阶段家用电器大大都采用红外遥控安拆来实现对设备的可行节制,红外遥控安拆以 其精准的节制手段,抗干扰能力强等长处而被人们普遍接管利用。价钱低廉,编码简单, 近距离的遥控利用红外遥控很是有劣势。由外一体化领受头的呈现,大大降低了红外 遥控的成本和手艺难度,目前不只正在家电范畴,正在玩具、安防等范畴也有普遍的使用。红 外遥控系统次要由红外遥控发射安拆、红外领受设备、遥控微处置机等构成。因而,遥控 系统是一涉及单片机的数字系统。遥控节制器正在必然的程度上一高了人们的工做效率,增 加了人们的糊口,提高了人们的糊口质量。遥控由高产的发现家 Robert Adler 正在五 十年代发现的。红外遥控手艺的成长是始于上世纪七十年代,其一呈现就收到了国表里学 者的普遍关心,红外遥控手艺的焦点道理是操纵红外线传到信号,将信号指令以红外频次 的体例进行可行的传输。红外遥控具有性、物理特征取可见光类似性、无穿透妨碍物 的能力及较强的荫蔽性等特点。跟着红外遥控手艺的开辟和敏捷成长,良多电器都使用了 红外遥控,而电电扇也不破例。从纯真的正在电电扇面板上通过按钮节制,到短距离(10M 以 内)的遥控,虽然改变不大,但其带来的便当无疑是庞大的。而红外遥控手艺的成熟,也 使得遥控电电扇变得设想简单,价钱低廉。 现阶段国内红外遥控电子元器件的合作很激烈,导致了价钱的低廉,概况上有益于消 费者,可是持久恶性合作,互相压价钱,必将导致产质量量的下降,最终损害的只能是消 费者。红外遥控的前景仍然看好,不外红外遥控的现状不容乐不雅。红外遥控是单工的红外 通信体例,整个通信中,需要一个发射端和一个领受端。信号发送端口次要是通过单片机 将待发送的信号调制解码成一系列能够被识此外脉冲信号,通过红外接管端口将所发送的 信号接管识别,以此实现对被控对象的可行节制。整套红外节制系统的成本低廉,易被广 大通俗的消费者所接管利用。不只如斯,红外节制安拆靠得住性高,抗干扰能力强,红外接 受端不只能够实现对信号的接管,还能够实现对其进行放大、矫正、整形等等功能,近十 年,因为高科技的迅猛成长,为红外遥控手艺的成长带来庞大的鞭策力,其正在各行各业得 2 结业设想 到了普遍的使用,出格是取人们联系最为慎密的家用电器财产,跟着经济的成长,人们的 糊口程度逐步提高,现在人们对物质文化的逃求不只仅是满脚是适用性了,还需要正在其智 能型、舒服性以及便利快速性等做文章。红外遥控手艺的呈现正好合适现阶段人们所逃求 的物质文化需求。 1.3 红外通信手艺概述 无线遥控手艺按照传输波形的分歧能够将其分为:声控遥控、超声波遥控、无线电波 遥控以及红外线体例遥控。无线电波式的遥控体例节制切确度差,容易对附近的手机通信 以及电视机信号形成必然的影响,严沉时会带来极大的噪声,以至会影响其一般利用,除 此之外,本身也容易遭到其他电波的影响,节制会带来很多误动做,因而,因为其诸多的 错误谬误而正在现实糊口中利用较少。超声波式遥控节制因为本身频次带宽较小,本身所能涵盖 的消息量小,传输信号过程中也容易遭到电波的干扰,因而超声波式遥控系统正在现实 中投入的也较少,未被大量利用。声波遥控因为其识别能力差,正在空气中容易损耗掉,故 利用较少。现阶段广为传播的红外线遥控体例一路抗干扰能力强、易于被识别、制形成本 低廉、传输消息量大以及节制切确无误等一系列有点而被人们普遍接管利用,红外线遥控 手艺是以将信号以红外线的形式来进行传输消息。同时跟着数字电子手艺以及模仿电子技 术的迅猛成长,以单片机为新型节制焦点的安拆正在红外遥控中的使用越来越遍及,单片机 能够将红外信号以数字的表达形式来进行传送,操纵红外线来制制的遥控安拆成本小、沉 量轻、体积小,通过数字编码以及二进制调制等体例能够实现对复杂消息的无效节制,如 此不只抗干扰能力强、不易发生误动做、整个节制过程中所耗损的能量低,达到了节能的 结果;红外线遥控系统不会将传输的信号泄露于之外,同时不会对其他通信设备以及 电视机等设备形成信号干扰,不会影响其他设备的一般利用。易识别、传输效率高、不变 性强,节制精准无误。所以现阶段遍及的家用电器中都是以红外线为信号传输载体来实现 对被控对象的无效节制。 从布局上来说,红外线遥控节制系统次要包罗有信号发射器、集成一体化信号领受端 口、单片机节制系统、扩展接口等等几部门构成。红外线遥控器通过单片机调制解码功能 来实现对信号的编码,通过编码将原有的信号以数字的形式表达出来。红外遥控领受端口 不只仅能够接管发射端发出的信号,还能够将信号进行校正、调整、放大以及解码为能够 实现对被控安拆节制的脉冲信号。