基于单片机的红外遥控系统 第2页
摘 要 I
ABSTRACT II
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究意义 1
1.4 课题设计的相关理论知识 2
1.4.1 红外遥控原理 2
1.4.2 可控硅控制原理 2
1.4.3 步进电机控制原理 4
2 系统的总体设计 6
2.1 方案论证 6
2.2 设计原理框图 6
3 系统硬件设计 8
3.1 单片机简介 8
3.2 电源电路 9
3.3 红外发送与接收电路 10
3.4 过零检测电路 13
3.5 LCD显示电路 14
3.6 可控硅控制电机电路 15
3.7 步进电机控制电路 16
3.8 键盘和低功耗空闲方式控制电路 17
3.9 小结 18
4 系统软件设计 19
4.1 单片机MCS-51系列简介 19
4.2 遥控器系统的程序设计 19
4.2.1 初始化程序和主程序 19
4.2.2 外部中断1和定时器1中断服务程序 20
4.2.3 键盘扫描和红外发射程序 21
4.3 接收控制系统的软件设计 22
4.3.1 初始化程序和主程序 22
4.3.2 外部中断0中断服务程序 22
4.4 步进电机模块程序设计 27
4.4.1 电机左转3圈右转3圈程序设计 28
4.5 显示模块程序设计 29
4.5.1 显示模块程序设计 30
4.6 Keil C51介绍 32
4.7 小结 34
5 系统调试与分析 35
5.1 硬件调试 35
5.2 软件调试 36
5.3 系统调试 39
5.4 小结 41
参考文献 42
附 录1 43
附 录2 59
附 录3 60
附 录4 62
谢 辞 64
1 绪论
1.1 研究背景
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。传统的遥控器大多数采用了无线电遥控技术，但是随着科技的进步，红外线遥控技术的成熟，红外也成为了一种被广泛应用的通信和遥控手段。因而继彩电、录像机之后，在录音机、音响设备、空凋机以及玩具等其它小型电器装置上也纷纷采用红外线遥控。工业设备中，在高压、辐射、有毒气体、粉尘等环境下，采用红外线遥控不仅完全可靠而且能有效地隔离电气干扰。由于红外线抗干扰能力强，且不会对周围的无线电设备产生干扰电波，同时红外发射接收范围窄，因此安全性较高。红外遥控虽然被广泛应用，但各产商的遥控器不能相互兼容。当今市场上的红外线遥控装置一般采用专用的遥控编码及解码集成电路，因此其灵活性较低，应用范围有限。所以采用单片机进行遥控系统的应用设计，遥控装置将同时具有编程灵活、控制范围广、体积小、功耗低、功能强、成本低、可靠性高等特点，因此采用单片机的红外遥控技术具有广阔的发展前景。
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接收系统，并实现对直流电机和步进电机的控制。控制系统主要是由MCS-51和52系列单片机、电源电路、红外发射电路、红外接收电路、可控硅控制电机转速及启、停电路、步进电机控制电路、LCD显示电路、50HZ交流电过零检测电路等部分组成，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两个电机各个状态，并完成相应的状态指示。
1.3 研究意义
控制电机已经成为现代工业自动化系统、现代科学技术和现代军事装备中不可缺少的重要组件。它的应用范围非常广泛，例如火炮和雷达的自动定位，舰船方向舵的自动操纵，飞机的自动驾驶，遥远目标位置的显示，机床加工过程的自动控制和自动显示，阀门的遥控，以及机器人、电子计算机、自动记录仪表、医疗设备、录音录象设备等中的自动控制系统。在各类自动控制系统、遥控和解算装置中，需要用到大量的各种各样的组件。虽然从基本原理来说，控制电机与普通旋转电机没有本质上的差别，但后者着重于对电机的力能指标方面的要求，而前者则着重于对特性、高精度和快速响应方面的要求，满足系统对它提出的要求。近十几年来，数字技术和电子计算机的迅速发展为各种电机的应用开辟了广阔的前景。目前，我国已经多地将步进电动机用于机械加工的数字过程控制机床中（即数控机床）；在绘图机、轧钢机的自动控制，自动记录仪表和数摸变换等方面也得到很多应用。
1.4 课题设计的相关理论知识
1.4.1红外遥控原理
通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，发射部分采用AT89C2051单片机控制，接收部分采用AT89S52单片机控制。如图1-1所示。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。
遥控发射器
遥控接收器
图1-1 遥控发射器及其编码
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通φ5mm发光二极管相同，只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定，而业余条件下，只能凭经验用拉距法进行粗略判定。
接收电路的红外接收管是一种光敏二极管，使用时要给红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小，红外接收二极管收到的信号较弱，所以接收端就要增加高增益放大电路。
1.4.2可控硅控制原理
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1-2所示。
图1-2 可控硅等效图解图
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