1、1目录第一章 项目结项申请表 .2第二章 研究报告 .4一、题目 5二、摘要 5三、引言 5四、正文 51、红外遥控技术浅析 .52、红外遥控器编码发射电路 .73、单片机解码红外遥控器技术 104、红外遥控灯的设计 145、系统调试 17五、结束语 .17第三章 研究论文 201、设计背景和目的 212、系统总体设计 213、硬件电路部分 224、软件部分 235、系统调试 246、结束语 24第四章 相关研究过程及项目成果 25一、 大 学 生 科 研 立 项 申 请 书 .25二、 红外遥控灯系统 .27三、 黄淮学院大学生科研立项中期进度报告表 .31四、 实物照片展示 .33第五章
2、基于 STC89C52 单片机的红外遥控灯的设计 .351 设计背景和目的 .352 系统总体设计 .353 硬件电路部分 .363.1 时钟电路设计 .363.2 红外接收头 FPS-4901.363.3 继电器控制电路设计 .364 软件部分 .374.1 程序流程图 .374.2 按键设计 .384.3 中断处理程序 .385 系统调试 .386 结束语 .39附录： .402第一章 项目结项申请表黄淮学院大学生科研立项校级项目结项申请表项目名称 红外遥控灯系统成果形式 1、发表论文 2、研究报告 3、实物制作获奖或应用情况 在电脑迷期刊上发表专业论文，收录在维普网并制作出实物项目负责人
3、及主要参加人员简况姓 名 翟壮 系院 信息工程学院 学号 1035140165负责人年级专业 通信工程 1001B 电话 15136587351参与名次 1 2 3 4 5姓 名 尚毅 马从彰 曹浩 李昊峰 王进霞其他主要参加人年级专业 通信 1001 电信 1001 电信 1001 通信 1001 电信 1101项目主要成果简介（着重列出主要创新点、应用价值，并列出必要数据）近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，采用遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。以单片机 STC8
4、9C52 为核心、DS1302 时钟芯片、WD6122 红外发送模块、FPS-4091接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。经过PROTEUS 软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了 DS1302 时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。利用遥控装置来控制灯的亮灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置、一个电子开关电路以及步进电机等来实现对灯和窗帘的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。 该装置使用简单方便，可以做
5、成开关而无需更换大量元件，只需在原来灯的开关处并联上该装置即可实现开关控制的功能。如果不用开关而只是用该装置的话，可以节省大量的导线，从而减少浪费、节约资源。该装置的遥控灯功能非常适合学校宿舍使用。在每位同学的床头放置一个红外线发射装置即可以让每位同学对灯的亮和灭进行控制。另外，该装置成本低、性能稳定、使用安全。所以完全可以在家庭、学校等地方推广使用。预期计划的完成情况及存在问题3预期计划的完成情况：制作出了实物，并在电脑迷期刊上发表专业论文，收录在维普网存在的问题： 专业知识有限，不能进行更深层次的研究。指导教师对项目完成质量及存在问题所给出的意见评价建议：不结项（ ） 结项（ ） 优秀（
6、）指导教师签名：年 月 日学校评审专家组意见：不结项（ ） 结项（ ） 优秀（ ）签字：年 月 日注：研究报告、论文、图片、成果证明材料依次附后4第二章 研究报告红外遥控灯系统研究报告姓名： 翟 壮 系别：信息工程学院班级：通信 1001 班时间： 2013.3.105一、题目红外遥控灯系统二、摘要文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。 三、引言随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日
7、益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、节约能源、安全健康、创新创意的目的，采用新兴的红外线遥控技术，通过控制白炽灯的开关，实现了白炽灯的智能化设计，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、空调和风扇等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。四、正文1.红外遥控技术浅析1.1、红外技术的发展历史红外光又称红外辐射或红外线，它是一种人眼不可见的光波，是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射，是电磁频谱的一部分,其波段介于可见光和微波波段之间（0.761000 微米） 。通常按波长把红外光谱分成 4 个波段：