用于实现对被控对象节制的遥控编码脉冲信号是一组以 串行体例来表达的二进制码编码,现正在存正在如下需要处理的难题:若何切确无误的领受红 外线遥控通信消息;解码编程软件的优化设想、系统节制法式的优化可行设想。 1.4 本文研究的具体内容 本文写做中给出了基于单片机遥控节制系统的硬件、软件设想取实现方式。硬件部门 3 结业设想 次要包罗基于 PROTEUS 的系统道理图的设想、仿实。软件设想次要包罗 C 言语正在法式设想 中的使用,用键盘输入电电扇索要施行的操做,而且通过红外线进行传输节制信号。 本文通过如下几部门进行引见: 1.研究取进修单片机的相关学问,本细致进修 AT89C51 的功能以及布局。 2.研究国表里遥控开关的成长趋向,领会其正在设想中的一些具体的要求以及特点。 3.研究遥控开关的硬件设想,领会其正在本次设想中具体的硬件电、硬件模块。 4.研究基于单片机的遥控开关的软件设想。 5.成立 protues 仿实模子,调试系统,使其满脚本次设想的要求。 4 结业设想 第2章 工做道理及总体设想 红外遥控系统是集中集光、电于一体的系统。其工做道理是用户按键信号经单片机编 码处置后为脉冲信号,经由红外发射头发送出去;领受端由红外一体化领受头实现对 领受信号的放大解调并还原为数据流,经由单片机解码后对相关 IO 口进行操做,从而完 成整个遥控操做。 整个系统次要是由电源电、红外发射电、红外领受电、LED 显示电等部门组 成。系统硬件由以下几部门构成:红外数据发射电,键盘采用通俗按键键盘,按键同一 接正在单片机 P0 口。全体设想思为:按照扫描到分歧的按键值对发射脉冲编码赋值后 AT89S51 将按照数据处置要求从 P3.5 输出节制脉冲取 T0 发生的 8KHz 的载波(周期是 26us)进行调制,经 NPN 三极管对信号放大驱动红外发光管将节制信号发送出去。红外数 据领受则是采用 HS38B 一体化红外领受头,内部集成红外领受、数据采集、解码的功能, 只需正在领受端 INT0 检测头信号低电平的到来,就可完成对整个串行的信号进行阐发得出 当前节制指令的功能。然后按照指令去操做电电扇工做,总体如图 2-1 所示 遥 控 按 键 编 码 单 片 机 红 外 发 射 管 红 外 传 输 执 行 部 分 解 码 单 片 机 红 外 接 收 图 2-1 系统总体布局框图 5 结业设想 2.1 红外遥控发射部门 单片机不工做时一曲处于低功耗形态,采用了空闲节电工做体例。当遥控器的某一按 键被按下当前,外部中缀 1 发生中缀,单片机进入工做形态,查询键盘按下的是哪一 个按键,当确认按键后,节制软件启动按时器 T0、T1,T1 做为发射时间节制器,T0 做为 红外线 按时溢出时中缀法式使红外管接口电转一次,写时器 的初值分歧,正在输出端口就获得分歧的发射频次。T1 按时溢出时中缀法式封闭封闭 T0 定 时器,遏制红外线发射。其设想道理框图如下。 ? 5V电源 行列式键盘 红外管发射电 AT89C51 低功耗空闲体例 节制电 图 2-2 红外遥控发射设想道理图 2.2 红外信号领受部门 单片机红外遥控领受器次要有单片机、红外遥控领受电、形态电、节制电 以及单片机的一些外围电构成。操纵单片机中的 T0 做为红外脉冲计数器,T1 做为计 数时间节制器。当电中红外领受管领受到第一个红外脉冲时,外部中缀 1 被触发,启动 计数器 T0 和按时器 T1。按时溢出,中缀法式封闭计数器 T0,读入计数值并进行判断,确 定操做对象(遥控按键)对其进行反转操做,节制电对所节制的负载进行开或关。还可 对领受电实行上锁功能,对节制电上锁后,遥控器不克不及对节制电实施遥控功能。其 设想道理方框图如下图 2-3 所示: 6 结业设想 数码管显示 红外领受头 AT89C51 手动按键 节制单位 整流变压 ? 5 V 电源 220V交换电源 图 2-3 红外信号领受设想道理图 2.3 2.3.1 红外编码 红外编码尺度设想 本设想中采用分歧的脉宽宽度来实现二进制信号的编码,编码由发送单片机来完成。 以间隔 0.56ms、 脉宽为 0.565ms、 周期为 1.125ms 的组合暗示二进制的 “1” ; 以间隔 1.685ms、 脉宽为 0.565ms、周期为 2.25ms 的组合暗示二进制的“0” ,其波形如图 2-4 所示。 Bit1 Bit0 0 . 56 ms 1.125 ms 1 .685 ms 2 .25 ms 图 2-4 二进制信号“1”和“0”的编码 遥控编码脉冲信号由指导码、识别码、识别反码、节制码、节制反码信号构成。指导 码也叫起始码,由宽度为 5ms 的高电安然平静宽度为 3ms 的低电平构成,用来标记遥控编码脉 冲信号的起头。