基于單片機(jī)的紅外線遙控設(shè)計(jì)

韋孟艷

摘要：紅外線搖控系統(tǒng)一般由紅外發(fā)射裝置和紅外接收設(shè)備兩大部分組成，通過紅外發(fā)光二極管發(fā)射，對(duì)38的方波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制（PAM）而產(chǎn)生的紅外串行數(shù)據(jù)，通過4×4鍵盤掃描和七段數(shù)碼管顯示出來。要求能夠在發(fā)送端按下按鍵時(shí)獲取其鍵值，然后在接受端8位七段數(shù)碼管上正確顯示按下的鍵值，如0～9和A～f數(shù)據(jù)、時(shí)間、鬧鈴、日歷和星期顯示等功能，通過8位七段數(shù)碼管顯示出來，實(shí)現(xiàn)功能。

關(guān)鍵字：紅外發(fā)光二極管;4×4鍵盤;紅外接收頭;單片機(jī);8位數(shù)碼管。

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、設(shè)計(jì)思想

紅外遙控是利用紅外遙控器產(chǎn)生的紅外線作為在空間傳遞遙控信息的媒，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作。遙控發(fā)射器發(fā)射紅外線控制信號(hào)，遙控指令通過識(shí)別電路后.由單片機(jī)判定輸入的功能碼究竟屬于按鍵所控制功能中的哪一種，查找相應(yīng)的編碼程序，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的控制功能進(jìn)行編碼和解碼。

紅外線遙控要求能發(fā)送0～9和A～f數(shù)據(jù)，能進(jìn)行相應(yīng)讀取紅外遙控器的信號(hào)，顯示接收到的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)送接收雙向功能、鬧鈴設(shè)置、時(shí)間設(shè)置、0～9和A～f數(shù)據(jù)顯示，能正常顯示時(shí)間、日歷和星期等功能。

二、設(shè)計(jì)方案

我們可以選擇AT89S52單片機(jī)和4*4鍵盤共同實(shí)現(xiàn)。其中4*4鍵盤主要掌控實(shí)現(xiàn)0～9、A～f數(shù)據(jù)控制及鬧鈴設(shè)置、時(shí)間設(shè)置，使得在接收端數(shù)據(jù)能正常顯示，通過2個(gè)4位數(shù)碼管，即8位數(shù)碼管顯示出來。每當(dāng)按下遙控器的按鍵時(shí)紅外線遙控器將發(fā)送一連串紅外線代碼，紅外線遙控器上不同的按鍵對(duì)應(yīng)不同的編碼，數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)按鍵。每按鍵一次，原先顯示的值整體左移，新的鍵值出現(xiàn)在8個(gè)七段碼管的最右邊，如初始時(shí)間為“00-00-00”，鬧鈴時(shí)間設(shè)置“12-30-00”、時(shí)間設(shè)置開始調(diào)為“12-29-00”，按確定鍵后，時(shí)間開始運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行60秒后，即一份鐘后時(shí)間為“12-30-00”，CPU發(fā)出中斷命令振動(dòng)鬧鈴，推動(dòng)蜂鳴器響，大約響4秒后即停，但時(shí)間還是正常運(yùn)行，以此類推依次實(shí)現(xiàn)紅外線遙控器其他功能。

三、硬件電路設(shè)計(jì)

根據(jù)紅外線遙控設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，電路主要由發(fā)射部分和接收部分組成，發(fā)射部分電路框圖，由51單片機(jī)、4×4 鍵盤、紅外發(fā)光二極管等組成。鍵盤用于輸入指令， 51單片機(jī)檢測(cè)鍵盤上按鍵的狀態(tài)，并對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，發(fā)光二極管產(chǎn)生紅外線，數(shù)碼管用來顯示發(fā)送的鍵值。