8、近红外（0.763 微米） 、中红外（36 微米） 、中远红外（620 微米）和远红外（201000 微米） 。自然界中的一切物体，只要它的温度高于绝对零度就存在分子和原子无规则的运动，其表面就会不断地辐射红外线，温度越高辐射红外线的强度也越大。自从 1800 年英国天文学家 FWHerschel 发现红外辐射至今，红外技术发展经历了两个多世纪。从那时起， 红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展速度比较缓慢，直到 1940 年前后才真正出现现代红外技术。当时， 德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元件制成了一些军用红外系统。 红外技术发展的先导是红外探测器。1800 年FW
9、Her-schel 发现红外辐射时使用的是水银温度计，这是最原始的热敏型红外探测器。1830 年以后，相继研制出温差电偶的热敏探测器、测辐射热计等。在 1940 年以前，研制成的红外探测器主要都是热敏探测器。19 世纪，科学家们使用热敏型红外探测器认识了红外辐射的特性及其规律，证明了红外线与可见光具有同样的物理性质，遵守相同的规律。它们是电磁波之一，具有波动性，其传播速度都是光速、波长是它们的参数并可以测量。20 世纪初，测量了大量6的有机物质和无机物质的吸收、发射和反射光谱，证明了红外技术在物质分析中的价值。20 世纪 30 年代，首次出现红外光谱以后，它发展成在物质分析中不可缺少的仪器。4
10、0 年代初，光电型红外探测器问世，以硫化铅红外探测器为代表的这类探测器，其性能优良、结构牢靠。50 年代，半导体物理学、量子力学等学科的迅速发展，许多可用于红外探测的物理现象和效应，使光电型红外探测器得到新的推动。到 60 年初期，对于 13、35 和 813 微米三个重要的大气窗口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内，固体物理、光学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展，使红外技术 在军、 民两用方面都得到了广泛的应用。在红外技术的发展中，需要特别指出的是：60 年代激光的出现极大地影响了红外技术的发展，很多重要的激光器件都在红外波段，其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术，使雷达
11、和通信都可以在红外波段实现，并可获得更高的分辨率和更大的信息容量。在此之前，红外技术仅仅能探测非相干红外光，外差接收技术用于红外探测，使探测性能比功率探测高出好几个数量级。另外，由于这类应用的需要，促使出现新的探测器件和新的辐射传输方式，推动红外技术向更先进的方向发展。 红外技术的优点：（1）环境适应性好，在夜间和恶劣天气下的工作能力优于可见光；（2）隐蔽性好，不易被干扰；（3）由于是靠目标和背景之间、目标各部分之间的温度形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；（4）红外系统的体积小，重量轻，功耗低；（5）成本低、速度快，而且带宽几乎不受限制。 1.2 红外通讯技术简介 红
12、外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种。红外通讯技术不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中，例如笔记本电脑、PDA、移动电话之间或与电脑之间进行数据交换，电视机、空调、VCD 的遥控等。 红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线，波长在 0.75m 至 25m 之间。由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力较差，所以红外通讯技术更适合应用在短距离无线通讯的场合。目前，红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方面。 数据的红外通信具有数据传输量大，传输速率高等特点，但距离较近，至多可达到 1m；红外遥控所需传输的数据量较小，一般仅
13、为几个至几十个字节的控制码，传输距离相对较远（小于 10 米） 。 由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，因此红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速 率不高。为解决多种设备之间的互连互通问题，1993 年成立了红外数据协会（IrDA,InfraredDataAssociation）以建立统一的红外数据通讯标准。 1.3 遥控技术的发展与现状到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉特斯拉（NikolaTesla）(1856-1943)的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在 1898 年时开发出来的（美国专利 613809