如图 2-5 所示。 5 ms 高电平 3ms 低电平 图 2-5 信号指导码 识别码也可称之为系统识别码,识别码指令能够用来当前遥控节制器的操做种 7 结业设想 类,以此区别各类各样的遥控节制系统,防止取之不相对应的遥控器对当前节制系统进行 误操做。节制码也可称之为功能实现码,通过节制码能够实现对被控对象所要实现功能的 具体节制, 接管端口接管功能实现码的二进制编码, 通过查表来实现各类分歧的功能操做, 系统识别反码取节制操做反码取之对应的是识别码取节制码各自的反码,串行二进制数据 码时序图如下图 2-6 所示。 指导码 识别码 识别反码 节制码 节制反码 图 2-6 串行数据码时序图 2.3.2 二进制信号的调制 二进制信号的调制仍由发送单片机来完成,如图 2-7 所示, A 是二进制信号的编码波形, B 是频次为 38KHz (周期为 26μ s) 的持续脉冲,C 是经调制后的间断脉冲串(相当于 C = A ×B),用外发射二极管发送的波形。图 2-7 中,待发送的二进制数据为 101。图中脉 冲个数仅为示意非线” A B C C ? A?B 图 2-7 二进制信号的调制 2.3.3 二进制信号的解调 HS38B 的解调可理解为:脉冲信号串时输入时,输出端显示的电平为低电平,不然输出 端口电平为高电平。可间接取单片机串行输入口及外中缀相联,以实现随时领受遥控信号 8 结业设想 并发生中缀,然后由单片机对编码还原。 2.3.4 二进制信号的解码 通过单片机能够实现红外载体所存储的二进制信号码的解码调制,单片机将红外接管 端口所接管的信号进行解码识别,然后查表获得取之相对应的具体实现功能,如图 2-8, 把波形 E 解码还原成原始二进制数据消息 101。 D 原码“ 1” 原码“0” 原码“1” E 图 2-8 红外领受头领受及输出波形 9 结业设想 第3章 硬件设想 3.1 时钟电 时钟电是单片机节制系统中必不成少的硬件电,单片机的无效运转的基准频次是 通过增设的时钟电的振荡来供给的。石英晶体振荡机能优良,运转时抗干扰能 力极强,工做频次极其不变。所以,凡是选择石英晶体来发生单片机的基准工做频次。通 过基准频次来节制单片机最小工做系统中频次的精确性。同时,石英晶体还可发生振荡电 流,向单片机输入时钟脉冲信号。单片机都能够构成一个内部振荡电的高增益反相放大 器,此中引脚 XTAL1 和 XTAL2 别离对应着此放大电的输入端口以及输出端口。这个 放大电取具有反馈功能的石英晶体或者陶瓷谐振器配合构成了自激振荡器,以此为单片 机供给脉冲信号,设置的脉冲信号也就是单片机运转的速度,正在此次设想中,我们将晶振 频次设置为 12MHz,换句话说就是单片机的工做速度为 12MHZ/S,对于目前单片机来说, 其工做频次是存正在必然的范畴的,最高不克不及跨越 24MHz,不然将会影响系统的不变性。图 3-1 为本次设想的单片机晶振电[9]。本设想中我们采用的是石英晶体,电容为 22pF。 XTAL1 C1 22pF AT89C51 XTAL2 X1 22pF C2 图 3-1 单片机晶振电 3.2 复位电 复位电能够对单片机节制系统的累积误差进行无效消弭,是单片机节制系统中必不 可少的硬件电,单片机正在工做运转中不免会呈现法式运转错误或操做犯错等使得整个系 10 结业设想 统难以运转的环境, 复位电是每一个系统必不成少的电, 它是系统可行取否的先行官, 下面就复位电的感化及其体例展开描述。正在此时必需进行复位操做来填补,复位操做执 行之后,系统沉回地址为 0000H 处施行,复位信号需从单片机 RST 引脚输入进来,本次设 计操纵了按键式电平复位电,如下图 3-3 所示。导致这些最次要的缘由可能是复位电 设想不妥形成的,因而设想一个很好的复位电对于单片机节制系统的运转来说很是的沉 要,这是节制系统运转的根基点。 VCC sm ? E1 22 u Ch RST R1 10 K 图 3-3 复位电 3.3 按键及其接口电 (1)按键接口 如图 2-8 所示为按键接口电,正在按键接口中,其按键是间接取单片机的输 入/输出 I/O 口相毗连的。 AT89C52 P1.0 P1.1 P1.2 图 3-4 式按键接口 11 结业设想 (2)矩阵式按键接口 ? 5V AT89C52 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 K0 K4 K1 K2 K3 K7 K11 K5 K9 K6 K8 K10 行线 列线 矩阵式按键电 矩阵式按键键盘中, 分为行线和列线两种, 行线和列线取矩阵按键开关的两头相毗连, 此中行线V 电源上。