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1、. . . . 摘 要本文主要介绍了基于AVR单片机的红外遥控电机调速器设计。主要容为硬件电路的设计和软件程序的设计。主要实现的功能是：当分别按下加速、减速和停止按键时，电机相应加速、减速、停止，同时LCD显示屏上显示电机速度。此模块是基于AVR单片机的，CPU利用率高且执行速度快，支持程序的JTAG在线编程，给设计带来了极大的方便。该模块的硬件开发工具是Protues，开发平台采用的是Atmel公司的ATmega16单片机。本次设计软件方面主要使用的开发工具是WINAVR，所使用的编程语言是C语言。完成本次设计需要掌握ATmega16单片机的相关知识与实际应用，单片机外围电路的设计等。该驱动
2、程序能够正常运行，运行结果正确，证明设计思路正确。关键词： 红外遥控；Protues；电机调速；ATmega16单片机Abstract This article mainly introduced the infrared remote control motor speed controller design based on AVR single-chip computer.The main content of the article is the design of hardware circuit and software program.Main function is:when
3、press the acceleration,deceleration and stop button,the corresponding motor speed up or slow down or stop,and at the same time,the LCD displays the motor speed.This module is based on the single chip microcomputer AVR, CPU utilization high and execution speed, supports the program JTAG online progra
4、mming, brings great convenience to the design. This module hardware development tools is Protues, development platform is the ATmega16 microcontroller which is produced by Atmel company.This design software development tools is the main use WINAVR, the programming language is C language. In order to
5、 complete the design, ATmega16 related knowledge and practical application, the design of the single chip microcomputer buffer circuit and so on.The driver can run normally, the operation results are right, design ideas turned out to be right.Keywords: Infrared remote control; Protues; Motor speed c
6、ontrol; ATmega16 single-chip processor 目 录1 绪 论11.1 红外无线通信技术的现状1 1.1.1 红外无线通信基本原理11.1.2 红外收发器11.1.3 红外控制器21.1.4 通信协议21.1.5 研究与应用现状21.2 AVR单片机的发展过程及现状3 1.2.1 发展过程31.2.2 AVR单片机的现状31.2.3 AVR单片机的优点41.2.4 AVR单片机的型号标识解释51.2.5 AVR 8-Bit MCU的最大特点51.3 本论文的结构62 系统整体设计72.1 系统框图72.2 硬件开发工具72.2.1 Protues简介72.2.2
7、 Protues新特点82.3 软件开发工具9 2.3.1 WINAVR的安装92.3.2 AVR Studio的安装102.3.3 AVR Studio的部分菜单功能介绍 103 仿真硬件电路设计123.1 CPU选型123.1.1 ATmega16简介123.1.2 ATmega16 特点123.1.3 ATmega8 特点143.2 单片机外围电路设计153.2.1 时钟电路的设计153.2.2 电机外围电路的设计163.2.3 单片机的引脚设计163.2.4 红外接收头 IRLINK173.2.5 LCD显示模块193.2.6 按键设计213.3 电路的完整设计214 软件设计224.
