红外多功能遥控开关的设计.doc
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1、天津工业大学毕业论文基于单片机的多功能红外遥控开关的设计The Design of the Infrared-controller Based on SCM学 生 姓 名张龙学 院 理学院专 业 光信息科学与技术指 导 教 师黄金栋职 称 讲师2014年 6 月 摘 要 随着科学技术的发展,单一遥控器(即一个遥控器只能控制一种类型的家电设备)已经不能满足用户要求和市场需求,且价格昂贵,并对材料造成了浪费,而且操作起来比较麻烦。光电遥控多功能开关控制设备的种类多种多样,应用起来也比较简单,而且辐射较小,不会对人体健康产生较大危害,能与其他电器各行其道。又因为红外线波长较长,所以不同的家用电器不会
2、相互作用。它的电路也比较便易,只要连接没有错误,便可以进行工作。解码编码相对于其他设备也比较简易。本次设计采用的是红外线遥控,利用红外线对不同的电器进行开关控制,采用把编码格式进行不同编码,产生不同频率脉冲,控制不同电器设备。故达到开关控制的目的。硬件部分主要包括发射电路、接收电路、单片机。硬件部分主要包括发射电路程序编写、接收电路程序编写、实现开关功能的程序编写。显示部分用显示器显示不同数字代表不同的电器,按下遥控开关不同数字产生不同频率的编码,通过电路,显示器上会显示不同的数字从而达到研究目的。关键字:光电技术;遥控电路;发射电路;接收电路;单片机;显示器AbstractWith the
3、development of science and technology, a single remote control has been unable to meet user requirements and market demand . And expensive , and the resulting waste materials , and operate more trouble. Photoelectric switches can control multifunction remote control different types of devices, and e
4、asy to operate, and does not affect the surrounding environment , do not interfere with other electrical equipment. Because it can not penetrate walls , so the appliances can be used in different rooms of the universal remote control without causing mutual interference ; circuit debugging as simple
5、as pressing a given circuit connections are correct , generally without any debugging can be put to work ; codec easy, multichannel remote control . This design uses an infrared remote control , using infrared for different electrical switch control , the use of remote control codes different encodi
6、ng formats to produce pulses of different frequencies to achieve the principle of control of different appliances , so as to achieve the purpose of the switch control . The hardware includes transmitter, receiver circuit, micro-controller . The hardware includes a transmitting circuit programming, t
7、he receiver circuit programming, switching function of programming. The show is part display different numbers represent different appliances, remote control switch is pressed to generate different frequencies in different digital coding , through the circuit , will be displayed on the display diffe
