学习型万能遥控器的设计与实现

学习型万能遥控器的设计与实现 毕业设计论文 题 目 学习型万能遥控器的 设计与实现 班 级 姓 名 指导教师 学 习型万能遥控器的设计与实现 【摘要】 本设计以单片机为核心设计一种学习型万 能遥控器可以对各种红外线遥控器发射的信号进行识别、存储和再现等功能从而实 现对各类家电的控制。学习型万能遥控器由单片机、红外线接收、红外线发射、显 示、存储、按键和欠电压指示等部分组成。本设计详细介绍了学习型万能遥控器的 软硬件设计方法并给出了具体的各单元电路设计、程序设计及主程序流程图。 【关 键词】 单片机、学习型、红外线遥控器 【Abstract】 This is to design an intelligent infrared remote focusing on single chip. It can distinguish store and recurrence to signals that all kinds of infrared remote launched .Thereby the control of all household electrical appliances can be realized. The intelligent infrared remote is made up of singe clip infrared receiving infrared launching displaying storing keys owe voltage indicating etc.This design introduced detailedly the soft and hard designing methods of intelligent infrared remote and gave the details of circuit design procedure design and main procedure flow chart of every unit. 【Keywords】 Single chip、Detailedly、Infrared remote 目 录 前 言 ............................................................................ 4 第一章 概 述 ......................................................................... 5 1.1 设计目的和意 义 ............................................................................................................................... 5 1.2 设计思 想 ........................................................................................................................................... 5 1.3 设计重点与难 点 ............................................................................................................................... 5 第 二章 硬件的选取 .................................................................... 6 2.1 单片 机 .......................................................................................................................................... ..... 6 2.2 键 盘 .......................................................................................................................................... ........ 6 2.3 存储 器 .......................................................................................................................................... ..... 7 2.4 红外接收 头 ....................................................................................................................................... 8 第三章 系统组成设计 .................................................................. 8 3.1 系统的总体设 计 ............................................................................................................................... 8 4.1 单片机 AT89C52 ................................................................................................................................ 9 4.2 键盘电 路 ......................................................................................................................................... 