發(fā)射電路設(shè)計(jì)如下圖所示：

此電路主要由鍵盤電路、紅外編碼芯片、電源和紅外發(fā)射電路組成，發(fā)送端采用單片機(jī)將待發(fā)送的二進(jìn)制信號(hào)編碼調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收完成對(duì)紅外信號(hào)的接收、放大、檢波、整形，并調(diào)解出遙控編碼脈沖。為了減少干擾，采用的是價(jià)格便宜性能可靠地一體化紅外接收頭（HS0038，它接收紅外頻率為38KHZ，周期約26us）接收紅外信號(hào)，它同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、檢波、整形得到TTL電平的編碼信號(hào)，再發(fā)送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)解碼并執(zhí)行去控制相關(guān)對(duì)象。AT89S52單片機(jī)具有4個(gè)8位I/O口，本設(shè)計(jì)中主要是用了P0口顯示模塊的數(shù)碼管段碼輸出接口;P1口用于按鍵和ISP下載口模塊;P2.5、P2.6作為紅外線發(fā)射;P3.3為外部中斷1入口，也是紅外線輸入的數(shù)據(jù)接口，用HS0038紅外線接收器進(jìn)行讀寫操作。

接收電路共由51單片機(jī)、一體化紅外接收頭HS0038和7段數(shù)碼管組成，51單片機(jī)檢測(cè)HS0038，并對(duì)HS0038接收到的數(shù)據(jù)解碼，通過數(shù)碼管顯示接收到的鍵值。數(shù)據(jù)通過紅外接收頭接收后，經(jīng)過AT89S52單片機(jī)解碼后，通過8位七段數(shù)碼管顯示出來，與此同時(shí)4*4鍵盤發(fā)送什么，通過接收解碼后都能經(jīng)過數(shù)碼管共同實(shí)現(xiàn)。我們采用8位七段共陽數(shù)碼管，在它公共端也就是位碼接電源，段碼接到單片機(jī)的I/O口，當(dāng)段碼中為低電平時(shí)，數(shù)碼管就點(diǎn)亮。其中數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)電路為8個(gè)PNP型三極管，限流電阻為8個(gè)470歐姆電阻，共同作用驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，主要為時(shí)間的顯示、鬧鈴的顯示、0～9、A～f等數(shù)據(jù)的顯示。

四、 軟件程序設(shè)計(jì)

程序分為發(fā)射部分和接收部分。用AT89S51單片機(jī)制作紅外遙控器，一般輸出都是用編碼后串行數(shù)據(jù)對(duì)38kHz的方波進(jìn)行脈沖幅度調(diào)制而產(chǎn)生的。當(dāng)發(fā)射器按鍵按下后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。

采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.565ms、間隔0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進(jìn)制的“0”;以脈寬為0.565ms、間隔1.685ms、周期為2.25ms的組合表示二進(jìn)制的“1”。將“0”和“1”組成的32位二進(jìn)制碼經(jīng)38kHz的載頻進(jìn)行二次調(diào)制，然后再通過紅外發(fā)射二極管產(chǎn)生紅外線向空間發(fā)射。接收方一般使用HS0038紅外線接收器進(jìn)行接收解碼，當(dāng)HS0038接收到38kHz紅外信號(hào)時(shí)，輸出端輸出低電平，否則為高電平。所以紅外遙控器發(fā)送紅外信號(hào)時(shí)，在低電平處發(fā)送38kHz紅外信號(hào)，高電平處則不發(fā)送紅外信號(hào)。

五、總結(jié)和反思

本次制作的紅外線傳感器作品實(shí)現(xiàn)了發(fā)送和接收雙功能，達(dá)到了作品的設(shè)計(jì)要求，能夠應(yīng)用到實(shí)際生活中。在整個(gè)作品的制作中，比較困難的就是怎樣合理的焊接不出現(xiàn)虛焊、短路等現(xiàn)象，使兩個(gè)電路板看起來美觀、整齊，同時(shí)發(fā)射和接收達(dá)到最佳效果。

調(diào)制過程中把偏置電阻1.1K電阻換成470歐姆的限流電阻，可以增強(qiáng)8位七段數(shù)碼管的亮度。在對(duì)紅外遙控器的發(fā)射部分組裝和調(diào)試中，紅外輻射接收信號(hào)差，甚至數(shù)碼管都沒有任何顯示，這些情況都需要我們耐心去思考和解決，怎樣做到既能接收數(shù)據(jù)又能兼顧長(zhǎng)距離傳輸，而且發(fā)送和接收互不影響，這是我們要考慮的問題。

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