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1、单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 1 第一章 设计思想及及器件选择 第一节 红外遥控器设计思想 1 1 1 红外遥控技术简介 60 年代初 一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术 但由于受 当时技术条件的限制 遥控技术发展很缓慢 70 年代末 随着大规模集 成电路和计算机技术的发展 遥控技术才得到快速的进步 在遥控方式 上大体经历了从高成本的有线到成本低廉控制方便的无线控制 无论采 用何种方式 准确无误传输信号 最终达到满意的控制效 果是非 常重要的 最初的无线遥控装置大多采用的是电磁波传输信号 由于电 磁波容易产生干扰 也易受到外界干扰 因此逐渐采用超声波和红外线 媒介来传输信号
2、 与红外线相比 超声传感器频带窄 所能携带的信息 量少 易受干扰而引起误动作 较为理想的是光控方式 逐渐采用红外 线的遥控方式取代了超声波遥控方式 出现了红外线多功能遥控器 成 为当今时代的主流 由于红外线在频谱上居于可见光之外 所以抗干扰 性强 且安全 具有光波的直线传播特性 不易产生相互间的干扰 是 很好的信息传输媒体 信息可以直接对红外光进行调制传输 例如 信 息直接调制红外光的强弱进行传输 也可以用红外线产生一定频率的载 波 再用信息对载波进调制 接收端再去掉载波 取到信息 从信息的 可靠传输来说 后一种方法更好 这就是我们今天看到的大多数红外遥 控器所采用的方法 红外遥控技术在这十年
3、来得到了迅猛发展 尤其在 家电领域如彩电 DVD 空调 玩具等 也在其它电子领域得到广泛应 用 随着人们生活水平的提高 对产品的追求是使用更方便 更具智能 化 红外遥控技术正是一个重点的发展方向 红外线是波长在 760nm 至 1mm 之间的电磁波 它的频率高于微波而 低于可见光 是一种人的眼睛看不到的光线 红外通信一般采用红外波 段内的近红外线 波长在 0 76um 至 3 0um 之间 目前广泛使用的家电 遥控器几乎都是采用的近红外线传输技术 但作为无线局域网的传输方 式 红外线方式的最大优点是不受无线电干扰 且它的使用不受国家无 线管理委员会的限制 红外数据协会 IRDA 成立后 为了保
4、证不同厂 单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 2 商的红外产品能够获得最佳的通信效果 红外通信协议将红外数据通信 所采用的光波波长的范围限定在 850 至 900nm 之内 1 1 2 现阶段红外遥控技术的研究现状和成果 常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分 发射部分的主要 元件为红外发光二极管 它实际上是一只特殊的发光二极管 由于其内 部材料不同于普通发光二极管 因而在其两端施加一定电压时 它便发 出的是红外线而不是可见光 目前大量的使用的红外发光二极管发出的 红外线波长为 940mm 左右 外形与普通 5 发光二极管相同 只是颜色 不同 红外发光二极管一般有黑色 深蓝 透明
5、三种颜色 判断红外发 光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样 用万用表电阻挡量一下红 外发光二极管的正 反向电阻即可 红外发光二极管的发光效率要用专 门的仪器才能精确测定 而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定 接收部分的红外接收管是一种光敏二极管 在实际应用中要给红外 接收二极管加反向偏压 它才能正常工作 亦即红外接收二极管在电路 中应用时是反向运用 这样才能获得较高的灵敏度 红外发光二极管一 般有圆形和方形两种 由于红外发光二极管的发射功率一般都较小 100mW 左右 所以红 外接收二极管接收到的信号比较微弱 因此就要增加高增益放大电路 前些年常用 pc1373H CX20106A 等红外接
6、收专用放大集成电路 最近 几年不论是业余制作还是正式产品 大多都采用成品红外接收头 成品 红外接收头的封装大致有两种 一种采用铁皮屏蔽 一种是塑料封装 均有三只引脚 即电源正 VDD 电源负 GND 和数据输出 VO 或 OUT 红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同 可参考厂家的使 用说明 成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽 使用 起来如同一只三极管 非常方便 但在使用时注意成品红外接收头的载 波频率 红外遥控常用的载波频率为 38kHz 这是由发射端所使用的 455kHz 晶振来决定的 在发射端要对晶振进行整数分频 分频系数一般 取 12 所以 455kHz 12 37 9
7、kHz 38kHz 也有一些遥控系统采用 36 kHz 40 kHz 56 kHz 等 一般由发射端晶振的振荡频率来决定 红外遥控的特点是不影响周边环境的 不干扰其他电器设备 由于 其无法穿透墙壁 故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产 生相互干扰 电路调试简单 只要按给定电路连接无误 一般不需任何 调试即可投入工作 编解码容易 可进行多路遥控 单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 3 由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路 需要时按图索 骥即可 因此 现在红外遥控在加用电器 室内近距离 小于 10 米 遥控中得到了广泛的应用 多路控制的红外发射部分一般有许多按键 代表不
8、同的控制功能 当发射端按下某一按键时 相应地接收端有不同地输出状态 接收端地 输出状态大致可分为脉冲 电平 自馈 互锁 数据五种形式 脉冲 输出是当按发射端按键时 接收端对应输出端输出一个 有效脉冲 宽度一般在 100ms 左右 电平 输出是指发射端按下键时 接收端对 应输出端输出 有效电平 消失 此处的 有效脉冲 和 有效电平 可能是高 也可能是低 取决于相应输出脚的静态状况 如静态时为低 则 高 为有效 如静态时为高 则 低 为有效 大多数情况下 高 为有效 自锁 输出是指发射端每按一次某一个键 接收端对应输出 端改变一次状态 即原来为高电平变为低电平 原来低电平变为高电平 此种输出适合用
