基于单片机的电器遥控器的设计

基于单片机的电器遥控器的设计

内容摘要：本文介绍了单片机电器遥控器的基本原理以及工作流程，主要采用最高科技的单片机技术来实现遥控的目的。该设计主要采用了红外发射模块和红外接收模块，然后分别对这两个程序模块进行编程。具体说明了单片机在电器遥控器中的作用。单片机涉及到了电器遥控器工作的绝大部分过程。从电器遥控器的发展趋势来看，单片机的出现给了电器遥控器更大的优势，促进了新一代电器遥控器的发展。将单片机融入到电器遥控器中，使电器遥控器的使用更加的方便，快捷，也将人们的生活简易化。随着时代的进步，人们对生活物品的要求也越来越高，为了满足消费者的需求，所以将先进的单片机加入到家庭中的电器遥控器中是符合大众要求的。

关键词：单片机电器遥控器红外发射模块红外接收模块

Based on single-chip microcomputer remote controller of electrical appliance design

Abstract: This paper introduces the microcomputer electric appliance remote control principle and working process, mainly uses the highest technology, microprocessor technology to achieve the purpose of remote control. Design mainly adopts the infrared emitting module and the infrared receiving module, and then each of the two modules are programmed. Specify the SCM in electrical remote control in rats. SCM relates to the electric appliance remote control most of the course work. From the view of the development tendency of remote controller for electric appliances, the appearance of single chip microcomputer for electrical remote control of greater advantage, promote a new generation of electric appliance remote control development. The single chip integrated into the electrical remote control, so that the electric appliance remote control the use of more convenient, fast, also be people life simple. With the progress of the times, people living on items are increasingly high requirements, in order to meet the needs of consumers, so the advanced SCM to join the family electric appliance remote controller is in line with the needs of the public.

Keywords:Single chip microcomputer Electrical remote control Infrared emission module Infrared receiver module.

目录

前言 (4)

1红外遥控的发展 (4)

1.1 红外遥控的发展趋势 (4)

1.2 红外遥控的功能与特点 (4)

1.3 红外线遥控在技术上的优点和缺点 (5)

1.4 红外遥控的发展趋势 (5)

2 总体设计方案的论证和选择 (6)

2.1 方案一 (6)

2.2 方案二 (7)

2.3 方案三 (7)

2.4 方案的选择 (8)

3 系统硬件电路设计 (8)

3.1 发送部分设计 (8)

3.1.1 单片机选择 (8)

3.1.2 芯片擦除： (10)

3.1.3 按键控制选择 (10)

3.1.4 频率信号发生器选择 (10)

3.1.5 遥控发射器电路设计 (10)

3.2 接收部分设计 (11)

3.2.1 单片机的选择 (11)

3.2.2 显示设备选择 (11)

3.2.3 调光设备选择 (13)

3.2.4 受控电器电源开关的设计 (15)

3.2.5 调光电路设计 (16)

3.2.6 接收频率部分和红外接收设计 (16)

3.2.7 遥控接收器电路原理图 (16)

4 系统的软件设计 (17)

4.1 遥控发射部分 (17)

4.2 遥控接收部分 (19)

5 系统调试 (21)

6 结束语 (22)

附录1：遥控发射部分程序 (23)

参考文献 (39)

基于单片机的电器遥控器的设计

前言

当前社会是信息化高速发展的社会，随着社会的发展，中国的电器市场也在不断的发展，不断的更新交替，从刚开始的黑白电视机，到现在的液晶电视等等，还有不断出现在市场的新型电器，比如从前没有的空调，电脑等，这些电器的出现，无疑给中国的电器带来了商机，也给中国的百姓带来了方便，为了满足广大消费者的需求，电器遥控器的产生也是具有一大重要的意义，而将单片机融入到遥控器中也是一大突破，有了单片机的电器遥控器，对电器的操作将更加的简洁化。