8、1 单片机C语言主要特点224.2 整体程序设计简要介绍234.3 程序设计23 4.3.1 红外遥控器受控端程序23 4.3.2 红外遥控仿真发射器程序304.3.3 PG160128ALCD显示驱动程序（T6963C）355 软件设计555.1 系统运行的硬件结果555.2 系统运行的软件结果60 结 论63致 64参考文献65附录A 英文原文66附录B 中文翻译74 . . . 1绪 论1.1 红外无线通信技术的现状作为一种无线通信1的传输媒质，红外线具有胜过无线电的几个明显优点：具有巨大的带宽而且不需要许可证，可进行高速的数据传输；不穿透墙壁，消除了在不同房间进行通信时可能带来的干扰，
9、并且通信不易被侦听性好；红外探测器的尺寸比红外线的波长大得多，避免了多径衰落；成本低、体积小、功耗低、使用简单。正是基于上述的诸多优点，随着标准化工作的进行，红外无线通信技术已经成为一种具有广泛应用前景的无线通信技术。下面将对无线通信基本原理以及应用中比较关键的方面进行详细阐述，并对目前研究现况进行概括。1.1.1 红外无线通信基本原理红外无线通信系统由发射器、信道和接受器三部分组成，发射器包括红外发射器和编码控制器，接收器包括红外探测器和解码控制器。由于红外无线通信系统一般采用双向通信方式，所以在红外无线通信系统中把红外发射器与红外探测器合为一个红外收发器。与之相对应，编码控制器和解码控制器
10、合为红外编解码控制器，亦简称为红外控制器。因此，红外无线通信系统即由红外收发器、红外控制器和信道组成。信号首先由红外控制器按一定的方式进行解码，然后由控制器控制红外收发器产生编码红外脉冲，接收时，红外收发器检测红外信号并传输给控制器进行解码转换，最后输出信号。1.1.2 红外收发器 红外收发器实现红外脉冲信号的产生和探测，需要满足规要求和合适的通信波长。红外发射管由不同比率的混合物制造而成，采用这些混合物制造的红外发射管的发射波长的800nm到1000nm，具体波长与混合物的关系见参考文献。红外探测器一般带有GaAs 或InP的带通滤波器，能够一定程度消除其他波长光线的影响。目前，许多国际知名
11、的半导体公司都在研究和生产红外收发器，如Vishay 公司的TFD系列红外收发器，通信速率为9.6K16Mb/s;Aglient 公司的HSDL系列红外收发器，通信速率为115.2K4Mb/s;Zilog 公司的ZHX系列红外收发器2，通信速率为2.4K4Mb/s;Sharp公司的GP2W系列红外收发器，通信速率为9.6K4Mb/s。另外，还有Toshiba、HP、IBM、Motorola等公司也相继在研究和生产红外收发器。1.1.3 红外控制器红外控制器完成对信号的编码和解码，编码方式依据红外无线通信协议标准。根据红外信号传输速率的不同，依照红外通信协议规定进行不同的编码。目前，红外控制器的
12、研究走在前沿的是TI公司，其生产的红外控制器TIR2000最高速率可达IrDA1.1 规定的4Mb/s.目前，现成的红外控制器大多数只能达到高速模式，能够满足超高速模式的现成产品几乎没有。实验中使用的超高速红外控制器一般采用可编程逻辑器件来实现，如CPLD 和FPGA。1.1.4 通信协议红外无线通信作为一种成熟的通信技术，目前已经形成了标准的通信协议。红外数据委员会（IrDA: Infrared Data Association）作为一个工业机构间协作组织于1993年由HP、COMPAQ和INTEL等公司发起成立，旨在建立开放的红外通信标准。目前，IrDA规定了红外物理层协议（IrPHY:
13、Infrared Physical Layer）、红外链路访问层协议（IrLAP: Infrared Link Access Protocol）、红外链路管理层协议（IrLMP:Infrared Link Managemeng Protocol），并且还规定了一些专门的应用层协议。1.1.5 研究与应用现状自七十年代中期IBM公司发表了颇具影响的关于室红外无线通信设计与实验的论文以来，已经有许多学者在致力于红外无线通信的研究。主要研究领域包括：红外无线通信的数学模型的建立、强背景干扰下的红外无线通信链路特性的实验研究、红外无线通信调制方式的分析、红外无线通信的均衡技术、红外无线LAN的原理及多
14、址方式研究、红外无线接收发射的空间分集研究等。目前，主要研究工作集中在国外。美国加州大学Berkeley 分校，在IBM和HP 公司的资助下进行了室红外无线通信的研究，已实现了50Mb/s速率采用判决反馈均衡（DFE:Decision Feedback Equalization）技术的室红外散射无线通信3，他们的目标是要把速率提高到100Mb/s以上；AT&Bell实验室的Condon 等人研制出采用红外链路的ATM局域网Rednet，可实现便携PC的无缝端到端的通信，工作速率为25Mbps，工作距离为4m；Elmirghani 等人提出了集成脉冲位置调制及码分多址（CDMA:Code Division Multiple Access）接入的室红外通信网络模式。国对红外无线通信研究很少，电子科技大学研究了室红外无线通信的性能，采用DFE 和LMS（Least Mean Square：最小均方差）算法调节系数，对速率达到100Mb/s的室通信进行了仿真。电子科技大学已实现了4Mb/s和16Mb/s的红外无线通信，分别实现了基于ISA总线的4Mb/s红外无线计算机通信卡和基于PCI总线的16Mb/s红外控制器的设计。目前，红外无线通信已经广泛应用于各种设备，一些商业化的移动终端如掌上型电脑、个人数字助理、移动等都已经安装了红外无线通信器件。1.2 AVR单片机的发展过程及现状1.2