14、号） ，叫做“MethodofandApparatusforControllingMechanismofMov-ingVehicleorVehicles” 。到了 60 年代初，一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术，但由于受当时技术条件的限制，遥控技术发展很缓慢。70 年代末，随着大规模集成电路和计算机技术的发展，遥控技术才得到快速发展。在遥控7方式上大体经历了从有线到无线的超声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样几个阶段。 无论采用何种方式，准确无误地传输信号，最终达到满意的控制效果是非常重要的。最初的无线遥控装置采用的是电磁波传输信号，由于电磁波容易产生干扰，也易受干扰，
15、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。 由于红外线在频谱上位于可见光之外，所以抗干扰性强，具有光波的直线传播特性，不易产生相互间的干扰，是很好的信息传输媒体。信息可以直接对红外光进行调制传输，例如，信息直接调制红外光的强弱进行传输，也可以用红外线产生一定频率的载波，再用信息对载波进调制，接收端再去掉载波，取到信息。 从信息的可靠传输来说，后一种方法更好，这就是目前大多数红外遥控器所采用的方法。 红外遥
16、控技术在这十年来得到了迅猛发展，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便、更具智能化，红外遥控技术正是一个重点的发展方向。1.4 市场前景及研究意义 红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式，在车载影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边环境、 不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路，需要时按图索骥即可。因此，现在红外遥控在家用电器、近
17、距离（小于 10 米）遥控中得到了广泛的应用。 自 2005 年起，台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总产量的 80%，且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求的快速增长的刺激，其出口总值仍在上升。近年来，随着遥控制造产业的不断成熟，遥控器市场竞争十分激烈，遥控器的价格也出现下滑趋势，但高端产品的价格上升势头较好，因此，在未来一两年内，国内供应商主要生产中低端红外产品，而技术较强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器，而台湾制造商则转向采用更新的技术，因此，中国制造商可为海外买家提供各种规格的遥控器。 除了国外市场，国内自身的需
18、求量也十分巨大。就拿福建省来说，福建是国内的电子大省之一，厦华、厦新、万利达和灿坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大，而福建省内主要的红外遥控设备厂商是厦门华联，其每年对红外遥控芯片的需求量在两千万以上。由此可见，发展红外遥控技术，不但有巨大的市场前景，促进整个相关行业的发展。2、红外遥控器编码发射电路WD6122 芯片是通用红外遥控发射集成电路,采用 CMOS 工艺制造,最多可外接 64 个按键,并有三组双重按键。封装形式为 SOP-24 和 SOP-20。82.1. 编码方式WD6122 所发射的一帧码含有一个引导码，16 位的用户编码和 8 位的键数据码、键数据码的反码也同时被传送。
19、码型结构如下：引导码由一个 9ms 的载波波形和 4.5ms 的关断时间构成，它作为随后发射的码的引导，这样当接收系统是由微处理器构成的时候，能更有效地处理码的接收与检测及其它各项控制之间的时序关系。编码采用脉冲位置调制方式（PPM） 。利用脉冲之间的时间间隔来区分“0”和“1” 。每次 8 位的码被传送之后，它们的反码也被传送，减少了系统的误码率。2.2键盘输入矩阵 WD6122 键盘输入矩阵请参考下图：92.3按键输入 WD6122 在键扫描输入端 KI0KI7 和键扫描定时信号输入/输出端KI/O0KI/O7 构成的 88 矩阵上共设置 64 个按键。 只有第 21#键与其它连在KI/O
20、5 线上的键即 22# 、23# 、24#键组合才能实现双重按键功能。即只有下列按键的组合才能进行双重按键操作。 1) 21#键与 22#键；2 ）21#键与 23#键；3 ）21# 键与 24#键 每个键输入端与电源负端 VSS 之间均接有下拉电阻。当有超过一个以上的按键（除非双重按键的组合 21#与 22#键 21#与 23#键 21#与 24#键）同时按下时，码的发射输出将停止。 当一个键按下时先读取用户码和键数据码，22ms 后遥控输出端（REM）启动输出，按键时间只有超过 22ms 才能输出一帧码，超过 108ms 后才能输出第二帧码。2.4. 双重按键的编码 双重按键功能对于录音座