11 4.4 红外发射电 路 ................................................................................................................................. 12 4.5 红外接收电 路 ................................................................................................................................. 13 4.6 存储器电 路 ..................................................................................................................................... 13 第五章 程序设计 ..................................................................... 15 5.1 主程序流程 图 ................................................................................................................................. 15 5.2 键号判别程序设 计 .......................................................................................................................... 15 5.3 红外解码接收的程序设 计 ....................................................................................................... 17 5.4 红外发射程序设计 .......................................................................................................................... 18 第六章 程序源代码 ................................................................... 19 6.1 键盘程序 ......................................................................................................................................... 19 6.2 IC总线程 序 .................................................................................................................................... 22 第七章 程序的调试 ................................................................... 23 7.1 编译软件的使用和编译过程........................................................................................................... 23 7.2 烧片 .......................................................................................................................................... 设计 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ..................................................................... 24 附 ...... 24 第八章 录 .............................................................................. 25 前 言 在当今社会科学技术的发展与日俱增人们是生活水平也是日益提高为了减少人的工作量所以是对各种家用电器、电子器件的非人工控制的要求也是越来越高针对与这种情况设计出一种集成度比较高的控制体系是必然的。 单片机的集成度很高它具有体积小、质量轻、价格便宜、耗电少等突出特点尤其耗电少又可使供电电源体积小、质量轻。所以特别适用与“电脑型产品”它的应用已深入到工业、农业、国防、科研、教育以及日常生活用品家电、玩具等各种领域。单片机特别适合于把它做到产品的内部取代部分劳师机械、电子零件或元器件。可使产品缩小体积增强功能实现不同程度的智能化。 红外线是一种光线具有普通光的性质可以以光速直线传播强度可调可以通过光学透镜聚焦可以被不透明物体遮挡等等。特别制造的半导体发光二极管可以发出特定波长通常是近红外的红外线通过控制二极管的电流可以很方便地改变红外线的强度达到调制的目的因此在现代电子工程应用中红外线常常被用做近距离视线范围内的通讯载波最典型的应用就是家电遥控器。使用红外线做信号载波的优点很多成本低、传播范围和方向可以控制、不产生电磁辐射干扰也不受干扰等等。因此被广泛地应用在各种技术领域中。 第一章 概 述 1.1 设计目的和意义 带红外遥控器的家电给我们的生活带来极大的方便但遥控器多了很容易弄混如果有一种可对家中各种红外遥控器发射的控制信号进行识别、存储和再现的智能型红外遥控器用这样一个遥控器控制家中所有电器该有多好。为此我们试着设计一种以单片机为核心的智能型遥控器。 通过此设计可以提高我们对专业知识的运用能力让我们把在大学三年中所学到的专业知识真正的运用到实践当中。在设计过程中使我们能够把专业知识系统的有条理的连接起来。该红外遥控器可以很好地学习市面上流行的各种遥控器的红外遥控编码并且能够学习和控制各种不同类型的红外遥控设备。同时也给人们日常生活中遥控红外家用电器时带来方便。 1.2 设计思想 本系统的设计思想是不考虑红外编码方式仅利用单片机AT89C52对多个红外遥控编码的脉冲宽度进行测量并原封不动地把发射信号中高、低电平的时间宽度记忆至扩展存储区的指定地址。