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1、I摘 要近年来，随着信息技术的飞速发展，无线技术正在向各个领域渗透，特别是红外线无线技术，在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中得到了广泛的应用。本文详细描述了该红外抄表系统的设计方案、硬件电路设计和软件设计，并利用keil 仿真软件对所开发的 C 语言程序进行了验证。在本文的第五章讨论了系统的发展趋势和改进，为系统的进一步开发奠定了基础。本系统关键部分主要是红外通信原理。系统在分析可行性、可靠性的基础上，参照工程设计方法，确定了模块化设计的思路。本系统主要由控制模块、发射模块、接收模块、显示模块 4 个模块组成。38kHz 频率作为数据通信的载波，发射和接收模块对数字信号进行调制
2、和解调，通过 LCD 液晶显示屏将收到的数据显示出来。该系统还具备掉电保护和数据存储功能。利用一个红外抄表器来完成琐碎的抄表工作。从而从根本上杜绝“肉眼观察”所带来的随机误差，并大大提高了抄表的效率。关键词：通信；红外抄表；单片机；调制；解调IIAbstractIn recent years, with the rapid development of information technology, wireless technology is to penetrate all areas, especially in infrared wireless technology in indus
3、trial production, household appliances, security and peoples daily lives has been widely used.This paper describes the infrared meter reading system design, hardware design and software design, and using keil simulation software developed by C language program was validated. Chapter V of the article
4、 discussed the development trend of the system and improve the innovation, the system laid the foundation for further development. The key component is the design of infrared communication function. System in the analysis of feasibility, reliability, based on the reference to engineering design meth
5、ods, the idea of modular design. The system consists of control module, transmitter module, receiver module, display module 4 module. 38kHz carrier frequency as the data communications, transmitter and receiver modules for digital signal modulation and demodulation, LCD liquid crystal display throug
6、h the data received is displayed. The system has the power-down protection and data storage capabilities. Using an infrared meter reading meter reading device to complete the work trivial. Thus fundamentally put an end to naked eye caused by random errors, and greatly improve the efficiency of meter
7、 reading. Key words: communications; infrared meter reading; SCM; modulation; demodulationIII目 录引言 11 绪论 11.1 课题的背景和意义11.2 论文研究内容 11.3 系统设计的总体方案12 红外通信的理论知识 22.1 红外通信的概念32.2 红外通信的基本原理及分析 32.3 红外通信协议43 系统硬件电路的设计 53.1 单片机控制系统的设计 53.2 数码管显示模块63.3 LCD 液晶显示模块93.4 红外对射管模块123.5 本章小结144 系统软件的程序设计 154.1 发射 3
8、8kHz 频率程序设计 164.2 按键数值计算程序设计 184.3 显示模块程序设计184.4 接收模块程序设计235 红外抄表的发展趋势和改进 246 电路板制作 256.1 原理图的绘制 256.2 PCB 图的生成256.3 电路板到印制和焊接267 调试和性能 267.1 调试267.2 性能288 结论28谢辞 29参考文献 30附录 31 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书 第 1 页 共 43 页引言众所周知，电表是一种非常重要的计量仪表，它的计量准确与否直接关系到千家万户的利益。为此，国家制订严格的标准，各电表生产厂家在严格遵守国家标准基础上，实行更严格的内控
9、标准。事实上，每一台出厂的合格表，都经过了严格的校验及误差处理，这些误差处理通常包括硬件和软件的处理。因而，用户最终使用的电表其自身的计量精度是达到国家标准的。然而，在电表的实际应用过程中，由于人为的操作给其计量带来种种的随机误差，尤为突出的便是抄表。目前在我国，抄表工作大多数还是采用“肉眼观察”。即抄表人员挨家挨户上门读取电能表计度器示值。可想而知，这种抄表方法效率是多么低下、花费人力大、抄表不准确，而它却仍在全国占据主流位置。所以“人眼”抄表带来了很多不便。本设计是一个基于单片机的红外抄表系统,利用红外线这种非电信号作为传输介质,来传送数据信息,可以在那些不适合或不方便架设电缆线及电磁干扰
10、较强的工作环境下,来实现电度表的抄表,并通过LCD液晶显示屏显示读数，完成电度表用电量的抄录工作。1 绪论1.1 课题的背景和意义目前，我国城乡居民用户抄电表、水表和煤气表的方式基本上都是人工抄表，即由抄表人员每月逐户查抄水表、电表、煤气表。这种落后的方式，消耗大量的人力、物力，而且采集数据的时间跨度大、采集数据的准确度低。因此，国家有关部门规定以后将逐步以计算机为基础的自动抄表系统取代传统的人工抄表。利用一个红外抄表器来完成琐碎的抄表工作。从而从根本上杜绝“肉眼观察”所带来的随机误差，并大大提高了抄表的效率。1.2 论文研究内容选用适当的方法扩展设计一个单片机系统，用以红外抄表系统的设计，选
11、用适当的红外传感器，进行抄表系统的设计，并把测量的结果在液晶显示屏或者 LED 的 7 段数码管实时显示。要求基于单片机完成红外抄表系统电路的设计、PCB 板的制作与系统总体调试工作。要求有复位和手动调节功能，并要求显示的完整性，动态性，稳定性。1.3 系统设计的总体方案 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书 第 2 页 共 43 页本文主要介绍以AT89S51单片机为核心控制的红外抄表系统设计。该系统主要由控制模块、发射模块、接收模块、显示模块4个模块组成。系统的数据由发射板的3个按键按一定的计算规则所得。发射管发射的38kHz频率载波由单片机编程控制产生。发射模块是对发送的数
12、字信号进行适当的调制编码，后经发射管的转换电路转变为红外光脉冲并发射到空中；接收模块对接收到的红外光脉冲进行光电转换、解调译码后恢复原数字信号。收到的数据通过LCD1602液晶显示屏显示出来。图1-1 电源、电池供电电路设计图本系统具有掉电保护功能，以便在停电时保护所储存的数据信息。如图1-1所示为电源、电池供电电路设计图。当有外接电源时VCC电压高于电池电压，二级管处于截止状态，电池不给单片机供电；当VCC电压低于电池电压时，二极管处于导通状态，电池给单片机供电，以保证数据不丢失。还具有数据存储功能，可以按整体键查看之前所收到的数据。如图1-2所示为系统工作的整体框图。图 1-2 系统框图2
13、 红外通信的理论知识红外通信，顾名思义就是通过红外线实现传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的。但是线缆传输连线麻烦，需要特制的接口，颇为不便。于是后来就有了红外、蓝牙、等无线数据传输技术。在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。为了使各种红外设备能单片机 发射模块 发送 接收模块单片机显示模块数据设置显示模块 桂林电子科技大学信息科技学院毕业设计（论文）说明书 第 3 页 共 43 页够互联互通，1993 年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了红外通讯的标准，这就是目前被广泛使用的 IrDA 红外数据通讯协议及规范。2.1 红外通信的概要红外通信是本系统中最为关键的部分，它关系到系统是否能可靠、正常的工作。红外线是一种界于可见光和微波之间的电磁波，可以用作无线遥控中的信号转播媒介。在应用中，为增强其抗干扰能力，一般都要对发射信号进行调制，标准红外线通信采用的是38kHz的调制信号作为
