1、 题目： 红外线可调遥控电源开关 学院： 物理与电子科学学院 专业： 电子信息科学与技术 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 2014 年 3 月 22 日- 1 -摘要在这经济飞速发展的时代，人们在生活中应用到了越来越多的电子科技产品，远程遥控系统的应用在当今经济生活中逐渐成为生活用品的主角。在其中我们家居的手动的插座和按钮开关的电源已经逐渐地被可调节的遥控的电源开关所代替，并且技术逐渐趋于成熟。红外线可调节遥控电源开关是无线控制的而且其遥控的距离很远，遥控电源开关可以方便人们将电视，空调，电冰箱等家用电器切断电源，既安全又节约用电。本文主要介绍的是利用 AT89S52 单片机制作的单路
2、调节的红外线遥控的电源开关，制作电路中用到了集成电路，用软硬结合的方法制作出了简便实用的红外电源开关。关键词：遥控；红外线接头；单片机；- 2 -AbstractIn this era of rapid economic development, people living in the application of the electronic technology products more and more, application of remote controlled system has gradually become the daily necessities of the
3、protagonist in todays economic life. In the remote power switch power we Home Furnishing manual socket and switch has been gradually replaced by the adjustable, and technology gradually mature. Infrared remote control power switch is adjustable wireless control and remote control distance, remote co
4、ntrol power switch can be convenient for people to TV, air conditioners,refrigerators and other household appliances to cut off the power supply, safe and energy saving. This paper mainly introduces the power of infrared remote control switch single production using AT89S52 MCU control, making circu
5、it used in the integrated circuit, method of combination of hardware and software to create simple infrared power switch.Key words: Teinfrared remo control; Infrared sensor ; MCU(Single chip microcomputer)1- 3 - 4 -目 录摘要.1Abstract.2第 1 章 引言41.1 设计的背景和意义.41.2 红外遥控技术的现状及前景.4第 2 章 红外解码系统分析52.1 设计要求.52.
6、2 总体设计框图.5第 3 章 红外解码硬件电路的设计73.1 单片机及硬件电路的设计.73.1.1 单片机的介绍.73.1.2 时钟电路及 RC 复位电路83.2 红外遥控电路.93.2.1 采用 TC9012 芯片编码的遥控器93.2.2 红外发射电路103.2.3 红外接收电路133.2.4 数码管显示电路15第 4 章 红外解码程序设计.174.1 红外接收电路主程序流程图174.2 红外接收电路子程序流程图17第 5 章 结束语.19参考文献20致谢21附录 1.22附录 2.28- 5 -第 1 章 引 言1.1 设计的背景和意义在当今经济飞速发达的时代，人们的生活水平逐渐的提高，
7、科技也越来越先进，人们的生活也越来越智能化。 电子产品走进了人们的生活，红外遥控技术也逐渐成为电子产品的主角。红外遥控给人们的生活带来了极大的便利，在本文中我做的就是利用红外线控制单片机近而控制电源的开关的设计，实现通过红外线照射或断开红外使电路正常通电（发光二极管点亮）的功能。红外遥控对周围环境基本上不受影响，电路的调制也比较简单，只要按照设计的基本电路连接并且确认无误后，就可进行简单的运行工作。整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；整个系统的安装、操作简单，维护方便；成本低。1.2 红外 遥控技术的现状及前景遥控技术是在自动控制技术和通信技术基础上发展起来的。最初的无线遥控装置采用的是电磁波
8、传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也容易受干扰，因此逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比，超声波传感器频带窄，所能携带的信息量少，易受干扰而引起误动作，较为理想的是光控制方式，采用红外线的遥控方式逐渐取代了超声波遥控方式，出现了红外线多功能遥控器，并且成为当今时代的主流。而从各国将遥控技术在航天、工业等方面得到广泛应用和发展后，遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机，智能化程度大大提高。红外遥控技术在这几年得到了迅猛发展，在家电和其他电子领域都得到了广泛应用，随着生活水平的提高，人们对产品的追求是使用更方12- 6 -便、更智能化，红外线
9、遥控技术正是一个重点发展方向。- 7 -第 2 章 红外解码系统分析2.1 设计要求整个控制系统的设计要求：被控设备的控制实时反应，从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于 1s；整个系统的抗干扰能力强，防止误动作；整个系统的安装、操作简单，维护方便；成本低。红外载波、编码电路设计要求：单片机定时器精确产生 38KHz 红外载波；根据控制系统要求能对红外控制指令信号精确编码并迅速发送。红外解码电路设计要求：精确接收红外信号，并对所接收信号进行解码、放大、整形、解调等处理，最后输出 TTL 电平信号；对非红外光及边缘红外光抗干扰能力强。设备扩展模块设计要求：直流控制交流；抗干扰能力强；反应