当要发射红外信号时从扩展存储区中还原出相应的红外遥控编码并调制到38KHz的载波信号上最后通过三极管放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号达到学习和发射的目 的从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备。 遥控器有两种工作状态“学习”状态和“控制”状态使用者可通过学习/控制复用键进行转换。当使用者在学习状态每按下一个控制键红外线接收电路就开始接受红外线信号同时将其转换成电信号然后经过检波、整形、放大再由CPU定时对其进行采样将每个采样点的二进指数据以8位为一个单位分别存放到指定的存储单元中去供以后对该设备控制使用。当遥控器处于控制状态时使用者每按下一个控制键CPU从指定的存储单元中读取一系列的二进制数据串行输出位和位之间的时间间隔等于采样时时间间隔给信号保持电路同时由调制电路进行信号调制将调制信号经放大以后由红外线发射二极管进行发射从而实现对该键对应设备功能的控制。 1.3 设计重点与难点 系统组成的设计各部分硬件的选取单片机串行接口的键盘设计红外线遥控器信号的接收、发射与调式解码软件的设计流程图及程序的设计。 第二章 硬件的选取 2.1 单片机 由于此单片机应用在家用遥控器上所以本设计选用了低功耗、低价格、小管脚28脚的AT89C52单片机。 2.1.1 AT89C52概述 AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS 8位单片机 EROM和256bytes的随机存取数据片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器P 存储器RAM器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产与 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 MCS51指令系统及8052产品引脚兼容片内置通用8位中央处理器CPU和Flash存储单元功芮看驛T89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合 2.1.2 AT89C52特性 AT89C52主要功能特性表 2.2 键盘 矩阵按键部分由16个轻触按键按照4行4列排列 线所接的单片机的I/O口作为输出端而列线所接的I/O口则作连接到JP50端口。将行 为输入。这样当按键没有按下时所有的输出端都是高电平代表无键按下。行线输出是低电平一旦有键按下则输入线就会被拉低这样通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。这种键盘外围元件少扩充灵活而且功耗低。 键盘的硬件电路如图2-2所示 ? 兼容MCS51指令系统 ? 8k可反复擦写gt1000次Flash ROM ? 32个双向I/O口 ? 256x8bit内部RAM ? 3个16位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率0-24MHz ? 2个串行中断 ? 可编程UART串行通道 ? 2个外部中断源 ? 共6个中断源 ? 2个读写中断口线 ? 3级加密位 ? 低功耗空闲和掉电模式 ? 软件设置睡眠和唤醒功能 图2-2键盘硬件图 由图2-2可以看出该键盘为4行4列4×4共16个键使用8条I/O口作为控制线其中P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为扫描线P1.4-P1.7作为列回复线。其工作原理是首先使P1.4-P1.7为低电平P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为高电平读取P1.4P1.7的状态并存放在某个存储器的低4位中此时高4位置零。然后使P1.4P1.7为高电平P1.0、P1.1、P1.2、P1.3为低电平读取P1.0、P1.1、P1.2、P1.3的状态并存放在某个存储器的高4位而低4位为低电平。最后将这两个存储器存放的数值取逻辑后再判断其结果产生按键的键值。 2.3 存储器 存储器有RAM、EEPROM、非易失性的静态存储器等。RAM掉电时数据会丢失EEPROM在掉电时数据不会丢失。 2.3.1 AT24C02串行E2PROM的概述 AT24C02是美国ATMEL公司的低工耗CMOS串行EEPROM它是内含2568位存储空间具有工作电压宽2.55.5V、擦写次数多大于10000次、写入速度快小于10ms等特点。 AT24C02的1、2、3脚是三条地址线用于确定芯片的硬件地址。 24C02中带有片内地址寄存器。每写入或读出一个数据字节后该地址寄存器自动加1以实现对下一个存储单元的读写。所有字节均以单一操作方式读取。为降低总的写入时间一次操作可写入多达8个字节的数据。该器件可直接与微处理器接口、不需要额外的支持电路。 2.3.2 AT24C02串行E2PROM 的特性 在没有外部电源的情况下最少可以保存数据 10年 掉电期间数据被自动保护 直接替代2K×8易失静态RAM或EEPROM 没有写次数限制 低功耗CMOS操作 JEDEC标准的28引脚DIP封装 150ns的读写时间 ?10工作范围 可选的-40?C85?C工业级温度范围指定为IND。 2.4 红外接收头 接收电路使用集成红外接收器成品一般不需要任何外接元件就能完成从红外接收到输出TTL 电平兼容信号的所有工作。注意选择接收器件时要保证接收器件的中心频率与发射信号的中心频率相匹配。接收器对外只有3 个引脚:Vcc 、GND 和1 个脉冲信号输出OUT。与单片机接口非常方便。 2.4.1 NB1838的概述 NB1838是一种用于红外遥控接收或其它方面的小型一体化接收头中心频率为38.0kHz可改善自然光的反射干扰.独立的PIN二极管同前置放大器集成在同一封装上. NB1838环氧树脂封装提供一个特殊的红外滤光器可防止自然光的干扰.NB0038在抗自然光的干扰方面有极好的性能可防止无用脉冲输出. 2.4.2 NB1838的特性 光电检测和前置放大器集成在同一封装上. 内带PCM频率滤波器. 对于自然光有较强的抗干扰性. 改进了对电场干扰的防护性. 电源电压5V低功耗. 输出电平兼容TTLCMOS . 第三章 系统组成设计 3.1 系统的总体设计 系统由发射单元、接收单元、存储单元、输入单元、检测单元等构成。