课程设计(论文)基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现.doc
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1、基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现姓名:学号:指导老师:2011.5.24基于单片机的红外遥控发送系统的设计实现摘要 随着科学技术的发展,单片机因其高可靠性和高性价比,在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点,因此它的应用前景是不可估量。 本课题以延伸红外无线遥控技术为目的,提出了一种红外遥控器集中控制的方案,核心是设计出一个无线红外多发射/接收系统。本设计以红外线作为传递信息的载体,可对8个受控对象的工作状态进行短距离无线控制,适用于工业、医疗
2、、家用电器等设备的开启或关闭遥控,也可以对一种设备的八种工作状态同步进行控制,或对2种设备的4种工作状态同时控制。 该系统可实现的具体参数如下: 1. 遥控距离不小于5m,即红外遥控发射机与红外接收机之间的距离不小于5m; 2. 遥控路数为8路,即可对8个受控设备同时进行开关控制; 3. 工作频率为38KHz,即红外发射和接收的载频为38KHz; 4. 接收端显示受控状态一、课题任务与要求1.设计题目:基于单片机为核心的红外遥控发送系统的设计实现2.任务与要求:1)设计一个以单片机为核心的红外遥控发送系统。2)发射载频:38,电源:9V0.2A,5V/0.1A。3)工作温度:-40度-+85度
3、4)接收范围:2m,传输速率:27bit/s,反应时间:2ms.二、系统概述2.1 设计要求 2.1.1 整个控制系统的设计要求 1、被控设备的控制实时反映,从接收信号到信号处理及对设备控制反映时间应小于1s; 2、整个系统的抗干扰能力强,防止误动作; 3、整个系统的安装、操作简单,维护方便; 4、总体成本低。 2.1.2 红外载波、编码电路设计要求 1、精确产生38KHz红外载波; 2、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。2.2.1 方案论证 (一)单片机控制器模块 方案一:采用目前比较通用的51系列单片机。 此单片机的运算能力强,软件编程灵活,自由度大,市场上比较多见价
4、格便宜且技术比较成熟容易实现。 方案二:采用凌阳16 位单片机SPCE061A 作为控制核心。 与51单片机相比,SPCE061A具有更加丰富的资源,有32个可编程的I/O口,14个中断源。但考虑到本设计没有用到如此多资源且价格贵,市场比较少见,技术不稳定。 综合分析考虑,选择方案一。 (二)38KHz载波实现 利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。方案一:单片机T0定时产生38KHz载波 电路原理:STC89C52RC定时器T0产生周期性的26.3us的矩形脉冲,即每隔13us,定时器T0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的38KHz脉冲信号。计算
5、公式如2-1所示,脉冲图如图2-1所示。方案二:硬件晶振电路产生38KHz载波 电路分析: 晶振Y1,电容C1、C2、U1A、R2 、R3组成38KHz载波振荡电路,MC14011是逻辑与非门。U1B对38KHz的振荡信号取反,同时隔离前后级的信号干扰。如图2-2所示。P11属于单片机P1口用于单片机对受控对象控制信号处理后的数据输出口,数据与38KHz信号与P11端数据逻辑或非门输出,完成信号的调制。图2-2 脉冲产生的硬件电路图方案三:利用逻辑芯片CD4011构成多谐振荡器产生38kHz的载波信号,芯片如下图:利用该芯片和单片机相连构成多谐振荡器产生38kHz的载波信号,方便简单,电路易实
6、现,信号准确,精度高.对于产生38KHz脉冲信号的实现方案进行比较选择,软件实现经济,但编程麻烦,方案二硬件复杂,不利实现,经济上也不太合算。因而采用方案三,电路简单,经济适用,便于控制,精度还高。(三)显示电路因要求简单,只需要实现0到9的数字显示,采用一个共阳数码管显示即可(四)编码电路:采用专用的集成编码芯片MC145026采用专用的集成编码芯片MC145026进行编码操作,方便简单,经济适用,便于实现,且与逻辑芯片CD4011良好连接,便于编码的实现2.2.2 总体设计框图 经过上述方案的分析选择,得出系统硬件由以下几部分组成:红外数据发射电路,键盘电路,编码调制,数码管显示.整体设计
7、思路为:根据扫描到不同的按键值转至相对应的ROM表读取数据。确认设备及菜单选择键后单片机将从ROM读取出来的值,按照数据处理要求从控制端口输出控制脉冲与逻辑芯片CD4011产生的38KHz的载波(周期是26.3us)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。同时利用单片机控制数码管显示发送的值.电平转换显示图2-3 电路设计整体框图.3.1 实用性 本系统具有实时性、灵活性、稳定性、以及多功能同时控制等优点,方便用户对多个设备进行控制。 2.3.2 经济可行性 对于有多个红外遥控家电的用户来说,可通过识别已存储在ROM中的信号,实现以现有的单一红外信号,同时对任意红外
8、遥控家用电器进行控制,由于节约了实现控制功能的多个遥控硬件,从而减少了用户的投资。 2.3.3 技术可行性 单片机对数据进行处理,定时器产生38KHz的载波对红外信号调制,采用一体红外接收头对红外信号放大、解码、电平转换三单元电路设计与分析序号元器件型号数量1单片机STC89C51(带座)12电平转换MAX232(带座)13编码芯片MC145026(带座)14逻辑芯片CD4011(带座)14共阳数码管(单)(带座或单排插孔两组)15芯片插座DIP40, DIP14, DIP16DIP40, DIP14各1个;DIP16,2个6九针串口插座(母)(弯)(单排插孔一组)17九脚排阻10K18小按键
9、99晶振12MHZ110电位器203111三极管9013212发光二极管113红外发射头114电阻1K1010K151K1100K1160K14.7K1200115电容电解电容101磁片30P2磁片1046磁片1031磁片681116万用板S-2(独立焊盘)117导线、焊锡细若干1发射机部分元器件清单表:2单片机单元电路STC89C52RC单片机 STC89C52RC系列单片机是有超强抗干扰、高速、低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机,12时钟机器周期和6时钟机器周期可任意选择,最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。 TC89C52RC芯片内部有一高增益反相放大器,用于构
10、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3-2所示: 图3-2 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初始化之外,当程序运行出错或操作错误使系统处
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