矩阵键盘比拟式键盘其扩充的量大大添加,例如常见 的 4*4 矩阵键盘占用的 I/O 口为 4+4=8 个, 当需要扩充为 20 键输入时只需要 4+5=9 个 I/O 口,而采用式键盘的时候要别离用掉 16 个 I/O 口和 20 个 I/O 口,因为单片机的 I/O 口数量无限, 很难将大量的 I/O 口用于, 明显矩阵键盘可以或许大大的削减系统 I/O 口的利用, 当没有按键按下时,行线会处于高电平形态;当有按键动做时,行线和列线将导通。这是 矩阵式按键来识别按键能否按下的环节策略。 ,为了识别按键,必需将矩阵键盘中的行线 和列线信号进行共同起来,颠末恰当的处置后,才能按键闭环的。 3.4 红外遥控道理及其设想 红外线遥控系统的发射端口电次要构成部门是通过红外发光二极管通以电源,一次 驱动其能够发出可被识此外红外线光电波,红外线遥控系统的的领受端口电的次要构成部 分是由红外线光波领受器件二极管、三极管以及硅半导体材料的光电池所构成,它们将发 射端所发射的信号通过单片机解码等操做,转换为能够被识此外信号。 信号发射端口一般是由指令键盘按钮、指令编码调制系统、电源模块以及系统驱动电 等几部门所形成的。放按下指令键盘按钮,就能够输出分歧的功能,实现对被控对象的 及时无效的节制。单片机将所传输的消息进行二进制解码等等操做,就能够红外线的 成功靠得住的传输,而不易遭到的影响。如斯的红外遥控系统的成功靠得住运转。红 外领受端次要是将发射端所发出的信号进行领受、解码操做,以使得其被系统所识别。 下图 3-6 暗示出了红外遥控系统的次要构成部门以及工做道理,如图所示,红外系统 次要包罗有键盘、解码取调制、红外遥控器、光电放大电以及单片机解码电等几部门 构成。而整个领受部门将完全由上述的 PC838 红外一体化收头来完成,本设想的发射部门 采用成品遥控器来发送节制信号。 12 结业设想 键盘 光电放大 解码取调制 解码 单片机 解码 红外遥控器 红外领受头 图 3-6 红外遥控系统框图 3.5 红外发射电 红外信号发射端口的构成部门一般是利用了 Ga、As 等金属材料而制成的红外光波发 射二极管,其本身可以或许承载很大的电流,光波发射强度大,正在的过程中呈现损耗小, 传输的距离长,抗干扰能力强。这里采用的 SIR333 是 GaAlAs 红外发射二极管,其特点 是 体积小、功耗低、高发射强度、高靠得住性、发射角度 45°、SIR333 管子曲径 5mm。红外遥 控系统普遍使用于军工、平易近用、工业制制等等范畴,市场拥有率高,是现代化糊口不成或 缺的电子产物之一。 单片机通过软件编程将调制好的脉冲信号从 P3 口第 6 脚(P3.5)将数据输出。因而 电由红外发射头,一个 NPN8050 的三极管和两个限流电阻构成。按照红外发射头工做时 的电流需要,采用 280 倍的放大器 S8050。同时红外发射头的串接电阻正在 100 欧姆数量级, 这里采用 68 欧姆。8050 的基极接千欧级电阻,这里选用 5.1K 欧姆的电阻。红外数据射发 射电图如 3-7 所示。 VCC P 3.5 图 3-7 红外驱动发射电 3.6 红外遥控领受电 本部门电是该设想中硬件电的沉点部门,系统由红外领受电,单片机电,设 备驱动电,形态显示电构成。全体框图见图 5. 遥控信号的还原是通过 P3.1 输入二进制脉冲码的高电平取低电平及维持时间,当接 13 结业设想 收头领受信号时,单片机发生中缀,并正在 P3.1 口对信号电平进行识别,并还原为原发送数 据,这正在后面的软件设想中会具体引见到。数据畅通过单片机处置后送驱动节制部门。并 通过数码管显示用电设备的个数。 3.6.1 红外信号领受电 HS38B 是用外遥控领受的小型一体化领受头, 它的次要功能包罗放大,选频,解调 几大部门,要求输入信号需是曾经被调制的信号。颠末它的领受放大息争调会正在输出端曲 接输出原始信号的反相信号。 其不需要任何外接元件, 就能完成从红外线领受到输出取 TTL 电平信号兼容的所有工做, 而体积和通俗的塑封三极管大小一样, 从而使电达到最简化, 活络度和抗干扰性都很是好。它适合于各类红外线kHz。领受器对外只要 3 个引脚:从左至左顺次为 OUT、GND、VCC。OUT 脚即图示 1 号脚取单片机 IO 口间接相连。芯片如图 3-18 所示。 红外领受头内部放大器的增益很大,很容易惹起干扰,顺次正在领受头的供电脚上必需 加上滤波电容。