8、rent figures so as to achieve the purpose of research .Keywords : Optical Technology ; remote control circuit ; transmitter circuit ; receiving circuit ; SCM ; monitor目 录 第一章 绪 论11.1前言11.2红外遥控技术的研究和成果21.3 多功能红外遥控器国内外现状和发展趋势31.4 本设计的方案和比较41.4.1 设计目的41.4.2遥控技术的种类4第二章 红外遥控控制原理62.1 红外遥控发射装置原理62.2 红外遥控接收
9、装置原理62.3 行列式键盘的工作原理72.4 编码解码原理8第三章 红外遥控器的硬件系统设计93.1器件的介绍与选择93.1.1显示器的选择93.1.2按键方式选择93.1.3 单片机的选择(AT89C51)93.2电路的设计103.2.1发射电路的设计103.2.2接收电路的设计12第四章 红外遥控器的软件系统设计134.1 遥控发射部分134.2 遥控接收部分15第五章 设计调试175.1 调试前不加电源的检查17 5.2 静态检测与调试17 5.3 动态检测与调试175.4 调试注意事项17第六章 结论18参考文献20附录21谢辞39第一章 绪 论1.1前言众所周知,当今世界最具潜力、
10、最具发展力而且又被人们广泛应用的技术毫无疑问是光电技术。光电技术在这个技术迅速发展的时代为什么能占据一席之地、且有独领风骚的趋势呢?这让我们联想到它所具有的优点和特色。首先,在科学界里,它属于新兴技术类别,有较强的发展空间、有较大的发展潜力、有较高的发展领域;在生活圈里,它也有着独特的魅力,如电灯、LED技术、显示技术,正是由于它,人们的生活出现了光明,有了多姿多彩的生活。在医学领域,有光成像技术,还有可见光和红外成像技术。他们已经有了系统性的成就,无论在临床应用还是其他方面都得到了广泛应用。其中许多利用光电子技术的诊断和医疗技术也正在开发之中。这项技术将在医疗方面有越来越多的建树,也能更好地
11、造福人类。在军事应用方面光 电技术也发挥了很大的作用,它可应用于精密制导、毁灭性武器、瞄准、跟踪、监测、频谱分析等等,在国家安全方面做出了巨大贡献。说到安全防卫更是不得不说光电技术,电视监控、红外报警器、和激光报讯等,另外,用光电子技术对个人的指纹、眼球、手形和脸都可以进行特征识别,也已经应用于了案件侦破当中,为侦破案件提供了有力的证据。光电技术本身 就具有更好的发展趋势,首先,光电子器件发展多样化,有较好的发展趋势。固态化、小型化、集成化、廉价化逐渐成为主流,他们的工作波段范围 和响应速度也在逐渐加快,而相应的器件也更加适应恶劣的环境。而光电技术其产品在不 断地更新换代和推广应用,各种高新技
12、术也结合开拓新的技术和应用,他更是促进了新型武器装备的出现。由此可见,光电技术无论在生活领域、科技领域、医学领域都发挥着不可替代的作用。本论文主要是通过结合自己所学过的光学、电学、单片机方面的知识来解决生活中开关单一从而造成的使用不便,材料浪费等问题。目前,国内、国外关于红外线多功能遥控开关的设计也逐渐成熟,一些文献资料所采用的研究手段和方法也值得我们采用和借鉴,但也有一些不足我们应加以思考进行改善和研究,从而达到逐渐完善,逐渐发展的目的。1.2红外遥控技术的研究和成果 红外遥控系统一般主要由红外遥控发射器、红外接收器、遥控微机等组成(如图1.1). 图1.1 红外发光二极管是红外遥控发射装置
13、主要组成部分。它是众多发光二极管中的一种,但与一般的发光二极管又有所区别。他们的区别在于:在适当的电压下,它发射的是红外线,普通种类二极管则发射的是可见光。当前的该类二极管红外波段使用的大约是940毫米,形状和一般的二极管一样,只是颜色有所区别。该类二极管被制作成的颜色多种多样,但基本原理相同。一个该类二极管的好还也因此变得比较好判断,即判断出其正负极方向,再通电即可。当然该类二极管只有使用特殊的仪器才能精确地确定它的发光频率,而在大多数的条件下,就只能大致确定了。 红外接收器是由红外接收电路、红外解码电路、电源组成。红外遥控接收装置的主要功能是把遥控发射器发来的红外光信号转换成电信号,再放大
14、、限幅、检波、整形,形成遥控指令脉冲,输出至单片机。接收部分的主要组成部分是红外接收管,它是众多光敏二极管的一种。在现实中红外接收二极管需要的是加反偏电压,只有这样它才能正常工作,另外,红外发光二极管的形态一般情况下有圆形和方形。 由于该类二极管的发射频率都很小,所以它接收的脉冲或信号相对较弱,增加增益放大器就显得很有必要了。几年前用pc1373H , CX20106A等特殊红外线接收放大器IC。近年来,无论是正式的还是非正式的产品,很大一部分用的都是红外接收二极管。正式的红外接收包大致有两种:金属屏蔽和塑料包装。它们有三个引脚,提供电源正极(VDD) ,电源负极(GND)和数据输出(VO或O