10、迅速不产生误动作；能承受大电流冲击。2.2 总体设计框图系统硬件由以下几部分组成：电视红外遥控器，52 单片机最小系统，接收放大于一体集成红外接收头，数码管显示和蜂鸣器电路。整体设计思路为：遥控器采用 38KHz 的载波（周期是 26.3s）进行调制，经 NPN 三极管对信号放大驱动红外发光管将控制信号发送出去。红外数据接收则是采用 HS0038 一体化红外接收头，内部集成红外接收、数据采集、解码的功能，只要在接收端 INT0 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 1-1 所示。- 8 -红外传输红外遥
11、控器发红外接收电路AT89S52 单片机显示电路图1-1 电路设计整体框图- 9 -第 3 章 红外解码硬件电路设计3.1 单片机及其硬件电路设计3.1.1 单片机的介绍AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52 具
12、有以下标准功能：8K 字节 Flash，256 字节 RAM，32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。图2-1 AT89S52引脚图1- 10 - 11 -3.1.2 时钟电路及RC复位电路AT89S52 芯片内部有一高增益反
13、相放大器，用于构成振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 11.0592MHz，C12、C13 是两个瓷片电容，与晶振 Y2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3045pF 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 2-2 所示：图 2-2 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 0000H 单元执行程序。除了进入系统的正常
14、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- 12 -按键手动复位方式。该复位电路如图 2-3 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 C3 的充电，RST 引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 R1、R2 分压到达 RESET 引脚，实现复位操作。图 2-3 复位电路图 3.2 红外遥控器电路3.2.1
15、 采用 TC9012 芯片编码的遥控器TC9012 是一块用于东芝系列红外遥控系统中的专用发射集成电路，采用 CMOS 工艺制造。它可外接 32 个按键， 提供 8 种用户编码，另外还具有 3 种双重按键功能。TC9012 的管脚设置和外围应用线路都进行了高度优化，以配合 PCB 的布图和低成本的要求。- 13 -图 2-4 TC9012 引脚图低压 CMOS 工艺制造，低功耗超小静态电流，低工作电压，精简条指令码，8 种用户编码可选择，TSOP-20、SOP20、COB 可选的封装形式。3.2.2 红外发射电路将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
16、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 2-5 所示。TC9012(芯片编码)38KHZ 载波驱动电路调制 红外发射控制盘1- 14 -图 2-5 红外遥控系统电路框图- 15 -通常，红外遥控器将遥控信号(二进制脉冲码)调制在 38KHz 的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，转化为红外信号发射出去。二进制脉冲码的形式有多种，其中最为常用的是 PWM 码(脉冲宽度调制码)和 PPM 码(脉冲位置调制码）。前者以宽脉冲表示 1，窄脉冲表示 0。后者脉冲宽度一样，但是码位的宽度不一样，码位宽的代表 1，码位窄的代表 0。脉宽为 0.56ms、间隔 0.565ms
17、、周期为 1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为 0.56ms、间隔 1.69ms、周期为 2.25ms 的组合表示二进制的“1”。如图 2-6 示。本设计是以 PPM 码（脉冲位置调制码）对红外数据的发送进行论证。图 2-6 指令脉冲图遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。引导码也叫起始码，由宽度为 4.5ms 的高电平和宽度为 4.5ms 的低电平组成（不同的红外家用设备在高低电平的宽度上有一定区别） ，用来标志遥控编码脉冲信号的开始。如图 2-7 所示。图 2-7 信号引导码图系统码也叫识别码，它用来指示遥控系统的种类，以区别其它遥控- 1
18、6 -系统，防止各遥控系统的误动作功能码也叫指令码，它代表了相应的控制功能，接收机中的可根据功能码的数值完成各种功能操作。系统反码与功能反码分别是系统码与功能码的反码，反码的加入是为了能在接收端校对传输过程中数据是否产生差错。脉冲位置表示的“0”和“1”组成的 32 位二进制码，前 16 位控制指令，控制不同的红外遥控设备。而不同的红外家用电器又有不同的脉冲调控方式，后 16 位分别是 8 位的功能码和 8 位的功能反码。串行数据码时序图如 2-8 所示。图 2-8 串行数据码时序图将要发送的指令脉冲编码信号调制在 38KHz 的载波上，可以增加信号的抗干扰能力，提高信号传输效率。信号调制时序
19、如 2-9 所示。图 2-9 信号调制图TC9012 作为红外遥控器控制核心，遥控编码脉冲信号是由引导码、系统码、系统反码、功能码、功能反码等信号组成。以 PPM 码（脉冲位- 13 -置调制码）对红外数据调制在 38KHz 的载波上对外进行发射信号。3.2.3 红外接收电路HS0038 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
20、接口非常方便。1 脚接电源（+VCC），2 脚 GND 是地线（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 INT0 信号下降沿从而测出控制指令的功能。图 2-10 HS0038 内部结构工作流程HS0038 接收原理：红外线接收是把遥控器发送的数据(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