21、的录音等功能很有用，下表给出了三个双重按键所对应的键数据码。 （请参阅按键输入一节）注：SEL 与 VSS 相连时，D7=1；SEL 与 VDD 相连时，D7=0。102.5. 遥控输出波形 WD6122 的输出波形如下图所示3、单片机解码红外遥控器技术电视遥控器使用的是专用集成发射芯片来实现遥控码的发射，如东芝TC9012，飞利浦 SAA3010T 等，通常彩电遥控信号的发射，就是将某个按键所对应的控制指令和系统码(由 0 和 1 组成的序列)，调制在 38KHz 的载波上，然后经放大、驱动红外发射管将信号发射出去。不同公司的遥控芯片，采用的遥控码格式也不一样。较普遍的有两种，一种是 NEC
22、 标准，一种是 PHILIPS 标准。NEC 标准：遥控载波的频率为 38KHz(占空比为 1:3)；当某个按键按下时，系统首先发射一个完整的全码，如果键按下超过 108ms 仍未松开，接下来发射的代码（连发代码）将仅由起始码（9ms）和结束码（2.5ms）组成。 一个完整的全码=引导码+用户码+用户码+数据码+数据反码。 其中，引导码高电平4.5ms，低电平 4.5ms；系统码 8 位，数据码 8 位，共 32 位；其中前 16 位为用户识别码，能区别不同的红外遥控设备，防止不同机种遥控码互相干扰。后 16 位为 8 位的操作码和 8 位的操作反码，用于核对数据是否接收准确。收端根据数据码做
23、出应该执行什么动作的判断。连发代码是在持续按键时发送的码。它告知接收端，某键是在被连续地按着。NEC 标准下的发射码表示发射数据时 0 用“0.56ms 高电平0.565ms 低电平=1.125ms”表示，数据1 用“高电平 0.56ms低电平 1.69ms=2.25ms”表示11即发射码“0”表示发射 38khz 的红外线 0.56ms，停止发射 0.565ms，发射码“1”表示发射 38khz 的红外线 0.56ms，停止发射 1.69ms需要注意的是：当一体化接收头收到 38kHz 红外信号时，输出端输出低电平，否则为高电平。所以一体化接收头输了的波形是与发射波形是反向的，如图12PHI
24、LIPS 标准：载波频率为 38KHz；没有简码，点按键时，控制码在 1 和 0 之间切换，若持续按键，则控制码不变。一个全码起始码11控制码用户码+用户码，如图所示。数据 0 用“低电平 1.778ms高电平 1.778ms”表示；数据用“高电平1.778ms低电平 1.778ms”表示。 连续码重复延时 114ms。NEC、TOSHIBA、SAMSONG 公司的编码格式有其共通之处：遥控全码都由“引导码+系统码+系统码(或系统码取反)+数据码+数据码取反”组成；数据“0”和“1”的定义相同；不同的只是引导码高低电平的持续时间不同，系统码位数有长有短，第一个简码和全码最后一位之间的延时不同，
25、简码的引导脉冲不同等；所以可以把相同的部分做成通用子程序，包括产生数据“0”和“1”的子程序“ONE”和“ZERO”，9ms、4.5ms、2.25ms、22ms、45ms 等时间控制子程序。键值处理，可采用外中断的方式，有键按下时，就向 CPU 发出中断请求，当然这里面还包括了去抖动、多键同时按时只处理一键的处理部分。机芯的不同状态由单片机 P3 口的 P3.5、P3.4、P3.1、P3.0 四位的输入数值来区分判断，比如“0000”表示工作于东芝 TC90系列状态，“0001”则表示要求工作于 NEC 公司的 PD61系列状态。判断了是哪一只键按下以及处于机芯的哪种状态以后，程序就严格按照相
26、应的遥控编码方式来进行遥控码的发射，也就是说将一定时段、一定数值的电平脉冲调制在 38KHz 载波上，逐一发射出去。流程图如图所示13代码格式（以接收代码为准，接收代码与发射代码反向）位定义单发代码格式连发代码格式注：代码宽度算法：16 位地址码的最短宽度：1.1216=18ms 16 位地址码的最长宽度：2.24ms16=36ms易知 8 位数据代码及其 8 位反代码的宽度和不变：（1.12ms+2.24ms）8=27ms32 位代码的宽度为（18ms+27ms）(36ms+27ms)1解码的关键是如何识别“0”和“1” ，从位的定义我们可以发现“0” 、 “1”均以 0.56ms 的低电平
27、开始，不同的是高电平的宽度不同， “0”为0.56ms,“1”为 1.68ms,所以必须根据高电平的宽度区别“0”和“1” 。如果从0.56ms 低电平过后，开始延时，0.56ms 以后，若读到的电平为低，说明该位为14“0”，反之则为“1” ，为了可靠起见，延时必须比 0.56ms 长些，但又不能超过1.12ms,否则如果该位为“0” ，读到的已是下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms 最为可靠，一般取 0.84ms 左右均可。2根据码的格式，应该等待 9ms 的起始码和 4.5ms 的结果码完成后才能读码。4、红外遥控灯的设计以单片机 STC89C52 为核
28、心、DS1302 时钟芯片、WD6122 红外发送模块、FPS-4091 接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图一所示。红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由 24 个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图二所示。图一 系统设计框图图二 系统设计框图4.1 硬件电路部分4.11 时钟电路设计时钟芯片采用 DALLAS 公司出品的 DS1302，该时钟芯片可提供
