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1、单片机课程设计任务书学院（系）信息科学与工程学院专业自动化学生姓名 学号设计题目基于单片机的遥控开关的设计课程设计内容及要求：课程设计内容及要求：内容：设计电路，选择器件利用 Protel 画原理图编程，调试焊接电路，调试要求：写具体参数（时间，速度）进度安排：（进度安排：（14 天）天）一，查资料（2 天）二，设计电路（3 天）三，画电路图（2 天）四，编程与调试（3 天）五，焊接硬件电路并调试（2 天）六，写报告（2 天）指导教师（签字）：年 月 日学院院长（签字）：年 月 日摘要摘要本设计采用单片机 AT89C51 作为本设计的核心元件,利用红外线遥控发 射、接收的工作原理以及单片机外部
2、中断的原理制成的一款遥控开关.遥控 开关实在通用红外遥控系统的基础上加以改进实现的.其实就是将红外遥控 接收部分采用单片机 AT89C51 来控制.即当一体化红外接收器接受到的红外 遥控信号后,将光信号转变成电信号,经放大、解调、滤波后,将原编码信号送 入单片机 AT89C51 中进行信号识别、解码,然后进行相应的处理,达到控制电 路的目的.关键词：AT89C51 芯片 发射电路 接收电路目录目录(一) 设计思路及 AT89C51 介绍1（二） 红外遥控器的工作原理4（三） 红外线信号编码格式5（四）红外线遥控开关的译码6（五）红外遥控接收器的原理7（六）程序设计部分9（七）结束语15（八）参
3、考文献16(一) 设计思路及 AT89C51 介绍1.系统设计框图 通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码专用集成电路 芯片来进行控制操作,如图 1 所示.发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED 红 外发送器;接受部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路(a)红外遥控发射框图(b)红外遥控接收框图图 1 红外遥控系统框图遥控开关实在通用红外遥控系统的基础上加以改进实现的.其实就是将红外遥 控接收部分采用单片机 AT89C51 来控制.即当一体化红外接收器接受到的红外 遥控信号后,将光信号转变成电信号,经放大、解调、滤波后,将原编码信号送入 单片机 AT89C51 中进行信号识别
4、、解码,然后进行相应的处理,达到控制电路的 目的.图 2 所示为遥控开关的系统构成框图.系统构成框图键盘矩阵编码调制LED光/电放大解调解码电路彩 色 电 视 机 遥 控 器遥控接收头显示器复位A T 8 9 C 5 1晶振继电器(执行器)电器插座受控电源图 2 遥控开关系统框图 2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,利用红外线遥控发 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开关. 3器件选择 本设计在设计过成中主要选择了以下器件: 单片机:AT89C51 彩色电视遥控器:熊猫彩色电视机遥控器(采用 M50462AP 芯片). 红外遥控接收器
5、继电器 显示器件:7 段共阴 LED 显示器、发光二极管 PNP 型三极管 蜂鸣器 4 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 输出原码，此时 P0 外部必 须被拉高。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
6、 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
7、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，如下表所示：口管脚 备选功能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
8、 外部输入）P3.5 T1（记时器 1 外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）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。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期 的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存 地址的地位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因 此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用 作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如
9、想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间， 每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效 的/PSEN 信号将不出现。/EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H- FFFFH） ，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁 定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。
