红外遥控接收器的设计

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1、目录红外遥控接收器的设计 . 1一、研究背景 . 1二、设计目的 . 1三、设计要求 . 13.1 整个控制系统的设计要求 . 1四、设计方案 . 2五、硬件设计 . 35.1 单片机及其硬件电路设计 . 35.1.1 单片机的介绍 . 35.1.2 时钟电路及 RC复位电路 45.2 红外发射电路 55.3 单片机红外接收器的电路设计 65.3.1 红外接收电路 65.3.2 电源电路的设计 85.3.3 八路LED开关电路 85.3.4 电磁式继电器 85.3.5 LCD1602 液晶显示电路 95.4 小结 10六、程序设计 106.1 红外接收模块 106.1.1 红外接收电路主程序流

2、程图 106.1.2 红外接收电路子程序流程图 116.2 小结 12七、系统测试 127.1 系统功能测试 12八、参考文献 14九、致 14附录 1 15附录 2 19红外遥控接收器的设计一、研究背景近年来随着计算机在社会领域的渗透 , 单片机的应用正在不断地走向深入，同时 带动传统控制检测日新月益更新。 传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术， 但是 随着科技的进步， 红外线遥控技术的成熟， 红外也成为了一种被广泛应用的通信和遥 控手段。继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电 器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环 境下，采

3、用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。 由于红外线抗干扰 能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收围窄，安全性 较高。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。当今市场上的红 外线遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路， 由于其灵活性较低， 应用围 有限。所以采用单片机进行遥控系统的应用设计，遥控装置将同时具有编程灵活、控 制围广、体积小、功耗低、功能强、成本低、可靠性高等特点，因此采用单片机的红 外遥控技术具有广阔的发展前景。二、设计目的本设计主要研究并设计一个基于单片机的红外接收系统， 并实现对八路开关的控 制。控制系统主要是由MCS-5

4、1和52系列单片机、电源电路、红外接收电路、 LCD显 示电路等部分组成， 单片机编码发射遥控信号经红外接收处理传送给单片机， 单片机 根据不同的信息码控制八路LED发光二极管各个状态，并完成相应的状态指示。三、设计要求3.1 整个控制系统的设计要求1、被控设备的控制实时反映，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应 小于1s；2、整个系统的抗干扰能力强，防止误动作，总体成本低。3、直流控制交流，抗干扰能力强，反应迅速不产生误动作，能承受大电流冲击。四、设计方案（一）单片机控制器模块方案一：采用目前比较通用的 51系列单片机。此单片机的运算能力强，软件编程 灵活，自由度大，市场上比较多见价格

5、便宜且技术比较成熟容易实现。方案二：采用凌阳16位单片机SPCE061作为控制核心。与51单片机相比，SPCE061A 具有更加丰富的资源，有32个可编程的I/O 口，14个中断源。但考虑到本设计没有用 到如此多资源且价格贵，市场比较少见，技术不稳定。综合分析考虑，选择方案一。（二）驱动与开关 方案一：采用晶闸管直接驱动。其优点是体积小，电路简单，外围元件少。但控 制电流小，大电流晶闸管成本高，并且隔离性能差。方案二：采用三极管驱动继电器。其体积大，外围元件多。优点是控制电流大， 隔离性能好。根据实际情况，拟采用方案二。整体设计思路为：红外数据接收则是采用LT0038-体化红外接收头，部集成红

6、外 接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端INT 0检测头信号低电平的到来，就可完 成对整个串行的信号进行分析得出当前控制指令的功能。 然后根据所得的指令去操作 相应的用电器件工作，如图 4-1 所示。图4-1电路设计整体框图五、硬件设计5.1单片机及其硬件电路设计5.1.1单片机的介绍STC89C52F系列单片机是有超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码完全 兼容传统8051单片机，12时钟机器周期和6时钟机器周期可任意选择，最新的D版本部 集成MAX81专用复位电路。特点：1、增强型6时钟机器周期，12时钟机器周期8051 CPU2、 工作电压：5.5V-3.4V （ 5V 单片机）

7、/3.8V - 2.0V（ 3V 单片机）；3、工作频率围：0-40MHz，相当于普通 8051的080MHz实际工作频率可达48MHz4、用户应用程序空间 4K/8K/16K/20K/32K/64K字节；5、片上集成1280字节/512字节RAM6、通用I/O 口（ 32个），复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口 /弱上拉（普通8051传统I/O 口）P0 口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻, 作为I/O 口用时，需加上拉电阻；7、 ISP （在系统可编程）/IAP （在应用可编程），无需专用编程器、仿真器，可 通过串口（ P3.0/P3.1 ）直接下载用户程序，8K程序3

8、秒即可完成；8、EEPRO功能；9、看门狗；10、 部集成MAX81C专用复位电路（D版本），外部晶体20M以下时，可省外部 复位电路。11、共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可当成2个8位定时器使用；12、 外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Power Down模式可由外部 中断低电平触发中断方式唤醒；13、通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个 UART14、工作温度围：0 - 75 C /-40 - +85 C；15、封装:PDIP-40，PLCC-44 PQFP-445.1.2 时钟电路及RC复位电路STC89C52R芯片部有一高增益反相放大器，用于构成振

