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1、基于单片机的遥控器设计 姓名：王许朋 学号：1101050045 院系：工学院机械系 班级：2011级机电一班 日期：2014年11月8日摘 要本设计主要应用了AT89C2051单片机作为核心，综合应用了单片机中断系统、定时器、计数器等知识，应用红外光的优点。文章首先介绍了红外遥控的基本原理和应用范围，再对AT89C2051单片机的结构和性能给出简单的说明，接着给出了遥控器的编码格式，及遥控发射器，遥控接受器的电路设计。对于遥控操作的不同，遥控发射器通过对红外光发射频率的控制来区别不同的操作；遥控接收器通过对红外光接收频率的识别，判断出控制操作，来完成整个红外遥控发射、接收过程。最后分别详细介
2、绍遥控系统的发射部分和接收部分的电路原理图和程序流程图。关键词：单片机；红外线；发射；接受目录绪论 1第1章 设计方案论述 31.1 设计目的与原理 31.2 单片机红外遥控发射器设计原理 31.3 单片机红外遥控接收器设计原理 4第2章 遥控器硬件电路设计 52.1 单片机AT89C2051介绍 5 2.1.1 简介 5 2.1.2 引脚介绍 52.2 红外线遥控电路设计 52.2.1 信号发射电路 62.2.2 信号接收电路 82.3 CPU时钟电路 92.4 独立式按键结构 102.5 掉电保护与低功耗设计 10 2.5.1 低功耗的实现方法 10 2.5.2 掉电保护与低功耗设计 11
3、2.6 系统完整电路设计图 13 2.6.1 红外发射电路图 13 2.6.2 红外接收电路图 14第3章 遥控器软件设计 153.1 遥控发射器程序设计 153.2 遥控接收器程序设计 20结 束 语参考文献 绪论红外线遥控是目前使用最广泛的一种通信和遥控手段。由于红外线遥控装置具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点，因而，继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空调机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。从光学的角度而言，红外光是频率低于红色光的不可见光，在无线光谱的整个频率
4、中占有很小一个频率段，波长为0.75100微秒之间，其中0.753微秒之间的红外光称为近红外，330微秒之间的红外光称为中红外，30100微秒之间的称为远红外。红外光就其性质而言很简单，与普通光线的频率特性没有很大的区别，但是，由于任何有热量的物体均有能量产生，所以红外的利用非常广泛，而且不可取代，能否检测红外、能测到多少红外或者红外检测的技术是否可以应用于任何自然的或想象的场合是红外应用技术的关键。 当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用，这个应用的发展非常迅速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，近几年的发展已经表现出其非常成熟的特性。第1章 设计方案论述1.1 设计目的与原理目前市
5、场上一般采用的遥控编码及解码集成电路。此方案具有制作简单、容易等特点，但由于功能键数及功能受到特定的限制，只适合用某一专用电器产品的应用，应用范围受到限制。而采用单片机进行遥控系统的应用设计，具有编程灵活多样、操作码个数可随意设定等优点。本单片机遥控应用系统采用红外线发射频率的不同，来识别不同的遥控功能。当我们按下某一个按键的时候，由单片机识别出该按键后，由CPU向接有红外发射管的端口发射一定频率的脉冲，该脉冲与38KHz左右的载波脉冲进行调制，然后将已调制的脉冲进行缓冲放大，激励红外发光二极管将电能转化为光能，使得红外发光二极管发射出一定频率的红外线，当接收控制系统接收到该红外光后，由单片机
6、内定时/计数器得到该红外光的频率，然后将该频率送往CPU，由CPU对该信号进行反编码，识别出控制信号，从而对控制电路实施控制功能,完成整个遥控功能。1.2 单片机红外遥控发射器设计原理单片机红外遥控发射器主要有单片机、行列式键盘、低功耗空闲方式控电路、红外管发射电路以及单片机的一些电源、复位、震荡子电路组成。单片机不工作时一直处于低功耗状态，采用了空闲节电工作方式。当遥控器的某一按键被按下以后，外部中断1产生中断，唤醒单片机进入工作状态，查询键盘按下的是哪一个按键，当确认按键后，控制软件启动定时器T0、T1，T1作为发射时间控制器，T0作为红外线发射频率控制器，T0定时溢出时中断程序使红外管接
