智能红外线家电遥控系统的设计

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1、智能红外线家电遥控系统的设计 海 南 大 学本科生毕业论文（设计）题 目: 智能红外线家电遥控系统的设计 6摘 要 家电产品几乎都具备有 红外线遥控功能，人们也早已习惯按遥控器的动作，桌上摆满了各式红外线遥控器也是常有的事，而这些遥控器也只能 控制本身家电用品，本系统特别设计一个接收器，可接收这些遥控器的控制码，并达到控制继电器 ON/OFF输出的目的，使这些遥控器又增添一项用途。在系统中以红外线传输为主要媒介，对现有红外线遥控开关的产品的红外发射码进行分析，并藉由单片机系统进行解码，同时提供二个通道的控制 ，并提供两AC负载插座共 1500W的输出控制。 为了让使用者方便操作本系统，系统分成

2、电源供应模组及微电脑控制接收模组，两模块间以一条缆线连接。本系统藉由红外线接收感测元件接收遥控器的发射码，经由89C51的处理后，可以控制电源供应模块上的两个插座通道的接通或关闭。关键词： 红外线；单片机；89C51；继电器；遥控器Abstract Most of the household appliances in the market are equipped with infrared remote control. People accustom to turn on and off appliances with this device. People have their liv

3、ing rooms littered with remote controls. However, each remote control can only manipulate a single appliance that they are designated for. We have designed a special infrared receiver in this research which can receive the control codes in order to turn on and off a control relay. In this system tha

4、t we designed, analyse signals emit from infrared remote and decode by SCM. The controller also provides two AC overload sockets with 1500W output control. In order for user to easily learn how to manipulate this system, we separated this system into two parts: a power supply module and a micro-comp

5、uter controlling receiver module. An wire links both modules together. After an infrared receiver detects an incoming signal, through 89C51, we can manipulate the current flows to either one of the sockets. Key words: infrared ，SCM ，89C51 ，relay ，remote目 录第一章 绪论11.1 背景简介11.2 红外线遥控器动作原理21.3 研究动机3第二章

6、系统架构与硬件42.1 整体系统构架42.2 电源供应模组52.3 89C51解码控制模组62.4 红外线收发接收模组82.4.1 红外线发射模组82.4.2 红外线接收模组92.5遥控格式与编码方式102.6 红外线遥控器编码信号测量112.6.1波形图122.6.1.1启始位元 122.6.1.2 短码位元132.6.1.3 长码位元142.6.2 PT2221电源键波形量测信号说明15第三章 系统软件架构173.1 程序说明及流程图173.2 程序清单203.3 程序执行说明27致 谢28参考文献29第一章 绪论1.1 背景简介家中许多的电器产品只要有遥控的功能者 ，例如电视机、冷气器及

7、影音等家电产品，都是以红外线遥控的方式来控制 。其控制的按键有基本功能遥控，或是做较复杂的功能控制。本论文系以东芝牌电视遥控器 ，收录其遥控发射码数据，及分析其波形 ，进而利用单片机89C51来进行解码控制，制作一个红外线接收开关，本装置的程序部份必须能够准确遥控码数据 ，使接收动作无误。1.2 红外线遥控器动作原理 红外线 LED发光波长在940nm 左右为不可见光，是以GaAs组成的二极体装置，当它被 加上顺向偏压时，就能发出红外光，其顺向电压约为1.2V, 顺向电流最大值一般可达50mA, 有的甚至可达150mA, 其所工作的顺向电流愈大，所发出之红外线愈强 。红外线LED 之逆向电压最

8、大值为 36V，使用时需多加注意。 红外线LED的应用很多，家电用遥控器算是其中之一，发射红外光是以脉 波调驱动红外线 LED，其好处是当脉波宽度愈小时，其工作周期愈小，可使红外线 LED承受较大的峰值电 流，以产生较强的发射光束，通常可采用不稳态多谐振荡器来做，其所形成的脉波束去驱动红外线 LED ，可以较高的频率传送，而得到较远的传送距离。 一般只以红外线接收二极管做为接收感测元件时，其接收灵敏度通常较低，遥控距离很短。另有一种红外线接收模块，其采积体化的设计，将红外线接收二极体及所需的信号放大，检波、波形整形电路等电路积体化，外加金属外壳，增加了感应灵敏度及遥控距离，红外线接收模块只有3

9、支脚，一支接正电源、一支接地 、另外一支为输出，供应电压4.7V5.3V 之间 输出信号位准，TTL IC相容，可以直接与89C51配合使用。 1.3 研究动机 在现代化家庭中，遥控开关应用在各类电器产品中，已相当的普遍，举凡电视机冷气机、音响 、数位影音光盘机等等 ，几乎是一般家庭的基本配备，且都具备有遥控的功能，这些伴随而来的遥控器 ，除了控制指定的电器产品外，似乎也只能摆在角落一方 ，听候主人作单调的操弄。然而，若能利用微控制器，将这些各式各样的遥控器所发射的码加以分析 ，再由89C51执行解码，则上述遥控器将会被额外赋予控制另一个电器用品的功能。 本论文重点在于如何利用现有之遥控器非常