21、转换成数据，从而实现数据的传输。图 2-13 是一1- 14 -个- 15 -红外线接收电路框图。数码管显示放大电路调制电路 红外接收AT89S52(指令译码)图 2-11 红外接收及控制电路框图本设计的核心部分在于红外接收及数码管显示。其中红外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。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 INT0
22、（P3.2）引脚，使得输入 INT0 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 INT0 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 的各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。红外接收电路连接图如图 2-12 所示。- 15 -图 2-12 红外接收电路图3.2.4 数码管显示电路a.共阳数码管电路：图 2-13 共阳
23、数码管电路1 位共阳数码管，公共端接正极，8 段 LED 接 220 欧姆的限流电阻连接单片机的 P2 口上。b.蜂鸣器声音电路1- 16 -图 2-14 蜂鸣器声音电路本系统中采用蜂鸣器声音电路，由于单片机输出电流较小，所以用三极管 9013 驱动蜂鸣器发出声音。c.继电器电路图 2-15 继电器电路本系统用三极管 9012 来驱动 5V 直流继电器，二极管 D1 反向接在继电器上，防止继电器瞬间击穿，继电器动作时，发光二极管 D2 亮。1- 17 -第 4 章 红外解码程序设计4.1 红外接收电路主程序流程图红外信号接收器是设计成以载波为中心频率的带通滤波器，只允许指定频率的载波信号通过5
24、-6。主程序是首先初始化红外接收端口，然后检测是否接收红外信号，如果接收到红外信号就调用接收子程序，然后就通过数码管显示当前按键的解码值，如图 3-1 所示。初始化红外接收端口调用接收子程序Y接收到红外信号？ N开始数码管显示返回图 3-1 红外接收主程序流程图4.2 红外接收电路子程序流程图子程序是首先读取 T0 定时器的长度，如果是 1.125ms 就认为是“0”，将其存入缓冲区并且计数器加一，如果是 2.25ms 就认为是1- 18 -“1”，将其1- 19 -存入缓冲区并且计数器加一。如果计数器值为 32 时，就接收结束标志位并且将计数器清 0，如果计数器值不为 32 时，就认为是接收
25、误码，计数器也将清 0，此时重新等待读取红外信号。如图 3-2 所示。进入中断读 T0 定时长度计数器=320缓冲区2.25ms？1.125ms？计数器加 11缓冲区 正确接收标志=1计数器加 1 计数器清 0N N退出中断YY Y计数器清 0N图 3-2 红外接收程序流程图1- 20 -第 5 章 结 束 语无可否认机械时代已经过去，电子时代已经到来。红外线遥控是现代家电遥控的重要举措，是近年来快速发展的一大热点，它的迅速发展必然带来巨大的经济效益和社会效益。本文所设计的红外线遥控系统，具有成本低、操作方便、电路简单、环保、体积小、重量轻等优点，通过接收发射端的控制信号，在接收部分实现了相应
26、的控制。此设计方法，无论从经济效益还是从电路结构上来说，都不是最先进的，受红外线定向性和传输距离的限制，也只适用于短距离的普通环境遥控控制，很多方面都需要提高和改进。1- 21 -参考文献1聂诗良,李磊民.采用单片机发送并接收红外遥控信号的方法.信息技术,2004.2冯文旭等.单片机原理及应用，机械工业出版社，2008.3张建奇，方小平.红外物理，西安电子科技大学出版社，2004.4胡寿松.自动控制原理，科学出版社，2001-02.5Wong E.Infrared remote control for electronic display system.IEEE Transactions on
27、 Consumer Electronics,1992,Vol.38,No.2:57-596Hamalainen T,Kivikoski M.Secure infrared remote control system for automotiveapplications.Proceedings of the IEEE 22nd International Conference on Industrial Electronics,Control,and Instrumentation.Taipei(Taiwan):1996,852-8577上海上嵌企业管理咨询有限公司.嵌入式C+面向对象高级编程，
28、2013-09.1- 22 -致 谢在论文即将完成之际，我在此向所有关心和帮助过我的老师和同学们致以最真诚的感谢。同时，我也真诚地感谢同学们和老师们对我学习和生活上的帮助，特别是在这最后的做毕业设计的这一阶段，感谢他们对我的帮助和支持。附录 1#include#include#include#define TURE 11- 23 -#define FALSE 0sbit IR=P32;/红外接口标志sbit BEEP=P35;/蜂鸣器接口sbit JDQ=P02;/继电器接口unsigned char const dofly=0x2d,0x19,0x11, ,0xcd,0x01,0x09, ,
29、0x81, , , ,0xed,0x43,0x49, ; dofly=unsigned char irtime;/红外用全局变量bit irpro_ok,irok;unsigned char IRcord4;unsigned char irdata33;/*/void Delay(unsigned char mS);void Ir_work(void);void Ircordpro(void);void tim0_isr (void) interrupt 1 using 1/定时器 0 中断服务函数irtime+;/*延时子程序*/void delay(unsigned int num)1- 24 -while( -num );/*/void ex0_isr (void) interrupt 0 using 0/外部中断 0 服务函数static unsigned char i;static bit startflag;if(startflag)if(irtime=33)/引导码 TC9012 的头码i=0;irdatai=irtime;/一次存储 32 位电平宽度irtime=0;i+;if(i=33)irok=1;i=0;Elseirtime=0;startflag=1;
