基于单片机的电器遥控器设计.doc
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1、 计算机控制技术课程设计计算机控制技术课 程 设 计成绩评定表设计课题 : 基于单片机的电器遥控器设计 学院名称 : 专业班级 : 学生姓名 : 学 号 : 指导教师 : 设计地点 : 设计时间 : 指导教师意见:成绩: 签名: 年 月 日22计算机控制技术课 程 设 计课程设计名称: 基于单片机的电器遥控器设计 专 业 班 级 : 学 生 姓 名 : 学 号 : 指 导 教 师 : 课程设计地点: 课程设计时间: 计算机控制技术课程设计任务书学生姓名专业班级学号题 目基于单片机的电器遥控器设计课题性质课题来源自拟指导教师主要内容(参数)设计并制作一电器遥控器。该装置要求:能控制电器数目; 6
2、,其中5个用于控制电器的电源开关、一个用于对电灯进行亮度控制;遥控距离:不小于20米;遥控角度:不小于120度。该电器遥控器由发射器和接收器两部分组成,其中接收器部分要有调光灯的亮度等级数码显示,电器电源采用继电器控制,其线包驱动电流不小于5mA。任务要求(进度)第1天:熟悉课程设计任务及要求,针对课题查阅技术资料。第2天:确定设计方案。要求对设计方案进行分析、比较、论证,画出方框图,并简述工作原理。第3 - 4天:按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图,元件及元件参数选择要有依据,各单元电路的设计要有详细论述。第5天:撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、文理流畅、格式规范、方案
3、合理、设计正确,字数不少于6000字。主要参考资料【1】蒋焕文,电子测量中国计量出版社,北京,2007【2】杨恢先,单片机原理与应用国防科大出版社,2009【3】褛然苗,51系列单片机设计实例北京航空航天大学出版社,2008,【4】谢自美,电子线路设计、实验、测试华中理工大出版社,2009审查意见系(教研室)主任签字: 年 月 日 摘 要通过对设计要求地认真分析和研究,拿出了几种可行方案,最终选定了一个最佳方案。该方案是采用先进的单片机技术实现红外遥控的主要手段。我们所设计的遥控器能控制5个电器的电源开关,并且可对一路电灯进行亮度的调节。关键词:遥控电路,红外发射,红外接收,单片机目 录1.引
4、言11.1课题背景11.2国内外红外遥控器的现状及发展情况11.3红外通信技术21.4课题研究的目的和意义32.总体方案设计32.1方案一:简易红外遥控电路32.2方案二:利用红外遥控开关电路42.3方案三:利用红外遥控开关电路52.4方案比较73.系统硬件电路的设计73.1器件选择73.2电路设计93.3系统功能实现方法144.系统的软件设计164.1遥控发射部分164.2遥控接收部分18总结20参考文献21附录:系统硬件总原理图221.引言1.1课题背景随着电子技术的飞速发展,新型大规模遥控集成电路的不断出现,使遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路
5、逐步发展到现在的单片微型计算机,智能化程度大大提高。近年来,遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。1.2国内外红外遥控器的现状及发展情况上世纪60年代,一些发达国家开始研究民用产品的遥控技术,但是由于受当时技术条件的限制,遥控技术发展很缓慢。70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发展。在遥控方式上大体经历了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这样几个阶段。无论采用何种方式,准确无误的传输信号,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采用的是电磁波传输信号。与红外线相比,超声波传感器频带窄,
6、所能携带的信息少,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。随着单片机等技术的广泛应用,促使红外遥控技术也得到空前的发展,越来越多的功能强大,操作简便的实用性红外遥控接收器出现在市场上。 红外线技术是通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发的。由于红外线在频谱上居于可见光之外,所以抗干扰性强,具有光波的直线传播特性,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,再用信息对载波进行
7、调制,接收端再去掉载波,取到信息。从信息的可靠常数来说,后一种方法更好,这就是我们今天看到的大多红外遥控器所采用的方法。1.3红外通信技术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
8、。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。 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,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
9、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
10、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。1.4课题研究的目的和意义本课题的目的是通过对设计要求地认真分析和研究,拿出了几种可行方案,最终选定了一个最佳方案。该方案是采用先进的单片机技术实现遥控的主
11、要手段。我们所设计的遥控器能控制5个电器的电源开关,并且可对一路电灯进行亮度的调节。由于红外遥控不影响周边环境的、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。而现代红外线应用非常广泛,红外线遥控的研究能是人们的生活更加方便快捷。2.总体方案设计2.1方案一:简易红外遥控电路在不需要多路控制的应用场合,可以使用由常规集成电路组成的单通道红外遥控电路。这种遥控电路不需要使用较贵的专用编译码器,因此成本较低。红外发射部分 图1.1考虑到本方案电路是简单
12、的单通道遥控器,可直接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。红外接收部分 图1.2当红外接收头接收到控制频率时,由一个电路对其进行解调并产生相应的控制功能。2.2方案二:利用红外遥控开关电路红外线发射/接收控制电路均采用单片机来实现,输出控制方式可选择,实用性强。方案结构图:红外发射部分: 图1.3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。红外接收部分: 图1.4当红外接收器接收到控制脉冲后,由控制方式选择开关选择是“互锁”还是单路控制,再由单片机处理后,对相应的受控电器产生控制。2.3方案三:利用红外遥控开关电路用单片机制作一个红外电器遥控器,
13、可以分别控制5个电器的电源开关,和一个电灯开关,并且可以对电灯进行亮度的调光控制。红外发射部分结构图如下: 图1.5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。红外接收部分结构如下: 图1.6当红外接收器接收到控制脉冲后,经单片机处理由显示设备显示出当前受控电器的序号,并判断是否对电灯进行调光,如需调光则经调光电路处理后实现调光功能。2.4方案比较综上所述通过比较三套方案,方案一未采用单片机控制,功能过于单一,仅能对一路电器进行简单的遥控;方案二和方案三的红外线发射/接收控制电路采用单片机来实现,电路简单,实用性强。方案二虽可虽可控制多个电器,但控制功能过于单调,仅能
14、实现电器开关的控制,实用价值不大;方案三不仅可用控制键实现对电器的控制,而且可对一路电灯进行亮度控制,方便实用。且本设计用到的元器件较少,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.系统硬件电路的设计3.1器件选择单片机的选择 本设计所用的单片机可以用C31, AT89C51,羚羊单片机等多种单片机来实现。但是C31没有内部存储器,本设计需要编写程序,那么就要用外部扩展,比较麻烦。本设计所编写的程序比较简单,功能也比较少,如用羚羊单片机过于麻烦,大材小用,本设计所用到的输入输出端口也不是很多,所以我们决定用AT89C51单片机来完成本设计,及方便也很实用。AT89C51是一种带4K字
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