29、年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图三，外接11.0592MHZ 晶振，时钟信号 SCLK 由单片机 P0.6 口提供，复位/片选线与单片机 P0.7 口连接，串行输入输出接口 I/O 口与单片机 P0.5 口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。15图三 时钟电路4.12 红外接收头 FPS-4901本设计中用到的成品红外接收头是 FPS-4091。FPS-4901 高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm14.4m
30、m16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106） ，红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。图四 红外接收电路4.13 继电器控制电路设计该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图五，其中，由单片机 P3.7 口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果 P3.7 口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7 口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。16图五 继电器电路4.2 软件设计部分4.21 程序流程图图六
31、程序流程图开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过 P3 口输出相应的 PWM 脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图六所示。4.22 按键设计键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省 I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。一个键按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉
32、冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于 10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用 RC 滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。4.23 中断处理程序系统软件设计总共采用了定时器 T0 和外部 INT0 两种中断。T0 中断精确用于定时，如图七所示，定时器工作
33、在方式 1，初值设置为 TH0=（65535-50000）17/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为 10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0 即启动，1ms 后定时器 0 关闭。INT0 用于红外检测。当 P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图六所示。图七 中断程序流程图5、系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS 软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了 DS1302 时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器 CH-键，实现每次无误的对台灯的控
34、制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆 10 米之内。五、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灯，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的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。18遥控器主系统版：19实物图：同时控制灯和步进电机20第三章 研究论文红外遥控灯系统研究论文姓名： 翟 壮 系别：信息工程学院21班级： 通信 1001 班时间： 2013.3.10红外