故红外领受部门电如下: 1 2 3 图 3-8 HS38B 引脚 VCC 3 2 1 ?C 22 pF P3.1 GND 图 3-9 红外领受头电 3.6.2 节制部门电 单片机收到红外领受头解调后的信号后,对其进行解码,从中解出节制码,此时系统 将转至对具体设备的节制工做。本设想中受控设备为四个,采用 LED 灯模仿,且受控设备 电源为 9V 因而若何防止供电电源取受控设备电源间的干扰也是需要考虑的部门。 14 结业设想 正在节制部门采用了隔离驱动电,用光电器件做为隔离元件,操纵光耦来隔离两电 源,以防止电流噪声影响单片机的工做。光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起 来的器件,发光二极管是把输入边的电信号变换成不异纪律变化的光,而光敏三极管是把 光又从头变换成变化纪律不异的电信号,因而,光起着前言的感化。因为光电耦合器抗干 扰能力强,容易完成电平婚配和转移,又不受信号源能否接地的。所以使用日益普遍。 光电隔离的目标是割断两个电的电气联系,使之彼此,从而也就割断了噪声从一个 电进入另一个电的通。光电隔离是通过光电耦合器实现的。外壳有金属的或塑料的 两种。发光二极管和光敏三极管之间用通明绝缘体填充,并使发光管取光敏管瞄准,以提 高其活络度,光电耦合器的电符号如图 3-10 所示。 图 3-10 光电耦合器道理图 光电耦合器的输出端口取输入端口之间是彼此不干扰的,两者之间彼此不影响对方的 所传输的信号,凡是利用光电耦合器是为实现以下两个次要功能: 电平转换:TTL 电取电源电之间不需另加婚配电就能够传输信号,从而实现了 电平转换。 隔离:输出端口取输入端口之间是彼此不干扰的,两者之间彼此不影响对方的所传输 的信号。 光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。基极引出凡是是经一个电 阻接地。通过毗连接地电阻就能够实现对光电耦合器的活络度以及节制速度进行无效控 制,总的来说,电阻越小,响应速度越高。我们这里采用的是一种无引出的光电耦合器。 图 20 显示了单个受控设备的毗连环境: VCC 330 ACC 470 D1 P2 GND 图 3-11 受控设备取单片机光电隔离 15 结业设想 3.4 电源电 因为本设想不需要高功率电源,所以采用三端稳压器脚以满脚要求。设想全体框架如 下图 3-12 所示。因为正在本电中必要两个分歧电压供电,所以采用了两个固定三端稳压 器,7805 和 7809。正在设想平分出了 2 个支,一个输出的电压为 9V,别的一个输出的电 压为 5V。 5V 的电压源供给电能给音乐播放器, 正在市电供电的环境下, 若何设想一个把 220V 交换电改变成 5V 的曲流稳压电源是至关主要的一步,它将关系到节制系统的不变性取安 全性。接下来,将具体引见设想一个具有 5V 曲流稳压电源的电方式,按照之前给出的 设想目标要求,该稳压电源电需要由降压变压器、整流电、滤波电、稳压电等一 序列电组合而成,最初输出的电压才能满脚要求所需。 。 电源 变压器 整流 电 220V 滤波 电 稳压 电 二次 滤波 图 3-12 电源电框图 16 结业设想 第4章 软件设想 4.1 模块化法式简介 模块化法式设想将是将所要编写的法式进行模块化,取保守的一一编写法式分歧,模 块化法式的编写是通过从法式来挪用子法式,如斯编写法式的体例,易于点窜,易于多人 编写,如许就添加了法式的编写效率。以法式索要实现的各个功能为模块来实现法式的可 行设想,这种编程体例被称之为法式模块化编写体例。模块化的目标是为了降低法式复杂 度,使法式设想、调试和等操做简单化,而正在模块化 C 法式设想的过程中包含*.c 和 *.h 两种主要的文件。 (1)C 言语源文件*.c 提到 C 言语源文件,大师都不会目生。由于我们泛泛写的法式代码几乎都正在这个 .C 文件里面。编译器也是以此文件来进行编译并生成响应的方针文件。方针文件是将我们要 施行的所有法式源代码都存储于此中的一个主要文件,我们能够将抱负过程中的模块化程 序当作是一个黑盒子, 我们只需关怀外表, 而无需关怀其内部构成布局以及所包含的元素, 换而言之就是仅需关怀模块化法式本身具备的功能,而不管模块化法式的实现体例以及设 计的过程。 (2)C 言语头文件*.h 将文件名设置为 LCD.C 文件,LCD 文件向法式驱动核心供给从法式取子法式之间的驱 动源法式代码 Lcd.C PutChar(char cNewValue) ,所设定的文件中部该当包罗本色性的可 以被操纵的法式,该文件的次要感化就是起到引见的感化。