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多功能红外遥控开关的设计
赵海标,马明涛
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(1.吉林农业科技学院07级电子信息科学与技术专业学生,吉林132101;2.吉林农业科技学院信息工程学院,吉林132101)
摘 要:本设计将红外遥控与单片机AT89C51相结合实现一款多功能红外遥控开关,利用单片机AT89C51的编程实现的控制电路,实现按键显示,工作状态显示,自动报警等功能。以遥控小车为例,利用红外遥控器使小车能够前行、倒退、左转、右转、高低档、停止和启动,以及小车的工作状态和小车速度显示,使用PWM对小车进行调速。力求将理论联系实际结合,并通过实践验证理论的可行性,设计一款多功能红外遥控开关,使人们的生活方式更加便利。
关键词:AT89C51单片机;光电耦合器;PWM调速;SM0038接收头中图分类号:TP87 文献标识码:A
OntheDesignofMulti-functionInfraredRemoteControlSwitch
ZHAOHaibiao,MAMingtao
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(1.JilinAgriculturalScienceandTechnologyCollege AStudentinGrade07ClassElectronicInformationScienceandTechnology,Jilin132101,China;2.JilinAgriculturalScienceandTechnologyCollege CollegeofInformationEngineering,Jilin132101,China)
Abstract:Inthedesign,combinedinfraredremotecontrolwithmicrocontrollerAT89C51toachieveamulti-functioninfraredremotecontrolswitch,usingmicrocontrollerAT89C51programmingtoachievethecontrolcircuit,keydisplay,workstatusdisplay,automaticalarmandsoonfunctions.Takingremotecontrolcarasoneexample,thecarcouldbegoneforward,gonebackward,turnedleft,turnedright,beenhigh-low,beenstopandstartedbyin fraredremotecontrolswitch.Aswellastheworkofstateandtrolleycarspeedcouldbeshown,http://biningtheorywithpractice,throughpracticetoverifythefeasibilityoftheory,designedamulti-functioninfraredremotecontrolswitchtomakepeople slifemoreconvenient.
Keywords:AT89C51microcontroller;optocoupler;PWMspeedcontrol;SM0038receivinghead 随着经济时代的高速发展和电子产品日益更新,人们生活水平的不断改善,已经有越来越多的企业进入到遥控领域。在现代经济发展初期,人们片面地认为遥控技术即是无线遥控技术,但随着遥控技术的快速发展人们认识到遥控技术不单单是以无线遥控为主,而且人们充分的认识到无线遥控、红外遥控、高频无线遥控、蓝牙技术。近几年来遥控技术日益凸显,单片机慢慢的占据重要地位。它大大的提高人们的生活水平,给人们带来了更多便利。近几年来人们对遥控技术的依赖性也越来越明显,如何做好遥控技术就变得更加重要。
本设计利用了红外遥控与单片机AT89C51相结合实现红外遥控开关。通用的红外遥控系统由发射和接收两大部分,应用编码解码专用集成电路芯片来进行控制操作。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器;接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。首先我们先要介绍遥控开关原理和发射电路的基本原理。1.1 多功能红外遥控开关原理
多功能红外遥控开关是在通用的红外遥控系统的基础上加以改进实现的。其实质就是将红外遥控接收部分和单片机相结合,其工作原理就是使用一体化接收头接收到红外遥控信号后将光信号转变为电信号在经放大、解调、滤波后,将原编
1 理论分析
收稿日期:2010-03-12
作者简介:赵海标(1986-),男,吉林省梅河口市人,吉林农业科技学院07级电子信息科学与技术专业学生。
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码信号送入到单片机AT89C51中进行信号识别、解码,然后单片机在进行相应的处理,从而达到控制家电的目的。
1.2 红外线遥控器的工作原理
红外遥控发射器选择了一款彩色电视遥控器(m50462芯片)。红外遥控器的工作原理是:红外遥控发射器含有键盘、指令编码器和红外发光二极管LED等部分组成,按键时,以5、6、7、8、12脚键位扫描信号输出线组成的键盘矩阵与13!!!20脚扫描信号输入线组合的键盘矩阵产生各种功能信号,芯片M50462AP内部振荡电路与管脚2、3外接的IC网络电路组成振荡器,产生频率为455KHZ的振荡信号,由时钟12分频得到的38KHZ的载波信号,并将产生相应的二进制脉冲,将此二进制脉冲码号码先调制在38KHZ的载波的上面,经过放大激发红外二极管以波长940nm的红外线光传播出去[1]。
1.3 红外线信号的编码格式