35、遥控灯系统摘要：文章所介绍的红外遥控灯是基于单片机技术，通过红外接收模块，控制电磁继电器，实现对白炽灯的控制，完成系统最终设计。测试表明，此红外遥控灯灵敏度高、稳定、功耗低、经济实用，很好的完成了设计要求。关键词：STC89C52、红外遥控、WD6122、FPS-4091、DS1302 1 设计背景和目的随着电子科学技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。近年来，红外遥控技术在日常生活中应用越来越广泛。本设计本着以人为本、经济安全的目的，采用红外线遥控技术控制白炽灯，通过遥控和手动双重开关，不仅弥补了传统产品的不足之处，而且适合老年
36、人、残疾人等人群使用。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。2 系统总体设计以单片机 STC89C52 为核心、DS1302 时钟芯片、WD6122 红外发送模块、FPS-4091 接收模块、继电器等外围器件构建模块电路。硬件电路结构简单，再结合软件编程，能够很好的满足系统的各项功能要求，并且电路抗干扰能力强，线路简单，成本低。系统框图如图一所示。红外遥控系统包括发射器和接受控制器两大部分。发射器由 24 个独立按键、主控芯片等组成，接收部分使用的是一体化接收模块。发射部分完成信号的编码和调制，接收部分完成对接收到的信号的解调和解码。系统框图如图二所示。图一 系
37、统设计框图22图二 系统设计框图3 硬件电路部分3.1 时钟电路设计时钟芯片采用 DALLAS 公司出品的 DS1302，该时钟芯片可提供年、月、星期、日、时、分、秒，并具有自动调整和闰年补偿功能。其一大特点是使用双电源供电（主电源和备用电源） ，可设置备用电源充电方式，当掉电的情况下，可使用备用电源充电，保证数据的存储。与主控芯片的连接见图三，外接11.0592MHZ 晶振，时钟信号 SCLK 由单片机 P0.6 口提供，复位/片选线与单片机 P0.7 口连接，串行输入输出接口 I/O 口与单片机 P0.5 口连接，根据时序图能够正确的进行数据存取操作。图三 时钟电路3.2 红外接收头 FP
38、S-4901本设计中用到的成品红外接收头是 FPS-4091。FPS-4901 高灵敏红外线接收器，外形尺寸：13.5mm14.4mm16.3mm。该红外线接收器内含一个红外线接收管（PH302）和一个放大电路（CX20106） ，红外线接收管产生的光电流有前置放大器放大。该接收器可以直接和红外线发射管配合组合成各种遥控系统。3.3 继电器控制电路设计该电路输出部分由三极管和二极管组成，构成共射放大电路和继电器回路保护，见图四，其中，由单片机 P3.7 口产生继电器控制信号，并有工作指示灯反映信号的高低电平。如果 P3.7 口输出高电平，指示灯亮，继电器处于常闭状态，受控灯亮；反之，P3.7
39、口输出低电平，继电器常开状态，并且指示灯熄灭。23图四 继电器电路4 软件部分4.1 程序流程图图五 程序流程图开机时单片机进行初始化操作，一切都回归到原始位置，这时单片机开始扫描是否有红外遥控信号输入，如果有，单片机则进行接受信号并进行相应的解码，然后通过 P3 口输出相应的 PWM 脉冲波形给继电器电路控制白炽灯的亮灭。其程序流程图见如图五所示。4.2 按键设计键码识别是指矩阵结构的键盘识别被按键的方法。一般有行扫描法、行列反转法和行列扫描法。在键盘设计中，通常采用行列扫描法，可以节省 I/O，操作也方便、简单。除了识别有无键按下，按下键的行列扫描码以外，还要解决抖动和重键问题。24一个键
40、按下和释放的时候，按键开关会在闭合和断开位置间跳动几次后达到稳定状态，这就是抖动问题。抖动的存在会使得脉冲的开头和尾部出现一些毛刺波，持续时间一般小于 10ms。如果不处理抖动问题，就可能被误作多次按键。抖动的消除可以通过硬件方法，采用 RC 滤波电路消除抖动的波形。也可以采用软件方法，在读取键码的时候延时一段时间，等信号稳定后再去识别键码。重键问题是指由于误操作，两个或以上的键被同时按下，此时行列扫描码中就会产生错误的行列值。重键处理的方法有连锁法和顺序法。连锁法是不停地扫描键盘，仅承认最后一个闭合键。顺序法是识别到一个闭合键后，直到该键被释放后再去识别其他按键。4.3 中断处理程序系统软件
41、设计总共采用了定时器 T0 和外部 INT0 两种中断。T0 中断精确用于定时，如图六所示，定时器工作在方式 1，初值设置为 TH0=（65535-50000）/256，TL0=（65535-50000）%256，计数标志设为 10，即可达到设计目的。当有按键按下，T0 即启动，1ms 后定时器 0 关闭。INT0 用于红外检测。当 P3.2口发现下降沿，即进入中断。如图六所示。图六 中断程序流程图5 系统调试采用模块化调试和整体组合调试相结合的方法进行系统调试，经过PROTEUS 软件仿真、硬件电路调试和组装测试，最终实现了 DS1302 时钟芯片数据无误的读取和调整、继电器的开与关、红外遥
42、控与键码电路相融合等功能。最终，在接通电源的情况下，通过遥控器 CH-键，实现每次无误的对台灯的控制，完成台灯的亮或灭；可控制范围在方圆 10 米之内。6 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灯，具有成本低、操作方便、25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的控制。与传统的同类产品相比，更为智能和稳定，方便了广大群众。26第四章 相关研究过程及项目成果大 学 生 科 研 立 项 申 请 书项目名称： 红