引见每个从法式取子法式之间 的跟尾口,以及挪用模块源代码的次要,从法式起首是初始化红外领受端口,然后检 测能否领受到红外信号,若是领受到红外信号,若是领受到红外信号就进入中缀,由于外 部法式以及挪用法式,添加了我们挪用其它法式代码的功能,为了添加法式设想的效率, 头文件的设想是必不成少的。 上述例子傍边的头文件包含编写方式为: #ifndef _(对应的*.C 英文名称大写)_H_ #define _(对应的*.C 英文名称大写)_H_ 17 结业设想 extern void LcdPutChar(char cNewValue); #endif 4.2 遥控发射从法式设想 遥控发射从法式起首是初始化键盘和红外发射端,然后判断按键能否按下,若是有 键盘按下就让其对应的按键编码通过红外发射管发射出去;子法式是让单片机期待按键按 下发送编码信号,若是检测到信号就让其按循序发射指导码、发射指导码、用户码数据码 以及数据的反码,如图 5-1 所示。 起头 初始化按键 红外发射端 N 判断键盘 能否按下 Y 发射指导码 发射用户码 发射用户码 发射数据码 发射数据反码 竣事 图 5-1 遥控发射从法式流程图 图 5-2 为红外发送子法式的流程图。 它每被挪用一次便将累加器中的八位二进制数据 发送出去。法式从高位起头顺次发送累加器中的二进制数据。为‘0’则先发送 1.68ms 的 低电平,为‘1’则先发送 0.56ms 的低电平。然后打开中缀,操纵八位从动沉拆初值按时 器使 T0 口为发生周期 26ms 的脉冲,脉冲持续时间为 0.56ms。脉冲发送完毕,关中缀。曲 至八位数据发送完,本次发射子法式退出。 18 结业设想 进入发射子法式 待发射位为 0 N Y 延时1.68 ms 延时 0 . 56 ms 开中缀、发射 0.56ms脉冲 关中缀 N 八位数据发送完毕? Y 退出发射子法式 图 5-2 遥控发射子法式流程图 4.3 红外领受从法式设想 红外领受从法式的设想过程中,起首是初始化红外领受端口,然后检测能否领受到红 外信号,若是领受到红外信号,若是领受到红外信号就进入中缀,延时 0.14ms,若是计数 N 小于等于 8,脉宽等于 1.125ms 就领受“0” ;若是计数 N 大于 8,脉冲等于 2.25ms 就接 收“1” ;若是计数 N 大于 30,脉冲大于 4.2ms 则计数过长从动分开,红外领受从法式如下 图 5-3 所示。 19 结业设想 起头 初始化红外 领受端口 领受到红 外信号? N Y 进入中缀 延时按时0.14ms 计数N小于等于8, 脉冲等于 1.125ms? N 计数 N大于 8, 脉冲等于 2.25 ms ? N 计数N大于30, 脉冲大于4.2ms? Y 领受“0” Y 领受“1” Y 计数过长 从动分开 前往 图 5-3 红外领受从法式流程图 红外遥控领受部门读码子法式操纵码‘1’和‘0’的电平特征对领受头输出的信号进 行解码。以八位二进制码为一个轮回。正在高电平达到后 0.8ms 对 P3.1 口电平采样,取反后 即为二进制原码,将其逐位保留到累加器中。电平采样后软件延时期待下一个高电平的出 现。等八位数据全数读取完毕退出子法式。 20 结业设想 进入读码子法式 延时 0 . 8 ms 领受头电平高? N Y 0 ? 累加器A 1 ? 累加器 A 期待高电平呈现 期待下一个高电平呈现 N 八位数据能否读完? Y 退出子法式 图 5-4 红外领受子法式流程图 21 结业设想 第5章 软件调试 正在 protues 软件下实现对遥控开关电电扇的仿实模仿。具体要求如下: 1.能遥控电电扇的开、关; 2.能节制和显示电电扇风速的档次; 3.能设定电电扇时间, 如 60min、 30min 和 10min, 时间达到当即堵截电电扇电源。 5.1 仿实 Protues 软件操做如下图 6-1 所示,正在里面新建 File,通过挪用子模块来完成对 电电扇仿线 仿线 结业设想 搭建的仿线 仿线 仿实正在现 键盘的正在 protues 软件下设想如下图6-3所示,通过按下键盘来实现换档调速以及暂停 的功能,此次设想分为了1档、2档、3档以及0档,此中3档的风速最大,而0档时电扇 不动弹。 6-3 键盘模子搭建 运转 protues 仿实模子,最后,系统的档位显示为0档,定不时间显示为 FF,如下图 6-4以及6-5所示。 23 结业设想 6-4 启动仿线 启动仿实软件定不时间显示 按下档位设置键盘,能够将电扇的档位设置为“ 1” “2” “3”档,档位越大,风速越 大,如图6-6所示。 6-6 设置电电扇档位“1” “2” “3”档 按下定不时间设置按钮,就能够设置电电扇运转的时间,如下图6-7所示,将电扇的 运转时间设置为“60” “30” “19”分钟,运转时间达到后,电电扇立即遏制运转,电源被 24 结业设想 堵截。 