《单片机之间的短程双向光通信链路的软硬件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机之间的短程双向光通信链路的软硬件设计（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要随着遥控设备的普及，传统的开/关已经不能满足市场的需求。人们希望电器在体积小、作方便等的基础上能够拥有更多的功能，而红外遥控的广泛应用及单片机技术的成熟，则使得智能红外遥控系统成为了远程遥控控制设备的发展趋势。本设计采用51单片机作为遥控发射接收芯片，HS0038作为红外一体化接收发射管，在此基础上设计了一个简易的智能红外遥控模拟系统。系统包括接收和发射两大部分。另外本系统有多个按键，可用于扩展控制其他电器。本设计方案基于市场的需求，结合红外遥控设计简单、作方便、成本低廉等特点。关键字： 红外遥控； 信号调制； 编码； 解码； AbstractWith the popularity of
2、 remote control devices, traditional on/off has not been able to meet the needs of the market. People hope that electric appliances can have more functions on the basis of small size and convenience. The wide application of infrared remote control and the maturity of single-chip technology make the
3、intelligent infrared remote control system become the development trend of remote control devices.This design adopts 51 single-chip microcomputer as the remote control transmitting and receiving chip, and HS0038 as the infrared integrated receiving and transmitting tube. Based on this, a simple inte
4、lligent infrared remote control simulation system is designed. The system consists of two parts, reception and transmission. In addition, the system has multiple buttons that can be used to expand and control other appliances. The design scheme is based on the needs of the market, combined with the
5、infrared remote control design is simple, convenient, and low cost. Keywords: Infrared Remote Control; Signal Modulation; Encoding; Decoding。目 录摘 要2Abstract31 绪论11.1 课题设计目的及意义11.2 红外遥控的设计思路12 课题的方案设计与论证22.1 红外编码方案22.2 硬件系统设计架构32.3 系统功能需求63 系统的硬件结构设计63.1 AT89C51系列单片机功能特点63.2 红外发射电路103.3 红外检测接收电路113.4
6、 光电耦合控制电路123.5 电源电路设计133.6 LCD1602显示部分的设计143.7 键盘设计164 系统软件的设计184.1 定时/计数器应用184.2 遥控码的发射214.3 红外接收234.4 按键抖动问题264.5 系统的软硬件的调试27结 论29参考文献30附 录31附录1：发射程序31附录2：接收程序37附录3：红外发射电路图46附录4：红外接收电路图46致 谢471 绪论1.1 课题设计目的及意义随着科学技术的发展，人们的生活节奏越来越快，对方便和速度的要求也越来越高。遥控器的外观在一定程度上满足了这一要求。遥控是由多产的发明家Luobote在20世纪50年代发明的，红外
7、遥控是20世纪70年代发展起来的一种遥控技术。它的原理是利用红外线发送控制信号来实现对被控对象的远程控制，尤其是发送红外信号的发射机，接收和处理信号的接收机。最终实现各种功能的遥控器。 红外遥控具有独立性、物理特性和可见光相似性，无穿透障碍物能力，隐蔽性强等特点。随着红外遥控技术的发展和迅速发展，许多电器被用于红外遥控。红外遥控技术的成熟，也使得遥控风扇设计简单、成本低廉。 本设计通过红外遥控仿真，实现了红外遥控按键的模拟。1.2国外研究现状红外遥控技术的发展起源于20世纪，最初主要是由一些发达国家进行研究的技术，由于各项技术发展不成熟，所以也导致其红外遥控技术发展也不顺利，二十世纪七十年后，
8、随着各项计算机技术以及各种集成电路技术的不断发展，红外遥控技术也得到快速的发展。并且通过多年技术积累，红外遥控技术都开始不断的完善与进步。遥控技术的发展由最初的有线遥控发展到可以颈无线遥控。这都是遥控技术的巨大飞跃。最初的无线遥控技术主要是由电磁波来进行信号的控制，但是由于电磁波信号在传输工程中很容易受到干扰，因此关于信号的遥控开始使用红外线信号进行信号的传递。红外遥控技术的发展得到了许多pc企业的支持，例如微软、苹果等公司的支持，并且都在计算中选择采用高速红外通信在pc机上。1.3国外研究现状红外遥控技术主要应用在家电的使用上，红外遥控因为在进行信号接收时，不会受到外界因素的影响，在使用其他
