51单片机红外传输系统的设计
51单片机红外传输系统的设计[20200128195635]
摘 要
本系统是以51单片机为核心设计的红外传输系统，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的应用前景是不可估量。
本课题以延伸红外无线遥控技术为目的，提出了一种红外遥控器集中控制的方案，核心是设计出一个无线红外多路遥控发射/接收系统。本设计以红外线作为传递信息的载体，可对8个受控对象的工作状态进行短距离无线控制，适用于工业、医疗、家用电器等设备的开启或关闭遥控，也可以对一种设备的八种工作状态同步进行控制，或对2种设备的4种工作状态同时控制。
摘 要 2
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机红外数据发送与接收八路LED开关电路键盘控制
目 录
摘 要 2
ABSTRACT 3
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 1
1.3红外通信的发展 1
2 系统分析 2
2.1系统总体构成 2
2.1.1红外通信基本原理 2
2.1.2红外通信的组成 2
2.1.3 红外发射器 2
2.1.4 红外接收器 2
2.2总体设计方案 3
2.2.1 方案选择 3
2.2.2 总体设计框图 3
2.3 方案的可行性论证 4
2.3.1 实用性 4
2.3.2 经济可行性 5
2.3.3 技术可行性 5
2.4小结 5
3 硬件设计 5
3.1单片机及其硬件电路设计 5
3.1.1 单片机的介绍 5
3.1.2 时钟电路及RC复位电路 6
3.2 单片机红外发射器的电路设计 7
3.2.1 矩阵键盘电路 7
3.3 单片机红外接收器的电路设计 9
3.3.1 红外接收电路 9
3.3.2 电源电路的设计 13
3.3.3 八路LED开关电路 14
3.3.4电磁式继电器 14
3.3.5 LCD1602液晶显示电路 15
3.4小结 16
4 程序设计 16
4.1红外发射模块 16
4.1.1 发射电路主程序流程图 16
4.1.2红外发射子程序流程图 17
4.2红外接收模块 18
4.2.1红外接收电路主程序流程图 18
4.2.2红外接收电路子程序流程图 19
4.3小结 20
5 系统测试 21
5.1系统功能测试 21
5.2小结 22
参考文献 21
附 录1 22
附 录2 28
谢 辞 29
1.2研究目的
本设计主要研究并设计一个基于单片机的红外传输系统，并实现对八路开关的控制。控制系统主要是由MCS-51系列单片机、电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LCD显示电路等部分组成，单片机编码发射遥控信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码控制八路LED发光二极管各个状态，并完成相应的状态指示。
1.3红外通信的发展
红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。于是后来就有了红外、蓝牙、802.11等无线数据传输技术。
在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。为了使各种红外设备能够互联互通，1993年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了红外通讯的标准，这就是目前被广泛使用的IrDA红外数据通讯协议及规范。
2系统分析
2.1 系统总体构成
2.1.1 红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,发送端采用脉时调制 (PPM)方式, 将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列, 并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去, 接收端将收到的光脉冲转换成电信号, 再经过放大、滤波处理后送给解调电路进行解调, 还原为二进制数字信号后输出。换句话说, 红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制和解调, 以便利用红外进行传输, 红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器 [1]。
2.1.2 红外通信的组成
红外通信系统采用红外光传输及无线工作机制, 其组成结构主要包括:
①发射器部分: 需要传输的信号经数字化 (采样及量化) 后, 一般需要进行基带调制和传输调制, 有时还要进行信号源压缩编码, 采用所得的电信号驱动电光变换电路来完成红外脉冲发射。
②通信信道: 红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。由于自然光及人工光源等背景光信号的介入, 信号源以及发射/接收端设备中电学或光学噪声的影响, 红外无线数字通信在某些场合的通信质量较差, 需要采用信道编码技术。
③接收器部分: 信道中的光信号由光接收器部分实现光电变换, 为了消除噪声以及码间干扰, 需要加入滤波和均衡等环节。来提高抗干扰能力【2】。
2.1.3 红外发射器
完成信号的电光变换并向空间发射红外脉冲。红外发射器的关键部件是红外发光二极管 ( LED) 和相应的驱动电路。红外 LED器件首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度, 保证通信线路畅通。此外 LED的发射波长应与接收器端的光电探测器 (一般选用硅光二极管) 的峰值响应率相匹配, 最大程度地抑制背景杂散光干扰, 现阶段一般选用 780～950nm的红外波段进行数字信号传输。由于红外无线通信系统的信噪比与发射器发射功率的平方成正比所以适当提高红外发射器的发射功率, 并采用空间分集全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率, 提高通信质量。
2.1.4 红外接收器
红外接收器包括红外光接收部分以及后续的信号采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等。
2.2 总体设计方案
2.2.1 方案选择
（一）单片机控制器模块
采用目前比较通用的51系列单片机。
此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见价格便宜且技术比较成熟容易实现。
（二）38KHz载波实现
利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。
方案：单片机T0定时产生38KHz载波