6-7 定不时间设置“60” “30” “19”分 通过以上仿实成果能够看出,本次设想满脚要求,可以或许通过遥控开关,设置电电扇的 档位,节制电电扇开取关动做,同时能够设置电电扇的运转时间。 25 结业设想 结 论 整个设想所涉及到的内容过多,过程很是繁琐,可是它给我的收成倒是丰硕的。通过 查询拜访研究,收集相关材料和大师的沟通和交换,加上教员同窗的帮帮,领会到此系统的适 用前提,此设备的选用尺度,以及各类器件芯片的合用性等等,正在完成此次设想的程序上 铺上告终实的台阶。 本篇设想细致引见了基于单片机的红外遥控开关的工做道理、根基布局;阐发了红外 遥控手艺的道理,清晰的总结出红外发射电和领受电的工做道理和手艺要求。并针对 其特点,采用脉冲个数编码方式,通过设定码宽和遥控码数据帧间隔,成功处理了数据帧 领受时的靠得住问题,实现了对电电扇的靠得住节制。笔者正在导师的细心指点和项目组的 亲近共同下,颠末数月阐发、设想及调试,终究完成了本课题的使命。设想初期既查阅了 大量相关材料,也自创了以往同类节制器的开辟经验。仿实电颠末多次方案的更改,对 一些环节手艺进行了阐发,充实考虑了软件驱动机能及系统不变性、扰动对仿实电的影 响,正在设想方案和器件选择上打破保守的思,采用了尽量将硬件软件化的设想思, 完 成了基于单片机的红外遥控开关的研发工做。 26 结业设想 致 谢 颠末几个月的勤奋,我们正在卢教员的耐心帮帮和本人的勤奋下终究完成了此次设想, 并按设想要求实现了遥控器的各项功能。通过此次设想使我们从中学到到了良多讲义上学 不到的学问,领会了红外遥控器的现状和成长趋向,并学会了用单片机开辟产物的完整的 过程,大白了设想的概念。同时感激班级所有的同窗,恰是由于有你们的陪同,使得四年 的本科进修糊口丰硕多彩,那些回忆还深深回忆正在我的脑海:篮球场拼搏洒汗,测验周挑 灯夜读,食堂里欢声笑语。正在此祝福所有支撑和帮帮我的人糊口如意、身体健康、家庭幸 福,祝福列位即将结业的同窗事业有成、鹏程万里、家庭幸福。 正在此次设想中,卢教员诲人不倦的给我问题和批改错误,正在此暗示衷心的感激! 值此结业之际,谨以此文献给我的本科进修生活生计,献给帮帮、支撑以及关怀过我的人,献 给那些提及和没提及到的人,感谢你们! 27 结业设想 参考文献 [1] 李建华.适用遥控器道理取制做.: 人平易近邮电出书社,1996. [2] 苏长赞.红外线取超声波遥控.: 人平易近邮电出书社,1995. [3] 舒.最新彩电机芯及其遥控系统的道理取维修.:电子工业出书社,1993. [4] 王敞亮等..电视调频发送手艺,上、下册.:中国电视出书社,1993. [5] 梁延贵.遥控电可控硅触发电语音电分册 : 科学手艺文献出书社,2002. [6] 李华.MCS-51系列单片机适用接术.: 航天航空大学出书社,1999. [7] 邱关源.电.高档教育出书社.1989.第三版. [8] 焦李成.电流模式信号处置的进展取瞻望.电子学报.1992.20(7):87-92. [9] 张肃文,陆兆文. 高频电子电.高档教育出书社.1993.第三版. [10] 康光华,陈大钦. 电子手艺根本(模仿部门).高档教育出书社.1999.6.第四版. [11] 陈汝全. 电子手艺常用器件手册.:机械工业出书社,1994. [12] 鲁兵,杨楚平易近. 基于单片机系统的显示接口.机械取电子出书社,1992. [13] TOM PETERS and LORY BELL.The Future Of Potable Devices Is The‘PITs’[J] COMPUTERS IN LIBRARIES MARCH 2006. 42(3)22-25. [14] J.M.Kahn, J.R.Barry,”Wireless Infrared Communications” Proc.IEEE, vol.85,p.265 1997. [15] S.Jivkova, M.Kavehrad, ”Receiver Designs and Channel Characterisation for Multi?Spot High?Bit?Rate Wireless Infrared Communications” IEEE Trans. On Communication, vol.49,p.2145 2001. [16] 余永权.恍惚节制手艺取恍惚家用电器[M].:航空航天大学出书社.2000.12. [17] 黄布毅 . 崔光照 . 