43、外遥控灯系统 申 请 人： 翟 壮 所在系院： 信息工程学院 专业年级： 通信工程 1001级 联系电话： 15136587351 指导教师: 禹定臣 郝建华 申报日期： 2012 年 3 月 28 日A 2012A01527第二课堂实践教学指导委员会办公室承 诺 书我已经认真阅读了黄淮学院大学生实践创新活动管理办法 ，以及黄淮学院大学生科研立项的其他相关规定,我保证本表各项内容的真实性。如果获准立项，我与本项目组成员承诺严格遵守学校有关规定，保证按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料，取得预期研究成果。黄淮学院有权使用本申报书的所有数据和资料。项目负责人(签名)：年 月 日确 认 书我已经
44、认真评阅了该小组的科研立项申请书以及黄淮学院第二课堂实践教学关于大学生实践创新活动的相关规定。我认为该项目具有一定的创新性、可行性和研究实用价值。如果获准立项，我将认真负责地指导该项目小组成员按要求开展研究工作，确保取得预期研究成果。指导老师（签名）：年 月 日28项目名称 红外遥控灯系统姓名 学号 所在系（院） 联系电话 签名项目负责人 翟壮 1035140165 信息工程学院 15136587351马从彰 1035120135 信息工程学院 15136586835曹浩 1035120158 信息工程学院 18790370975尚毅 1035140118 信息工程学院 15517639669
45、李昊峰 1035140134 信息工程学院 18790370597项目组成员王进霞 1134130110 信息工程学院 18272986890姓名 禹定臣 单位 信息工程学院指导老师情况 姓名 郝建华 单位 信息工程学院申报依据项目的意义及创新之处（限300 字）项目意义：随着电子科学 技术迅猛发展，各种新型器件，智能化电器及产品在国民经济各个领域和人民生活各个方面得到了日益广泛的应用。本设计实现方便人群的目的，特别是行动不方便的人。本设计采用红外线遥控白炽灯，不仅方便了群众（操作简单） ，更可以为国家节约电能。本设计可以推广到冰箱、风扇及窗帘等家用电器，在智能家居中应用十分广泛。创新之处：本
46、设计可以实现远距离的对灯具遥控， ，避免夜间开关等不方便，避免了能源浪费和工作、生活的不适。还可以手动控制，使之更人性化。用红外线遥控，而且，采用编码发射信号不易受到干扰。特别是在夜晚的时候，由于光线特别暗，不方便开灯，这时候有遥控装置的灯就会起到很大的作用了。它也可以应用在公司和大型公共设施上，会非常方便而且特别节能。我们主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。29该项目研究现状分析（限500 字）关于该项目现今已经有某些公司或个人开发出来并制作出实物投入使，从市场调查的结果和消费者的反映可知该科技是本人
47、们所乐于接受的，因为它方便了人们的生活，关于该项目的现状我们可以从技术和市场两个方面分析：1、技术：该项目已经被研制成为实物并且投入使用说明该技术的在理论上的可行性，不过从现在研究出来的结果来看，该项科技还存在很多不足之处需要人们不断地完善，这也是技术的上不成熟的表现，说明我们有很大的科研空间，这也是该科研成果只是在小范围内试用而没有被广泛试用的原因之一。2、市场：从调查结果可知该科研成果是被人们所接受的，它能满足人们的需求，改变人们的生活。而且,现在智能家居是很火热的，它更能满足人们日益增长的需求。可是，现在它还没能走进普通家庭，这就给了我们发展空间。研究内容与拟解决问题（限500 字）研究
48、内容：利用遥控装置来控制灯的亮与灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。拟解决问题：(1)方便人们遥控家用电灯的控制,节省电量资源;(2)解决传输时的编码、解码问题；（3）红外线发射、接受问题；（4）最后是要解决电压转换的问题。30项目研究可行性分析（限800 字）本设计利用遥控装置来控制灯的亮与灭。该装置主要利用红外线发射、接收装置以及一个电子开关电路来实现对灯的控制。该装置各个模块之间采用了一定的隔离技术，能够确保使用者的安全。 该装置使用简单方便，可以做成开关而无需更换大量元件，只需在原来开关处并联上该装置即可实现开关控制与遥控控制。如果不用开关而只是
49、用该装置的话，可以节省大量的导线，从而减少浪费、节约资源。该装置非常适合学校宿舍使用。在每位同学的床头放置一个红外线发射装置即可以让每位同学对灯的亮灭进行控制。另外，该装置成本低、性能稳定、使用安全。所以完全可以在家庭、学校等处推广使用。也可嵌入一些质量高的大型室外照明灯当中。它是科技时代下的产物，是适应现在社会的发展而孕育而生的，是被人们乐于接受的科研成果，因为它正在改变着人们的生活，使人们的生活变的简单便捷，省去了一些复杂的过程，给消费者和管理者都带来了不可忽视的成就，因此在将来会被人们广泛的接受，但是由于该项目目前还处于试用的阶段还没有真正的进入人们普通的生活中去.，正是由于该项目现在的特殊性质所以在未来会有很广泛的市场，市场需要它我们就可以考虑去研究它，我们可以看到很多科研成果都是根据市场的需要而开发研究出来的。这也是我们认为该项目研究的可行性之一。在前人的研究基础上通过我们的调查和查阅我们了解到该项目比较适合作为我们现在在学大学的科研对象