1红外遥控的发展

1.1 红外遥控的发展趋势

民用产品的遥控技术在60年代时，在一部分发达国家就开始研发，但是由于当时技术的限制，发展很缓慢。70年代末，随着大规模集成电路和计算机应用技术发展，遥控技迎来了快速发展时期。遥控方式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三个历史性阶段。电磁波来传输信号是最开始的时无线遥控装置所采用的，它具有的最大缺点，科技总是不断地进步，后来以红外线和超声波为媒介进行信号传输就慢慢被采用。虽然这样在很大程度上避免了电磁波容易被干扰的缺陷，但相比红外线，由于超声波传感器频带很窄，所以只能携带很少的信息量，容易被干扰而产生错误。慢慢的红外线的遥控应运而生，当今时代的主流也即是红外线多功能遥控器。

1.2红外遥控的功能与特点

利用红外线进行点对点通信的技术叫红外线遥控技术，其相应的硬件和软件技术都相对成熟。这就是把红外线作为载体的遥控形式。因为红外线的波长比无线电波的波长小得多，所以在用红外遥控到时候，不会影响临近的无线电设备，也不会使其他电器产生干扰。

红外线遥控是利用波长在0.76μm-1.5μm之间的红外线来传递控制信号的。它有下面这些特点：

a.因为红外线为不可见光，所以，它对环境影响小。而且，红外线的波长很小很小，因此，红外遥控不会使其他电器受到干扰，也不会影响近邻的无线电设备。

b.因为红外线是不可见光，有很强的保密性和隐蔽性，所以在警戒，防盗这些安全保卫装置中也有广泛的应用。

c.红外遥控的遥控距离一般是几米至几十米。

d.红外线遥控具有成本低廉，制作方便，结构简单，工作可靠性高，抗干扰能力强等优点，尤其是室内遥控的优先遥控方式。因为使用红外线遥控器件的时候，它的功耗很小，外围线路非常简单，工作电压很低，所以它在日常工作生活中得到了越来越广泛的应用。

1.3红外线遥控在技术上的优点和缺点

优点：信号无干扰，传输准确度高；无需专门申请特定频率的使用执照；具有移动通信设备所必需的体积小、功率低的特点。

缺点：红外线遥控距离较短；红外LED不是十分耐用；两个设备之间传输数据，中间不能有阻挡物；红外线遥控是一种视距传输技术，采用点对点的连接具有方向性。

1.4 红外遥控的发展趋势

在这几十年里红外遥控技术得到了非常快速的发展，尤其是家电领域如空调、电视、DVD等，当然其他电子领域也有广泛的应用，由于人们生活水平的提高，对产品的追求是更方便，更智能，所以更适合红外遥控技术发展方向。为了提高对红外遥控产品的开发效率，重点介绍该套红外遥控编码分析仪，它好像一台示波器，利用最先进的电脑技术，对红外遥控信号进行分析，显示出详尽的编码、解码，数据信息，使开发人员对编、解码情况一看便知，从而使设计人员提高了工作的效率，增加了产品的可靠性，稳定性。红外遥控信号分析仪用的是MCS-51系列单片机做为外部采样控制器，并与计算机通信完成整个处理过程，并由计算机完成作图、数据管理。

因为各生产厂家生产了大量专用于红外遥控的集成电路，需要的时候按图索骥即可。所以，现在红外线遥控在家用电器、室内近距离遥控中得到了非常广泛的应用。伴随着大量出现的红外光电器,红外遥控在人们日常生活中的应用越来越广泛了。如电视机的遥控，音响设备的遥控，电风扇的遥控，遥控空调器，安全保卫报警器，自动门，自动水龙头等都可用红外遥控技术来实现。

在多路控制的红外发射部分一般会设置有多个按键，每个按键对应有不同的控制功

能。接收端不同输出状态取决于发射端按下不同按键。接收端有五种输出状态，分别是：数据形式、脉冲形式、自馈形式、电平形式、互锁形式。利用接收端的几个输出指把一些发射键编上号码形成一个二进制数，来代表不同的按键输入就是“数据”的输出。一般情况下，为了以后适时地来取数据，接收端在具有几位数据输出外的基础上，还有一位“数据有效”输出端。与单片机或微机接口一般都采用这种输出形式。当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”就叫做“脉冲”输出，它的宽度一般在100ms左右。“自馈”输出适合用作电源开关、静音控制等，当是指发射端某一个键被每按一次，接收端对应输出端状态就改变一次，简而言之就是原来的高电平变为低电平，原来的低电平变为高电平。有时亦称这种输出形式为“反相”。发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”消失这样的输出叫“电平”输出。“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。