电路原理:STC89C52RC定时器T0产生周期性的26.3us的矩形脉冲,即每隔13us，定时器T0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的38KHz脉冲信号。计算公式如2-1所示，脉冲图如图2-1所示
摘 要
本系统是以51单片机为核心设计的红外传输系统，单片机因其高可靠性和高性价比，在智能化家用电器、仪器仪表等诸多领域内得到了极为广泛的应用。当前单片机对家用电器控制呈现出外型简单化、功能多样化、性能优越化的发展趋向。红外遥控器具用使用方便、功耗低、抗干扰能力强的特点，因此它的应用前景是不可估量。
本课题以延伸红外无线遥控技术为目的，提出了一种红外遥控器集中控制的方案，核心是设计出一个无线红外多路遥控发射/接收系统。本设计以红外线作为传递信息的载体，可对8个受控对象的工作状态进行短距离无线控制，适用于工业、医疗、家用电器等设备的开启或关闭遥控，也可以对一种设备的八种工作状态同步进行控制，或对2种设备的4种工作状态同时控制。
摘 要 2
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:单片机红外数据发送与接收八路LED开关电路键盘控制
目 录
摘 要 2
ABSTRACT 3
1 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 1
1.3红外通信的发展 1
2 系统分析 2
2.1系统总体构成 2
2.1.1红外通信基本原理 2
2.1.2红外通信的组成 2
2.1.3 红外发射器 2
2.1.4 红外接收器 2
2.2总体设计方案 3
2.2.1 方案选择 3
2.2.2 总体设计框图 3
2.3 方案的可行性论证 4
2.3.1 实用性 4
2.3.2 经济可行性 5
2.3.3 技术可行性 5
2.4小结 5
3 硬件设计 5
3.1单片机及其硬件电路设计 5
3.1.1 单片机的介绍 5
3.1.2 时钟电路及RC复位电路 6
3.2 单片机红外发射器的电路设计 7
3.2.1 矩阵键盘电路 7
3.3 单片机红外接收器的电路设计 9
3.3.1 红外接收电路 9
3.3.2 电源电路的设计 13
3.3.3 八路LED开关电路 14
3.3.4电磁式继电器 14
3.3.5 LCD1602液晶显示电路 15
3.4小结 16
4 程序设计 16
4.1红外发射模块 16
4.1.1 发射电路主程序流程图 16
4.1.2红外发射子程序流程图 17
4.2红外接收模块 18
4.2.1红外接收电路主程序流程图 18
4.2.2红外接收电路子程序流程图 19
4.3小结 20
5 系统测试 21
5.1系统功能测试 21
5.2小结 22
参考文献 21
附 录1 22
附 录2 28
谢 辞 29
1.2研究目的
本设计主要研究并设计一个基于单片机的红外传输系统，并实现对八路开关的控制。控制系统主要是由MCS-51系列单片机、电源电路、红外发射电路、红外接收电路、LCD显示电路等部分组成，单片机编码发射遥控信号经红外接收处理传送给单片机，单片机根据不同的信息码控制八路LED发光二极管各个状态，并完成相应的状态指示。
1.3红外通信的发展
红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。于是后来就有了红外、蓝牙、802.11等无线数据传输技术。
在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。为了使各种红外设备能够互联互通，1993年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了红外通讯的标准，这就是目前被广泛使用的IrDA红外数据通讯协议及规范。
2系统分析
2.1 系统总体构成
2.1.1 红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,发送端采用脉时调制 (PPM)方式, 将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列, 并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去, 接收端将收到的光脉冲转换成电信号, 再经过放大、滤波处理后送给解调电路进行解调, 还原为二进制数字信号后输出。换句话说, 红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制和解调, 以便利用红外进行传输, 红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器 [1]。
2.1.2 红外通信的组成
红外通信系统采用红外光传输及无线工作机制, 其组成结构主要包括:
①发射器部分: 需要传输的信号经数字化 (采样及量化) 后, 一般需要进行基带调制和传输调制, 有时还要进行信号源压缩编码, 采用所得的电信号驱动电光变换电路来完成红外脉冲发射。
②通信信道: 红外无线数字通信的信道泛指发射器与接收器之间的空间。由于自然光及人工光源等背景光信号的介入, 信号源以及发射/接收端设备中电学或光学噪声的影响, 红外无线数字通信在某些场合的通信质量较差, 需要采用信道编码技术。
③接收器部分: 信道中的光信号由光接收器部分实现光电变换, 为了消除噪声以及码间干扰, 需要加入滤波和均衡等环节。来提高抗干扰能力【2】。
2.1.3 红外发射器
完成信号的电光变换并向空间发射红外脉冲。红外发射器的关键部件是红外发光二极管 ( LED) 和相应的驱动电路。红外 LED器件首先要满足其调制带宽大于信号的频谱宽度, 保证通信线路畅通。此外 LED的发射波长应与接收器端的光电探测器 (一般选用硅光二极管) 的峰值响应率相匹配, 最大程度地抑制背景杂散光干扰, 现阶段一般选用 780～950nm的红外波段进行数字信号传输。由于红外无线通信系统的信噪比与发射器发射功率的平方成正比所以适当提高红外发射器的发射功率, 并采用空间分集全息漫射片等可使发射端的光功率在空间均匀分布的措施来降低误码率, 提高通信质量。
2.1.4 红外接收器
红外接收器包括红外光接收部分以及后续的信号采样、滤波、判决、量化、均衡和解码等。
2.2 总体设计方案
2.2.1 方案选择
（一）单片机控制器模块
采用目前比较通用的51系列单片机。
此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，市场上比较多见价格便宜且技术比较成熟容易实现。
（二）38KHz载波实现
利用载波对信号进行调制从而减少信号传输过程中的光波干扰,提高数据传输效率。
方案：单片机T0定时产生38KHz载波
电路原理:STC89C52RC定时器T0产生周期性的26.3us的矩形脉冲,即每隔13us，定时器T0产生中断输出一个相反的信号使输出端产生周期的38KHz脉冲信号。计算公式如2-1所示，脉冲图如图2-1所示
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