红外遥控器设计(方案)论文.doc
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1、毕业实践环节毕业设计(典型性项目)说明书 红外遥控器设计(方案) 毕业论文(设计)原创性声明本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文(设计)不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文(设计)的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名: 日期: 毕业论文(设计)授权使用说明本论文(设计)作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文(设计)的规定,学校有权保留论文(设计)并向相关部门送交论文(设计)的电子版和纸质版。有权将论文(设计)用于非赢利目的的少量复制并允许论文(设计)进入
2、学校图书馆被查阅。学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。保密的论文(设计)在解密后适用本规定。 作者签名: 指导教师签名: 日期: 日期: 注 意 事 项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词 5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)
3、。4.文字、图表要求:1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档5.装订顺序1)设计(论文)2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订摘 要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
4、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的进步。在遥控方式上大体经历了从高成本的有线到成本低廉控制方便的无线控制。无论采用何种方式,准确无误传输信号,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大多采用的是电磁波传输信号,由于电磁波容易产生干扰,也易受到外界干扰,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,逐渐采用红外线的遥控方式取代了超声波遥控方式,出现了红外线多功能遥控器,成为当今时代的主流。由于红外线在频谱上居于可见光之外,所以抗干扰性强,且安全。具有光波的直线
5、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,这就是我们今天看到的大多数红外遥控器所采用的方法。红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展,尤其在家电领域如彩电、DVD、空调、玩具等,也在其它电子领域得到广泛应用,随着人们生活水平的提高,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。关键字:发光二极管 ATmega16目录一、现阶段红外遥控技术的研究现状和成果1二、红外遥
6、控器设计思想2(一)系统设计概况2(二)本系统设计思想5三、红外遥控器硬件电路设计6(一) 红外遥控发射电路部分6(二) 接收电路部分8(三) 红外线信号编码格式12四、遥控发射及接收控制电路的软件设计15(一) 遥控发射部分15(二) 遥控接收部分16总结19致谢20参 考 文 献21一、现阶段红外遥控技术的研究现状和成果常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管;由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。目前大量的使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940mm左右,外
7、形与普通5发光二极管相同,只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样;用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定,而业余条件下只能用拉锯法来粗略判判定。接收部分的红外接收管是一种光敏二极管。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏度。红外发光二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放
8、大电路。前些年常用pc1373H、CX20106A等红外接收专用放大集成电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品,大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种:一种采用铁皮屏蔽;一种是塑料封装。均有三只引脚,即电源正(VDD)、电源负(GND)和数据输出(VO或OUT)。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽,使用起来如同一只三极管,非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12
9、,所以455kHz1237.9kHz38kHz。也有一些遥控系统采用36 kHz、40 kHz、56 kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境的、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,现在红外遥控在加用电器、室内近距离(小于10米)遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外发射部分一般有许多按键,代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时,
10、相应地接收端有不同地输出状态。接收端地输出状态大致可分为脉冲、电平、自馈、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时,接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”,宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时,接收端对应输出端输出“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”,可能是高、也可能是低,取决于相应输出脚的静态状况,如静态时为低,则“高”为有效;如静态时为高,则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键,接收端对应输出端改变一次状态,即原来为高电平变为低电平,原来低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输