10、在 FLASH 编 程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP） 。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性: XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以 配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱 动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发 器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平 要求的宽度。（3）AT89C51 芯片引脚及实物（二） 红外遥控器的工作原理1. 红外线遥控发射器 红外遥控发射器包括键盘、指令编码器和红
11、外发光二极管 LED 等部分组成.当 按下键盘不同按键时,通过编码器产生与之对应的特定的二进制脉冲信号.将次二 进制脉冲信号先调制在 38Hz 的载波上,经过放大后,激发红外发光二极管 LED 转变成以波长 940nm 的红外线光传播出去.现以熊猫彩色电视遥控器(采用 M50462AP 芯片)为例来说明其遥控发射过程.图（4）为熊猫彩色电视遥控器发 射器主电路图. . 图（4）遥控器发射电路图 M50462AP 内部振荡电路与 2、3 脚外接的陶瓷谐振器或 LC 网络电路组 成振荡器.产生频率为 455kHz 的振荡信号,由时钟电路进行 12 分频得到 38kHz 的载波信号.一路送至定时信号
12、发生器,以形成时钟脉冲,使整个系统按 照统一的时序进行工作;另一路则送码元调制器控制指令的载波.控制指令码 对 38kHz 载波进行脉冲幅度调制以降低平均发射功率,以脉冲调幅后的指令 码被送至红外激励管 VT 基极.5.6.7.8 和 12 脚为键位扫描信号输出线与 1320 脚键位扫描信号输入线组成键盘矩阵,以产生各种键功能信号. 工作时,5.6.7.8 和 12 脚输出时序不同的键进行扫描脉冲,经过键盘矩阵适 当选通后回送到 1320 脚.M50462AP 则根据 1320 脚接收到的不同的键选 信号进行编码和码值变换,得到遥控指令的功能码,结合 21.22 脚输入的用户 码进行调制处理后
13、,便产生 38kHz 的调制载波脉冲信号,再经缓冲器由 23 脚 输出. M50462AP 的 23 脚外接元件组成了红外线驱动放大放射电路.它主要是 由驱动管和红外发射二极管组成的.当 23 脚有指令码信号输出时,该信号经驱 动管 VT 放大后,加至红外发射二极管 VD1 上，遥控指令则以红外线的形式 发射出去. 由遥控发射器发射出的 16 位二进制遥控指令是由前 8 位的用户码和后 8 位的数据码组成的.用户码是一种固定的的特殊代码,用于表示不同产品之 间的遥控信号的区别,以免接收机在接收遥控指令过程中发生误动作.而数据 码则是不同遥控功能的代码.不同的数据表示不同的遥控功能.16 位遥控
14、指令 码均采用脉冲位置调制方式编码. 2 红外遥控接收器遥控接收器由红外线接收器、微处理器、接口电路(控制电路)等部分组 成.光电二极管将接收的红外信号转变成为电信号,经检波放大,滤去 38kHz 的载 波信号,恢复原来的指令脉冲,然后送入微处理器进行识别编码,解译出遥控信号 的内容,并根据控制功能输出相应的控制信号,送往接口电路(控制电路)进行相应 的处理.（三） 红外线信号编码格式1. 编码格式由于不同的遥控器所使用的编码芯片不一样,就会使编码指令格式不一样.现 以牡丹彩色电视机遥控器(编码芯片为:M50462)为例,来分析研究红外线信号的编 码格式.一般我们可以用以下两种方法进行检测红外
15、信号: 干扰法 测量、观察法所谓干扰法,就是找一台收音机,将其调至短波段,收一个正常的广播电台,达到 稳定的效果,然后将遥控器对准收音机按下任何一个按键不放,这时如果收音机有 兹兹的响声,说明有红外线信号发出,如果没有反应,则说明无红外线发出。所谓测量、观察法，就是找一台存储式示波器，将示波器探头接在一体化红 外接收器输出引脚上，如图 7.17 示为一体化红外线遥控接收器。其中 1 脚输出； 2 脚接地；3 脚接电源。 经分析比较我们可知，红外线信号编码由以下两个部分组成： 8 位用户码 8 位数据码 例如，按下遥控器上的数字键“1”时，则会发送出以下 2 个字节： 4700 其中“47”为用
16、户码，即为厂商固定的编码；“00”则代表数字键“1”的代码。 同一个遥控器，它的用户码是固定不变的，它的功能码则是不相同的，如图 7.16 所示。 各个编码方式是以波宽信号来定义的。其中“0”电平用 790us 高电平+270us 低 电平表示；“1”用 1800us 高电平+270us 低电平表示。当按下遥控器上的某一 按键时，则会产生一组特定的编码，并调制在 38kHz 的载波上发射出去。图（5）遥控器外观（四）红外线遥控开关的译码1. 译码过程 在如图 7.12 所示的红外线遥控开关电路图中，当接通电源后，AT89C51 的 13 脚所接的蜂鸣器会“嗡”的响一声，同时 14 脚所接的发光二极管闪亮一 次，然后熄灭。P1 口所接