10、少用之按键, 不仅可遥控原本之电器，亦可操控本装置；利用红外线的指向特性，让这二电器可以分别遥控。一般市售的遥控开关 ，大都以随机附送专有遥控器来控制开关，最 现实的一点，减少一支遥控器成本,会使本装置极具竞争 力(遥控器约占本装置成本之1/2)第二章 系统架构与硬件2.1 整体系统构架 整个系统由电源供应模组及89C51微电脑解码组所组成，为了增强实用性，在结构部分采用分离式，如同一般的延长线外加一个小型的接收器。电源部分乃直接取自交流电220V，且在成本上的考量与缩小体积上的考虑，使用电容降压式的设计，所提供的DC5V给微控制器及DC24V给继电器，图2.1为整体系统架构图。 图 2.1

11、系统架构图2.2 电源供应模组 AC220V直接接一个塑胶电容器承受大部份压降 ，再经稳压电路得到DC5V，给89C51解码组，降压电路原理为C1阻抗Xc= 1/(2f*C)，本设计采1.5u之塑胶电容，Xc= 1/(6.28*60*1.5)=1.77k能提供，最大负载电流是2200/1.77k=124mA, 电容器两端需并联一个放电电阻，以防插头拔掉后误触电容两端而触电，另外，全波整流后接一稽纳二极管除输出 DC24V给 两个继电器外，亦接至7805提供稳定的5V给89C51用。图2.2为电源供应模块图2.2电源供应模块电路图2.3 89C51解码控制模组 微控制解码器采用89C51。在红外

12、线接收界面则使用模组元件，且在元件输入端加上退耦合电路以降低感度，以防光杂讯干扰本系统，另外，在机壳方面亦罩上暗红色之压克力板，有助于红外线光谱接收。压电喇叭以及LED作状态指示用图2.3.1为89C51解码控制模组电路图（P3.2，P3.5接口作为动作指令输出口分别接电源模块LOAD1与LOAD2）图2.3.2为电源稳压模组电路图图2.3.3为压电喇叭工作模组电路图图2.3.1 89C51解码控制模组电路图图2.3.2 电源稳压模组电路图图2.3.3 压电喇叭工作模组电路图2.4 红外线收发接收模组2.4.1 红外线发射模组图2.4.1为红外线发射器的工作方块图，当按下某一按键后，遥控器上的

13、控制芯片(8051单片机)便进行编码产生一组句柄，结合载波电路的载波信号(一般采用38kHz)而成为合成信号，经过放大器的提升功率而推动红外线发射二极管，将红外信号发射出去，所要发射的句柄必须加上载波才能使信号的传送距离加长，一般的遥控器有效距离为7米。 图2.4.1 红外线发射器的工作方块图2.4.2 红外线接收模组 图2.4.2（1）为红外线接收的工作方块图，其主要控制组件为红外接收模块，其内部含有高频滤波电路，专门用来滤除红外线合成信号的载波信号（38kHz）而送出发射器的控制信号。当红外线合成信号进入红外线接收模块，在其输出端便可以得到原先的数字控制编码，只要经过单片机的译码程序进行译

14、码，便可得知按下了哪个键，而做出相对应的控制处理完成红外线遥控操作。图2.4.2 （1）红外线接收的工作方块图图2.4.2 （2）红外线发射LED及接收模块2.5遥控格式与编码方式 由于每家厂商设计出 来的遥控器都不 一样，即使是使用相同的控制芯片，也会做特殊的编码设计，以避免遥控器间互相的干扰。本论 文以国内较常用的厂牌之电视机及冷气机遥控器做实验 ，首 先，以TOSHIBA电视机遥控器 为例 ，其使用国内遥控器最常用的编码芯片PT2221 ，编码方式由前导信码、编码资料、结束信号共32位元 ，其中的编码资 料包含厂商固定编码及按键编码 ，厂商固定编码为避免与其他家电厂商重复 ，而按键编码则是遥控器上的各个按键编码。图2.5为红外线发射信号编码格式。图2.5 红外线发射信号编码格式2.6 红外线遥控器编码信号测量 由于红外线数位信号并非周期信号，因此必须靠数位式示波器的记忆功能来记录并追踪信号的存在。示波器首先调在 AUTO调整适当的 Tim/Div待波形信号 出现，将Trigger调在中央位置后，再 切换至 Normal观察设定无误则调至 Single准备正式量测记 录波形，观测之前红外线接收模块之输入端须做处理 图2.6为观察红外线遥控器信号电路 。