11、出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除,在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况,其他如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码,利用接收端的几个输出形成一个二进制数,来代表不同的按键输入。一般情况下,接收端除了几位数据输出外,还应有一位“数据有效”输出端,以便以后适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。除以上输出形式外,还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号,接收端对应输出予以“储存”,直至收到新的信号为止;“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。二、红外遥控器设计思想(一)系统设计概况1
12、、通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成,应用编/解码专业集成电路芯片来进行控制操作,控制部分包括键盘矩阵,编码调制,LED红外发送器;接收部分包括光,电转换放大器,解调,解码电路。红外遥控系统框图如图1。一体化红外接收头红外遥控器矩阵键盘编码解调解码单片机解调光电放大图1红外线遥控系统框图2、红外通信的基本原理实质上就是指利用红外线来作为载体传送信息。把单片机等产生的编码控制信号,经由调制电路调制为3240 KHz的方波信号(提高发射效率、降低功耗)。在经由驱动电路驱动红外发光二极管(IRED)发出红外遥控信号;在接收端使用与发送端相配对的红外光电二极管,接收含有控制信号的红外信号,在将该
13、红外信号解调为电信号后,在送入单片机进行解码,以得到相应的控制信号,从而完成红外信息的传送。本遥控发射器本遥控发射器采用码分制遥控方式,码分制红外遥控就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码(不同的脉冲数目及组合)代表不同的控制指令。当不同的指令键被按下时,指令信号电路产生不同脉冲编码的指令信号,也就是进行编码,然后经M50462AP芯片进行调制从而产生不同的编码信号,再由驱动电路驱动红外发射器发射红外信号。红外发射框图如图2所示。M50462AP红外发射矩阵按键图2红外发射框图3、红外接收电路是红外遥控系统中的指令信号及检出电路,通过一体化红外接收头SM0038(集成红外线的接收、放大、解调,不
14、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)然后将接收到的信号发送给ATmega16, 然后ATmega16通过内部程序对说接收信号进行判断然后救驱动相应的外部设备进行相应的动作。此设计的遥控开关是在通用通用遥控的基础上加以改进的,其实就是将红外遥控器接收部分采用单片机AT89C51来控制。即当一体化红外接收器接收到的红红外遥控红外信号,经放大、解码滤波后,将原编码信号传送入单片机AT89C51中进行信号识别编码然后进行相应的处理,已达到控制电路的目的。红外接收框系统图如图3所示。ATMEGA16相应动作一体化红外接收头图3红外接收框系统通过按下不同的按键是红外
15、发射器发射不同频率的信号波,然后通过红外一体化接收头接收进行相应的放大解调从而进行相应的动作操作。遥控操作过程系统框图如图4。遥控器遥控接头显示器复位ATMEGA16受控电源电器插座继电器晶振图4 遥控开关系统框图(二) 本系统设计思想本设计采用单片机ATMEGA16作为本设计的核心元件,利用红外遥控器发射,接收的工作原理以及单片机外部中断的原理制成的一款遥控器。ATMEGA16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令以及单时钟周期指令执行时间,ATMEGA16的数据吞吐率高达1MIPS/MHZ,从而可以缓减系统在功耗处理速度之间的矛盾。ATMEGA16
16、AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器,所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接,使得一条指令可以再一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种寄存器。这种结构大大提高了代码效率,并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。三、红外遥控器硬件电路设计(一) 红外遥控发射电路部分1、时钟电路ATMEGA16芯片内部有一高增益反相放大器,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12MHz。C12,C13是两个瓷片电容,与晶振Y
17、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6所示:图6 晶振电路2、矩阵键盘电路(1)28矩阵键盘的工作原理:矩阵键盘又称为行列式键盘,它是用2条I/O线作为行线,8条I/O线作为列线组成的键盘。在行线和列线的每一个交叉点上,设置一个按键。这样键盘中按键的个数是28个。这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率。矩阵键盘电路如图3-2所示:图7矩阵键盘电路图3、遥控发射电路芯片介绍(1)、M50462AP芯片图8 M50462AP功能特点: M504
18、62AP集成电路用来产生遥控编码脉冲(即遥控指令),输出各种红外遥控信号,供遥控操作使用。该IC具有3种功能:产生定时信号和遥控载滤信号的振荡器产生8种不同时间出现的键位扫描脉冲发生器将键位码变换 (码值变换)成遥控指令功能码的遥控指令编码器4、红外遥控发射电路本发射电路采用一个12M的晶体振荡器,产生相对应受控开关的脉冲频率,通过红外发射管发射出去。发射电路图9所示:图9遥控发射电路红外遥控发射器包括键盘,指令编码器和红外发光二极管LED等部分,当按下键盘不同按键时,通过编码器产生与之对应的特定的二进制脉冲信号,将二进制脉冲信号先调制在38Hz的载波上,经放大后,激发红外发光二极管LED转化
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