9、作电源开关 静音控制等 有时亦称这种输出形式为 反相 互锁 输出是指多个输出互相清除 在同一时间内只有一个 输出有效 电视机的选台就属此种情况 其他如调光 调速 音响的输 入选择等 数据 输出是指把一些发射键编上号码 利用接收端的几 个输出形成一个二进制数 来代表不同的按键输入 一般情况下 接收 端除了几位数据输出外 还应有一位 数据有效 输出端 以便以后适 时地来取数据 这种输出形式一般用于与单片机或微机接口 除以上输出形式外 还有 锁存 和 暂存 两种形式 所谓 锁 存 输出是指对发射端每次发的信号 接收端对应输出予以 储存 直至收到新的信号为止 暂存 输出与上述介绍的 电平 输出类似 单
10、单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 4 红外遥控器 一体化红外接收头 第二章 系统总体设计 2 1 1 红外遥控器设计思想 1 系统设计概况 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成 应用编 解码专业 集成电路芯片来进行控制操作 控制部分包括键盘矩阵 编码调制 LED 红外发送器 接收部分包括光 电转换放大器 解调 解码电路 红外遥控系统框图如 2 1 图 2 1 红外线遥控系统框图 红外通信的基本原理实质上就是指利用红外线来作为载体传送信息 把单片机等产生的编码控制信号 经由调制电路调制为 32 40 KHz 的 方波信号 提高发射效率 降低功耗 在经由驱动电路驱动红外发光 二极管
11、IRED 发出红外遥控信号 在接收端使用与发送端相配对的红 外光电二极管 接收含有控制信号的红外信号 在将该红外信号解调为 电信号后 在送入单片机进行解码 以得到相应的控制信号 从而完成 红外信息的传送 本遥控发射器本遥控发射器采用码分制遥控方式 码分制红外遥控 就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码 不同的脉冲数目及组合 代 表不同的控制指令 当不同的指令键被按下时 指令信号电路产生不同 脉冲编码的指令信号 也就是进行编码 然后经 M50462AP 芯片进行调 制从而产生不同的编码信号 再由驱动电路驱动红外发射器发射红外信 号 红外发射框图如 2 2 所示 编 码 解 调 光电 放大 矩 阵
12、键 盘 解码 单片 机 解 调 单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 5 图 2 2 红外发射框图 红外接收电路是红外遥控系统中的指令信号及检出电路 通过一体 化红外接收头 SM0038 集成红外线的接收 放大 解调 不需要任何外 接元件 就能完成从红外线接收到输出与 TTL 电平信号兼容的所有工作 然后将接收到的信号发送给 AT89C51 然后 AT89C51 通过内部程序对说 接收信号进行判断然后救驱动相应的外部设备进行相应的动作 此设计 的遥控开关是在通用通用遥控的基础上加以改进的 其实就是将红外遥 控器接收部分采用单片机 AT89C51 来控制 即当一体化红外接收器接收 到的红
13、红外遥控红外信号 经放大 解码滤波后 将原编码信号传送入 单片机 AT89C51 中进行信号识别编码然后进行相应的处理 已达到控制 电路的目的 红外接收框系统图如 2 3 所示 图 2 3 红外接收框系统 通过按下不同的按键是红外发射器发射不同频率的信号波 然后通 过红外一体化接收头接收进行相应的放大解调从而进行相应的动作操作 矩阵 按键 M 5 0 4 6 2 A P 红外 发射 一体 化红 外接 收头 A T 8 9 C 5 1 相应 动作 单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 6 遥控操作过程系统框图如图 2 4 遥 控 器 遥控接头 显示器 复位 A T 8 9 C 5 1 受
14、控电源 电器插座 继电器 晶振 图 2 4 遥控开关系统框图 2 本系统设计思想 本设计采用单片机 AT89C51 作为本设计的核心元件 利用红外遥控 器发射 接收的工作原理以及单片机外部中断的原理制成的一款遥控器 2 1 2 AT89C51 的介绍 管脚说明 VCC 供电电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P1 口的管脚第一次写 1 时 被定义为高阻输入 P0 能够用于 外部程序数 据存储器 它可以被定义 为数据 地址的第八位 在 FIASH 编程时 P0 口作为原 码输入口 当 FIASH 进行校验时 P0 输出原
15、码 此时 P0 外部必须被拉高 图 2 5 AT89C51 单单片机控制的片机控制的红红外遥控器外遥控器 7 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓 冲器能接收输出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部 上拉的缘故 在 FLASH 编程和校验时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器 可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上 拉电阻拉高 且作为输入 并因此作为输
16、入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址的高八位 在给 出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储器 进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程 和校验时接收高八位地址信号和控制信号 P3 口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输 出 4 个 TTL 门电流 当 P3 口写入 1 后 它们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 ILL 这是由于上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 如下所示 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 记时器 0 外部输入 P3 5 T1 记时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写通 P3 7 RD 外部数据存储器读通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST 复位输入
