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1、毕业设计）单片机红外通信系统设计（完整版）在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。本文阐述红外通信的基本工 作原理,设计适合单片机系统的红外通信方案，以及具体的单片机串行口扩展 红外接口电路，并说明其工作原理。给出应用于红外通信的程序流程图，并指出在实施过程中应注意的一些问题。一般市场上的遥控器协议简单、保密性不强、抗干扰能力较弱。在这里我们介绍的是一种基于字节传输的红外串行口电路系统，此电路可以适合于各种复杂的应用场合，能很广泛的应用于各种实际产品当中。ABSTRACTAmong a lot of application system base
2、d on single chip microprocessor, the system needs realize remote control function, infrared communication is frequdntly adopted as one method. This textexplains the basic operation principle of infrared communication, designs infrared communication scheme which suits to single chip microprocessor sy
3、stem, and designs expand infrared concrete of singlechip microprocessor serial port circuit, prove its operationprinciple .itprovides the procedure graphic apply to infrared communication, and points out some questions that should be paid attention to in thecourseof implementing. Shaking the accusin
4、g of device agreement on thegeneral market is simple, privacy is not strong, anti-interference abilityis relatively weak. What we introduced is a kind of infrared remotecontrol circuit system based on byte transmission circuit here can suitvarious kinds of complicated application occasion, and can b
5、e very much extensive to apply to various kinds of actual productions Key words: Single chip microprocessorinfrared communication, serial interface 1 6 2.1红外通信的基本原理 6 2.2设计要求及总体方案 6 83.1 红外发射系统的基本工作原理83.2 AT89C51单片机最小系统 83.3显示器接口电路 1 2 3.4 键盘接口电路 .13 3.5 电源电路 14 3.6 38KKHZ 振荡器 15 3.7 调制及驱动电.1518路 4.
6、1 红外接收系统的基本原理 184.2 红外接收前置放大电路184.3频率解调电路 .19235.1 键盘程序设计 .23 5.2 显示程序设计 .24 5.3 串行口波特率发生器设置 265.4 系统总程序设计 29313233科学技术的发展已经使红外通信深入到各行各业，应用领域不 断扩大。例如单相电度表抄表系统；红外探头；红外遥控系统；笔 记本电脑，手机，PDA，无线耳机等数码产品。在很多单片机应用 系统中，常常利用非电信号(如光信号、超声波信号等)传送控制 信息和数据信息，以实现遥控或遥测的功能。无线红外数字通信是 以红外线作为载体来传送数据信息.它作为无线通信的一种，与无线 电通信相比
7、，由于其性能价格比高，实现简单，具有抗电磁干扰、 便于高速应用、空间接入灵活、经济的特点，可用于室内外实现点 对点、无线红外 LAN 通信及军用红外引信.正在应用的有 ISDN 的红外无线接入、分布式视频红外无线接入、ATM网的红外无线接入等.在无线红 外数字通信中已有了两个标准：IrDA及IEEE802.ll，以便于规范化工作.红外数据协会(IrDA)是1993年6月成立的一个独立组织， 它为短距离红外无线数据通信制定了一系列开放的标准。IrDA的目标是制定能以合理且较小的代价实现的标准和协议，以推 进红外通信的发展。红外线通信，通常又叫红外光通信，是利用红外线来传送信息 的一种通信方式。红
8、外线通信分为以光缆为传输介质的有线通信和 用无线电波来传输的无线光通信。红外线通信所传输的内容是多样 的，可以是音频信号，也可以是视频信号；可以是模拟信号，也可 以是数字信号。被传送的低频信号一般不能直接作远距离传输。需 经过放大后去对发射机中高频振荡进行调制，使高频振荡的频率随1 低频信号而改变。然后将此携带有低频信号的已调高频振荡经功 率放大到实际需要的功率，通过一定的媒介向周围空间辐射。在接 收端，利用接收元件（如天线、红外接收管等等）将接收到的微弱 电磁波或红外光变为已调波电流，经高频放大器选择出所需要接收 的信号，并同时放大信号。放大后的高频已调信号与本振频率相混 频，变为频率较低且