15、UT)。红外接收器的引脚排列有所不同,因为不同的型号,请参阅制造商的说明。有的成品红外接收器没有繁琐的调试和外壳屏蔽,非常方便。但使用红外接收载波频率时需要要注意。用于为455kHz的陶振,用于由发射机振荡器来决定38kHz的载波频率的红外遥控器。在发送端需要对晶振进行分频,分频因子通常取为12,所以为455kHz 12 37.9kHz电源 38kHz。也有使用36千赫, 40千赫, 56千赫等某些远程系统。 红外线遥控,由于其波长较长,不会对周围的家用电器相互作用造成干扰。因为它不能穿透墙壁,所以设备可以用在不同房间的不同的家用电器,并且不会又相互作用的现象发生。普通情况下就可以投入到工作中
16、;编解码容易,多通道远程控制。 由于厂家生产了大量的红外遥控专用芯片,你想要什么,都可以找到你所需要的芯片。因此,红外遥控器现已广泛应用于电器,室内近(小于10米)的遥控器等。 多路红外发射装置有很多的控制按钮,它们都有不同的功效。当一个键被按下发射时,接收机有输出状态将发生变化,使之与其对应。输出状态一般被分为五种即脉冲,电平,自馈,互锁,数据。 “脉冲”在按下发射按钮时,对应的输出端出的“有效脉冲”,其宽度通常为约100毫秒。 “电平”是指在发送器按钮的输出被按下时, 接收端的有效电平消失。其中,有效电平和有效脉冲可以为高也可以为低,这是由输出引脚静态时的状态所决定的。如果静态为高时,则低
17、状态有效,如果静态为低时,则高状态有效。“自锁”,指的是发送端根据每一特定的关键输出,接收到的输出状态变化,即相应的,高到低,低到高。如果输出端的状态能够用作电源开关和静音控制,那么这种输出方式被称作反相。如果输出端的状态相互清零对方,在竞争之下只有一个输出状态,则这种输出方式叫做互锁。在这样的情况下进行,如电视频道选择,其他如调光,速度,音频输入选择。 “数据”是指发射输出键的号码被分配了一个号码,使用多个输出的接收端形成一个二进制数,不同的二进制数代表不同的键击。一般来说,除了几个输出的接收终端,也有一个“有效数据”输出数据后应采取及时的数据输入。输出的格式通常是使用单片机或微处理器接口。
18、除了上述的输出格式,还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是发送到每个发射器的信号,对应于被“保存”,直到它们接收新的信号为止的接收器输出; “暂存”输出与上述的“水平”有类似的输出。1.3 多功能红外遥控器国内外现状和发展趋势 目前,国外(主要是欧洲和美国市场)几乎总是一个遥控的多功能遥控器,可控制世界上包括大多数的视频设备,甚至空调。遥控器一般由单片机控制,其价格一般都比较昂贵,高达数百美元。值得一提的是,目前,80 的世界的遥控器通过OEM贴牌在中国生产,但关键芯片的技术却无从得知。国外远程控制器主要是通过超市和其他销售渠道销售,消费者可以根据自己的需要选择,其发展趋势需要有更
19、多的功能和更人性化的设计。在国内市场,遥控器绝大多数是单一类型的遥控器,这是一个远程控制的视频设备,这是中国的经济状况和消费习惯。多功能遥控器是很少的一类型的遥控器,在一般情况下,没有主流通道销售多功能遥控器,很多消费者不知道如何购买或多功能遥控器,遥控如此多才多艺的控制是一个相对较小的体积。这也是由于品质万能遥控器是不平衡的,最不方便的,或者叫多功能遥控装置,但对许多人来说是难以控制。但随着西方,该国将因使用单一的多功能遥控器对准遥控器的经验,特别是在信息技术,多功能遥控器,具有广阔的发展空间需求的快速发展的情况。多功能那个遥控器在现在这个市场上很容易代替单一功能的遥控器,而且很容易销售。1
20、.4 本设计的方案和比较1.4.1 设计目的 目前市场上的集成电路是遥控编码和解码集成电路。这个程序很简单,方便,但功能键和功能的数量有一定的局限性,只适用于一种特殊的应用。而单片机应用设计和使用远程控制系统具有灵活的编程,操作码的个数可任意设定等。1.4.2遥控技术的种类 常见的遥控电路一般有如下几种类型:声音、灯光控制、无线电遥控、红外遥控等。1、 声控方式 声控是利用语音来控制目标的行动,一般的驻极体传声器或压电陶瓷作为传感元件来拾取声音,经过电路放大驱动后级电子开关工作。2、 光控方式 简单的单通道光控制电路的电子开关的状态发生变化时,光电二极管,光电晶体管,光敏电阻器等传感器也将发生
21、相应的变化。这可以是可见光,也能是红外线等不可见光源,不同光敏元件的类型具有不同的光谱。光控电路越复杂,越能够完成多路模拟开关或变更控制,应用极为广泛。上海现在有很多居民楼楼道灯都采用光控和语音电路的组合,利用声音或其他声音的人路过发出的脚步声,触发灯语音电子开关,光控电路使灯在白天自动关闭停止响应。3、 无线电遥控 无线电遥控电路比声控光控电路复杂得多,但更远的距离控制是其主要特征,光控,声控电路一般只有几米到十几米角色的距离,并根据无线电遥控器应用程序可以是接近零米,远远超出了地球所能达到的空间!它包括一个发射电路和接收电路部分,当接收器后的发射器接收由电子开关驱动电路发出的无线电波。因此
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