9、电器时也不会影响红外信号的传输，并且它的价格便宜、设置编码简单。所以得到了很大的发展。目前我国关于红外遥控类型的电子元件竞争不叫激烈。这也是导致其元件价格比较低廉。从短期来看，这样的竞争对消费者很有利，但是从长远角度来看，随着竞争的恶性循环，随着价格的走低，导致其质量也会出现下降。因此对我国红外相关技术很不利的。所以红外遥控技术道路还需要走很远。1.4 红外遥控的设计思路1.4.1 红外线简介红外线，又称红外线光波，可见光和不可见光可以根据不同的波长来划分。波长为0.38微米0.76微米的光波可以是可见光，其次是红、橙、黄、绿、绿、蓝、紫。0.01微米0.38微米的光波是紫外线（谱线），0.7
10、6微米1000微米的光波是红外线。红外光按波长范围分为近红外、中红外、远红外和极端红外。红外线遥控是利用近红外线来传送遥控指令，波长0.76微米1.5微米。近红外光被用作远程光源，因为目前红外线发射器（红外线发射管）和红外线接收装置（光电二极管、晶体管和光伏电池）的光和光的峰值波长一般为0.8微米至0.94微米，在近红外波段，光谱重叠可以很好地匹配，以达到更高的传输效率和高可靠性。1.4.2 红外遥控系统简介红外遥控系统主要由遥控发射机、集成接收头、单片机、接口电路组成，如图1所示。远程控制用于产生远程控制编码脉冲，驱动红外发射管输出红外远程控制信号，远程控制接收头完成对远程控制编码脉冲的放大
11、、检测、定型和解锁。远程控制编码脉冲是一组串行二进制码。对于一般的红外遥控系统，该串行码被输入到微控制器中，其内部cpu完成遥控指令的解码，并执行相应的遥控功能。利用遥控作为控制系统的输入，需要解决的关键问题有：如何接收红外遥控信号；如何识别红外遥控信号和解码软件的设计、控制程序的设计。2 课题的方案设计与论证2.1 红外编码方案有许多方法可以编码红外代码。 以下是两个实现选项：解决方案1：脉宽调制串行码。 遥控代码具有以下特征：脉冲宽度为0.565毫秒，间隔为0.56毫秒，周期为1.125毫秒，表示二进制“0”; 脉冲宽度为0.565毫秒，间隔为1.685毫秒，周期为2.25毫秒，表示二进制
12、“1”。 相关波形图如图2-1所示：图2-1 串行码编码选项二：代码共享。用脉冲数编码，不同的脉冲数代表不同的控制对象，至少有2个脉冲。为便于可靠的接收，第一码宽度为3ms，其余为1ms，距离控制码数帧间隔大于10ms，如图2-2所示。电器0的遥控输出码电器1的遥控输出码图2-2 码分制编码波形图该设计采用第二种方案，码分编码易于编程，并且在按钮较少的情况下优点很明显。2.2 硬件系统设计架构2.2.1 手持段遥控器电路框图：单片微机系统由显示电路，红外传输电路，按钮电路，稳压电路等组成。该手持式遥控电路设计示意图如图2-3所示。图2-3手持段遥控器方框图2.2.2 红外接收端电路框图：单片机
13、系统和显示电路，红外发光电路和按钮电路，电源电路，控制单元等。 红外接收器设计示意图如图2-4所示。 图2-4 红外接收端方框图2.2.3 红外遥控的现状目前，家用电器最常用的遥控方法是红外遥控。红外遥控器不会对周围环境产生影响，也不会干扰其他电气设备。价格低，编码简单，使用红外遥控器进行遥控非常有利。由于红外集成接收头的外观，红外遥控器的成本和技术难度大大降低。目前，它不仅用于家用电器领域，还广泛应用于玩具，安防等领域。红外遥控系统主要由红外遥控发射器，红外接收装置和遥控微处理器组成。因此，遥控系统是涉及单片微计算机的数字系统。目前，我国红外遥控电子元器件的竞争非常激烈，导致价格低廉，对消费
14、者有利。然而，长期的恶性竞争和价格的相互压力将不可避免地导致产品质量下降。最终的损害只能由消费者造成。红外遥控技术的发展前景仍然十分广阔，但红外遥控技术的发展现状并不乐观。红外遥控器是一种单红外通信方法。在整个通信中，需要发送器和接收器。发送端使用单片机调制发送的二进制信号，使其成为一系列突发信号，并通过红外发射管发送红外信号。红外接收端一般采用集成红外接收头，接收红外信号成本低，性能可靠。同时，对信号进行放大，检查和整形，得到ttl级编码信号，然后发送到单片机进行解码和控制相关对象。 图2-5 遥控器原理框图2.3 系统功能需求 远程控制系统需要单片机作为控制芯片来执行远程控制4，并且可以远
15、程控制其他单片机控制系统。 主芯片控制采用AT89C51单片机，接收头采用红外HS0038，采用LCD1602模拟显示遥控器按键的按键值，从而实现控制红外遥控功能。3 系统的硬件结构设计3.1 AT89C51系列单片机功能特点对于主控芯片的选择需要满足很好兼容性，同时也可以实现对各种数据的检测如对键盘参数的的检测，此外，也可以实现对显示器的驱动，保证其正常的工作，基于以上要求，我们在主控芯片的选择上所采用的是AT89C52单片机。该单片机的引脚数一共为40个，其中有一个引脚为两个串行口，16位的计时器以及定时器有2个，中断源的数量为5个，并行的8位I/O口数量为4个以及优先级端口2个。它的存储系统是由ROM以及182B的RAM所组成。具体的结构框图见3.1图。图3-1 微处理器的组成结构3.1.1 STC89C52微型处理器的参数情况1具有八位的中央处理单元。2.对信号进行存储的模块就是来对数据信息以及系统信息进行储存的器件。当前而言微处理的发展是朝着集成化的方向发展，也就是把RAM以及ROM集成在微处理器当中，这样做的目的是为了提高其抗。4.对于这