恍惚节制手艺正在家用电器中的使用 [M]. : 中国轻工业出书 社.1998.1. [18] 沈耀忠.任志纯.半导体开关元件道理及使用[M].:电子工业出书社.1996.6. 28 结业设想 附录 (法式清单) 伪定义: KEYX0 KEYX1 KEYX2 KEYX3 KEYY 从法式和中缀法式入口: ORG ORG ORG ORG ORG ORG ORG 初始化法式: CLEARMEMIO: CLR DEC MOV MOV MOV MOV CLEARMEM: MOV SETB A P0,A P1,A P2,A P3,A IE,#00H EX0 29 EQU EQU EQU EQU EQU P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P0 0000H LJMP 0003H LJMP 000BH RETI 0013H RETI 001BH RETI 0023H RETI 002BH RETI A START INTEX0 结业设想 SETB RET ; 从法式: START: ; MAIN: JB LCALL CLR LCALL SETB LJMP NOP NOP LJMP INTEX0: READOUTT0: ; READ1: CLR MOV MOV HARD1: JB INC NOP NOP AJMP HARD11: MOV JZ CLA READ11: READ12: READ13: INC JNB MOV JNB CLR JNB SETB RET1 LCALL LCALL EA CLEARMEMIO LOOP P3.0,MAIN DLX P2.7 DELAY P2.7 MAIN STAR EX0 P3.1,READ1 EX0 A DPH,A DPL,A P3.1,HARD11 DPTR HARD1 A,DPH READOUTT0 A A P3.1,READ12 R1,#06H P3.1,READ13 30 结业设想 DEC DEC JZ DEC JZ DEC JZ DEC JZ DEC JZ DEC JZ DEC JZ DEC JZ NOP NOP LJMP ; FUN0: FUN1: FUN2: FUN3: FUN4: FUN5: FUN6: FUN7: CPL LJMP CPL LJMP CPL LJMP CPL LJMP CPL LJMP CPL LJMP CPL LJMP CPL A A FUN0 A FUN1 A FUN2 A FUN3 A FUN4 A FUN5 A FUN6 A FUN7 READOUTT0 P0.0 READOUTTP P0.1 READOUTTP P0.2 READOUTTP P0.3 READOUTTP P0.4 READOUTTP P0.5 READOUTTP P0.6 READOUTTP P0.7 31 结业设想 LJMP RET; 延时法式: DELAY: DELAY1: RET; 延时 10ms DL10MS: DL10MS1: RET; 调光延不时间节制 DLX: DLX1: RET; 调光节制法式 LOOP: MOV SUBB JZ MOV A,P1 SUBB JZ MOV SUBB JZ MOV SUBB JZ MOV SUBB JZ MOV SUBB JZ MOV MOV LCALL DJNZZ MOV LCALL DJNZ MOV DJNZ READOUTTP R0,#OFFH R0,DELAY1 R1,#14H DELAY R1,DL10MS1 R2,B DELAY R2,DLX1 A,P1 A,#0FFH LOOP7 A,#0FEH LOOP6 A,P1 A,#0FDH LOOP5 A,P1 A,#0FCH LOOP4 A,P1 A,#0FBH LOOP3 A,P1 A,#0FAH LOOP2 A,P1 32 结业设想 SUBB JZ MOV SUBB JZ RET; LOOP7: LOOP6: LOOP5: LOOP4: LOOP3: LOOP2: LOOP1: LOOP0: ; END MOV RET MOV RET MOV RET MOV RET MOV RET MOV RET MOV RET MOV RET A,#0F9H LOOP1 A,P1 A,#0F8H LOOP0 B,#01H B,#02H B,#04H B,#06H B,#08H B,#0AH B,#0CH B,#0DH 33



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