7、口电平反转一次，写入定时器的初值不同，在输出端口就得到不同的发射频率。T1定时溢出时中断程序关闭T0定时器，停止红外线发射。其设计原理框图如图2-1。AT89C2051单片机 +5V电源行列式键盘低功耗空闲方式 控制电路红外管发射电路 图1-1 单片机遥控发射器设计原理图1.3 单片机红外遥控接收器设计原理 单片机红外遥控接收器主要有单片机、红外遥控接收电路、状态指示电路、控制电路以及单片机的一些外围电路组成。利用单片机中的T0作为红外脉冲计数器，T1作为计数时间控制器。当电路中红外接收管接收到第一个红外脉冲时，外部中断1被触发，启动计数器T0和定时器T1。定时溢出，中断程序关闭计数器T0，读
8、入计数值并进行判断，确定操作对象（遥控按键）对其进行反转操作，控制电路对所控制的负载进行开或关。还可对接收电路实行上锁功能，对控制电路上锁后，遥控器不能对控制电路实施遥控功能。其设计原理方框图如图2-2。AT89C2051单片机红外接收电路状态指示电路控制电路+5V电源 图1-2 红外接收遥控电路原理框图第2章 硬件电路设计2.1 单片机AT89C2051介绍2.1.1 简介AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机。片内含有2KB可反复擦写的只读存储器（EPROM）和128B的随机存取存储器（RAM），器件采用ATMEL的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令
9、系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储器，功能强大。AT89C2051只有20个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是完整的8位双向I/O口，两个外中断，2个16位可编程定时/计数器，两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。此外，AT89C2051的时钟频率可为零，即具备可用软件设置的睡眠省电功能，系统的唤醒方式有RAM、定时/计数器、串行口和外中断口，系统唤醒后即进入工作状态，省电模式中，片内RAM将被冻结，时钟停止震荡，所有功能停止工作，直至系统被硬件系统复位方可继续工作。2.1.2 引脚介绍Vcc：接+5V电源正端GND：接+5V电源地端P1.0P1.7：完整的双向串行通信接
10、口，P1.0与P1.1还有第二种功能 P3.0P3.7：除P3.6外，双向I/O口，除P3.7外，均有第二功能，第二功能与MCS-51系列单片机基本相同XTAL1：震荡器反向放大器内部工作时钟输入端XTAL2：震荡器反向放大器的输出端RST：复位引脚，震荡器工作时，该引脚上两个机器周期的高电平复位图2.1 AT89C2051引脚图主要功能特性兼容MCS51指令系统15个双向I/O口两个16位可编成定时/计数器时钟频率024MHz两个外部中断源可直接驱动LED低功耗睡眠功能可编程URRL通道2KB可反复擦写Flash ROM6个中断源2.76.0V宽工作电压范围128*8位内部RAM两个串行中断
11、两级加密位内置一个模拟比较放大器软件设置睡眠和唤醒功能2.2 红外线遥控电路设计2.2.1 信号发射电路发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器。发射采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔1.685ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”，其波形如图2-2所示。图2-2 遥控码的“0”和“1”上述“0”和“1”组成的32位二进制码经38kHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。编码器产生的遥控编码是连续的32位二
12、进制码组，其中前16位为用户识别码，能区别不同的电器设备，防止不同机种遥控码互相干扰。芯片的用户识别码固定为十六进制01H；后16位为8位操作码（功能码）及其反码。遥控信号编码波形图如图2-3所示。 图2-3 遥控信号编码波形图 遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms。一组码本身的持续时间随它包含的二进制“0”和“1”的个数不同而不同，大约在4563ms之间，图2-4为遥控信号的周期性波形图。 图2-4 遥控信号的周期性波形当一个键按下超过36ms，振荡器使芯片激活，将发射一组108ms的编码脉冲,这108ms发射代码由一个起始码（9ms）,一个结果码（4.5ms）,低8位地址码（9ms18ms）,高8位地址码（9ms18ms）,8位数据码（9ms18ms）和这8位数据的反码（9ms18ms）组成。如果键按下超过108ms仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。根据红外发射管本身的物理特性，必须要有载波信号与即将