系统总的结构框图如图3-1所示 图3-1 学习型万能遥控器的系统框图 系统框图中的单片机AT89C52用来协调各个单元红外接收电路用来接收要学习的红外信号红外发射电路用来发射控制电器的红外信号存储器用来存储接收的信号键盘及状态指示电路中设计有欠压电路用来检测电源的电压。 第四章 各单元电路设计 4.1 图4-1 AT89C52 4.1.1 管脚描述 VCC供电电压。 GND接地。 P0单片机AT89C52 口P0口为一个8位漏级开路双向I/O口每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时P0 口作为原码输入口当FIASH进行校验时P0输出原码此时P0外部必须被拉高。 P1口P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后被内部上拉为高可用作输入P1口被外部下拉为低电平时将输出电流这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时P1口作为第八位地址接收。 CPU AT89C52 键盘及状态指示电路 程序及数据存贮器 红外接收电路 红外发射电路 LCD P2口P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流当P2口被写“1”时其管脚被内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时P2口的管脚被外部拉低将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时它利用内部上拉优势当对外部八位地址数据存储器进行读写时P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后它们被内部上拉为高电平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平P3口将输出电流ILL这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口如下表所示 口管脚 备选功能 P3.0 RXD串行输入口 P3.1 TXD串行输出口 P3.2 /INT0外部中断0 P3.3 /INT1外部中断1 P3.4 T0记时器0外部输入 P3.5 T1记时器1外部输入 P3.6 /WR外部数据存储器写选通 P3.7 /RD外部数据存储器读选通 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST复位输入。当振荡器复位器件时要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字 节。在FLASH编程期间此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是每当用作外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0,耸?ALE只有在执行MOVXMOVC指令是ALE才起作用。另外该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止置位无效。 /PSEN外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP当/EA保持低电平时则在此期间外部程序存储器0000H-FFFFH不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时/EA将内部锁定为RESET当/EA端保持高电平时此间内部程序存储器。在FLASH编程期间此引脚也用于施加12V编程电源VPP。 XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2来自反向振荡器的输出。 4.1.2 管脚应用 P0口、P2.0P2.4作为存储器和显示器的数据与地址线并通过74HC573/74HC273扩展增加引脚。P2.5、P1.7、P3.1连接欠电压指示电路用来检 P3.1可以用作I/O测电压。P89LPC932看门狗定时器具有片内独立振荡器所以P3.0、 口且P3.0与74HC573、74HC273的CLK相连用作ALE。P1.2、P1.3用来与键盘通信。P1.4用来控制发射电路P1.5、P1.7控制接收电路。P1.6用来控制74HC273。P2.6、P2.7分别用来控制DS1225Y的写与读。 4.2键盘电路 4.2.1键盘通过与单片机AT89C52接口 如图4-2-1所示用单片机的并行口P1接4×4矩阵键盘以P1.0P1.3作输入线以P1.4P1.7作输出线在数码管上显示每个按键的“0F”序号。对应的按键的序号排列如图4-2-2所示 图4-2-1 键盘按键的分布图 4.2.2 键连击现象的克服和处理 当我们按下某个键时对应的功能便会通过键盘分析程序得以执行如果在操作者释放之前对应的功能多次执行如同操作者在连续不断的操作该键一样这种现象就称为连击。连击先可用图4-2-3所示流程图的软件方法来解决当某个键按下时首先进行软件去抖处理确认键被按下后便执行与该键相对应的功能执行完后不是立即返回而是等待键释放之后再返回使每一次按键只被响应一次从而达到避免连击的目的。 如果把连击现象加以利用有时会给操作者带来便利。例如在某些仪器中。因设计的按键很少没有安排09数字键只设置了一个调整键这时需要采用加1或者减1的方法来调整有关参数但当调整量较大时就需要多次按键使操作者很不方便。如果允许存在连击现象我们只要按住键不放参数就会不停的加1或者减1会让操作比较方便、快捷。具体实现流程图如图4-2-3所示其中加入的延时环节是为了控制连击的速度。 图4-2-3 键连击现象的处理 图4-2-3 键连击现象的合理利用 4.4 红外发射电路 红外发射电路图如图4-4所示。当系统进入发射功能时AT89C52首先扫描矩阵键盘以识别相应的按键然后从EEPROM中取出相应键值的遥控基带信号即红外遥控编码的高、低电平持续时间。同时直接用定时器T1来产生38KHz的载波信号从而改善了文献4中使用振荡器NEC555产生载波信号的缺陷。最后将遥控基带信号调制到载波上经三极管9013和8050进行两级放大以驱动红外发射管辐射出940nm的红外脉冲信号。AT89C52单片机的基本原理AT89C52是一个低电压高性能CMOS 8位单片机片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器.