遥控发射器的指令码有16位二进制组合,前八位是用户码,由m50462芯片21、22脚发出的用户码是固定的,用于指示不同的产品产生的遥控信号不同;而后八位是数据码,不同的数据指示着不同的指令。利用测量、观察法对信号解码。
在红外遥控系统中,一般为了省电,不采用高低电平来区别0、1,而是采用脉冲位置编码方式。M50462芯片的编码却很简单,它只需要将用户码和数据码各发送一次即可。通过M50462发送编码信息时,低位先发,高位后发,一次传送后,4ms之内不会再出现脉冲,接收头收到的波形也是如此。解码时可以不管脉冲宽度,而直接计算下降沿的间隔时间就可以了。
2.2 接收模块
为了将更好的接收到红外信号,选择红外接收器SM0038作为信号接收机,SM0038接收到来之遥控器的信号,将光信号变为电信号,然后将电信号放大、解调、滤波后将编码传送到AT89C51,再经AT89C51对原编码进行判断、识别、然后做出相应处理。
2.3 显示模块和报警模块
为了让家电的工作状态更加清晰化,添加了显示装置,对于显示装置可以使用LED数码管和LCD液晶显示屏;由于家电实现的功能比较单一,使用LCD有点浪费,因此在此选择了一个一位LED显示器和一个4位的LED的数码管,一位的LED显示小车的档位以及和运行的状态,4位的LED是用来对小车计程(每一米计数一次),当小车超过9999米时会自动清零。对于小车的报警选择了电磁蜂鸣器,每当SM0038接收到红外信号时,蜂鸣器会自动的响一下。2.4 电机驱动模块、测速模块
电机的调速选择了PWM调速,为顺利实现电动小汽车的左转和右转,前进、后退利用了可逆PWM变换器。设计中采用了常用的双极式H型可逆PWM变换器,对小车测速功能设计,选择利用开关式霍尔传感器,此传感器是由霍尔元件和磁钢两部分组合。其基本工作原理磁钢提供霍尔能感应的磁场,当霍尔元件以切割磁力线的方式相对磁钢运动时产生电势差,在霍尔输出口就会有电压输出来。测速原理:在非磁刚的材料的齿轮上粘贴一块磁钢,霍尔传感器固定在齿轮的外缘附近。齿轮每转动一圈,霍尔传感器就输出一个脉冲。通过AT89C51单片机检测产生脉冲的频率,就可以得出齿轮转速,再计算出小车的速度,然后将数据在LED数码管上显示出来。同样的原理还可以根据速度计算小车位移,为提高精度在齿轮上多增加几个磁钢。2.5 整体设计
智能控制电路中,单片机AT89C51的p2口用于调速和电机的驱动(实际家用电器的电路控制家用电器的开启和关闭)。p1口用于接LED显示,p1口接一位显示用来,显示小车的速度(实际家电我们可以显示工作状态,例如洗衣机的运行时间等);p3.6我们外接蜂鸣器,用于小车报警功能。p3.2口我们外接SM0038一体化接收头用于
2 系统设计
2.1 控制模块
本设计的控制核心选择了AT89C51;AT89C51单片机是ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含4KB的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128KB的随机数据存储器(RAM),含有p0、p1、p2、p3口4个8位的I/O的外部引脚;器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,并且兼容标准MCS-51指令系统。功能强大的AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域;因此本设计中选择了AT89C51单片机。
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接受红外信号和解码。工作工程是当红外接收头接收到红外信号,并将解码完的信号传送到单片机中经单片机检测做出相应的指令,使得小车工作同时显示端来显示数据,从而达到红外遥控开关的功能。
出,以便控制[3]。
本设计的软件设计分为初始程序、转向程序、调速的程序、显示程序、测速程序、报警程序、关机程序,如图1
。
3 基本功能的实现
3.1 控制电器的开启、关闭
遥控开关的电路图可以看到,单片机的p2口用于控制家里电器的开启、关闭。在单片机上接了4个控制信号,用于小车开启、关闭、左转、右转、高低档、倒退[2]。3.2 显示状态
遥控开关的电路图中,p1(p1.0-p1.7)口接了一位LED显示器,用于显示受控电路的状态如:小车开启显示1、关闭不显示、左转显示2、右转显示3、高档显示4、低档显示5、倒退显示6。3.3 按键功能的设置
选择关机键为开启/关闭。高低档选择遥控器的节目4、节目5,按4键小车低速前进;按一次5键小车加速行驶;节目3选择小车的倒退;节目1选择递增键设为右转键,节目2选择递减键为左转键。小车开启二极管发光,显示小车已经启动,每按键一次蜂鸣响一次,用来说明小车已经接收到遥控器发来的信号。
本设计中提出了以单片机编程与红外遥控技术相结合,如何实现对家电各功能的控制以及家电在工作时的状态显示和自动报警功能,针对现代家电的实际情况,提出了适合现代家电的遥控技术,讨论了现代遥控技术的不足之处,用理论结合实际设计一款红外多功能遥控开关模型。
参考文献:
[1] 彭 为,黄 科,雷道仲.单片机典型系统设计实例解析[M].北京:电子工业出版社,2006:52.
[2] 张毅刚,彭喜元,董继成.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2008:63.
[3] 胡 烨,姚鹏翼,江思敏.protel99se电路设计与仿真[M].北京,机械工业出版社,2005:70.
4 软件设计
在进行微机控制系统设计时,除了系统硬件设计外,大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此,软件设计在微机控制系统设计中占重要地位。对于本系统,软件更为重要。
在单片机控制系统中,大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括:数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算,然后再输
责任编辑:建德锋