2 总体设计方案的论证和选择

2.1 方案一

使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路，一般用字不需要多路控制的场合，它不需要使用较贵的专用编译码器，因此成本较低。

a.红外发射部分

图2.1-1 红外发射部分结构图

由于本方案电路是简单的单通道遥控器，可产生一个控制功能的震荡频率，再通过红外发光二极管发射出去。

b.红外接收部分

图2.1-2 红外接收部分结构图

一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能之时，就是红外接到控制频率之时。

2.2 方案二

红外线发射/接收控制电路都采用单片机来实现，输出控制方式可以选择，实用性很强。

a. 红外发射部分：

图2.2-1 红外发射部分结构图

当红外发光二极管发射控制脉冲，就是按下遥控按钮的时，单片机产生的相应的控制脉冲。

b.

红外接收部分：

图2.2-2 红外接收部分结构图

红外接收器接收到控制脉冲时，由控制方式选择开关选择是单路控制还是“互锁”，通过单片机处理后，对相应的受控电器控制。

2.3 方案三

使用单片机制作一个红外电器遥控器，可以分别控制一个电灯开关和5个电器的电源开关，而且可以对电灯调光控制。

a. 红外发射部分结构图如图2.3-1所示：

图2.3-1 红外发射部分结构图

当按下遥控按钮时，单片机产生相应的控制脉冲，由红外发光二极管发射出去。

b.红外接收部分结构如图2.3-2所示：

图2.3-2 红外接收部分结构图

红外接收器接收到控制脉冲后，经过单片机的处理由显示设备显示出当前受控电器的序号，并且判断是否对电灯进行调光，如果判断出需调光则经调光电路反应后实现调光功能。

2.4 方案的选择

综上所述通过比较三套方案我们得到，方案一没有采用单片机控制，功能非常单一，只能对单一电器进行很简单的遥控；方案二和方案三的红外线发射/接收控制电路使用单片机来实现，电路很简单，但实用性强。方案二虽然可以控制多个电器，但是控制功能太过单调，只能实现对电器开关的控制，实用价值不是很大；方案三不但可用控制键来实现对电器的控制，而且可对一路电灯进行亮度控制，方便实用。而且本设计用到的元器件不多，电路相对简单实用，所以本设计采用方案三作为设计蓝本。

3 系统硬件电路设计

3.1 发送部分设计

3.1.1 单片机选择

本设计可以用AT89C－51，C－31, 羚羊单片机等多种单片机来实现。但是C－31没有内部存储器，本设计需要编程，那么就要用到外部扩展，很麻烦。本设计程序比较简单，功能也较少，如果用羚羊单片机太过麻烦，有点大材小用，而且本设计所用到的

输入输出端口也不是太多，所以我决定用AT89C－51单片机来完成本设计，不但方便而且实用。

下面对AT89C－51进行介绍：AT89C-51单片机是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该单片机采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能闪烁存储器和8位CPU 组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C-51是一种高效微控制器，为许多嵌入式控制系统提供了一种不但灵活性高而且价廉的方案。

主要特性：

全静态工作：0Hz-24Hz

4K字节可编程闪烁存储器

数据保留时间：10年

与MCS-51 兼容

5个中断源

三级程序存储器锁定

128*8位内部RAM

两个16位定时器/计数器

32可编程I/O线

片内振荡器和时钟电路

XTAL1是反向放大器的输入，XTAL2是反向放大器的输出。这个反向放大器可以配置为片内振荡器，陶瓷振荡和石晶振荡都可以采用。当采用外部时钟源驱动器件时，XTAL2应该不接，当有余输入到内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽没有任何要求，但是必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。

AT89C-51的时钟有两种方式，一种是外部时钟方式，就是将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入，还有一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容振荡，电容的值一般取10p-30p。两种方式分别如图3.1.1-1所示: