完整版红外遥控电路设计Word格式文档下载.docx
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（1）遥控范围：
4—6米
（2）显示可控制的通道
（3）接收灵敏可靠，抗干扰能力强
（4）控制用电器电流最高为2A
2红外遥控系统的设计
红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，系统采用编/解码专用集成电路和单片机芯片来进行控制操作。
设计的电路由如下的几个基本模块组成：
直流稳压电源，红外发射电路，红外接收电路及控制部分。
系统框图如图3－1所示。
图2－1红外遥控电路框图（a）发射电路框图
图2－1红外遥控电路框图（b）接收电路框图
3红外收发电路的设计
3.1主要芯片——闪电存储型单片机AT89S52的介绍
3.1.1AT89S52具有下列主要性能：
（1）8KB可改编程序Flash存储器
（可经受1，000次的写入/擦除周期）
（2）三级程序存储器保密
（3）256*8字节内部RAM
（4）32条可编程I/O线
（5）3个16位定时器/计数器
（6）6个中断源
（7）可编程串行通道
（8）片内时钟振荡器
AT89S52是用静态逻辑来设计的，并提供两种可用软件来选择的省电方式——空闲方式和掉电方式。
在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。
在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，一切功能暂停，只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。
3.1.2AT89S52的引脚及功能
89S52单片机的管脚说明如图3－1所示。
（1）主要电源引脚
1VSS电源端
2GND接地端
（2）外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
①XTAL1接外部晶体的一个引脚。
在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。
当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
图3－1AT89C51的引脚
②XTAL2接外部晶体的另一个引脚。
在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。
采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。
（3）输入/输出引脚P0.0～P0.7、P10.～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。
①P0端口（P0.0～P0.7）P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。
作为输出口用时，每位能以吸收电流的方式驱动8个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗输入端用。
在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总
线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。
②P1端口（P1.0～P1.7）P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P1的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
作输入口时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
3P2端口（P2.0～P2.7）P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
对端口写1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。
P2作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@DPTR指令）时，P2送出高8位地址。
在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@Ri,A指令）时，P2口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在整个访问期间不会改变。
4P3端口（P3.0～P3.7）P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。
P2的输出缓冲器可驱动（吸收或输出电流方式）4个TTL输入。
P3作输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。
在AT89S52中，P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能如下：
（1）P3.0RXD（串行输入口）
（2）P3.1TXD（串行输出口）
（3）P3.2/INT0（外部中断0）
（4）P3.3/INT1（外部中断1）
（5）P3.4T0（记时器0外部输入）
（6）P3.5T1（记时器1外部输入）
（7）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
（8）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
（9）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号
3.1.3振荡器特性：
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。
由于输入至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无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
3.1.4芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，ALE管
脚处于低电平10ms来完成。
在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1且”在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
3.289C2051介绍
89C2051共有20条引脚，如图3－2所示。
P1口共8脚，准双向端口。
P3.0～P3.6共7脚，准双向端口，如P3.0、P3..1的串行通讯功能，P3.2、P3..3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。
在引脚的驱动能力上，89C2051具有很强的下拉能力，P1,P3口的下拉能力均可
达到20mA.相比之下，89C51的端口下拉能力每脚最大为15mA。
但是限定9脚电流之和小于71mA.这样，引脚的平均电流只9mA。
89C2051驱动能力的增强，使得它可以直接驱动LED数码管。
相对于89C51它少了一些功能，但是它的功耗少，便于携带，更经济使它在发射电路中起着重要的地位。
因此，在本设计红外发射的电路中就用了它来实现脉冲信号的产生。
U189C2051
图3－289C2051的引脚
3.3系统的功能实现方法
3.3.1摇控码的编码格式
该遥控器采用脉冲个数编码，不同的脉冲个数代表不同的码，最小为2个脉冲，
最大为17个脉冲。
为了使接收可靠，第一位码宽为3ms，其余为1ms，遥控码数据帧间隔大于10ms，如图3－3所示。
3.3.2遥控码的发射
采用的是89C2051芯片。
用P1口组成键盘，获取键值，用内部的定时器1产生一个40KHz的软件定时中断，当作红外线的调制基波，当某个操作按键按下时，单片机先读出键值，然后根据键值设定遥控码的脉冲个数，再调制成40kHz方波由红外线发光管发射出去。
P3.5端口的输出调制波如图3－3所示。
3.3.3数码帧的接收处理
当红外线接收器输出脉冲帧数据时，第一位码的低电平将启动中断程序，实时接收数据帧。
在数据帧接收时，将对第一位（起始位）码的码宽进行验证。
若第一位低电平码的脉宽小于2ms，将作为错误码处理。
当间隔位的高电平脉宽大于3ms时，结束接收，然后根据累加器A中的脉冲个数，执行相应输出口的操作。
图3－4就是红外线接收器输出的一帧遥控码波形图。
图3－3端口输出编码波形图
图3－4红外线接收器输出的一帧遥控码波形图
3.4红外发射电路
遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。
P1口作为按键部分，P3.5口作为发射部分，然后用三极管的放大驱动红外发射。
电路如图3－5所示。
+5V
图3－5发射电路图
3.5红外接收电路
在接收过程中，脉冲通过光学滤波器和红外二极管转换为40KHz的电信号，此信号经过放大，检波，整形，解调，送到解码与接口电路，从而完成相应的遥控功能。
接收电路如图3－6所示。
10uF
图3－6接收电路图
通常，红外遥控器将遥控信号（二进制脉冲码）调制在40KHz的载波上，经缓冲放大后送至红外发光二极管，产生红外信号发射出去。
将上述的遥控编码脉冲对频率为40KHz（周期为26.3ms）的载波信号进行脉幅调制（PAM），再经缓冲放大后送到红外发光管，将遥控信号发射出去。
根据遥控信号编码和发射过程，遥控信号的识别——即解码过程是去除40KHz载波信号后识别出二进制脉冲码中的0和1。
由MCS—51系列单片机AT89S52、一体化红外接收头、存储器、还原调制与红外发光管驱动电路组成。
一体化红外接收头采用SIEMENSSFH506-38，它负责红外遥控信号的解调。
将调制在40kHz上的红外脉冲信号解调后再输入到AT89C51的INT0（P3.2）引脚，由单片机进行高电平与低电平宽度的测量。
遥控信号的还原是通过P3.1输入二进制脉冲码的高电平与低电平及维持时间，当接收头接收信号时，单片机产生中断，并在P3.1口记下脉冲的个数，这在后面的软件设计中会具体介绍到，通过单片机处理后驱动控制部分。
并通过数码管显示用电设备的个数。
3.6软件设计
3.6.1发射编码的软件设计
首先，初始化定时器，定时为频率为40KHz的时间段。
当按下某一按键时，发送数据1，就开始工作。
同时定时器溢出，也就是定时器记满了，执行定时器中断，中断程序如下：
INTT1：
CPLP3.5；
40KHZ红外线遥控信号产生
RETI;
中断返回由此就产生了40KHZ的载波信号。
当发送数据0时，定时器不工作。
发送程序如下：
REMOTE:
MOV
LJMP
R1,A
OUT3
;
装入发射脉冲个数
转第一个码发射处理
OUT:
R0,#55H
1MS宽低电平发射控制数据
OUT1:
SETB
ET1
开T1中断
SETBNOPNOPNOPNOPNOP
TR1
开启定时器T1
延时
DJNZ
R0,OUT1
时间不到转OUT1再循环
R0,#32H
1MS高电平间隙控制数据
OUT2:
CLR
关定时器T1
关T1中断
NOP
P3.5
关脉冲输出
空操作延时
R0,OUT2
时间不到转OUT2再循环
R1,OUT
脉冲未发完，转OUT再循环发射
LCALL
DL500MS
RET
LJMPOUT1;
转OUT1
3.6.2接收编码的软件设计
单片机上电复位后，首先对其内部定时器初始化，用定时器及软件计数的方法，当有信号输入时，单片机产生中断，并在P3.1口进行计脉冲个数，测量P3.1高、低电平的宽度。
P3.1引脚平时为高电平，当接收到红外遥控信号时，由于一体化红外接收头的反向作用，INT0引脚下跳至低电平,计算脉冲个数后通过7447译码电路，数码管显示相应的数值。
下面是第一个3ms脉冲的解码程序。
READ1:
CLRA
MOVDPH,A
MOVDPL,A
HARD1:
JBP3.1,HARD11
INCDPTR
AJMPHARD1
HARD11:
MOVA,DPH
JZREADOUTT0
CLRA
READ11:
INCA
READ12:
JNBP3.1,READ12
MOVR1,#06H
READ13:
JNBP3.1,READ11
LCALLDELAYREAD
DJNZR1,READ13
程序流程图如图3－7所示。
图3－7程序流程图（a）按键流程图
图3－7程序流程图（b）发射流程图
图3－7程序流程图（c）接收流程图
4直流稳压电源的设计
直流稳压电源主要功能是为后两个部分提供电压的输出。
在设计中分出了2个支路，一个输出的电压为9V，另外一个输出的电压为5V。
直流稳压电源的主要由电源变压器、
框图如图4－1所示。
整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成
滤波电路
整流电路
Vi
VR
电源变压器
Vo
图4－1直流稳压电源的方框图
4.1直流稳压电源采用单相桥式整流电路整流电路主要实现将交流电变换成直流电。
实现这一目标主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。
我采用的是单桥式整流电路。
本设计整流电路如图4－2所示。
图4－2单桥式整流电路图
在图中，输入电压V1通过电源变压器成V2。
它的作用是将交流电电压V1变成整流电路要求的交流电压V2。
其中的电阻是要求支流供电的负载电阻。
四个整流二极管D1到D4接成电桥的形式。
通过负载R的电流I以及电压V3的波形如图4－3。
它们都是单方向的全波脉动波形。
4.2滤波电路
在整流电路输出波形中由于含有较多的纹波成分，与所要求的波形不太符合。
所以在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。
而滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。
本电路采用的是电容滤波电路。
如图4－4所示。
O
t
图4－3单相桥式整流电路波形图
图4－4电容滤波电路图
4.3稳压电路
典型应用电路如图4－5所示。
图中C1、C2用于频率补偿，防止自激振荡和抑制高频干扰；
C3采用电解电容，以减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响；
D是保护二极管，当输入端短路时，给C3一个放电的通路，防止C3两端电压激穿调整管的发射结。
U17805+5V3
C20
C19100u
0.1
DNn
C21
100u
C22
0.1u
图5－5稳压电路图
GND
5LED显示电路的设计
LED显示主要是显示所发射的所发送的信号的个数，它就实现以下的作用。
当按下某一按键比方说2键，LED会显示01，如果再按下2键，LED就显示00。
如果同时按下2个键，那么LED就显示02。
下面介绍LED的主要性能。
LED显示器由7个发光二极管组成，又叫7段LED显示器，显示器中还有一个圆点型发光二极管，用于显示小数点。
通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符号。
LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法：
（1）共阳极接法
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。
使用时公共阳极接+5V。
这样阴极端输入低电平的段发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。
（2）共阴极接法
在设计的电路中，采用了共阳极接法，原理图如5－1所示。
它显示十六进制数
的字形代码如表5－2所示
图5－1LED显示原理图
dp
g
f
e
d
c
b
a
字形
字形码
1
C0H
F9H
2
A6H
3
B0H
4
99H
5
92H
6
82H
7
F8H
8
80H
9
90H
40H
表5－2十六进制数的字形代码表
6控制部分
在控制部分采用了隔离驱动电路，用光电器件作为隔离元件，利用光耦来隔离强电，以防止强电影响单片机的工作。
光电耦合器是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。
由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。
所以应用日益广泛。
光电隔离的目的是割断两个电路的电气联系，使之相互独立，从而也就割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路。
光电隔离是通过光电耦合器实现的。
外壳有金属的或塑料的两种。
发光二极管和光敏三极管之间用透明绝缘体填充，并使发光管与光敏管对准，以提高其灵敏度，光电耦合器的电路符号如图6－1所示。
U11图6－1光电耦合器原理图
输入信号使用权O发P光二T极O管I发S光O，2其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递O又P实现T了O电I气S上O的2隔离。
光电耦合的响应时间一般不超过几个微秒。
光电耦合器的输入端与输出端在电气上是绝缘的，且输出端对输入端也无反馈，因而具有隔离和抗干扰两方面的独特性能。
通常使用光电耦合器是为实现以下两个主要功能：
电平转换：
TTL电路与电源电路之间不需另加匹配电路就可以传输信号，从而实现了电平转换。
隔离：
这时由于信号电路与接收电路之间被隔离，因此即使两个电路的接地电位不同，也不会形成干扰。
光电耦合器中光敏三极管的基极有引出和不引出两种形式。
基极引出通常是经一个电阻接地。
通过接地电阻可以控制耦合的响应速度和灵敏度。
总的来说，电阻越小，响应速度越高。
电路如图6－2所示。
+9V
图6－2控制电路图
通过光耦后，利用继电器就可以实现对不同的设备或者其他要控制的设备进行控制，从而实现了弱电来控制强电的功能，也能控制不同的设备。
这里用发光二极管来代替，实际上可以控制多个不同的强电设备。
7调试结果及其分析
本电路总共设计了8个输入按键，7，8为特殊按键。
当输入一个按键5时，通过红外发射和接收电路，对应的继电器5的设备工作即5号发光二极管发光，而数码管显示工作的设备的个数，就显示1。
当再次按下按
键5时，5号发光二极管灭，数码管显示0。
当同时按下两个键3和4时，3号和4号二极管亮，数码管显示2。
当按下按键7时，所有设备都不工作，数码管显示0，发光二极管都不发光。
当按下按键8时，所有设备都工作，数码管显示6，发光二极管都发光。
本设计在调试过程中也遇到很多问题。
（1）电路要求遥控控制距离为4—6m，在利用38KHz的接收头时，虽然能接收到信号，但是接收的距离很有限。
经过反复调试，换用40KHz的接收头时基本满足了设计需求。
（2）由于将3ms的接收脉冲放在1ms的后面，编码解调出现错误，导致接受端无信号输出。
解决方法是将3ms的接收脉冲放在前面就可以接收到信号。
因为在电路的解码过程中，单片机进行数码帧的接收处理，首先是对3ms的脉冲检验，当第一位低电平码的脉宽小于2ms时就会错误处理。
在初始化过程中，将P1口全置0，但是继电器仍工作，通过反复调试，将初始化的P1口全置1，通过反向使得输出全为0，从而满足上电复位，继电器掉电，满足初始化要求。
8结论
由于目前的遥控装置大多
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