9、固定的中频已调信号，经中频放大器放大后， 由鉴频器检出原来的调制信号，再经低频放大级放大去推动终端设 备。红外线受人们青睐的原因是它的穿透能力强，容易绕过雾、尘 埃等，还可以定向发射。正因为红外线具有如此优点，仅在军事上 红外线就有很多用途，如：夜视机器、红外照相、红外雷达等。此 外，红外线被广泛的应用于自动控制、通信、家用电器等领域。如 普遍应用于彩电、录像机以及空调等的红外遥控，用红外遥控器在 几米到几十米远距离的直视范围内任何位置，都可以任意地实现各 种家用的遥控。本文将要介绍的是红外线通信的一种应用形式利用红外 线来传送单片机发出的数字信号，这是一种红外线无线光通信电 路。目前这种方式
10、主要用于室内，如构成无绳电话及无绳耳机系统 等。红外线的传输距离虽然不远，但应用于办公室和家庭已绰绰有 余。由于可免去布线的麻烦，故它具有有线光通信无法比拟的优点。2.1 红外通信的基本原理是发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实 现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。本文是利用950nm近红外波段的红外线 作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉时调制（PPM）方式也就是（FSK）频移键控的方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管 以光脉冲的
11、形式发送出去；接收端将接收到的光脉转换成电信号， 再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制 数字信号后输出。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与 解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信 道的调制解调器。2.2一、设计要求1、传输距离：距离?2 米2、采用光源：红外发光管3、信号频率范围：中心频率 38KHz二、系统总体设计方案系统总体框图如图 2.1 所示。红外通信系统是由发射系统和接 收系统组成。发射电路由 38KHz 振荡器、频率调制器、驱动电路及红外线发射 电路组成。接收电路由前置放大、选频电路、频率解调电路、红外接收电路组成。发射
12、系统和接收系统框图如图 2.2 和2.3 所示。本文设计的是单片机之间通过红外收发系统进行通信，系统中通过单片机发出的数字信号进行调制产生调制信号，然后驱动红外 发光管将数据发送出去，接收端对接收到的信号进行放大、选频、 识别之后提取数据信号。图2.1系统总体框图图2.2 发射系统框图 38KZ图2.3 接收系统框图 考虑到红外光反射的原因，在全双工方式下发送的信号也可能 会被本身接收，因此红外通信需采用异步半双工方式，即通信的某 一方发送和接收是交替进行的。这里设置单片机的串行口采用方式 1通信；通信的数据格式为每帧10位，包括1位起始位、8位数据位和1位停止位；片内定时器T1作为波特率发生
13、器，选择传送的波特率为1200bps，则定时器T1的初值应设置为TL1=TH1=E8H， 另外应禁止定时器T1中断，以免因定时器T1溢出而产生不必要的中断。系统 在上电后处于接收状态。单片机本身并不具备红外通信接口，可以利用单片机的串行接 口与外围的红外发射电路和接收电路，组成应用于单片机系统的红外串 行通信接口。3.1红外发射电路包括脉冲振荡器、外接电源的滤波电容、红外发射管D3和D4、一个与门74LS08和一个非门74LS04等部分组成。其中脉冲振 荡器由NE555定时器、电阻和电容组成，用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信 号；发射部分的主要元件为红外发光二极管。红外发射电路的工作原理
14、为：由单片机的串行口输出端输出的串行数据去调制脉冲振荡器NE555发出的载波信号，然后用载波信号驱动红外发射管D3和D4以光脉冲的形式向外发送。其中，为保证红外接收模块能够接收的准确性，要求发送端载波信号的频率应尽可能接近38kHz,因此在设计脉冲振荡器时，要选用精密元件 并保证电源电压稳定。3.2 AT89C51 单片机系统是整个硬件系统的核心，它即协调整机工作，又是 数据处理器，是软硬件系统连接的桥梁。AT89C51是一种带4K字节闪存（可编程、可擦除、只读存储器）的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失 存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和
15、输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51主要特点如下：（1）面向控制的8位CPU：它与通用的微处理器基本相同，同样包括了运算器和控制器两大部分。运算器用来进行算术、逻辑运算和位操作。主要包括算数逻辑运算单元ALU,，累加器A、寄存器B,程序 状态字寄存器PSW以及BCD码修正电路等。（2）128B内部RAM数据存储器：片内为128字节，字节地址为00H7FH，其 中00H1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区含8个8位寄存器，编号为R7R0。地址为20H2FH的16个单元可 进行共128 位的位寻址，这些单元构成了 1 位处理机的存储器空间。单元中的每一 位都有自己的位地址，这16个单元也可以进行字节寻址。地址为30H3FH的单元 为用户RAM区，只能进行字节寻址。片外最多可以达到64KB，用来存储程序在运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等等，所以称为数据存储器，128个字节的数据存储器以高速RAM的形式集成在 单片机内，以加快单片机运行的速度，而且这