9、荡器.反相放大器的输入 端为XTAL1输出端为XTAL2在XTAL1 XTAL2 （第19、18引脚）两端跨接一个石 英晶体振荡器，和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.0592MHnC12, C13是两个瓷片电容，与晶振丫2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对 频率进行微调，一般取 30-45PF左右。使用该电路可产生稳定的11.0592MHZ频率， 受外界的环境的干扰影响非常小。其接法如图5-1所示：XIAL2XTAL1C1330pFY2_TT-1L0592NHIZC1230pF图5-1晶振电路复位是单片机初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从000

10、0H单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或操作错误使系统 处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键手动复位方式。该复位电路如图5-2所示。复位电路采用了按键与上电复位。 上电与按键均可以有效复位。上电瞬间RST引 脚获得高电平，单片机复位电路随着电容的 C11的充电，RST引I脚的高电平逐渐下降。 RST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位 操作。按键复位是直接将高电平通过电阻R11、R10分压到达RESET引脚，实现复位操作。C510uF Ok3Q10KGNDRS

11、TR6lk图5-2复位电路5.2红外发射电路（1）红外线遥控制系统的原理框图：将指令脉冲编码信号调制在载波振荡器产生的载波上（也称脉码调制），然后用 这脉码调制信号去驱动红外发光二极管，以发出经过调制的红外光波，其红外遥控系统电路如图5-3所示。图5-3红外遥控系统电路图5.3单片机红外接收器的电路设计硬件电路组成有：红外接收电路、电源电路、用电器控制电路、八路开关电路5.3.1红外接收电路LT0038是用于红外遥控接收的小型一体化接收头，集成红外线的接收、放大、 解调，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与 TTL电平信号兼容的所 有工作，而体积和普通的塑封三极管大小一样， 它适合

12、于各种红外线遥控和红外线数 据传输，中心频率38.0kHz。接收器对外只有3个引脚：OUT GND VCC与单片机接 口非常方便，如图5-4所示。图5-4 LT0038外型图1脚接电源（+VCC, 2脚GN接系统的地线（0V），3脚脉冲信号输出，经非门U6 缓冲与P24的判断信号进行逻辑与使得进入INT0的信号恰好是红外数据发射电路输出 端P25的相反相信号，只要检测到INT 0信号下降沿从而测出控制指令的功能。LT0038部结构框图：vssOUTGND图5-5 LT0038部结构工作流程LT0038接收原理：红外线接收是把遥制发送的数据（已调信号）转换成一定格式的控制指令脉冲（调 制信号、基

13、带信号），是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低 电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常由一体化的接收头来完成，输出TTL兼容电平。最后通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现数据的传输。图5-6是一个红外线接收电路框图。图5-6红外接收及控制电路框图本课题的核心部分在于红外发射、接收及八路开关功能演示。其中红线数据接收 是对红外二进制脉冲的宽度进行测量，从而获得红外遥控的脉冲信息。怎样才能实时、 准确地对红外二进制脉冲波形进行测量呢？采用外部中断成为了理所当然的选择，外部中断只有低电平和下降沿触发两种方 式，这就使得单片机只能一次性对脉冲的高电平或低电平进行测量，而一连串的脉冲

14、是不可能分开多次测量的，因此，为了解决这一问题，本人将从接收头出来的红外二 进制脉冲信号与标志位（P24）进行逻辑或非，然后再输入到INTO（P3.2）引脚，使 得输入INTO的信号恰好是红外数据发射电路输出端 P25的信号，只要检测到INTO信 号下降沿到上升沿的这段时间。如果相邻的两个中断间隔的时间长度为1.125ms,说明接收到的是“ 0”；时间长度是2.25ms则为“1”。因此，脉冲电平的每一次跳变 都会形成一次中断，在中断服务子程中即可实现一次性对一连串连续波形的测量，在测量后对0和1的个数据统计从而测出控制指令的功能。 硬件或非门的反应速度是纳 秒级的，满足实时要求。红外接收电路连

15、接图如图5-7所示。红外线扌妾收电路3 VCCO|pGNI)INTOHS003SB图5-7红外接收电路图532电源电路的设计由于本设计不需要咼功率电源,示所以采用三端稳压器足以满足要求，如图5-8所CRTFVin-5VtT云P曰7ycc电源电路图5-8电源电路533八路LED开关电路八路开关电路的实现是本次设计的重点，通过八路开关的功能演示来体现本次多功能红外遥控器的设计思想，其电路图5-9所示。R94.7KVCC |-GND300LED.1ED2LED3LED4八路LED电路LED5LED6LED7图5-9八路LED开关电路K4是八路开关电路的总开关，只要接收到八路开关电路工作的红外控制信号，则K4就会闭合，LED灯才能进入演示功能。LED1亮表明该路电路接通